资讯 | 助力油田生产减负增效——注水站无人值守控制系统解决方案
助力油田生产减负增效——注水站无人值守控制系统解决方案
01
应用背景
中石化集团胜利油田分公司孤东采油厂东六注水站在2019-2020年的注水系统改造工程中，完成了配套部分与改造内容相关的生产信息化工作。主要实现了注水泵及辅助设备的生产参数采集及超限报警。缺少控制调节及自动保护功能，频繁的调节工作仍需依靠职工现场完成，无法实现注水站无人值守运行，此次改造已达到无人值守目标。
注水站自控系统建设不是一步到位，而是伴随改造工程由不同的集成商在之前系统上扩容搭建，从系统架构到硬件配置再到软件设计的施工标准均不统一，造成后期运行故障频发，运维难度大。
本设计方案按照《中国石化集团胜利石油管理局有限公司企业标准》中生产数据自动化采集系统建设规范注水部分要求，标准化硬件选型、软件功能化设计，使改造后的注水站数据采集系统更加完善、可靠，后期维护简洁便利，为注水站库实现无人值守提供基础条件。
02
存在的问题
系统繁杂
由于往期改造项目中系统扩容等原因，导致了注水站同一套PLC系统分布在多个机柜，且由于不同承包商施工方法、接线规则、编程习惯、测点命名等各不相同使得系统繁杂、维护困难、故障点频发。
模块老化
因PLC系统各模块利旧使用年限相差较大，部分模块老化严重、兼容难度大，使得现有数据采集系统不稳定，易出现数据错误，从而引发联锁停泵导致生产事故。
程序混乱
大部分系统在经历多次改造后，原有程序均丢失注释，运维和后续改造项目技术人员上载程序没有注释，无法在原程序基础上继续添加、更改点位。
在前期改造中由于各承包商技术人员编程习惯不同，导致系统程序编写多种多样，控制逻辑标准不一致。
缺少原程序且无备份，PLC CPU一旦损坏，更换CPU后，原程序丢失导致系统无法及时恢复。
配电柜无法实现自控
功能不足，现润滑油泵和冷却水泵配电柜无联锁启停功能。
空间不足，无法安装智能电表、电流互感器等设备。
触点不足，内部交流接触器无备用触点，无法采集运行状态。
标识不足，部分线缆老化且标识不清，无法线路改造。
监测点位不完善
部分注水站因改造较早导致监测点位采集不全；
现有配电柜无法改造导致配套流程监测点位不完善。
03
系统架构设计
系统架构说明
（1）现场仪表通过信号线缆接入本地分布式I/O机柜，分布式I/O机柜与PLC机柜采用环网通讯方式，一旦链路断开不影响整体通讯，实现数据稳定可靠的采集与控制。
（2）配套流程的信号传输用多芯屏蔽电缆直接敷设到值班室主PLC机柜。
（3）流量计及电表485信号用2*1.5屏蔽电缆直接敷设到值班室主PLC机柜，同类型485仪表采用手拉手的连接方式。
（4）监控室监控软件完成数据显示、存储、报警、联锁控制等功能，实现数据上传监控中心服务器，并接受监控中心SCADA系统指令。
本设计方案实现离心式高压注水泵站数据采集与显示、超限报警、联锁保护控制、历史数据查询、自动生产报表、多参数智能预警、自控设备自诊断等功能。
04
控制系统方案介绍
针对该注水站目前存在问题，本次改造方案将整个注水站库根据工艺流程进行模块划分，各模块进行硬件标准化选型、软件模块化设计。具体实施如下：
A
老旧PLC系统升级改造与注水规范适配设计
对于使用年限久、故障频发的PLC系统进行更换，并按照注水规范重新设计。
B
标准化PLC机柜内部接线
对于PLC机柜内部接线标准化施工，机柜内部接线，外部来线与既定标准相对应，施工接线图纸报信息中心存档。
C
PLC程序重构规范
对于PLC程序重新设计编写，内部程序块、变量等做好详细注释，改造完成时备份程序，便于后期运维及新上项目的接入。
D
上位机人机界面优化
优化人机界面，对于上位机软件点表根据定义好的标准重新编写，将注水站上位机流程、数据展示、报警设定、联锁参数等画面统一规划，做到简洁明了，便于操作人员使用。
根据注水站现场工艺功能划分6个功能模块，具有相同工艺功能的设备划分为一个功能模块，其它配套流程采集点划分为一个模块。
05
控制系统解决方案
CPU性能 >>>
CPU401-0531采用ARM Cortex A9处理器；
网络冗余>>>
单网口，10/100/1000自适应；
对外接口>>>
集成2路RS485；
性能指标>>>
拓扑图 >>>
傲拓科技将持续聚焦石油石化行业需求，推动PLC技术与物联网、边缘计算的深度融合，拓展在油气生产、储运、炼化等场景的应用边界，助力企业实现安全、高效、低碳的数字化转型。
来源：傲拓科技公众号
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