01

應用背景

中石化集團勝利油田分公司孤東采油廠東六注水站在2019-2020年的注水系統(tǒng)改造工程中，完成了配套部分與改造內容相關的生產信息化工作。主要實現(xiàn)了注水泵及輔助設備的生產參數采集及超限報警。缺少控制調節(jié)及自動保護功能，頻繁的調節(jié)工作仍需依靠職工現(xiàn)場完成，無法實現(xiàn)注水站無人值守運行，此次改造已達到無人值守目標。

注水站自控系統(tǒng)建設不是一步到位，而是伴隨改造工程由不同的集成商在之前系統(tǒng)上擴容搭建，從系統(tǒng)架構到硬件配置再到軟件設計的施工標準均不統(tǒng)一，造成后期運行故障頻發(fā)，運維難度大。

本設計方案按照《中國石化集團勝利石油管理局有限公司企業(yè)標準》中生產數據自動化采集系統(tǒng)建設規(guī)范注水部分要求，標準化硬件選型、軟件功能化設計，使改造后的注水站數據采集系統(tǒng)更加完善、可靠，后期維護簡潔便利，為注水站庫實現(xiàn)無人值守提供基礎條件。

 

02

存在的問題

• 系統(tǒng)繁雜

由于往期改造項目中系統(tǒng)擴容等原因，導致了注水站同一套PLC系統(tǒng)分布在多個機柜，且由于不同承包商施工方法、接線規(guī)則、編程習慣、測點命名等各不相同使得系統(tǒng)繁雜、維護困難、故障點頻發(fā)。

• 模塊老化

因PLC系統(tǒng)各模塊利舊使用年限相差較大，部分模塊老化嚴重、兼容難度大，使得現(xiàn)有數據采集系統(tǒng)不穩(wěn)定，易出現(xiàn)數據錯誤，從而引發(fā)聯(lián)鎖停泵導致生產事故。

• 程序混亂

1. 大部分系統(tǒng)在經歷多次改造后，原有程序均丟失注釋，運維和后續(xù)改造項目技術人員上載程序沒有注釋，無法在原程序基礎上繼續(xù)添加、更改點位。
2. 在前期改造中由于各承包商技術人員編程習慣不同，導致系統(tǒng)程序編寫多種多樣，控制邏輯標準不一致。
3. 缺少原程序且無備份，PLC CPU一旦損壞，更換CPU后，原程序丟失導致系統(tǒng)無法及時恢復。

• 配電柜無法實現(xiàn)自控

1. 功能不足，現(xiàn)潤滑油泵和冷卻水泵配電柜無聯(lián)鎖啟停功能。
2. 空間不足，無法安裝智能電表、電流互感器等設備。
3. 觸點不足，內部交流接觸器無備用觸點，無法采集運行狀態(tài)。
4. 標識不足，部分線纜老化且標識不清，無法線路改造。

• 監(jiān)測點位不完善

1. 部分注水站因改造較早導致監(jiān)測點位采集不全；
2. 現(xiàn)有配電柜無法改造導致配套流程監(jiān)測點位不完善。

 

03

系統(tǒng)架構設計

系統(tǒng)架構說明

（1）現(xiàn)場儀表通過信號線纜接入本地分布式I/O機柜，分布式I/O機柜與PLC機柜采用環(huán)網通訊方式，一旦鏈路斷開不影響整體通訊，實現(xiàn)數據穩(wěn)定可靠的采集與控制。
（2）配套流程的信號傳輸用多芯屏蔽電纜直接敷設到值班室主PLC機柜。
（3）流量計及電表485信號用2*1.5屏蔽電纜直接敷設到值班室主PLC機柜，同類型485儀表采用手拉手的連接方式。
（4）監(jiān)控室監(jiān)控軟件完成數據顯示、存儲、報警、聯(lián)鎖控制等功能，實現(xiàn)數據上傳監(jiān)控中心服務器，并接受監(jiān)控中心SCADA系統(tǒng)指令。

本設計方案實現(xiàn)離心式高壓注水泵站數據采集與顯示、超限報警、聯(lián)鎖保護控制、歷史數據查詢、自動生產報表、多參數智能預警、自控設備自診斷等功能。

 

04

控制系統(tǒng)方案介紹

針對該注水站目前存在問題，本次改造方案將整個注水站庫根據工藝流程進行模塊劃分，各模塊進行硬件標準化選型、軟件模塊化設計。具體實施如下：

A

老舊PLC系統(tǒng)升級改造與注水規(guī)范適配設計

對于使用年限久、故障頻發(fā)的PLC系統(tǒng)進行更換，并按照注水規(guī)范重新設計。

B

標準化PLC機柜內部接線

對于PLC機柜內部接線標準化施工，機柜內部接線，外部來線與既定標準相對應，施工接線圖紙報信息中心存檔。

C

PLC程序重構規(guī)范

對于PLC程序重新設計編寫，內部程序塊、變量等做好詳細注釋，改造完成時備份程序，便于后期運維及新上項目的接入。

D

上位機人機界面優(yōu)化

優(yōu)化人機界面，對于上位機軟件點表根據定義好的標準重新編寫，將注水站上位機流程、數據展示、報警設定、聯(lián)鎖參數等畫面統(tǒng)一規(guī)劃，做到簡潔明了，便于操作人員使用。

根據注水站現(xiàn)場工藝功能劃分6個功能模塊，具有相同工藝功能的設備劃分為一個功能模塊，其它配套流程采集點劃分為一個模塊。

 

05

控制系統(tǒng)解決方案

 

 

 

CPU性能 >>>

CPU401-0531采用ARM Cortex A9處理器；

網絡冗余>>>

單網口，10/100/1000自適應；

對外接口>>>

集成2路RS485； 

性能指標>>>

 

拓撲圖 >>>

 

傲拓科技將持續(xù)聚焦石油石化行業(yè)需求，推動PLC技術與物聯(lián)網、邊緣計算的深度融合，拓展在油氣生產、儲運、煉化等場景的應用邊界，助力企業(yè)實現(xiàn)‌安全、高效、低碳‌的數字化轉型。

 

 

 

來源：傲拓科技公眾號

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