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【摘要】江苏油田沙埝联合站年产原油10万吨，生产中自动控制系统采用DDZ－Ⅲ型调节器进行PID控制。随着油田的发展，生产现场对自控系统的先进性、可靠性、抗干扰性、可扩展性的要求不断提高。2003年，首次采用Opto22SNAP控制系统，对沙埝联合站控制系统进行优化升级改造，取得满意的效果。
【关键词】改造方案；主控设备；实现功能
On the crude oil gathering station control system optimization and upgrading of the joint transformation
Chen Min
（No.1 Oil Production Plant of Jiangsu Oilfield Company ,SINOPEC Jiangdu Jiangsu 225265）
【Abstract】Jiangsu Oilfield Shanian Union Station annual 100,000 tons of crude oil production in the automatic control system using DDZ-Ⅲ type regulator for PID control. With the oil field development, production site of advanced automatic control system, reliability, immunity, scalability is ever increasing. In 2003, the first time Opto22SNAP control system, combined Shanian to optimize the control systems upgrade, and achieved satisfactory results.
【Key words】Rehabilitation programs;Master;To achieve functional
1. 引言
沙埝联合站年产原油10万吨，是一个集采油、注水、输油功能综合站。工艺流程较复杂，需要对60个测点，采集135个数据，其中控制点8个。重点监测信号采用信号远传，二次仪表分岗位集中显示；重点设备采用DDZ－Ⅲ型调节器实现小闭环控制；大量设备和流程的测点数据由各种流量计、液位仪、压力表、温度仪等仪表现场显示。操作人员巡检路线长，设备多，各类数据依赖人工读取抄录，巡检和录取数据占用大量的时间，操作人员劳动强度大，不能实施对远程设备流程的动态监测控制，无法满足安全生产需求。为了提高生产设备运行的安全性，加强运行监控，提高监控自动化程度，降低劳动强度，决定采用Opto22SNAP控制系统，进行优化升级改造。
2. 优化升级改造方案
2.1 改造总方案。根据现场的情况，监控对象为集输岗和注水岗的相关数据和设备，对原油储罐液位；三相分离器压力、温度、液位；外输流程各环节流量、压力、温度；注水泵压力、流量；除油罐液位；配电室电量等量值进行测量。所有一次表采集数据通过I/O模块接入Opto22SNAP控制系统，由智能处理器进行处理，实现集中监控，达到安全监测和现场控制的目的。
2.2 改造达到的功能要求（1）实时测控联合站的集输岗、注水岗各测点的工作状态；（2）根据生产需要随时增减测控对象并设置参数；（3）根据工艺流程和特殊状况需要下达控制命令；（4）故障报警及报警处理；（5）整理和保存数据；（6）历史数据的查询。（7）分级登录，实现分级管理（8）自动/手动切换功能（9）事故追忆功能（10）便于今后扩展升级。
2.3 主控设备。Opto22SNAP系统由工控机、控制器、智能处理器、I/O模块组成（见图1），该系统的软件平台为FactoryFloor，可以完成控制逻辑、人机界面、数据库连接等多方面的功能。控制器从软件中接受完整的控制策略，并将事件/反应，PID调节等功能分发到智能处理器；智能处理器独立完成PID调节、高速计数功能、频率及脉冲测量等等。SNAPI/O的模块采用插拔式安装，更换模块不牵涉现场接线，安装调试方便。当发生故障时，可方便地更换SNAPI/O模块，比较之前使用的Ⅲ型仪表，SNAP系统具有更好的可维护性。系统实现组态、监控和人机交互等功能。工控机可以脱离操作台独立运行，形成了分级控制。管理员可根据实际情况确定操作人员的操作权限，便于生产管理，也避免了一些可能发生的误操作，这是Ⅲ型仪表无法实现的。
监控系统共有4个模块，分为：系统登录、主监控、功能区分控、管理子模块。系统详细流程（见图2）。
3. 改造方案实施
根据改造方案，原有PID控制回路中的现场变送器和气动阀保留使用，现场流量计添加通讯模块实现远传，配电室安装智能电表实现电量监测，原油储罐磁致液位仪继续使用，这些一次表接入系统I/O模块或通讯接口。停用控制室仪表屏上的调节器和各种开关、指示灯、记录仪。将仪表屏拆除后，在原有电缆沟上方配置一个OPTO22SNAP系统机柜（机柜内含一个工程师站）和三台操作站，选用SNAP-LCM4控制器和带PID调节的SNAP-B3000-ENET智能处理器，形成基于以太网的监控系统。因为保留了大量的一次表和电缆沟内的仪表线，节约了改造成本。
4. 改造方案实现功能
该自控系统投用后，与原有的Ⅲ型仪表相比较，优势凸显，实现了以下功能：
4.1 提高自动化控制水平。Opto22SNAP系统可以完成对现场各类数据信息的采集、储存、分析、诊断，设备远程控制，将历史数据归纳整理后存入数据库，便于查询。中控室操作台可以设定各个控制点的工作参数，进行数据偏移量修正，设定报警上下限等，是一个完善的控制系统，性能稳定，提高了集输站自动化控制水平。
4.2 提高油、气、水处理工艺水平。系统处理的各个数据量，可以反馈到系统的操作台上，实现了实时监控，操作人员根据操作台显示的采集数据，及时调整现场泵的转速，阀门开度，供热量等，实现对各测点的流量、温度、压力和液位等数据进行实时调控，满足生产所需的测量范围和精度，克服工艺复杂，依赖手动操作造成的生产稳定性差，波动大，浪费能源的缺陷。使生产设备及流程运行始终处于最佳的状态，提高油气水处理工艺水平。
4.3 提高安全生产管理水平。系统采用越限声光报警，在控制室中即可掌握各流程环节的异常情况，及时采取措施或启动应急预案进行处理。报警数据自动存入数据库，具有事故追忆等功能，为分析统计和故障分析提供依据。岗位之间数据共享，消除信息孤岛格局，便于生产协调和管理，提高安全生产管理水平。
4.4 减少劳动力投入，降低劳动强度。采用Opto22SNAP系统，便于操作人员实时掌握现场生产信息，节省巡检时间。系统投用后，原先的值班室双岗改为单岗，减少了劳动力的投入。操作人员通过操作界面实现远程设备流程的监测控制，彻底改变了人工巡检抄录数据的方式，提高站库自动化生产能力。例如三相分离器的油阀、水阀和气阀控制实现了快速、准确的远程闭环控制，自动／手动切换和阀组控制直接在操作界面中使用鼠标即可实现，方便、快捷。
5. 结束语
Opto22SNAP系统自2003年投用以来，机柜硬件无修理或更换记录，系统软件经过不断升级优化，应用效果良好。系统在满足生产要求的同时，减轻了操作人员的劳动强度，提高了集输站油气处理工艺水平和安全生产管理水平，取得了很好的经济效益和社会效益，为生产信息化建设在油田的推广提供了宝贵的经验。
值得提出的是，由于系统数据的采集和控制是建立在大量的变送器、流量计、电表等现场仪表的基础上，所以定期对现场仪表进行校验，及时修正仪表参数非常重要，保证Opto22SNAP系统准确、安全、可靠运行的基础。
参考文献
［1］ 《Optoinfo》Opto22公司2003.8.
［2］ 《FactoryFloorR4.0c》Opto22公司2003.4.
［3］ 《SNAP-LCM4InstallationGuide》Opto22公司2003.10.
［文章编号］1006-7619（2011）08-16-815
［作者简介］ 陈敏（1978-），女，籍贯：上海崇明人，学历：本科，职称：工程师，1998年毕业于南京航空航天大学工业自动化仪表专业，2002年取得东南大学电气工程及其自动化专业（函授），曾多次担任油田各项自控系统新建、改造等相关技术工作，现任自控仪表工程师。
【关键词】改造方案；主控设备；实现功能
On the crude oil gathering station control system optimization and upgrading of the joint transformation
Chen Min
（No.1 Oil Production Plant of Jiangsu Oilfield Company ,SINOPEC Jiangdu Jiangsu 225265）
【Abstract】Jiangsu Oilfield Shanian Union Station annual 100,000 tons of crude oil production in the automatic control system using DDZ-Ⅲ type regulator for PID control. With the oil field development, production site of advanced automatic control system, reliability, immunity, scalability is ever increasing. In 2003, the first time Opto22SNAP control system, combined Shanian to optimize the control systems upgrade, and achieved satisfactory results.
【Key words】Rehabilitation programs;Master;To achieve functional
1. 引言
沙埝联合站年产原油10万吨，是一个集采油、注水、输油功能综合站。工艺流程较复杂，需要对60个测点，采集135个数据，其中控制点8个。重点监测信号采用信号远传，二次仪表分岗位集中显示；重点设备采用DDZ－Ⅲ型调节器实现小闭环控制；大量设备和流程的测点数据由各种流量计、液位仪、压力表、温度仪等仪表现场显示。操作人员巡检路线长，设备多，各类数据依赖人工读取抄录，巡检和录取数据占用大量的时间，操作人员劳动强度大，不能实施对远程设备流程的动态监测控制，无法满足安全生产需求。为了提高生产设备运行的安全性，加强运行监控，提高监控自动化程度，降低劳动强度，决定采用Opto22SNAP控制系统，进行优化升级改造。
2. 优化升级改造方案
2.1 改造总方案。根据现场的情况，监控对象为集输岗和注水岗的相关数据和设备，对原油储罐液位；三相分离器压力、温度、液位；外输流程各环节流量、压力、温度；注水泵压力、流量；除油罐液位；配电室电量等量值进行测量。所有一次表采集数据通过I/O模块接入Opto22SNAP控制系统，由智能处理器进行处理，实现集中监控，达到安全监测和现场控制的目的。
2.2 改造达到的功能要求（1）实时测控联合站的集输岗、注水岗各测点的工作状态；（2）根据生产需要随时增减测控对象并设置参数；（3）根据工艺流程和特殊状况需要下达控制命令；（4）故障报警及报警处理；（5）整理和保存数据；（6）历史数据的查询。（7）分级登录，实现分级管理（8）自动/手动切换功能（9）事故追忆功能（10）便于今后扩展升级。
2.3 主控设备。Opto22SNAP系统由工控机、控制器、智能处理器、I/O模块组成（见图1），该系统的软件平台为FactoryFloor，可以完成控制逻辑、人机界面、数据库连接等多方面的功能。控制器从软件中接受完整的控制策略，并将事件/反应，PID调节等功能分发到智能处理器；智能处理器独立完成PID调节、高速计数功能、频率及脉冲测量等等。SNAPI/O的模块采用插拔式安装，更换模块不牵涉现场接线，安装调试方便。当发生故障时，可方便地更换SNAPI/O模块，比较之前使用的Ⅲ型仪表，SNAP系统具有更好的可维护性。系统实现组态、监控和人机交互等功能。工控机可以脱离操作台独立运行，形成了分级控制。管理员可根据实际情况确定操作人员的操作权限，便于生产管理，也避免了一些可能发生的误操作，这是Ⅲ型仪表无法实现的。
监控系统共有4个模块，分为：系统登录、主监控、功能区分控、管理子模块。系统详细流程（见图2）。
3. 改造方案实施
根据改造方案，原有PID控制回路中的现场变送器和气动阀保留使用，现场流量计添加通讯模块实现远传，配电室安装智能电表实现电量监测，原油储罐磁致液位仪继续使用，这些一次表接入系统I/O模块或通讯接口。停用控制室仪表屏上的调节器和各种开关、指示灯、记录仪。将仪表屏拆除后，在原有电缆沟上方配置一个OPTO22SNAP系统机柜（机柜内含一个工程师站）和三台操作站，选用SNAP-LCM4控制器和带PID调节的SNAP-B3000-ENET智能处理器，形成基于以太网的监控系统。因为保留了大量的一次表和电缆沟内的仪表线，节约了改造成本。
4. 改造方案实现功能
该自控系统投用后，与原有的Ⅲ型仪表相比较，优势凸显，实现了以下功能：
4.1 提高自动化控制水平。Opto22SNAP系统可以完成对现场各类数据信息的采集、储存、分析、诊断，设备远程控制，将历史数据归纳整理后存入数据库，便于查询。中控室操作台可以设定各个控制点的工作参数，进行数据偏移量修正，设定报警上下限等，是一个完善的控制系统，性能稳定，提高了集输站自动化控制水平。
4.2 提高油、气、水处理工艺水平。系统处理的各个数据量，可以反馈到系统的操作台上，实现了实时监控，操作人员根据操作台显示的采集数据，及时调整现场泵的转速，阀门开度，供热量等，实现对各测点的流量、温度、压力和液位等数据进行实时调控，满足生产所需的测量范围和精度，克服工艺复杂，依赖手动操作造成的生产稳定性差，波动大，浪费能源的缺陷。使生产设备及流程运行始终处于最佳的状态，提高油气水处理工艺水平。
4.3 提高安全生产管理水平。系统采用越限声光报警，在控制室中即可掌握各流程环节的异常情况，及时采取措施或启动应急预案进行处理。报警数据自动存入数据库，具有事故追忆等功能，为分析统计和故障分析提供依据。岗位之间数据共享，消除信息孤岛格局，便于生产协调和管理，提高安全生产管理水平。
4.4 减少劳动力投入，降低劳动强度。采用Opto22SNAP系统，便于操作人员实时掌握现场生产信息，节省巡检时间。系统投用后，原先的值班室双岗改为单岗，减少了劳动力的投入。操作人员通过操作界面实现远程设备流程的监测控制，彻底改变了人工巡检抄录数据的方式，提高站库自动化生产能力。例如三相分离器的油阀、水阀和气阀控制实现了快速、准确的远程闭环控制，自动／手动切换和阀组控制直接在操作界面中使用鼠标即可实现，方便、快捷。
5. 结束语
Opto22SNAP系统自2003年投用以来，机柜硬件无修理或更换记录，系统软件经过不断升级优化，应用效果良好。系统在满足生产要求的同时，减轻了操作人员的劳动强度，提高了集输站油气处理工艺水平和安全生产管理水平，取得了很好的经济效益和社会效益，为生产信息化建设在油田的推广提供了宝贵的经验。
值得提出的是，由于系统数据的采集和控制是建立在大量的变送器、流量计、电表等现场仪表的基础上，所以定期对现场仪表进行校验，及时修正仪表参数非常重要，保证Opto22SNAP系统准确、安全、可靠运行的基础。
参考文献
［1］ 《Optoinfo》Opto22公司2003.8.
［2］ 《FactoryFloorR4.0c》Opto22公司2003.4.
［3］ 《SNAP-LCM4InstallationGuide》Opto22公司2003.10.
［文章编号］1006-7619（2011）08-16-815
［作者简介］ 陈敏（1978-），女，籍贯：上海崇明人，学历：本科，职称：工程师，1998年毕业于南京航空航天大学工业自动化仪表专业，2002年取得东南大学电气工程及其自动化专业（函授），曾多次担任油田各项自控系统新建、改造等相关技术工作，现任自控仪表工程师。