SCADA系统在吐c哈V气田天然气预处理装置中的应用.doc

SCADA系统在吐哈气田天然气预处理装置中的应用 金富余 王建江 （吐哈油田丘东采油厂，新疆鄯善 838202） 摘 要 本文介绍了吐哈油田丘东采油厂红台集气站单井RTU、设备控制单元PLC和集气站DCS所组成的安全可靠、功能强大、经济实用的新一代SCADA控制系统，实现对整个装置的生产过程的监控和保护、自动控制以及对单井采集数据远传监控，具有规模灵活可变、使用简单、维护方便的特点。 关键字 SCADA系统 MoxRTU 虚拟模块网关 引言 吐哈油田丘东采油厂天然气预处理装置红台集气站主要对来自周边20多口单井天然气进行油气闪蒸分离，然后利用氨制冷进行制冷后预冷分离，将分离的天然气进入三甘醇脱水系统脱水后增压集输至丘东天然气处理厂。集气站主要由DeltaV DCS系统实现对整个装置的生产过程的监控和保护。 在单井上主要是对来自地下的天然气进行节流，然后通过水套加热炉进行加热后外输至天然气预处理装置。单井的井口压力、温度、天然气泄漏的仪表检测以及水套加热炉火焰、水温、水位检测和外输天然气的紧急切断阀的远程关断整个系统的实现由远程终端装置MOX公司的产品MOXRTU来实现。 1 系统结构 1．1 集气站DCS 天然气预处理装置红台集气站选用艾默生公司的DeltaV DCS系统。DeltaV系统实现对整个装置的生产过程的监控和保护，包括过程控制(PCS)、紧急关断控制（ESD）、可燃气体检测、火气探测（FG）和消防控制。同时对现场12套机组设备的PLC和20套单井RUT进行数据通讯和控制；在操作站的人机界面上实现远程停机和单井紧急切断阀关断。 单井MoxRTU 各气井的远程终端装置采用采用MOX公司具有模块化结构、开放的技术设计思路的产品MOXRTU作为硬件平台。MoxRTU 的设计采用国际工业标准和目前最先进的技术。保证系统能在恶劣的环境下正常工作。产品采用目前必威体育精装版的通信方式Modbus TCP/IP协议通信，信道采用自建光纤网络,每口单井将光缆敷设RTU柜至DCS控制室，实现实时快速的有线通讯方式。 单井RTU系统采用太阳能供电，由于红台集气站处于古城新疆鄯善西行100余公里处的不毛的戈壁，太阳辐射强,日照时间长；采用2块12V DC的太阳能电池板完全满足RTU系统的供电要求。 2、SCADA系统 2.1 SCADA系统结构 预处理装置控制站内的DCS系统有1台工程师站、2台操作员站和1台WEB服务器实现过程数据Web远程发布。在丘东生产调度室调度人员可以利用WEB浏览器对SCADA系统数据进行监测。SCADA系统结构图见下图一： 图一：SCADA系统结构图 2.2 PLC与DCS通讯 集气站12套机组设备的PLC，用来独立控制各自设备的运行。利用RS485 /ModbusU协议与DeltaV-DCS系统的PSIC串口通信卡件采用2线制的RS485接线通讯，其具体参数：波特率：9600 Bit/s；数据位: 8 Bit; 停止位: 1 Bit;奇偶校验: 偶校验; 错误码检测:无。 采用深圳市天地华杰科技有限公司的TD-1204/RS-485集线器。每个端口都独立具有光隔、短路、开路保护功能。在系统单个通讯回路发生故障的时候，内置的控制器能够及时的切断有故障的端口，使RS485集线器保证每一端口都起到独立工作，达到互不干扰的效果。 2.3 MoxRTU与DCS通讯 远程终端MOXRTU采用通信方式为Modbus TCP/IP协议通信，在DCS系统配置中选用了VIM- Modbsu TCP/IP虚拟网关，虚拟8个串口,32个网址；虚拟模块网关使用Modbus TCP/IP和Ethernet IP协议实现DeltaV控制系统与开放式以太网络和设备之间的通信。DeltaV控制器可以通过以太网络从RTU等设备中读取和写入信号。虚拟模块网关由硬件、固件两部分组成：硬件 — MIM-4207：虚拟IO模块卡件；固件 — IOD-4101: Modbus TCP 驱动程序或 IOD-4102: Ethernet IP 驱动程序。 每套DeltaV控制器至多可以安装两套虚拟模块网关组件，每套虚拟模块网关组件包括一块两槽系统底板、一块系统电源卡件、一块虚拟模块网关卡件。虚拟模块网关必须安装在DeltaV控制器的左侧。虚拟模块网关通信网络（VIMNet）必须与DeltaV控制网络相互隔离，以保证DeltaV控制系统的安全。 虚拟模块网关仿真占用DeltaV控制系统最后一块IO底板，即占用IO卡号57-64。若为简单模式，每块虚拟模块网关占用IO卡号57-60或61-64。若为冗余模式，则冗余占用IO卡号57/58、59/60、61/62和63/64。