黃遠(yuǎn)翔 吳文秀 付運(yùn)金

摘? 要：該文簡(jiǎn)單針對(duì)涪陵頁(yè)巖氣田焦石壩區(qū)塊集氣站站控系統(tǒng)I/O點(diǎn)位不足問(wèn)題，提出借助第三方XB-JSY型流量積算儀實(shí)現(xiàn)分離器流量監(jiān)測(cè)的方案。運(yùn)行表面：采用該方案可有效緩解站控系統(tǒng)I/O點(diǎn)位的問(wèn)題并可實(shí)現(xiàn)場(chǎng)站數(shù)據(jù)的集中監(jiān)視、操作、控制，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)統(tǒng)一調(diào)度和自動(dòng)化管理。

關(guān)鍵詞：涪陵頁(yè)巖氣? SCADA系統(tǒng)? 分離器? 力控? 流量監(jiān)控

中圖分類號(hào)：TE3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2019）04（a）-0049-02

集氣站是頁(yè)巖氣輸配系統(tǒng)中的一個(gè)單元，用于將頁(yè)巖氣進(jìn)行分離、計(jì)量、除塵后集中外輸。由于集氣站數(shù)據(jù)龐雜、環(huán)境惡劣、危險(xiǎn)性高，為保障生產(chǎn)安全，場(chǎng)站自動(dòng)化站控系統(tǒng)成為一個(gè)重要的手段。集氣站站控系統(tǒng)是場(chǎng)站內(nèi)工藝參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀況信息的集成傳輸樞紐，用于場(chǎng)站數(shù)據(jù)的集中監(jiān)視、操作、控制，并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳至調(diào)度控制中心，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)統(tǒng)一調(diào)度和自動(dòng)化管理。

近年來(lái)，隨著涪陵頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的高速發(fā)展，在集氣站附近可能需要添加新的井口或者在集氣站管理下的無(wú)人值守站增多。在早期PLC系統(tǒng)設(shè)計(jì)中集氣站站控系統(tǒng)I/O點(diǎn)位可能設(shè)置不足，這種情況容易導(dǎo)致一些后期開(kāi)發(fā)井組數(shù)據(jù)不能及時(shí)納入SCADA系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行集中監(jiān)控，集氣站人員在實(shí)時(shí)操作過(guò)程中無(wú)法直觀地監(jiān)控到一些重要數(shù)據(jù)，可能導(dǎo)致一些無(wú)法彌補(bǔ)的損失。針對(duì)這種情況，筆者設(shè)計(jì)了一套以力控為組態(tài)軟件的分離器流量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以在以上情況下啟用，可以對(duì)所監(jiān)控范圍內(nèi)各站點(diǎn)的分離器出口頁(yè)巖氣情況進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控與計(jì)算計(jì)量，并通過(guò)對(duì)管道內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)如瞬時(shí)流量、累積流量、溫度、壓力、差壓等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，讓值班人員可以及時(shí)地了解到頁(yè)巖氣流量的實(shí)際情況。

1? 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

圖1為涪陵焦石壩區(qū)塊集氣站站控系統(tǒng)通訊流程，分離器儀表如壓力變送器、差壓變送器、溫度變送器等數(shù)字或模擬信號(hào)通過(guò)Modbus TCP/IP 協(xié)議傳輸PLC控制器，并以力控軟件為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的上位機(jī)軟件對(duì)集氣站站內(nèi)數(shù)據(jù)與無(wú)人值守井口儀表進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，調(diào)控中心電腦客戶端也可以借助網(wǎng)絡(luò)對(duì)力控畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

在集氣站內(nèi)增加井口或者附近無(wú)人值守站增多時(shí)，將導(dǎo)致集氣站PLC控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)不足。如圖2所示，可使用XB-JSY型流量積算儀在線測(cè)量油田頁(yè)巖氣的流量，將管道中的頁(yè)巖氣流量經(jīng)補(bǔ)償、計(jì)算自動(dòng)換算為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的頁(yè)巖氣體積流量和積算量、完善流量測(cè)量精度，并通過(guò)FS-MM485A實(shí)現(xiàn)MODBUS TCP到MODBUS RTU協(xié)議的雙向轉(zhuǎn)換將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊瘹庹窘粨Q機(jī)，然后將FS-MM485A的網(wǎng)口用網(wǎng)線連接到計(jì)算機(jī)的網(wǎng)口或者用網(wǎng)線連接到以太網(wǎng)交換機(jī)的網(wǎng)口，交換機(jī)的另一網(wǎng)口連接到計(jì)算機(jī)，最后以力控軟件為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的上位機(jī)軟件對(duì)流量積算儀進(jìn)行監(jiān)控與管理，調(diào)控中心可以通過(guò)局域網(wǎng)查詢相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)力控畫面進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，建立獨(dú)立的監(jiān)控系統(tǒng)。

2? 系統(tǒng)配置與實(shí)現(xiàn)方法

2.1 XB-JSY型流量積算儀的配置

XB-JSY型流量積算儀是一款主要解決在線測(cè)量油田天然氣的流量，將管道中的天然氣流量經(jīng)補(bǔ)償、計(jì)算自動(dòng)換算為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的天然氣體積流量和積算量、完善流量測(cè)量精度而設(shè)計(jì)的產(chǎn)品，它以32位ARM微處理器為核心，配置高速A/D數(shù)據(jù)處理通道的二次儀表。

（1）程序開(kāi)鎖。

（2）修改通道參數(shù)：分別將采集到的差壓、溫度、壓力、液位變送器量程與單位輸入到通道1、通道2、通道3、通道4。

（3）修改裝置參數(shù)：選擇測(cè)量裝置、管道材質(zhì)，以及節(jié)流口徑（孔板直徑），測(cè)量介質(zhì)為天然氣。

（4）設(shè)備地址設(shè)置：根據(jù)需要接入流量積算儀的個(gè)數(shù)分配地址，各個(gè)流量積算儀之間的地址不能重復(fù)。

2.2 XB-JSY型流量積算儀與上位機(jī)的連接

MODBUS是工業(yè)設(shè)備通信中使用非常廣泛的通信協(xié)議，系統(tǒng)中流量積算儀使用基于RS485/RS422/RS232串口的MODBUS-RTU通信協(xié)議，調(diào)控中心使用MODBUS TCP是基于以太網(wǎng)的通信協(xié)議。為了實(shí)現(xiàn)與調(diào)控中心之間的通訊，可通過(guò)四星電子FS-MM485A實(shí)現(xiàn)這兩種協(xié)議的雙向轉(zhuǎn)換，使MODBUS TCP主站和MODBUS RTU從站無(wú)縫連接。

要用FS-MM485A模塊實(shí)現(xiàn)MODBUS TCP主站與MODBUS RTU從站的橋接，需在模塊的設(shè)置中將Protocol（協(xié)議）設(shè)置成Modbus TCP to RTU，模塊的工作模式設(shè)置成TCP Server，端口號(hào)設(shè)置成MODBUS TCP專有的端口號(hào)，這樣在主站計(jì)算機(jī)的MODBUS TCP應(yīng)用軟件中設(shè)置去連接的IP地址和端口號(hào)以及從站設(shè)備的地址，就能訪問(wèn)從站MODBUS RTU設(shè)備。

在力控上修改設(shè)備配置：于I/O設(shè)備組態(tài)>設(shè)備配置>設(shè)備地址中填入與流量積算儀設(shè)備相匹配的地址，這樣才可進(jìn)行設(shè)備與力控的數(shù)據(jù)連接。

2.3 人機(jī)交換界面設(shè)計(jì)

根據(jù)設(shè)計(jì)需求應(yīng)用力控軟件制作HMI畫面，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控。81#集氣站人機(jī)交換界面如圖3所示。

通過(guò)力控畫面實(shí)時(shí)反映現(xiàn)場(chǎng)分離器出口瞬時(shí)流量、累積流量、溫度、壓力、差壓的實(shí)時(shí)變化情況，然后定義與組態(tài)軟件力控實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中變量相對(duì)應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)中的設(shè)備，通過(guò)流量積算儀采集設(shè)備的數(shù)據(jù)，并通過(guò)通信接口把數(shù)據(jù)傳輸給計(jì)算機(jī)。

3? 結(jié)語(yǔ)

該系統(tǒng)在涪陵焦石壩區(qū)塊集氣站站控系統(tǒng)經(jīng)過(guò)1年多的運(yùn)行表明，可有效緩解站控系統(tǒng)I/O點(diǎn)位的問(wèn)題并可實(shí)現(xiàn)場(chǎng)站數(shù)據(jù)的集中監(jiān)視、操作、控制，從而實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)統(tǒng)一調(diào)度和自動(dòng)化管理。

參考文獻(xiàn)

[1] 于國(guó)軍.天然氣交接計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J].計(jì)量技術(shù)，2017（5）：37-40.

[2] 祝鑫.PLC在SCADA系統(tǒng)的天然氣計(jì)量中的應(yīng)用[D].西安石油大學(xué)，2016.

[3] 宋洪儒，何志琴.計(jì)算機(jī)水流量PLC監(jiān)控系統(tǒng)[J].兵工自動(dòng)化，2008（10）：89-91.

[4] 方晨媛子.淺談天然氣流量集中監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].石油技術(shù)，2017，24（3）：265.

[5] 楊帆.天然氣門站計(jì)量監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].西南交通大學(xué)，2013.