基于HL-RTU在油田注汽管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用

馬曉軍

（新疆華隆油田科技股份有限公司，新疆 克拉瑪依 834000）

隨著油田開發(fā)的不斷深入和自動(dòng)化技術(shù)水平的提高，油田信息化和智能化技術(shù)在油田開發(fā)中不斷得到應(yīng)用推廣。 為了滿足油田生產(chǎn)對(duì)注汽管網(wǎng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控需求， 加快實(shí)現(xiàn)智能化油田的步伐，對(duì)稠油井區(qū)注汽管網(wǎng)進(jìn)行集中數(shù)據(jù)采集與遠(yuǎn)程監(jiān)控。油田注汽是油田生產(chǎn)的重要工藝部分。 溫度測(cè)量與監(jiān)控作為油田生產(chǎn)重要參數(shù)中的一項(xiàng)，被格外重視。新疆地區(qū)屬于溫帶大陸性氣候，氣溫溫差較大，對(duì)數(shù)據(jù)采集設(shè)備的性能要求、環(huán)境溫度要求極為嚴(yán)格。 HL-RTU 可適應(yīng)-40℃～+80℃的溫度，滿足新疆嚴(yán)寒、炎熱環(huán)境，在油田注汽管線監(jiān)控系統(tǒng)建設(shè)中得到應(yīng)用。

1 數(shù)據(jù)上傳設(shè)計(jì)

管線溫度儀表（貼片式熱電阻探頭+變送器）輸出4-20mA標(biāo)準(zhǔn)電流信號(hào)至數(shù)據(jù)采集控制箱（RTU），采用信號(hào)電纜（傳輸4～20mA 電流信號(hào)）；數(shù)據(jù)采集控制箱（RTU）至作業(yè)區(qū)SCADA 系統(tǒng)服務(wù)器與區(qū)域級(jí)服務(wù)器，通過DTU（數(shù)據(jù)傳輸單元）無線GPRS網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由監(jiān)控系統(tǒng)、無線設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)控制器RTU 和儀表組成。 上位機(jī)由服務(wù)器、操作員計(jì)算機(jī)組成。 現(xiàn)場(chǎng)溫度數(shù)據(jù)通過RTU 進(jìn)行采集處理， 通過DTU+無線GPRS 網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，將現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)信號(hào)集中傳送到中心控制室，進(jìn)行監(jiān)控管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)注汽管網(wǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

該系統(tǒng)主要由RTU 軟件和組態(tài)軟件6.53 兩部分組成。RTU 軟件完成儀表量程范圍的選擇， 站地址設(shè)定和通訊參數(shù)的設(shè)定工作。 組態(tài)軟件完成數(shù)據(jù)組態(tài)、顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)查詢等功能。

3.1 RTU 站地址分配

根據(jù)modbus 通訊規(guī)約規(guī)定，ModBus 網(wǎng)絡(luò)只是一個(gè)主機(jī)，所有通信都由上位機(jī)發(fā)出。 網(wǎng)絡(luò)可支持的遠(yuǎn)程從屬RTU 多達(dá)247 個(gè)，站地址從1 開始，依次到247。

3.2 通信設(shè)置

先利用RTUtest 軟件設(shè)置RTU 的站地址。 設(shè)置參數(shù)前需要用電腦連接RTU 的通訊端口，一般是指定下載端口。 通訊參數(shù)為默認(rèn)參數(shù)，波特率9600；數(shù)據(jù)位8 位；停止位1 位。 通訊線用普通D 型串口，線序?yàn)? 對(duì)3，3 對(duì)2，5 對(duì)5 即可。 修改完參數(shù)，連接RTU 進(jìn)行保存。

組態(tài)軟件設(shè)置。 需要打開組態(tài)軟件，打開工程瀏覽器，打開設(shè)備，選擇通訊方式，按照設(shè)置向?qū)Р僮鳎瓿赏ㄓ崊?shù)及通訊地址的設(shè)定。

3.3 組態(tài)程序

參照組態(tài)王6.53 使用手冊(cè)，有效利用新建工程、定義變量、I/O 設(shè)備管理、圖形畫面和動(dòng)畫連接、趨勢(shì)曲線、報(bào)警和事件系統(tǒng)等功能，通過操作說明步驟完成操作。

4 效果展示

本監(jiān)控系統(tǒng)利用GPRS 無線網(wǎng)絡(luò)、通訊、信息集成等技術(shù)，在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安裝數(shù)據(jù)采集裝置， 實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)各類數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和錄入。 現(xiàn)場(chǎng)與監(jiān)控中心通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)傳到數(shù)據(jù)中心后利用組態(tài)處理后在指揮系統(tǒng)上顯示， 實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控， 并同時(shí)把數(shù)據(jù)存入實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中， 供調(diào)用分析和Web 訪問， 提高對(duì)油田生產(chǎn)的實(shí)時(shí)指揮、調(diào)度、處置能力。 下圖是現(xiàn)場(chǎng)組態(tài)曲線圖和報(bào)表。

實(shí)現(xiàn)功能：

（1）顯示溫度、溫度曲線。 從圖中用戶可觀察到溫度、壓力在某一刻是否有異常， 并根據(jù)溫度曲線采取措施來增加或者減少注氣量，達(dá)到節(jié)能的效果。

（2）系統(tǒng)自動(dòng)生成報(bào)表，同時(shí)用戶可根據(jù)情況選擇某一時(shí)間的報(bào)表數(shù)據(jù)。 該功能可減少用戶的工作量，同時(shí)能更加直觀、全面地查詢到需要的數(shù)據(jù)。

注汽管網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)、生產(chǎn)集中監(jiān)控方式，實(shí)現(xiàn)運(yùn)用一套系統(tǒng)對(duì)油區(qū)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管理，提高了資源的利用率。

通過對(duì)數(shù)據(jù)的集中實(shí)時(shí)監(jiān)控，可有效處理問題，減少損失及人身傷害，提高經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語

基于RTU、GPRS 的油田注汽管網(wǎng)溫度監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在一定程度上解決了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度， 通過技術(shù)改變了原有系統(tǒng)的工作方式， 提高了油田生產(chǎn)管理的工作效率和管理水平，同時(shí)確保油田生產(chǎn)安全、有序、穩(wěn)定。

[1]黃歩余，王建民，王玉華.石油化工安全儀表系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)石化出版社，2004.