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标准化站控

        站控PLC主要负责站内工艺设备的控制和站内数据的采集,然后再把数据上传给站控电脑进行监控;压缩机和流量计以及单井数据都是直接接入站控电脑进行数据采集和管理。站控电脑采用OPC通讯的方式把数据上传给信息中心。


标准化站控简介

  一、概述

长庆油田苏里格气田经过几年的建设,苏里格气田三个采气厂目前已建成集气站近百座。这些集气站站控系统设备以及网络架构都不尽相同,站内控制器大约有两种BB控制器和西门子PLC,站控PLC主要负责站内工艺设备的控制和站内数据的采集,然后再把数据上传给站控电脑进行监控;压缩机和流量计以及单井数据都是直接接入站控电脑进行数据采集和管理。站控电脑采用OPC通讯的方式把数据上传给信息中心。

单井油、套压表,流量计、摄像头虽然都采用485通讯架构,但是协议不统一;压缩机和站控电脑通讯是采用西门子MPI通讯,而站控PLC和站控电脑通讯则是通过以太网通讯。这种现状存在的主要问题是数据流格式不统一,硬件选择的随意性很大,不好统一,给标准化数字化集气站的建设带来不便,同时也不便于管理。

为了克服上述缺点我们研发了一套全新架构的标准化站控系统。现已在苏里格大面积推广应用。

二、产品特点

        1. 采用统一的数据流格式。使设备与设备之间,设备与站之间,站与站之间,站与作业区监控中心,站与信息中心数据平台之间的数据通讯格式相同,提高通讯效率和通讯的稳定性。

2.单井和站内数据统一接入站控PLC,站控PLC将集气站内实时生产数据和单井数据通过MODBUS TCP传至作业区监控中心平台。

3.采用统一的软件界面风格,使界面更加美观,更加人性化。对界面数量,界面布局,图形元素,字体,颜色都做进一步的统一和规范。

三、技术参数

  控制柜

(一). 可编程控制器(PLC

1. CPU模块CPU315-2PN/DP

    1)具有中等规模的程序存储容量和程序框架

    2)对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力

    3)与集中式I/O 和分布式I/O 一起使用,可用作生产线上的中央控制器

    4)集成的PROFINET 接口

    5)组合了MPI/PROFIBUS DP- / 从接口

    6)在PROFINET 上实现基于组件的自动化

    7)PROFINET代理,用于基于组件的自动化(CBA)中的PROFIBUS DP 智能设备

    8)PROFINET I/O 控制器,用于在PROFINET 上运行分布式I/O

    9)工作温度(0°C~60°C

    10)每条二进制指令执行时间约100ns,每条浮点数运行指令约3µs256 KB 主存储器(相当于大约 85 K 条指令);

    11)通过扩展RAM执行用户程序,可以显著提高用户程序的空间。作为程序装载存储器的微型存储卡(最大为 8 MB)也允许将可以项目(包括符号和注释)保存在 CPU 中。装载存储器还可用于数据归档和配方管理。

    12)灵活的扩展;多达 32 个模块,(4 层结构)

    13)MPI/DP 组合接口;第一个集成的 MPI/DP 接口最多能同时建立 16 个与S7-300/400的连接或与编程器、PC OP 的连接。 在这些连接中,始终分别为 PG OP 各保留一个连接。MPI 可以通过全局数据通讯与最多32CPU组建简单的网络。该接口可以从 MPI 接口重新设置为 DP 接口。DP 接口可用作 DP 主站或 DP 从站运行。PROFIBUS DP 接口: DP 接口可用作 DP 主站或 DP 从站运行。在该接口上,PROFIBUS DP从站可在等时模式下运行.全面支持 PROFIBUS DP V1 标准。它提高了 DP V1 标准从站的诊断和参数化能力。

    14)以太网接口; CPU 315-2 PN/DP 的第2个内置接口是一个基于 Ethernet TCP/IP PROFINET 接口。它支持下列协议: S7通讯用于在SIMATIC控制器间进行数据通讯;用于通过 STEP 7 编程、调试和诊断的编程器/OP通讯;与HMISCADA连接的PG/OP通讯;PROFINET上实现开放的TCP/IPUDPISO-on-TCP (RFC1006)通讯; SIMATIC NET OPC-Server用于与其它控制器以及CPU自带的I/O设备进行通讯

    15)功能:口令保护;用户程序使用密码保护,可防止非法访问。

    16)诊断缓冲;最后100个故障和中断事件保存在该缓冲区中,供诊断使用。免维护的数据后备;在电源恢复后,CPU 自动保存所有数据(最大128KB),当重新上电后,可继续保留这些数据。

2.电源模块PS307

    输出电流5A 输出电压24VDC;防短路和开路保护

    连接单相交流系统 (输入电压120/230 VAC50/60Hz)

    可靠的隔离特性,符合EN 60 950

    可用作负载电源

3.接口模块IM365

    可连接1个扩展机架,一对一配置

4.数字量输入模块DI

 SM321(32点)

    32个输入点,带隔离,16点为一组 额定输入电压24 VDC 适用于开关和2/3/4 线BERO(接近开关)

SM321(16点)

  16个输入点,带隔离,16点为一组 额定输入电压24 VDC

  适用于开关和2/3/4 线BERO(接近开关)


5.数字量输出模块

SM322(32点)

    32个输出点,带隔离,8点为一组

    0.5A输出电流

    24 VDC额定负载电压 适用于电磁阀、直流接触器和指示灯

SM322(16点)

  16个输出点,带隔离,8点为一组,负载电压24V,120 VDC48V,120 VAC

  适用于AC/DC电磁阀、接触器、电机启动器、电机和指示灯

6.模拟量输入模块SM3318点)

    8通道;4个通道组 被测值精度;每组可设定(取决于所设定的积分时间),9 +符号,12 +符号

    14 位+符号 每个通道组的可选测量方法:电压;电流;电阻;温度 每个通道组的可选测量范围: 可编程诊断

    可编程诊断中断 带有极限监控功能的两个通道 当超过极限值时可编程硬件中断

    与背板总线接口隔离 与负载电压隔离(当至少一个编码键插在D位置时除外)

7.模拟量输出模块SM3324点)

    4通道×4输出 每个输出通道可以编程为:电压输出/ 电流输出

    精度12

    可编程诊断 可编程诊断中断

    可编程替代值输出

    隔离背板总线接口和负载电压

8.存储卡MMC

     8MB

9.通讯接口模块CP341

     具有1个串行通讯口(RS485/422),支持ASCII协议,ModbusRTU远程终端

10.硬件狗Dongle

     CP341 MODBUS RTU协议转换卡

(二). 配电部分

1. 直流电源SITOP

     输入: 220V/380V

     输出:24VDC/12VDC 1-40A

     性能稳定,精度高,质量可靠。受输入低压波动极小。

2. SITOP冗余模块

     输入24VDC,输出电流40A,用于双电源冗余

3.空开C65N

     短路保护,过载保护,控制,隔离

     C65N断路器适用于工业、民用建筑能源及基础设施等领域低压终端电。

     电气参数:最大工作电压: 440 V AC;分断能力 (IEC 60898)

     冲击耐受电压: 6 kV;限流等级: 3;隔离功能;切实分断指示;快速闭合: 保证冲击性负载的可靠工作,延长断路器;的电气寿命。机械寿命: 20,000

     环境:使用环境温度:-30°C +70°C; 抗湿热性: 2 (温度55°C时,相对湿度95%)

     接线:隧道式接线端子;端子接线面积:132 A,适用于25 mm2及以下导线;4063 A,适用于35 mm2及以下导线

     安装:模块化结构,可方便地安装在DIN标准导轨上

4.交流接触器LC1 D09M7C

     高标准:符合IEC60947-4-1GB14048.4标准。

     长寿命:机械寿命高达2000万次;电寿命高达200万次。

     强适应性:"TH"防护处理,可以在湿热的环境中使用。

     宽电压:线圈控制电压在70%-120%Uc之间波动,不影响产品正常工作。

     强通用性:具有50Hz-60Hz通用线圈,可以全世界通用。

     模块化:产品本体上可以附加辅助触头,通电/断电延时触头,机械闭锁等模块。也可以很方便地组合成可逆接触器、星-三角起动器。

     技术说明:额定工作电压(Ue)690V     

5. 系统机柜符合下列规定:

     采用尺寸为2100mm(h)×1000mm(w) ×600mm(d)的钢质机柜,前后双开门;

     通常每面机柜内安装的PLCI/O机架不应超过2个;

     机柜应配备散热通风、照明等设施,进风口应设便于拆卸、更换的过滤网。机架与端子排的布置应考虑留有扩展余地且方便维护、检修,机柜底部进线,柜内配线应通过走线槽,柜下端安装接地母线。

软件

1 操作系统软件采用Windows系统。

2 监控软件包应符合以下要求:

a) 具有通信管理、数据库管理、动态和静态画面编辑、文本编辑、在线帮助、实时趋势编辑显示、历史趋势编辑显示、报警管理、事件管理、报告管理、打印等功能;

b) 数据库其容量应考虑100口井和集气站数据(不少于2000点),并可采用Excel导入;

c) 变量名可定义长度不少于16位字符;

d) 系统支持并可同时运行多种标准通信协议,如Modbus TCP/IPSerial ModbusDNP3CIPOPC 等通信协议,具备Web发布功能。采用的通信协议应支持多种扫描方式,如周期扫描、例外扫描、查询、例外报告、报警、广播等,具有错误校验、带时间标记传输等功能。

3 PLC编程组态软件符合下列规定:

      a) 遵循 IEC61131-3 规定,支持多种编程语言,如指令、结构化文本、梯形图、功能块等,可采用调用多级子程序,具有逻辑运算、数学运算、字符串运算等功能,采用组态的方式即可完成对输入输出信号的配置,具有组态多个复杂控制系统的能力,具有多个PID运算模块和其他常用的功能块。

      b) 计量功能块支持 GB/T21446AGA3孔板计量标准、AGA8压缩因子计算标准。

四、外形尺寸

外形尺寸为2100mm(h)×1000mm(w) ×600mm(d)的钢质机柜,前后双开门。

五、软件功能介绍

1、系统登录界面:

ü*用户登录验证

ü*用户权限的区分

2、首页:

ü*集气站介绍

ü*管网连接图显示

ü*概貌介绍

3、电子巡井 :

ü *集气站井位布局

ü *单井生产状态

ü *单井信息统计

主要对集气站所辖单井进行单井统计,包含开井数量,关井数量,设备运行状态统计等,通过单井图标颜色显示单井截断阀的状态。

4、电子巡井单井流程监控界面 :

ü *单井油压数据

ü *单井套压数据

ü *单井流量计压力

ü *单井流量计温度

ü *单井流量计累计流量

ü *单井流量计瞬时流量

ü *单井截断阀状态

ü *单井截断阀控制

ü *单井照片显示和拍照

ü *单井设备诊断。

ü *单井信息统计

ü *单井汇管压差积算。

ü *单井历史生产曲线

注:当进入单井流程监控画面后将自动锁定当前井号,PLC只发送当前井号的数据采集命令,切换到其他界面时将取消锁定功能。

5集气站流程监控界面 :主要完成苏14-2集气站内的天然气流程监测和控制功能。  

ü *生产数据压力监测

ü *生产数据温度监测

ü *阀门动作监测及记录

ü *污水罐的专人管理

ü *阀门的操作权限确认

ü *闪蒸罐液位监测

ü *污水罐液位监测

ü *分离器液位监测

ü *单井截断阀状态

ü *历史生产曲线

注:站内流程监测依据进站先后顺序主要包括进站截断区,进站区,分离器区,压缩机区,自用气区,外输区,放空区,缓冲罐区以及污水区等。对主要流程做了简化,使得主要流程清晰明了。  

6站内监控à3台压缩机流程监控界面 :

ü *压缩机运行参数监测

ü *压缩机紧急停车

主要功能:对压缩机运行中的运行数据进行检测以及对压缩机的紧急停车操作。

7站内监控à集气站可燃气体检测界面主要功能:

可燃气体检测位置:

ü *压缩机房

ü 进站干管区

ü 分离器区

ü 外输区

ü 闪蒸罐去

ü 污水罐区

ü 发电机房

ü 自用气区

主要功能:根据集气站的实际平面分布图、显示可燃气报警器的实际位置,实时检测集气站内的可燃气体的浓度值。如有泄露实现声音和画面的闪烁提示。

8井口安防界面:

ü 单井照片查看。

ü 照片排序

主要功能:以井场干管名称为1级树目录。可以查看各干管下的单井井口照片。

9单井报表:

ü 集气站实时数据报表。

ü 集气站历史数据报表查询。

ü 数据报表导出

主要功能:实现集气站管辖单井的实时生产数据、单井阀状态、单井设备状态的显示及excel导出功能以及历史数据的查询导出功能。

10报警信息:

ü 报警信息查询。

ü 报警信息确认。

ü 报警类别查询。

11系统用户管理 :

ü 用户添加。

ü 用户删除。

ü 用户修改。

ü 用户权限设置。

主要功能:实现系统用户的添加,修改,删除操作以及操作权限的分配

12用户交互 :主要实现不同用户之间的交接登录,当点击用户交互时系统将自动返回登录界面,这时所有的软件界面不能进入,只有当用户重新登录后才可以操作。

13退出 :主要实现系统的退出功能。需要通过用户的权限确认后才可退出。