01

應(yīng)用背景

中石化集團(tuán)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(nèi)容相關(guān)的生產(chǎn)信息化工作。主要實(shí)現(xiàn)了注水泵及輔助設(shè)備的生產(chǎn)參數(shù)采集及超限報(bào)警。缺少控制調(diào)節(jié)及自動(dòng)保護(hù)功能，頻繁的調(diào)節(jié)工作仍需依靠職工現(xiàn)場(chǎng)完成，無(wú)法實(shí)現(xiàn)注水站無(wú)人值守運(yùn)行，此次改造已達(dá)到無(wú)人值守目標(biāo)。

注水站自控系統(tǒng)建設(shè)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(kuò)容搭建，從系統(tǒng)架構(gòu)到硬件配置再到軟件設(shè)計(jì)的施工標(biāo)準(zhǔn)均不統(tǒng)一，造成后期運(yùn)行故障頻發(fā)，運(yùn)維難度大。

本設(shè)計(jì)方案按照《中國(guó)石化集團(tuán)勝利石油管理局有限公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》中生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范注水部分要求，標(biāo)準(zhǔn)化硬件選型、軟件功能化設(shè)計(jì)，使改造后的注水站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)更加完善、可靠，后期維護(hù)簡(jiǎn)潔便利，為注水站庫(kù)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守提供基礎(chǔ)條件。

 

02

存在的問(wèn)題

• 系統(tǒng)繁雜

由于往期改造項(xiàng)目中系統(tǒng)擴(kuò)容等原因，導(dǎo)致了注水站同一套PLC系統(tǒng)分布在多個(gè)機(jī)柜，且由于不同承包商施工方法、接線規(guī)則、編程習(xí)慣、測(cè)點(diǎn)命名等各不相同使得系統(tǒng)繁雜、維護(hù)困難、故障點(diǎn)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(yán)重、兼容難度大，使得現(xiàn)有數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不穩(wěn)定，易出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，從而引發(fā)聯(lián)鎖停泵導(dǎo)致生產(chǎn)事故。

• 程序混亂

1. 大部分系統(tǒng)在經(jīng)歷多次改造后，原有程序均丟失注釋，運(yùn)維和后續(xù)改造項(xiàng)目技術(shù)人員上載程序沒(méi)有注釋，無(wú)法在原程序基礎(chǔ)上繼續(xù)添加、更改點(diǎn)位。
2. 在前期改造中由于各承包商技術(shù)人員編程習(xí)慣不同，導(dǎo)致系統(tǒng)程序編寫多種多樣，控制邏輯標(biāo)準(zhǔn)不一致。
3. 缺少原程序且無(wú)備份，PLC CPU一旦損壞，更換CPU后，原程序丟失導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法及時(shí)恢復(fù)。

• 配電柜無(wú)法實(shí)現(xiàn)自控

1. 功能不足，現(xiàn)潤(rùn)滑油泵和冷卻水泵配電柜無(wú)聯(lián)鎖啟停功能。
2. 空間不足，無(wú)法安裝智能電表、電流互感器等設(shè)備。
3. 觸點(diǎn)不足，內(nèi)部交流接觸器無(wú)備用觸點(diǎn)，無(wú)法采集運(yùn)行狀態(tài)。
4. 標(biāo)識(shí)不足，部分線纜老化且標(biāo)識(shí)不清，無(wú)法線路改造。

• 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位不完善

1. 部分注水站因改造較早導(dǎo)致監(jiān)測(cè)點(diǎn)位采集不全；
2. 現(xiàn)有配電柜無(wú)法改造導(dǎo)致配套流程監(jiān)測(cè)點(diǎn)位不完善。

 

03

系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)架構(gòu)說(shuō)明

（1）現(xiàn)場(chǎng)儀表通過(guò)信號(hào)線纜接入本地分布式I/O機(jī)柜，分布式I/O機(jī)柜與PLC機(jī)柜采用環(huán)網(wǎng)通訊方式，一旦鏈路斷開(kāi)不影響整體通訊，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠的采集與控制。
（2）配套流程的信號(hào)傳輸用多芯屏蔽電纜直接敷設(shè)到值班室主PLC機(jī)柜。
（3）流量計(jì)及電表485信號(hào)用2*1.5屏蔽電纜直接敷設(shè)到值班室主PLC機(jī)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(shù)據(jù)顯示、存儲(chǔ)、報(bào)警、聯(lián)鎖控制等功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳監(jiān)控中心服務(wù)器，并接受監(jiān)控中心SCADA系統(tǒng)指令。

本設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)離心式高壓注水泵站數(shù)據(jù)采集與顯示、超限報(bào)警、聯(lián)鎖保護(hù)控制、歷史數(shù)據(jù)查詢、自動(dòng)生產(chǎn)報(bào)表、多參數(shù)智能預(yù)警、自控設(shè)備自診斷等功能。

 

04

控制系統(tǒng)方案介紹

針對(duì)該注水站目前存在問(wèn)題，本次改造方案將整個(gè)注水站庫(kù)根據(jù)工藝流程進(jìn)行模塊劃分，各模塊進(jìn)行硬件標(biāo)準(zhǔn)化選型、軟件模塊化設(shè)計(jì)。具體實(shí)施如下：

A

老舊PLC系統(tǒng)升級(jí)改造與注水規(guī)范適配設(shè)計(jì)

對(duì)于使用年限久、故障頻發(fā)的PLC系統(tǒng)進(jìn)行更換，并按照注水規(guī)范重新設(shè)計(jì)。

B

標(biāo)準(zhǔn)化PLC機(jī)柜內(nèi)部接線

對(duì)于PLC機(jī)柜內(nèi)部接線標(biāo)準(zhǔn)化施工，機(jī)柜內(nèi)部接線，外部來(lái)線與既定標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)應(yīng)，施工接線圖紙報(bào)信息中心存檔。

C

PLC程序重構(gòu)規(guī)范

對(duì)于PLC程序重新設(shè)計(jì)編寫，內(nèi)部程序塊、變量等做好詳細(xì)注釋，改造完成時(shí)備份程序，便于后期運(yùn)維及新上項(xiàng)目的接入。

D

上位機(jī)人機(jī)界面優(yōu)化

優(yōu)化人機(jī)界面，對(duì)于上位機(jī)軟件點(diǎn)表根據(jù)定義好的標(biāo)準(zhǔn)重新編寫，將注水站上位機(jī)流程、數(shù)據(jù)展示、報(bào)警設(shè)定、聯(lián)鎖參數(shù)等畫面統(tǒng)一規(guī)劃，做到簡(jiǎn)潔明了，便于操作人員使用。

根據(jù)注水站現(xiàn)場(chǎng)工藝功能劃分6個(gè)功能模塊，具有相同工藝功能的設(shè)備劃分為一個(gè)功能模塊，其它配套流程采集點(diǎn)劃分為一個(gè)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(wǎng)絡(luò)冗余>>>

單網(wǎng)口，10/100/1000自適應(yīng)；

對(duì)外接口>>>

集成2路RS485； 

性能指標(biāo)>>>

 

拓?fù)鋱D >>>

 

傲拓科技將持續(xù)聚焦石油石化行業(yè)需求，推動(dòng)PLC技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)、邊緣計(jì)算的深度融合，拓展在油氣生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、煉化等場(chǎng)景的應(yīng)用邊界，助力企業(yè)實(shí)現(xiàn)‌安全、高效、低碳‌的數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

 

 

 

來(lái)源：傲拓科技公眾號(hào)

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