張森 索慧斌(長慶油田第二采氣廠 陜西 榆林 719000)

1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

長北項(xiàng)目地面工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)，結(jié)合長北項(xiàng)目的實(shí)際情況，采用總體設(shè)計(jì)和規(guī)劃，具有長北項(xiàng)目中外合作的特點(diǎn)。其主體框架結(jié)構(gòu)長北項(xiàng)目控制中心SCADA系統(tǒng)、中央處理廠控制和聯(lián)鎖保護(hù)系統(tǒng)、井叢控制系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)以及配套的網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)，于2006年一次性建成。系統(tǒng)總體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為分散型控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過支持標(biāo)準(zhǔn)TCP/IP協(xié)議的局域網(wǎng)連接，從地理上分散的各個(gè)區(qū)域采集數(shù)據(jù)。

按照現(xiàn)有的管理模式和項(xiàng)目分布，長北項(xiàng)目自控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可簡單劃分為長北項(xiàng)目控制中心和處理廠、集氣站、井叢控制系統(tǒng)兩級(jí)，其中包括：控制中心的工程師站、操作員站、培訓(xùn)工作站、冗余數(shù)據(jù)服務(wù)器、冗余歷史磁盤陣列、GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)、PI實(shí)施數(shù)據(jù)庫；長北天然氣處理廠DCS（集散控制系統(tǒng)）、IPS（儀表保護(hù)系統(tǒng)）、FGS（氣體及火焰探測(cè)系統(tǒng)）、井叢RTU/IPS、集氣站RTU等。各個(gè)子系統(tǒng)分散在全項(xiàng)目范圍內(nèi)，既互相獨(dú)立，又互相聯(lián)系。

2 功能設(shè)置

2.1 集氣站站控系統(tǒng)

集氣站站控系統(tǒng)是指長北項(xiàng)目試生產(chǎn)作業(yè)區(qū)各集配氣站站控系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了對(duì)各集配氣站現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程參數(shù)和設(shè)備狀況的數(shù)據(jù)采集、控制、報(bào)警管理和聯(lián)鎖保護(hù)。其具體功能為：監(jiān)測(cè)站內(nèi)各主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；在線自動(dòng)計(jì)量多路符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求的流量計(jì)算；控制和調(diào)整主要生產(chǎn)變量的設(shè)定值，獨(dú)立完成站內(nèi)的各項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)控制任務(wù)，如調(diào)節(jié)控制、邏輯控制、順序控制等；顯示動(dòng)態(tài)工藝流程和輔助系統(tǒng)畫面，工藝參數(shù)趨勢(shì)顯示，生產(chǎn)報(bào)警畫面顯示，測(cè)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)總畫面顯示。

2.2 井叢控制系統(tǒng)

長北項(xiàng)目井叢控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)各井叢現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)過程參數(shù)和設(shè)備狀況的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集、遠(yuǎn)程控制、報(bào)警管理和聯(lián)鎖保護(hù)。其具體功能為：遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)井叢內(nèi)各主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，如井口壓力、溫度、流量、外輸壓力、井口注醇量、甲醇罐的液位、泵的狀態(tài)等；在線自動(dòng)計(jì)量各單井井口流量；遠(yuǎn)程控制和調(diào)整井口流量、節(jié)流后溫度和壓力以及井叢外輸壓力；遠(yuǎn)程開關(guān)閥門和啟停泵；單井緊急關(guān)停和井叢生產(chǎn)工藝緊急停車；顯示動(dòng)態(tài)工藝流程和輔助系統(tǒng)畫面。

2.3 天然氣處理廠控制系統(tǒng)

長北天然氣處理廠過程控制系統(tǒng)（DCS），它主要實(shí)現(xiàn)對(duì)處理廠內(nèi)工藝設(shè)備、公用輔助系統(tǒng)的參數(shù)采集、控制與監(jiān)視，歷史數(shù)據(jù)的保存，報(bào)表的生成、報(bào)警的處理等功能。長北天然氣處理廠儀表保護(hù)系統(tǒng)(IPS)是在生產(chǎn)工藝參數(shù)非正常時(shí)，為保護(hù)處理廠人員和工藝設(shè)備的安全而進(jìn)行緊急停車的控制系統(tǒng)。根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，可實(shí)現(xiàn)以下邏輯功能：①中央處理廠緊急停車；②中央處理廠過程停車；③脫水脫烴裝置單元緊急停車；④脫水脫烴裝置單元過程停車；⑤凝析油穩(wěn)定裝置單元停車；⑥甲醇再生裝置單元停車；⑦井叢緊急停車(單個(gè)井叢緊急停車不會(huì)影響其它井叢和CPF的正常生產(chǎn))；⑧井叢過程停車；⑨CPF消防設(shè)備遠(yuǎn)程啟動(dòng)；⑩操作旁路開關(guān)及指示等。為了保證系統(tǒng)的安全可靠，長北天然氣處理廠儀表保護(hù)系統(tǒng)(IPS)與過程控制系統(tǒng)（DCS）在處理器、邏輯程序、功能模塊、現(xiàn)場(chǎng)儀表等方面相對(duì)獨(dú)立，但在網(wǎng)絡(luò)通訊和數(shù)據(jù)處理方面又相互聯(lián)系。

火焰及可燃?xì)怏w探測(cè)系統(tǒng)(FGS)是用來監(jiān)測(cè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)火焰信號(hào)和測(cè)量可燃?xì)怏w濃度。當(dāng)有氣體泄漏和火災(zāi)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)報(bào)警，中控室人員經(jīng)過確認(rèn)后就可以進(jìn)行相應(yīng)的處理，必要時(shí)可以從中控室的操作臺(tái)上遠(yuǎn)程啟動(dòng)消防泵。它與IPS、DCS在硬件和控制邏輯上相互獨(dú)立。FGS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以傳至DCS系統(tǒng)，通過DCS系統(tǒng)來監(jiān)控，與DCS、IPS并列運(yùn)行。

2.4 長北項(xiàng)目控制中心

長北項(xiàng)目控制中心是整個(gè)長北項(xiàng)目地面工程正常生產(chǎn)的重要控制管理層，它直接收集各控制系統(tǒng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，建立相應(yīng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，并實(shí)時(shí)的向更高一層生產(chǎn)調(diào)度管理中心傳送現(xiàn)場(chǎng)信息。其主要功能為：監(jiān)視長北中央處理廠、各井叢及集氣站的工作狀態(tài)及設(shè)備運(yùn)行情況，采集各控制系統(tǒng)主要生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，建立實(shí)時(shí)、歷史數(shù)據(jù)庫；為各控制系統(tǒng)提供必備的生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)；發(fā)布生產(chǎn)調(diào)度指令和事故決策指令；隨時(shí)提供全廠的生產(chǎn)信息圖形顯示及歷史資料的對(duì)比和趨勢(shì)顯示。實(shí)現(xiàn)了對(duì)整個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行集中監(jiān)控、統(tǒng)一調(diào)度管理，井叢裝置無人值守、操作，中央處理廠各裝置無人值守，確保操作人員的人身安全和項(xiàng)目的安全運(yùn)行。

3 控制系統(tǒng)硬軟件配置

3.1 井叢和處理廠工藝控制系統(tǒng)

采用CENTUM-CS3000集散控制系統(tǒng)，硬件主要包括工程師站、操作員站和現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)處理器均采用雙冗余容錯(cuò)結(jié)構(gòu)，其它硬件從外部電源到內(nèi)部的電源模塊、通信線路、I/O卡件等均采用冗余結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)采用熱切換技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)等一系列措施。

3.2 處理廠IPS、FGS系統(tǒng)

由安全控制站、安全工程師站和實(shí)時(shí)控制網(wǎng)構(gòu)成。其中，安全控制站SCS采用SSC10D-S控制器，由冗余容錯(cuò)CPU、冗余電源卡件、通訊卡和I/O卡件等構(gòu)成。

3.3 長北項(xiàng)目控制中心

設(shè)置操作員站4臺(tái)、工程師站2臺(tái)、冗余數(shù)據(jù)服務(wù)器一套、冗余歷史磁盤陣列一套、GPS時(shí)鐘同步系統(tǒng)一套、PI實(shí)施數(shù)據(jù)庫、各類打印機(jī)。操作員站和工程師站選用高性能工控計(jì)算機(jī)，操作系統(tǒng)為WINDOWSXP，安裝有CENTUM-CS3000監(jiān)控軟件。服務(wù)器和磁盤陣列采用高性能的工作站。在控制中心，還有設(shè)置了緊急控制盤，如果出現(xiàn)緊急情況，在中央控制室可采取手動(dòng)方式進(jìn)行控制。

4 總結(jié)

長北項(xiàng)目地面工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)經(jīng)過幾年來的生產(chǎn)檢驗(yàn)和不斷完善，對(duì)項(xiàng)目生產(chǎn)管理起到了非常重要的作用，保證了項(xiàng)目生產(chǎn)的安全和可靠性。已經(jīng)形成了具有長北項(xiàng)目特色的專有技術(shù)，并取得了一定經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，為類似項(xiàng)目開發(fā)提供了很好的借鑒。

[1]李戰(zhàn)平.TRICON系統(tǒng)在長北項(xiàng)目集氣站的應(yīng)用[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2008，21(10)：11-13.

[2]孫志鵬，吳寶祥，單吉全，王東等.長慶項(xiàng)目地面工程自動(dòng)化控制系統(tǒng)[J].天然氣工業(yè)，2002，22(6)：97-100.