企業(yè)信息化是企業(yè)現(xiàn)代化的重要標志，是企業(yè)發(fā)展的動力源泉，更是提高企業(yè)經(jīng)濟效益與競爭力的捷徑和主要保證。企業(yè)信息化是長期艱巨而又緊迫的任務。勝利油田基層單位分布廣，功能差別較大，同時單位的信息化基礎相對較薄弱，水平較低。如何結合“數(shù)字油田”的建設要求與生產(chǎn)實際情況，探討所轄基層單位的信息化建設的形式、方法和內(nèi)容，是信息工程技術人員主要責任和義務。
1 信息化建設背景
永安輸油站作為勝利油田重點的中間加溫加壓站，擔負著自上游原油庫到下游近二分之一的中轉任務。該站動力系統(tǒng)為1984年建站投產(chǎn)設備 ，性能相對落后，幾乎沒有生產(chǎn)參數(shù)自動采集。2001年該站熱力系統(tǒng)設備改建，自動化程度相對較高。如何在現(xiàn)有基礎上實現(xiàn)信息化站庫建設與管理要求，成為該站迫切解決的難題和重點。
信息化建設前的狀況
1) 原油儲罐的液位" title="液位">液位、溫度、壓力等參數(shù)全靠崗位工人現(xiàn)場檢尺，看表，工人勞動強度大，計量誤差較大。
2) 通過人工巡回檢查外輸泵機組的各部位振動值、溫度值、電機電流電壓等運行參數(shù)，。
3) 兩套熱媒爐系統(tǒng)點火控制部分在現(xiàn)場，控制參數(shù)僅基于現(xiàn)場數(shù)字顯
示，重點生產(chǎn)數(shù)據(jù)無法采集上傳，不能及時交換生產(chǎn)流程中的重點信息。
4) 站內(nèi)生產(chǎn)數(shù)據(jù)不能與首末站生產(chǎn)相關聯(lián)，生產(chǎn)調(diào)控極為簡單，無法實施輸油系統(tǒng)的優(yōu)化運行和系統(tǒng)運行安全檢測。
2 “數(shù)字化”建設的方法與內(nèi)容
2.1 建設功能
1) 熱媒爐系統(tǒng)遠程啟?？刂啤⑾到y(tǒng)聯(lián)鎖、爐效實時分析等;
2) 外輸泵機組電參數(shù)動態(tài)采集、遠程啟停輸油泵" title="輸油泵">輸油泵、泵狀態(tài)實時檢測、泵效實時分析和監(jiān)視等;
3) 重點生產(chǎn)參數(shù)(主要流程管道壓力溫度、儲罐液位溫度、熱交換區(qū)溫度壓力、地溫氣溫等)實時采集;
4) 常規(guī)生產(chǎn)管理流程的自動化操作，如熱力越站、水力越站等;
5) 生產(chǎn)參數(shù)的網(wǎng)絡動態(tài)發(fā)布，包括生產(chǎn)參數(shù)監(jiān)視系統(tǒng)、泵狀態(tài)檢測系統(tǒng)" title="檢測系統(tǒng)">檢測系統(tǒng)、UPS動態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)等;
2.2 建設具體內(nèi)容
1) 對重點參數(shù)進行了自動采集，包括壓力、溫度(包括爐膛溫度、煙道溫度、地溫、氣溫)、油罐、燃油罐、水罐液位和溫度等;
2) 對永安輸油站流程常規(guī)切換的14只手動閥加裝電動執(zhí)行機構;
3) 對原油外輸流量計(兩臺)、燃油流量計(兩臺)進行自動計數(shù)采集、累計量計算;
4) 對3臺泵機組電機實時用電參數(shù)進行實時采集控制工程網(wǎng)版權所有，包括三相電流、電壓、頻率、功率因素、有功電量、無功電量等;
5) 對熱媒爐系統(tǒng)原控制柜功能移到PLC系統(tǒng)，實現(xiàn)了遠程起停、聯(lián)鎖保護;
6) 對3臺輸油泵的前后軸承振動、溫度進行實時監(jiān)測控制工程網(wǎng)版權所有，實現(xiàn)在線狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷;
7) 實現(xiàn)3臺輸油泵遠程啟?？刂?
8) 對泵房區(qū)及全站設立視頻監(jiān)視，并4路可燃氣體報警接入系統(tǒng);
9) 系統(tǒng)后備電池及UPS建設，為系統(tǒng)提供4～8小時電源支持，并提供動態(tài)監(jiān)視畫面;
10)對進出站輸油壓力溫度流量等參數(shù)納入長輸管道泄漏檢測系統(tǒng)。
2.3系統(tǒng)建設硬件
1) PLC系統(tǒng)硬件如圖1所示
兩臺上位機" title="上位機">上位機主要滿足操作站和監(jiān)視站功能。操作站主要進行現(xiàn)場生產(chǎn)運行的自動操作/手動操作。操作站直接讀取PLC數(shù)據(jù)。監(jiān)視站通過雙網(wǎng)卡，滿足讀取PLC只讀點的數(shù)據(jù)動態(tài)顯示，并與油田信息網(wǎng)接入，實時發(fā)布只讀點信息。
2)泵狀態(tài)檢測硬件構成如圖2所示：
FAS站是S8100機泵群在線狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分，負責完成現(xiàn)場傳感器的供電、信號采集和處理，并采用RS485通訊協(xié)議與通訊。FAS站采用防爆設計，可以安裝在危險環(huán)境中[2]。
輸油泵狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)Station8100相對獨立，實時監(jiān)測泵軸承振動、溫度數(shù)據(jù)，一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)超標，立即給出報警，通過對振動數(shù)據(jù)的頻譜分析，可以分析判斷出機組振動超標的根源、故障的類型，從而保障機組安全運行。該系統(tǒng)同時提供數(shù)據(jù)的動態(tài)網(wǎng)絡發(fā)布，管理人員可以本地瀏覽器(IE)查看現(xiàn)場機泵的實時運行狀態(tài)數(shù)據(jù)，得到機泵的實時運行信息[4]。
2.4 信息化建設中軟件功能
1)上位機和PLC系統(tǒng)軟件構成
系統(tǒng)軟件包括PLC下位機控制軟件和上位機組態(tài)軟件兩部分，下位機主要完成數(shù)據(jù)采集、流程切換控制、狀態(tài)監(jiān)測、故障報警、連鎖保護等功能。上位機主要完成分類流程畫面、數(shù)據(jù)動態(tài)監(jiān)視、數(shù)據(jù)歷史查詢、報表自動生成、運行參數(shù)的高級應用等。PLC運行控制軟件為OMRON公司編程軟件CX- PROGRAMMER4.0，上位機組態(tài)軟件采用國產(chǎn)三維力控組態(tài)軟件[1]。上位機通過以太網(wǎng)(ETHNET)方式直接與PLC進行通訊。
2)上位機實現(xiàn)的功能
①通過組態(tài)，把各種現(xiàn)場需要操作的指令，比如開關閥
門、啟停泵、啟停熱媒爐、流程切換等傳送到下位機控制器里，然后由控制器控制現(xiàn)場的相應設備，進行動作，完成相應任務[5]。
②設置各種報警參數(shù)，比如說是進站壓力上下限、大罐液位上下限、泵電壓上限等需要報警的參數(shù)的限值，這樣當這些參數(shù)超過設定值時，上位機就會報警，提示操作人員去進行相關的檢查或操作。
③關鍵參數(shù)的歷史和實時趨勢曲線顯示，比如熱媒爐溫度曲線、進出站壓力曲線、外輸泵壓力曲線。
④結合勝利油田“源頭數(shù)據(jù)”建設要求，通過上位機軟件，自動生成班報、日報等控制工程網(wǎng)版權所有，并滿足手動數(shù)據(jù)的錄入，如含水密度等參數(shù)。
3)上位機功能模塊如圖3所示
4)下位機(PLC)完成功能
通過各功能模塊與現(xiàn)場儀表線的聯(lián)接，完成模數(shù)轉換(A/D)，狀態(tài)量(DI)的采集，輸出點(DO)控制，高速脈沖的計數(shù)(PI)，以及通訊模塊的數(shù)據(jù)轉換等底層數(shù)據(jù)的處理，并完成生產(chǎn)常規(guī)流程的控制和自動運行。
5)泵狀態(tài)檢測軟件系統(tǒng)[2]：
S8100系統(tǒng)是專用檢測振動軟件系列之一，以SQL Se
rver2000為后臺數(shù)據(jù)庫，并滿足網(wǎng)絡發(fā)布功能，以它主要提供包括棒圖、波形圖、頻譜圖、趨勢圖等)。以下為網(wǎng)絡瀏覽時的畫面。
6)泄漏檢測系統(tǒng)[3]
長輸管道泄漏檢測系統(tǒng)，由我公司自主開發(fā)的應用軟件，主要利用負壓波法和流量“實時”對比法進行檢測。負壓波主要用于泄漏點的定位，流量采集用定量分析管道的泄漏情況。永安輸油站主要作用是“實時”采集進出口壓力和流量計讀數(shù)，通過網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)送到三級調(diào)度進行專職人員的監(jiān)視和分析。
3 經(jīng)驗交流
1)同信號多采集解決方法
由于泄漏檢測系統(tǒng)對信號采集要求較高，對進出壓力信號采集頻率在100HZ左右，同時對流量脈沖信號以每5秒累計計算出瞬時流量。如果利用PLC采集結果通過通訊方式與泄漏檢測系統(tǒng)連接，對壓力波的捕獲和流量動態(tài)對比上很容易產(chǎn)生不可預計的時間差，使泄漏檢測系統(tǒng)增加誤報或漏報的概率。通過硬件接線的現(xiàn)場應用，解決了同信號多采集的問題。對進出站壓力(儀表輸出4-20毫安)采用分信號辦法，即通過專用設備(帶隔離耦合)輸出兩路與輸入相同的信號 ，分別滿足PLC系統(tǒng)和泄漏檢測系統(tǒng)的采集要求。對流量脈沖信號，由于輸出是12伏的電壓信號，直接對該信號進行并聯(lián)采集即可。缺點是增加了投資和設備，優(yōu)點是完全滿足了不同系統(tǒng)的應用要求。
2)智能電量采集模塊的現(xiàn)場接線法
本次信息化建設屬于改造工程，一方面要滿足改造前的生產(chǎn)運行方式，另一方面要將生產(chǎn)“數(shù)字化”信號全部納入信息系統(tǒng)。在智能電量采模塊的接線中，主要對低壓配電接線進行改造，并同時滿足原模擬表的正常顯示和智能模塊的正常工作。在智能模塊技術人員的指導下進行安裝后，模擬表正常顯示，智能表電流數(shù)字信號出現(xiàn)近15安培的偏相。對于三相交流大型電機，這種偏相電流很容易造成相間電流的產(chǎn)生，對電動機工作十分不利。但原模擬表只有兩相電流的顯示 ，無論是線電流還是相電流，總與智能模塊的電流數(shù)字信號不相符合。通過對智能模塊的接線方式進行了重新認識，發(fā)現(xiàn)了問題所在，即電壓采集與原信號并聯(lián)，電流采集與原信號串聯(lián)，并與廠方技術人員進行了核實與交流，查出了故障。接線前如圖4所示，錯誤接線如圖5所示，正確接線如圖6所示。圖5與圖6的差別正是電流的串聯(lián)與并聯(lián)的關系，這正是導致電流不平衡的原因。
3)干擾信號的處理與儀表供電問題的解決
在進行熱媒系統(tǒng)改造時，原控制系統(tǒng)" title="控制系統(tǒng)">控制系統(tǒng)自成體系，但重點參數(shù)不能引入PLC系統(tǒng)和數(shù)據(jù)網(wǎng)絡發(fā)布。根據(jù)原數(shù)顯儀表的特點，將該儀表的輸出(4-20毫安有源輸出)直接引入PLC系統(tǒng)時，發(fā)現(xiàn)輸出信號時斷時續(xù)，波動較大。結合隔離安全柵的工作特性，對每路輸出加裝安全柵，輸出信號穩(wěn)定并與原數(shù)顯信號動態(tài)變化相差0.4%，達到設計要求，滿足了重點參數(shù)的動態(tài)發(fā)布。在PLC系統(tǒng)中，設置兩臺24伏(5A)直接電流，一臺專給PLC模板供電，另一臺對20多臺現(xiàn)場儀表提供電源。如果直接對現(xiàn)場同時供電，容易造成24伏電源由于加電瞬間電流過大而自保護，并且也不便于儀表的維護與檢修。結合以前的改造經(jīng)驗與要求，增加7只開關，采用分批逐步供電的方式，以保證在系統(tǒng)掉電后現(xiàn)場儀表的正常供電。通過近一年半的運行，系統(tǒng)工作正常。
4 工程總結
永安輸油站信息化管理系統(tǒng)建設的總體目標是應用目前先進、可靠的測控儀表及PLC控制系統(tǒng)，實現(xiàn)整個生產(chǎn)過程的自動控制、報警、連鎖，實現(xiàn)輸油系統(tǒng)優(yōu)化運行、遠程督導等功能，使生產(chǎn)、調(diào)度和安防實現(xiàn)自動化、網(wǎng)絡化、信息化，從而提高輸油站庫的生產(chǎn)管理水平。
1)通過系統(tǒng)建設
，使輸油系統(tǒng)傳遞、運行控制成為有機的生產(chǎn)管理系統(tǒng)。通過對生產(chǎn)運行參數(shù)的實時采集，實現(xiàn)生產(chǎn)流程重點閥門的開/關/閥位的遠程控制，實現(xiàn)油罐液位溫度的動態(tài)監(jiān)測，實現(xiàn)輸油泵的狀態(tài)檢測，實現(xiàn)管理、控制、信息一體化。
2)提高該站安全管理水平。PLC系統(tǒng)能在第一時間捕捉各種可能引起事故的早期信息并提前報警，在中央控制室發(fā)出預告，如油氣混合濃度超標報警、外輸油溫過低、局部生產(chǎn)管網(wǎng)壓力過高等信息，對站內(nèi)出現(xiàn)的任何報警都馬上掌握，提前做好相應準備，及時處理。并對重點現(xiàn)場和全站提供視頻監(jiān)視。
3)進一步提高了該的信息化管理水平。中央控制室對站內(nèi)重要信息如安全、生產(chǎn)、油進出庫情況全面掌握。站內(nèi)泵房崗、熱媒爐崗等原油傳送相互關聯(lián)的崗位提供實時生產(chǎn)信息，為生產(chǎn)管理者提供詳實可靠的原始、實時數(shù)據(jù)控制工程網(wǎng)版權所有，并通過編制的優(yōu)化運行、經(jīng)濟效益分析等軟件，為決策者的決策提供參考和依據(jù)。
4)生產(chǎn)運行報表自動生成，保證了“源頭數(shù)據(jù)”的及時性和正確性。通過上位機應用軟件，將生產(chǎn)過程中原來依靠人工巡檢、記錄、判斷的眾多參數(shù)匯總到PLC控制系統(tǒng)，通過上位機軟件自動生成管理運行大表，消除人為主觀影響，提高運行記錄的可信度，并極大地提高設備運行率和降低工作人員的勞動強度。
結束語：
通過該站信息化管理建設，初步建立了管道和站庫聯(lián)合運行效率分析機制，提高管道運行效率，進一步完善了熱媒爐控制系統(tǒng)。通過安全系統(tǒng)和設備在線監(jiān)測系統(tǒng)的建立，提升了故障診斷分析技術，將原設備事后維修體系轉變成了以預防為主的維修體系，并提供動態(tài)參數(shù)的網(wǎng)絡發(fā)布，為各級生產(chǎn)管理人員和精細化管理提供了有力的保障和基礎，同時為其它輸油管道及站庫的信息化管理奠定了理論和實踐經(jīng)驗。通過本工程建設的總結交流，借此拋磚引玉，懇切希望專家予以指正。