從現(xiàn)場實(shí)際情況來看，絕大多數(shù)“配注站”的控制系統(tǒng)中都存在一個(gè)共性問題：即缺少一套切實(shí)可行的綜合控制系統(tǒng)。一方面，雖然在配置站都實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)，但在注入站仍然是手動(dòng)控制，注入站的工人要時(shí)刻監(jiān)視儲液罐的液位、壓力、流量變化，手動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，還要用電話與配置站聯(lián)系，通知配置站調(diào)整外輸泵變頻器的頻率和調(diào)節(jié)閥的開度，而具體的調(diào)整量還要雙方多次聯(lián)系，不斷地調(diào)整，才能逐漸逼近所要求的目標(biāo)，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且工作效率低。另一方面，由于配置站與注入站之間的距離遙遠(yuǎn)，直線距離一般都在1.5公里以上，而且中間隔有沼澤地，不僅架設(shè)線路困難而且不便于維護(hù)。
三維科技股份有限公司為此開發(fā)了多變量先進(jìn)控制算法，并通過遠(yuǎn)程無線通訊的方式來建立配置站和注入站協(xié)調(diào)統(tǒng)一的綜合控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)了“配注站”的“四遙”控制——遙測、遙信、遙調(diào)、遙控。
下面以大慶油田公司采油六廠某裝置的“四遙”控制系統(tǒng)為例，著重說明“四遙”控制的實(shí)現(xiàn)方法。
一、 工藝流程簡介
該裝置的配置站帶有兩個(gè)注入站，配置站距最近的注入站的直線距離是2公里，兩個(gè)注入站之間的直線距離是1.5公里，中間是大片的蘆葦沼澤地。配置站有12個(gè)熟化罐、一臺外輸泵對應(yīng)兩個(gè)注入站，外輸泵的轉(zhuǎn)數(shù)由變頻器的輸出頻率調(diào)節(jié)。每個(gè)注入站有十九臺注聚泵和一個(gè)儲罐。聚合物在注入站加清水稀釋后注入井里。要求在聚合物注入過程中，儲罐的液位保持穩(wěn)定。泵的頻率率直接決定聚合物的注入量，進(jìn)而導(dǎo)致儲液罐的液位變化。見圖1。
當(dāng)儲液罐的液位發(fā)生變化時(shí)，就需要調(diào)整配置站外輸泵變頻器的輸出頻率來調(diào)整外輸泵的轉(zhuǎn)速，同時(shí)調(diào)整外輸泵出口閥門的開度，當(dāng)調(diào)整閥門的開度不能使流量達(dá)到要求時(shí)，應(yīng)微調(diào)變頻器，由此控制配置站輸出到注入站的聚合物流量來調(diào)整注入站儲液罐的液位。
目標(biāo)量：一、二號儲罐的液位
控制量：配置站變頻器的轉(zhuǎn)速和通往二個(gè)注入站的調(diào)節(jié)閥
二、控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的控制方案是使用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)加可編程控制器組成的自動(dòng)控制系統(tǒng)代替原手動(dòng)控制系統(tǒng)，配置站和注入站完全實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，通過數(shù)字電臺進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，達(dá)到配置站和兩個(gè)注入站之間的聯(lián)動(dòng)控制，各站的控制系統(tǒng)組成一個(gè)有機(jī)的整體系統(tǒng)，改變過去自成體系的分裂局面。這樣不但可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，而且可以很好地協(xié)調(diào)聚合物配置與注入之間量的關(guān)系，有效地降低成本，達(dá)到最佳配置效果。自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。
1、注入站的現(xiàn)場設(shè)備和控制、監(jiān)測點(diǎn)
油田聚合物配置站通常帶兩個(gè)注入站，每個(gè)注入站有十九臺注聚泵和一個(gè)儲液罐，每個(gè)注聚泵出口與清水匯入處的母液管線上有壓力變送器一臺，電磁流量計(jì)一臺，清水管線上有流量變送器一臺。
2、可編程控制器（PLC）控制站
在配置站和兩個(gè)注入站的底層控制都采用的是歐姆龍的可編程控制器，將PLC放置在專用控制柜中，設(shè)備的硬件可靠，技術(shù)先進(jìn)，維護(hù)簡單，軟件采用梯形圖設(shè)計(jì)。該P(yáng)LC配有一RS232通訊接口，直接與操作站相聯(lián)，在操作站上直接對PLC進(jìn)行各種控制操作，人機(jī)交互簡潔直觀。
模擬量采集使用OMRON AD004卡，將流量、壓力、液位等4—20mA的電流信號輸入到PLC中，注入站的儲罐液位則是配置站需要進(jìn)行遙調(diào)的量，注入站的流量、壓力信號屬于遙測量。
現(xiàn)場的機(jī)泵控制輸出，屬于遙控量。配置站變頻器的頻率輸出和調(diào)節(jié)閥的開度輸出是使用歐姆龍AD004輸出4～20mA的電流信號實(shí)現(xiàn)的。使用歐姆龍OC225將PLC的輸出信號接人其它被控設(shè)備，控制注入站的注聚泵和配置站其它設(shè)備的啟停。
現(xiàn)場設(shè)備的回訊以及一些報(bào)警信號檢測是采用歐姆龍ID212將信號輸入到PLC中，這些量是遙信量。
3、操作站
操作站采用工業(yè)控制機(jī)，操作系統(tǒng)采用Windows NT ，監(jiān)控組態(tài)軟件采用力控2.0。操作站的功能是完成人機(jī)交互，操作人員通過操作站控制設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，監(jiān)視設(shè)備狀態(tài)，完成各種管理、監(jiān)控功能
4、數(shù)字電臺
數(shù)字電臺接在操作站的RS232口上，作用是用無線電波代替RS232的物理線路，延伸通訊距離，而且不受地形等的限制。
三、應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)說明
用戶流程畫面
將工藝流程真實(shí)地在流程畫面上反映出來，所有畫面具有實(shí)時(shí)、立體、動(dòng)態(tài)效果，不但具有直接顯示每一個(gè)罐的液位、液體密度、各泵工作狀態(tài)等功能，還可以通過PLC直接對設(shè)備進(jìn)行控制和監(jiān)視，具有保護(hù)和報(bào)警功能。
小組畫面
每個(gè)小組畫面可以將一臺主設(shè)備相關(guān)的設(shè)備、儀表指示等工藝狀態(tài)形象的顯示出來，便于觀察和控制。
趨勢
每個(gè)液位和流量、壓力等測量值都有歷史趨勢和實(shí)時(shí)趨勢，歷史趨勢最長可達(dá)1年，操作工可根據(jù)要求隨時(shí)進(jìn)行檢索。
語音報(bào)警
對重要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)都具有語音報(bào)警功能，當(dāng)參數(shù)達(dá)到高限報(bào)警或低限報(bào)警時(shí)，由語音直接輸出，提醒操作工注意。在注入站中，要求對儲液罐液位、注聚泵出口壓力以及配置站的熟化罐液位進(jìn)行語音報(bào)警。
工藝記錄打印
根據(jù)工藝車間要求，可打印各種所需的報(bào)表和記錄。
數(shù)據(jù)庫開放功能
本系統(tǒng)計(jì)算機(jī)配置的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫為開放型，以便為將來全廠信息上網(wǎng)提供方便。
四、無線通訊實(shí)現(xiàn)“四遙”的方法
由于配置站及兩個(gè)注入站之間的距離比較遠(yuǎn)且地理位置偏僻，使得互相之間的通訊比較困難。如果使用模擬/數(shù)字ISDN電話撥號方式實(shí)現(xiàn)通訊，一旦電話線路出現(xiàn)故障，因?yàn)榈乩砦恢闷В娦挪块T不會(huì)迅速修復(fù)，而且這種應(yīng)用不同于上一節(jié)介紹的數(shù)據(jù)采集，通訊是雙向的，因此通訊線路中斷會(huì)影響生產(chǎn)的正常進(jìn)行。我們利用力控?強(qiáng)大的通訊功能，采用數(shù)字無線電臺，通過RS232串口設(shè)備服務(wù)器實(shí)現(xiàn)中心站與各分站的互連，使中心站與各分站間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換通訊，達(dá)到遙測、遙信、遙控、遙調(diào)的目的，如圖3所示。
該系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)有兩項(xiàng)：一是力控軟件支持計(jì)算機(jī)間串口RS232的直接連接，二是使用數(shù)字電臺。這里我們將詳細(xì)討論力控軟件中是如何通過計(jì)算機(jī)間的串口通訊共享數(shù)據(jù)從而實(shí)現(xiàn)“四遙”的。
定義數(shù)據(jù)源
在兩臺注入站計(jì)算機(jī)上運(yùn)行圖形界面組態(tài)程序DRAW，在導(dǎo)航器窗口中單擊“數(shù)據(jù)源對話框，彈出數(shù)據(jù)源定義對話框，單擊“添加”在彈出的對話框的方式欄中選定“通過串口訪問遠(yuǎn)程PC數(shù)據(jù)庫”，然后選擇串口和定義數(shù)據(jù)源名稱，不妨將數(shù)據(jù)源定義為“注入站1”和“注入站2”如圖5所示。在組態(tài)數(shù)據(jù)畫面時(shí)，引用的數(shù)據(jù)要正確選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)源，注入站與配置站之間就可以互相交換數(shù)據(jù)了。
當(dāng)進(jìn)入系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境后，客戶端的串口通訊程序SCOMClient會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，如圖4所示。在上面可以配置串口參數(shù)。需注意，SCOMServer和SCOMClient的串口參數(shù)配置要完全一致。
在服務(wù)器端，SCOMServer要通過“初始啟動(dòng)設(shè)置”單獨(dú)自動(dòng)啟動(dòng)。
五、系統(tǒng)運(yùn)行情況
系統(tǒng)自2000年5月投用以來運(yùn)行穩(wěn)定可靠，為三次采油降低了大量人工成本。在調(diào)試中要注意無線電臺的天線安裝必須牢固，而且彼此方向要對準(zhǔn)，電臺使用的電源要保證質(zhì)量，穩(wěn)定性要好。
六、應(yīng)用前景展望
利用力控軟件采用無線通訊方式只是各站點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)“四遙”控制的一種方式。實(shí)際上，力控軟件在通訊方式上提供了多種選擇方案，如電話撥號方式、RS485連接方式、網(wǎng)絡(luò)方式等。對于因各工作站之間距離比較遠(yuǎn)，而且在有線通訊受限的情況下，可以根據(jù)實(shí)際投資情況、地理環(huán)境、物理環(huán)境等因素加以合理選擇。力控軟件強(qiáng)大的通訊功能，使我們能夠輕松地克服這種特殊的地域限制，有效地實(shí)施各種監(jiān)控工程。
在大慶油田，這類配置注入站大約有600多個(gè)，基本上都處于“配置站自動(dòng)控制、外輸工程手動(dòng)調(diào)節(jié)、注入站則完全手動(dòng)控制”的狀態(tài)。在國內(nèi)，通過聚合物注入采油的一些其它油田，其控制手段也大致如此。所以利用力控組態(tài)軟件和遠(yuǎn)程無線通訊方式，實(shí)現(xiàn)油田“配注站”的“四遙”控制，具有廣闊的市場前景，同時(shí)也能為油田企業(yè)提高生產(chǎn)管理水平、增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益發(fā)揮重要作用。
（轉(zhuǎn)載）
