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新疆油田公司石西油田作業區/中油一建公司/新疆油田采油二廠采油第三作業區
基于RTU的油田注水系統的改造設計
作者:付石 李高峰 孫志田 王海平 吉旭慧 發布時間:2007/6/6 16:05:00
摘 要
以石南聯合處理站注水系統的RTU為例,從分析系統的缺點入手,提出了新的改造方案,并付諸實施后,解決了以前存在的問題,保證了系統安全高效地運行,提高了企業的經濟效益。
1 系統概述
石南聯合處理站是一座集原油處理、注水、污水處理、天然氣處理于一體的綜合處理站,該站2001年建成投產,整個站采用北京安控公司的小型SCADA系統,系統包括中心控制室上位機監控系統以及由天然氣處理RTU、原油RTU、導熱油爐RTU以及采出水RTU部分組成的現場控制層。每個工藝處理部分使用一個RTU,每個RTU都是一個獨立的子系統,負責對本地I/O點進行數據采集和控制。中心控制室監控系統由兩臺計算機構成的局域網以及打印機等設備組成,其中一臺計算機作為SCADA服務器,另外一臺計算機作為備份SCADA服務器,實現服務器的冗余。天然氣處理、原油、導熱爐及采出水監控部分由Micro16控制器以及外圍擴展模塊構成,實現對天然氣處理、原油及采出水的監控。下位機與上位機之間的通信通過5905Modbus-TCP/IP轉換模塊接入不敷出以太網。石南聯合站系統詳細結構圖如圖1。


2 存在問題
注水系統的RTU,以前是使用加拿大的SCADAPACK控制器,此控制器有20路DI、13路DO、8路AI、3路AO。溫度輸入沒有使用溫度模塊,而是通過轉換器把溫度信號轉換為4~20mA電流信號,再輸入模擬量輸入模塊5501。整個機柜設計小,沒有任何冗余量,柜內布線也比較雜亂,尤其是此RTU在設計的時候沒有考慮到控制器主板和信號輸入板不能共用一個+24V直流電源,造成了電源和SCADAPACK控制器多次燒毀,嚴重影響了生產正常運行。
3 改造方案
鑒于此ECHO RTU存在嚴重的問題,在后來的注水泵改造中又把離心泵換成了柱塞泵,以前的溫度檢測量大大減少。RTU里面的溫度轉換模塊存在沒有多大必要,所以對此RTU也進行了全部改造。
3.1硬件改造
拆除全部的電源模塊、SCADAPACK、5501模塊。拆除所有的RTU內部線。留下DIN導軌,以便安裝新模塊。
整機設計如下:
首先根據工藝的要求,本RTU需要采集和控制的I/O點數。共有4~20mA AI點20點,溫度輸入PTl003點,開關輸入DI 3點,開關輸出DO3點,模擬量輸出AO2點。經過簡單計算,需要模塊數量如表1所示。


由此確定了需要組建的RTU的配置,需要選用1個主控制器5204,3個8通道模擬量輸入模塊5501,1個8通道數字量輸入模塊5507,1個8通道數字量輸出模塊5409個,1個4通道模擬量輸出模塊5302,1個4通道RTD輸入模塊5503,1個通訊模塊5905。另外需要電源2個,1個13.8V電源用來給控制器和通訊模塊供電,1個24V電源給輸入輸出模塊供電,控制器和輸入輸出模塊分開電源供電很重要,可以避免因外部設備短路造成主控制器燒壞。
選好硬件設備以后,把模塊用數據線連接。用撥碼開關將地址設置好。此地址在模塊配置表里面需要用到?梢园5501設成0.5503設定為1,5403分別設定為0~3,5409也設定為0~3。
按照以上配置,利用以前的線槽嚴格配線,通電檢測正常后,進行程序編制過程。圖2是柜內硬件安裝框圖。


3.2 軟件實現
使用廠家提供的梯形圖編輯軟件TelePACE和C語言編輯器編程。使用TelePACE配置模塊和通訊端口。這兩個編程工具都可以使用,由于梯形圖直觀,操作方便,便于調試,在計算不多的程序中,用戶一般使用梯形圖,這樣可以節省編程時間,梯形圖可以在線調試。在梯形圖和C語言同時使用的時候,要防止寄存器沖突,這個時候在編譯的時候不會發生程序編譯錯誤,但是在程序運行的過程中會產生錯誤命令。一般來說最好使用一種編程工具。就可以完全防止此類錯誤的發生。


圖3是使用梯形圖配置模塊,在梯形圖編輯軟件配置模塊窗口中定義好模塊地址,在以后的編程過程中會一直以這些地址來實現自己的控制過程。在此程序中,除了2個變頻器控制和3臺注水泵停止控制,其他的都是數據采集和數據處理?刂瞥绦蚝蛿祿幚硗耆窃赑LC程序中完成,而不是由上位機完成。
程序編制完成后,通過日S232下載到控制器,上電運行正常。在上位機完成組態工作,配置驅動和數據庫,動態連接。這個工作就完成了。
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