摘 要：隨著工業自動化的發展成熟，采油四廠開始在采油、采氣、輸油、注水方面逐步進行了自動化改造，一直延續著過去幾十年前的生產模式有了革命性的轉變。本文將根據我們的設計和應用體會，介紹我廠計量站遠程監控量油SCADA系統的構成和特點。 關鍵字：計量站;程監控;SCADA;IFIX 前 言 　　別古莊工區是我廠的主力區塊，承擔著全廠近一半的產量，為了滿足油井精細分析、快速反應的需要，同時為了減輕員工勞動強度，緩解新區投產造成的人員緊張局面，我廠于2001年開始在別古莊工區分期實施了自動計量工程。實現集中控制21座計量站油井的油、氣、水計量工作，21座計量站注水井的水量、壓力的監測，以及計量站匯管壓力、溫度、可燃氣體濃度等相關參數的集中監控。 1 別古莊自動計量系統組成 　　1.1 系統硬件 　　整個硬件系統分三層，見圖1：采集設備層，包括RTU、電動三（兩）通球閥及閥門電動裝置、壓力變送器、溫度變送器、旋進旋渦智能氣體流量計、磁浮子液位計、可燃氣體報警器、含水分析儀等自動化儀器儀表;遠程控制層，包括兩臺遠程控制監控服務器，即SCADA服務器;數據分析層包括一臺數據服務器和一臺客戶機。它們之間的通信是通過局域網，符合TCP/IP協議。 [align=center] （圖1）[/align] 　　1.2 系統軟件 　　系統軟件體系分為采集子系統、監控子系統（SCADA）、數據分析子系統（DMS），具體結構見圖2。采集子系統負責通過各種數據量（數字、模擬、脈沖）的采集模塊與現場表聯系，將數據采集上來。監控子系統負責將采集上來的數據顯示在人機界面上，讓操作人員能隨時掌握現場情況和并控制采集子系統的運作。數據分析子系統負責存儲數據庫，并對數據進行分析匯總，繪制曲線圖形，以便技術人員分析產量，迅速發現生產不正常的油井。 [align=center] （圖2）[/align] 2 以SCADA為核心，實現自動計量的原理和過程 　　從以上的結構圖可以看出，實現別古莊自動計量的核心是監控子系統，即SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統。系統的組成，見圖3： SCADA主要由人機交互程序、過程數據庫（PDB）、掃描、報警和控制程序（SAC）、驅動器映像表（DIT）、I/O驅動等組成。 [align=center] （圖3）[/align] 　　數據顯示過程：RTU采集的數據存放在數據寄存器，I/O設備輪詢讀數據后輸出到DIT（Driver Image Table）驅動器映像表，SAC掃描DIT并寫入PDB 的AI或DI等數據塊，此時SAC會比較數值報警設定值，超過或低于報警設定值的進行報警，圖形界面上顯示的每個點都與PDB的每個標簽名對應，標簽名對應的數值將顯示在用戶界面上，同時，PDB中設定的SQL數據（SQD）、 SQL觸發（SQT）將數據寫入數據服務器。 　　硬件控制過程： 　　SCADA發布命令，寫入PDB（過程數據庫）AO或DO數據塊，SAC掃描PDB并寫入驅動映像表DIT，通過I/O驅動器、無線通信設備寫入RTU，下位機指令驅動硬件動作。 3 SCADA系統的功能 　　3.1 自動監測。SCADA操作界面上直觀的顯示各計量站量油狀態（哪口井正在量油、正在量第幾罐、量油液位的高度等）、量油結果、計量站各閥門的狀態、壓力、溫度等，實現實時數據的定時采集、顯示、存儲。 　　3.2 自動操作。在進行量油操作時，系統按照各計量站的量油井排序號以及設置的量油時間或量油次數，自動倒閥量油，如果沒有人干預，直到該計量站的油井全部量完，出量油結果為止。 　　3.3 自動控制。在量油過程中，可以控制中止量油，量油時間或次數確定以后，也可以修改，系統會按照最新設置動作。 　　3.4 自動報警。主要是安全報警和狀態報警，安全報警，如分離器壓力過高、站內可燃氣體濃度過高、回水溫度過低等;狀態報警有單罐計量時間過長報警（在規定的時間內沒有量完一罐油）等。報警分兩個等級：高高（低低）報警、高（低）報警。 　　3.5 數據管理。與關系型數據庫的交互、數據圖形顯示、數據存檔、報表生成，將數據存入數據庫等。 4 SCADA系統設計的特點及創新點 　　4.1系統開放性強，容易維護 　　常見的組態界面是通過重新組態來完成界面的更新。但為了適應采油廠不斷有新區、新井投產，不斷有油井轉注、新投注水井的要求，我們在系統設計時，首次提出了動態加減井、動態加減站的設想，用戶只需在維護界面上輸入新增加的井、站名稱，系統自動畫出相應的流程，且操作人員立刻可以對該井站進行控制。 　　4.2系統量油界面統一定制，實現一對多功能 　　別古莊工區21座計量站中，各站計量間的油井數量不一。最少4口井，最多17口井，但計量站的流程大多類似，為適應別古莊21座計量站的量油界面統一， 系統維護工作量小，通過數據庫的支持和編制腳本程序，使不同計量站用同一個界面進行流程、數據切換顯示。對于有特殊設備的站點，界面設置時統一考慮采用設備顯示或消隱實現。 　　4.3 根據不同油井的出油規律確定不同的計量方式 　　傳統的油井計量方式是每天計量幾罐，然后計算出全天的產量，而這樣對間歇出油的井計量出來的結果是不準確的，因此我們在設計計量方式時采用了一種按時間計量的方式，并將這種方式也寫到了RTU程序里。定時計量可以根據油井的間出規律摸索量油時間，并在SCADA人機界面上設置，使該井在規定的時間內量油，在摸索某口井的出油規律時，也可以將該井的量油時間設為24小時，甚至更長，通過曲線的繪制來觀察分析油井的出油規律。因此我們設計的計量有兩種方式，即定次計量和定時計量。 　　4.4 系統具有實時報警分析功能 　　報警功能是幾乎每個SCADA系統均具備的，我們的系統設計了實時報警分析功能。報警時實分析能夠對整個系統的報警信息進行分析，統計總報警數、確認和未確認的高限報警、低限報警，并將統計結果分類顯示，也可對報警信息進行分類、分站過濾、排序等操作。同時系統會對曾經出現了報警但當前已解除報警狀態的變量也統計顯示。這樣對操作人員監測整個系統的運行、分析報警方向等有整體的概念。 　　4.5 PDB數據庫設計具有科學性、合理性 　　針對系統數據采集項較多，要求計算的數據多且復雜。科學、合理地設計過程數據庫，是保證數據采集、數據處理、數據傳輸以及數據存儲能夠順利進行的最重要的步驟之一。iFIX 開發平臺為用戶提供了5類共34種數據庫標簽塊，我們在設計數據庫時充分考慮了每種標簽塊的優點，選用的標簽塊最具合理性， 其中數據的采集是由標準塊（DI、DO、AI、AO）完成;數據的傳輸是由SQL塊（SQT和SQD）完成;通過運算的數據用計算塊（CA）; 延時、超前滯后、開關控制等由控制塊實現;直方圖、百分比、統計控制、統計數據是由統計過程控制塊完成。 5 結論 　　該自動計量系統2002年10月通過了華北石油采油四廠專家組的全面驗收。系統操作方便、運行可靠，21座計量站的量油與監控工作全部轉移到別古莊中心控制室2名值班人員身上，將減少的人員轉崗到新區，解決了新區人員緊張的問題。 系統的應用改變了傳統人工計量油氣水的方式, 提高了計量精度，減少了資料差錯;該系統與廠區局域網的掛接，使數據時實在網絡上發布，技術人員能夠在辦公室看到現場數據，滿足了油井精細管理分析的需要，同時提高了油田生產管理水平。