企業信息化是企業現代化的重要標志，是企業發展的動力源泉，更是提高企業經濟效益與競爭力的捷徑和主要保證。企業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“數字油田”的建設要求與生產實際情況，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。該站動力系統為1984年建站投產設備，性能相對落后，幾乎沒有生產參數自動采集。2001年該站熱力系統設備改建，自動化程度相對較高。如何在現有基礎上實現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、溫度、壓力等參數全靠崗位工人現場檢尺，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，。

    3） 兩套熱媒爐系統點火控制部分在現場，控制參數僅基于現場數字顯示，重點生產數據無法采集上傳，不能及時交換生產流程中的重點信息。

    4） 站內生產數據不能與首末站生產相關聯，生產調控極為簡單，無法實施輸油系統的優化運行和系統運行安全檢測。

2 “數字化”建設的方法與內容

    2.1 建設功能

    1） 熱媒爐系統遠程啟?？刂?、系統聯鎖、爐效實時分析等;

    2） 外輸泵機組電參數動態采集、遠程啟停輸油泵、泵狀態實時檢測、泵效實時分析和監視等;

    3） 重點生產參數（主要流程管道壓力溫度、儲罐液位溫度、熱交換區溫度壓力、地溫氣溫等）實時采集;

    4） 常規生產管理流程的自動化操作，如熱力越站、水力越站等;

    5） 生產參數的網絡動態發布，包括生產參數監視系統、泵狀態檢測系統、UPS動態監視系統等;

    2.2 建設具體內容

    1） 對重點參數進行了自動采集，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切換的14只手動閥加裝電動執行機構；

    3） 對原油外輸流量計（兩臺）、燃油流量計（兩臺）進行自動計數采集、累計量計算；

    4） 對3臺泵機組電機實時用電參數進行實時采集，包括三相電流、電壓、頻率、功率因素、有功電量、無功電量等；

    5） 對熱媒爐系統原控制柜功能移到PLC系統，實現了遠程起停、聯鎖保護；

    6） 對3臺輸油泵的前后軸承振動、溫度進行實時監測，實現在線狀態監測和故障診斷；

    7） 實現3臺輸油泵遠程啟?？刂?；

    8） 對泵房區及全站設立視頻監視，并4路可燃氣體報警接入系統；

    9） 系統后備電池及UPS建設，為系統提供4～8小時電源支持，并提供動態監視畫面;

    10）對進出站輸油壓力溫度流量等參數納入長輸管道泄漏檢測系統。

    2.3系統建設硬件

    1） PLC系統硬件如圖1所示

    兩臺上位機主要滿足操作站和監視站功能。操作站主要進行現場生產運行的自動操作/手動操作。操作站直接讀取PLC數據。監視站通過雙網卡，滿足讀取PLC只讀點的數據動態顯示，并與油田信息網接入，實時發布只讀點信息。
    
    2）泵狀態檢測硬件構成如圖2所示：

    FAS站是S8100機泵群在線狀態監測系統的重要組成部分，負責完成現場傳感器的供電、信號采集和處理，并采用RS485通訊協議與通訊。FAS站采用防爆設計，可以安裝在危險環境中[2]。

    輸油泵狀態監測系統Station8100相對獨立，實時監測泵軸承振動、溫度數據，一旦出現數據超標，立即給出報警，通過對振動數據的頻譜分析，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。該系統同時提供數據的動態網絡發布，管理人員可以本地瀏覽器（IE）查看現場機泵的實時運行狀態數據，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系統軟件構成

    系統軟件包括PLC下位機控制軟件和上位機組態軟件兩部分，下位機主要完成數據采集、流程切換控制、狀態監測、故障報警、連鎖保護等功能。上位機主要完成分類流程畫面、數據動態監視、數據歷史查詢、報表自動生成、運行參數的高級應用等。PLC運行控制軟件為OMRON公司編程軟件CX-PROGRAMMER4.0，上位機組態軟件采用國產三維力控組態軟件[1]。上位機通過以太網（ETHNET）方式直接與PLC進行通訊。

    2）上位機實現的功能

    ①通過組態，把各種現場需要操作的指令，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，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的限值，這樣當這些參數超過設定值時，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“源頭數據”建設要求，通過上位機軟件，自動生成班報、日報等，并滿足手動數據的錄入，如含水密度等參數。

    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場儀表線的聯接，完成模數轉換（A/D），狀態量（DI）的采集，輸出點（DO）控制，高速脈沖的計數（PI），以及通訊模塊的數據轉換等底層數據的處理，并完成生產常規流程的控制和自動運行。

    5）泵狀態檢測軟件系統[2]：

    S8100系統是專用檢測振動軟件系列之一，以SQL Server2000為后臺數據庫，并滿足網絡發布功能，以它主要提供包括棒圖、波形圖、頻譜圖、趨勢圖等）。以下為網絡瀏覽時的畫面。

    6）泄漏檢測系統[3]

    長輸管道泄漏檢測系統，由我公司自主開發的應用軟件，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，通過網絡將數據送到三級調度進行專職人員的監視和分析。

3 經驗交流

    1）同信號多采集解決方法

    由于泄漏檢測系統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連接，對壓力波的捕獲和流量動態對比上很容易產生不可預計的時間差，使泄漏檢測系統增加誤報或漏報的概率。通過硬件接線的現場應用，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系統和泄漏檢測系統的采集要求。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采集即可。缺點是增加了投資和設備，優點是完全滿足了不同系統的應用要求。

    2）智能電量采集模塊的現場接線法

    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運行方式，另一方面要將生產“數字化”信號全部納入信息系統。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，智能表電流數字信號出現近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，發現了問題所在，即電壓采集與原信號并聯，電流采集與原信號串聯，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與并聯的關系，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

    在進行熱媒系統改造時，原控制系統自成體系，但重點參數不能引入PLC系統和數據網絡發布。根據原數顯儀表的特點，將該儀表的輸出（4-20毫安有源輸出）直接引入PLC系統時，發現輸出信號時斷時續，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，輸出信號穩定并與原數顯信號動態變化相差0.4%，達到設計要求，滿足了重點參數的動態發布。在PLC系統中，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多臺現場儀表提供電源。如果直接對現場同時供電，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，以保證在系統掉電后現場儀表的正常供電。通過近一年半的運行，系統工作正常。

4 工程總結

    永安輸油站信息化管理系統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，實現整個生產過程的自動控制、報警、連鎖，實現輸油系統優化運行、遠程督導等功能，使生產、調度和安防實現自動化、網絡化、信息化，從而提高輸油站庫的生產管理水平。

    1）通過系統建設，使輸油系統傳遞、運行控制成為有機的生產管理系統。通過對生產運行參數的實時采集，實現生產流程重點閥門的開/關/閥位的遠程控制，實現油罐液位溫度的動態監測，實現輸油泵的狀態檢測，實現管理、控制、信息一體化。

    2）提高該站安全管理水平。PLC系統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，在中央控制室發出預告，如油氣混合濃度超標報警、外輸油溫過低、局部生產管網壓力過高等信息，對站內出現的任何報警都馬上掌握，提前做好相應準備，及時處理。并對重點現場和全站提供視頻監視。

    3）進一步提高了該的信息化管理水平。中央控制室對站內重要信息如安全、生產、油進出庫情況全面掌握。站內泵房崗、熱媒爐崗等原油傳送相互關聯的崗位提供實時生產信息，為生產管理者提供詳實可靠的原始、實時數據，并通過編制的優化運行、經濟效益分析等軟件，為決策者的決策提供參考和依據。

    4）生產運行報表自動生成，保證了“源頭數據”的及時性和正確性。通過上位機應用軟件，將生產過程中原來依靠人工巡檢、記錄、判斷的眾多參數匯總到PLC控制系統，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。通過安全系統和設備在線監測系統的建立，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，并提供動態參數的網絡發布，為各級生產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。

　　參與文獻：

　　[1]馬國華《監控組態軟及其應用》清華大學出版社，2001年。

　　[2] 韓捷 張瑞林等《旋轉機械故障機理及診斷技術》機械工業出版社，1996年

　　[3]常貴寧 劉吉東《工業泄漏與治理》石油大學出版社，2001年。

　　[4]張志檁《實時數據庫原理及應用》中國石化出版社，2001年。

　　[5]溫鋼云 黃道平《計算機控制技術》華南理工大學出版社，2002年。