联合站集散控制系统的分析研究

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摘 要：目前大庆油田的自控技术基本处于小规模的自动控制及半自动控制，部分采油厂及下属生产单位没有实现大型远程自动控制和集中控制管理等。本文同过分析集散控制系统的工作过程、处理方式及实际应用等方面，详细介绍采油七厂联合站间实现集散控制的可能性与必要性，推动建设并实现自动化油田。

关键词：集散控制系统 DCS 自动化 油田 联合站

随着油田自动化技术的不断深入开展，对油田的生产运行和管理提出了更高的要求。同时，计算机技术、信息技术和网络技术的飞速发展，无论是结构上还是功能上，都给油田自动化系统提供了一个更加广阔的发展平台。新型油田自动化也必须适应新的形式需求，发展成为一个集计算机 、控制、通信、网络、管理为一体的综合应用系统。

一、集散控制系统

集散控制系统简称DCS，是由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路，同时又可集中获取数据、集中管理和集中控制的自动控制系统。集散控制系统采用微处理机如可编程控制器（PLC）或计算机来控制各个回路，即控制任务由下位机完成；用中大型计算机（服务器）实施上一级的控制，即管理任务由上位机完成。各回路之间和上下级之间通过高速数据通道交换信息。在集散控制系统中，按工作区域把微处理机安装在现场仪表及二次表附近，使每一个微处理机的管理功能相对集中。这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性，防止因管理级计算机故障而导致的整个控制系统失去控制。当管理级计算机发生故障时，每一个下位机所控制的控制回路仍具有独立控制能力，个别控制回路发生故障时也不会轻易影响全局。

随着现代计算机和通讯网络技术的高速发展，DCS正向着多元化、网络化、开放化、集成管理方向发展，使得不同型号的DCS可以互连，进行数据交换，并可通过以太网将DCS系统和采油厂管理网相连，实现实时数据上网，方便管理，提高工作效率。

由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上完成，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。DCS可以通过组态软件根据不同的生产工艺流程进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间的连接关系，并从控制算法库选择适用的控制规律或从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。DCS的下位机大都采用功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障，恢复生产。DCS中各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。经过多年的开发与应用，现有的DCS控制算法非常丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法，为油田生产带来极大的便利。

二、联合站集散控制系统

1.联合站集散控制系统的组成结构

目前，大庆油田采油七厂的联合站大都采用小型的区域控制系统，联合站各生产岗均有各自的一套自动控制系统，各岗的控制系统间没有直接的联系，这就导致了生产数据无法集中管理，工人劳动强度大，工作效率低等问题。集散控制系统应用在联合站中，只需要实施一些简单的改造，将各岗之间的自动控制系统通过内部网络串联起来，用台中型服务器集中控制管理，实时控制并上传各种生产运行参数和数据，通过一台或几台高级计算机显示和打印出来，组成一套中型联合站集散控制系统。结构示意图见图1。

当多个联合站的集散控制系统自成体系时，可以通过集散控制系统的通用化将各联合站的集散控制系统串联，通过一台大型服务器完成各联合站生产运行的集中管理。此时，这台大型服务器需要承担自动控制、实时监控、保存数据、协调生产等职责，生产管理部门也可以通过服务器进行生产管理的任务，为油田生产管理提供了极大的便利。结构示意图见图2。

2.预期效果分析

联合站集散控制系统因服务器之间均通过内部网络进行实时的数据交换，数据之间不存在变更或误差的可能。因服务器可以利用管理软件自动生成和打印参数和数据表格，避免了员工手写表格所带来的误差，美观的同时还能达到生产参数和数据零误差的管理。并可以通过服务器内部的存储设备进行长时间的生产运行参数和数据的存储功能，极大的方便了生产管理部门查询过去的参数和数据。集散控制系统的上位软件可以根据生产定制，可以达到图形化的实时显示和自动生成数据表格等功能，所有参数可以一目了然，提高了工作效率。预期效果示意图见图3。

三、结语

集散控制系统的广泛应用是油田生产运行自动化是必然趋势，集散控制系统与常规模拟仪表及集中型计算机控制系统相比，具有很显著的优点。联合站加入集散控制系统后，生产运行会达到最佳状态，为采油七厂安全稳定生产提供巨大的帮助。

参考文献

[1]张建华.油田自动化技术的发展趋势[J].信息与自动化，2004年11月.

[2]刘荣志.油田联合站自动化控制系统的优化研究[J].自动化应用，2010年第9期.

[3]林海波. 联合站集散控制系统的软件设计[J].自动化应用，2008年第24期.