油氣集輸是指把分散油井所產(chǎn)石油、伴生天然氣和其它產(chǎn)品集中起來，經(jīng)過必要的處理、初加工，合格的油和天然氣分別外輸?shù)綗捰蛷S和天然氣用戶的工藝全過程。節(jié)能降耗、提高效率，不斷把分散的油氣集輸各單元整合成一個具有整體行為的鏈式生產(chǎn)系統(tǒng)，工藝操作更加緊密關(guān)聯(lián)。天然氣壓縮機站作為這個鏈式系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不僅是油田外輸氣的樞紐，也是平衡生產(chǎn)負荷的節(jié)點。除對壓縮機本身的安全要求極高外，一旦發(fā)生故障將導致油氣集輸整個生產(chǎn)過程不能正常運轉(zhuǎn)，甚至會擴散到下游企業(yè)。

　　某油田在2005年對壓縮機站進行重建，引進五臺活塞式天然氣壓縮機（包括兩臺高壓機、兩臺低壓機和一臺高低壓備用機）結(jié)合工藝實際，采用PLC技術(shù)，自主研發(fā)了天然氣壓縮機站數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)。投運以來，數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)運行平穩(wěn)，不僅壓縮機站實現(xiàn)安全生產(chǎn)，也為油氣集輸生產(chǎn)實現(xiàn)穩(wěn)定、協(xié)調(diào)和優(yōu)化提供了重要的保障。

　　2數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)設計天然氣壓縮機站工藝復雜，生產(chǎn)連續(xù)性強，事故危害大，需要“防患于未然”，避免事故發(fā)生。對數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的總體要求是穩(wěn)定可靠、功能齊全，應具有如下特征：**，必須具有適用于強震動現(xiàn)場的硬件結(jié)構(gòu)和能與被監(jiān)控機組同周期運行的高可靠性；第二，系統(tǒng)在機組處于任何運行狀態(tài)或者運行狀態(tài)改變時，都不能丟失任何數(shù)據(jù)。要能采集和保存事故現(xiàn)場的全部信息，即系統(tǒng)要具有高采樣實時性和快速性；第三，系統(tǒng)應具有符合生產(chǎn)實際狀況和需要的工程實用分析與診斷功能，使其在生產(chǎn)中充分發(fā)據(jù)同步、共享。

　　為了保證整個系統(tǒng)的可靠性和安全性，把整個系統(tǒng)設計為上、下兩層，保證各子系統(tǒng)功能專一、數(shù)據(jù)分散、管理集中。從功能實現(xiàn)上，上層進行日常輔助管理和主要信息收集；下層完成現(xiàn)場基站的實時監(jiān)控，保證整個壓縮機站的日常生產(chǎn)安全、平穩(wěn)、高效。整個數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)共分為四個部分：①現(xiàn)場基站監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與設計。完成基礎數(shù)據(jù)的監(jiān)控、管理；②現(xiàn)場ESD系統(tǒng)設計。完成重點部位與天然氣泄漏的監(jiān)控管理；③上位管理機設計。完成數(shù)據(jù)共享與集中管理的目的；④網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)設計。完成數(shù)據(jù)的傳輸結(jié)構(gòu)，保證數(shù)據(jù)安全共享。具體分析與設計如下。

　　21現(xiàn)場基站監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)與設計每一臺活塞式壓縮機需要實時監(jiān)視的測量參數(shù)包括電機電流、反應器進氣壓力和排氣壓力、產(chǎn)物流量、繞組溫度、氣缸溫度、潤滑油壓力和溫度、儀表風壓力、冷卻水壓力、潤滑油液位、冷卻水液位等?；颈O(jiān)控系統(tǒng)的主要任務是監(jiān)控每臺壓縮機組運行狀態(tài)，具體要求：實時地、真實地反映系統(tǒng)運行狀態(tài)，保證系統(tǒng)的正常工作，防止意外事故發(fā)生；對系統(tǒng)中主要元件，如電機、閥門及其他伺服元件的工作狀態(tài)進行監(jiān)控，對故障進行顯示及報警；顯示系統(tǒng)監(jiān)控對象（如溫度、壓力等）的當前值，并支持通過數(shù)據(jù)庫的歷史數(shù)據(jù)查詢；預測系統(tǒng)狀態(tài)變化趨勢，對未來的運行趨勢進行預報，對將要發(fā)生的故障進行報警，并給出故障處理方法及措施。

　　為了保證系統(tǒng)的兼容性與一致性，下位機全部采用西門子SMATES7系列PLQ其中，選用一臺S7-00控制器對冷卻水液位、潤滑油液位等外圍參數(shù)進行檢測與控制，選用三臺S7-300控制器分別對兩臺低壓壓縮機組和一臺高低壓備用壓縮機組的運行狀態(tài)進行監(jiān)控，而對兩臺高壓壓縮機組的監(jiān)控則由兩臺S7-200來完成。在車間現(xiàn)場，對應五臺壓縮機組設置五臺西門子SMATCTP270觸摸屏，以實現(xiàn)現(xiàn)場的監(jiān)控與操作。在對上位機的數(shù)據(jù)發(fā)布方面，四臺S7-300控制器通過生產(chǎn)以太網(wǎng)，兩臺S7- 200控制器使用S7-2⑴系列以太網(wǎng)專用模塊通過西門子發(fā)布的PCAccessOPC軟件與上位機通訊。系統(tǒng)設計了現(xiàn)場的基礎自動化、過程監(jiān)控和調(diào)度遠程監(jiān)視、診斷的三級管理模式，即數(shù)據(jù)采集（EmerrencyShfdSnaDeSe）緊i急停車系統(tǒng)正正是！結(jié)構(gòu)構(gòu)如圖rights 24基于系統(tǒng)應用的網(wǎng)絡拓撲設計241網(wǎng)絡需求描述壓縮機站采集的實時信息是企業(yè)生產(chǎn)信息的重要組成部分，數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡設計要求是：①能實現(xiàn)現(xiàn)場PK：與車間、生產(chǎn)指揮部門間的高速數(shù)據(jù)傳輸；②必須滿足現(xiàn)場防爆要求；③各PUC與上層管理系統(tǒng)在網(wǎng)絡平臺上能實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源共享的快速響應；④可靠性高，維修、維護方便，為今后更廣泛的數(shù)據(jù)共享提供互聯(lián)端口。

　　通過分析，為天然氣壓縮機站數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)設計了上、中、下三層的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如所示。其中，**層為現(xiàn)場PLC層。該層主要完成現(xiàn)場單元機組運行監(jiān)測和數(shù)據(jù)設定。共有六臺PLQ分別用于五臺機組和外圍管線的現(xiàn)場控制，也稱現(xiàn)場控制單元。第二層為車間級管理層。該層主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的集中管理、監(jiān)測和各機組的優(yōu)化運行。第三層為公司級管理層。該層主要完成壓縮機站部分的數(shù)據(jù)監(jiān)測，通過數(shù)據(jù)收集和曲線分析，便于生產(chǎn)指揮人員及時平衡各運行裝置的生產(chǎn)。

　　242網(wǎng)絡拓撲設計從現(xiàn)場PIC情況看，由于五臺機組PIC和一臺外圍管線PIC采用的西門子SMATCS7系列PIC該產(chǎn)品具有支持TCP/P協(xié)議端口。據(jù)此我們摒棄了以往工控場所常見的環(huán)行組網(wǎng)、動態(tài)DDE等模式，采用以太網(wǎng)作為該數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)集成的網(wǎng)絡設計**。

　　在現(xiàn)場層采用光纖布設，將光電轉(zhuǎn)換部分置于機組電氣防爆箱中，很好地實現(xiàn)了現(xiàn)場PIC的以太網(wǎng)連接，達到了防爆要求，避免了現(xiàn)場的大型電磁干擾。

　　在車間級中控層，采用交換機實現(xiàn)中控室各工作站與現(xiàn)場PIC的數(shù)據(jù)交換。

　　T>在車間級與公司級的聯(lián)網(wǎng)中9由于生產(chǎn)、辦公的。，兩種需求，為了降低成本，采用同纜分芯方法，將生產(chǎn)網(wǎng)獨立出來，避免“病毒”侵害等危險發(fā)生而影響正常生產(chǎn)管理。同時將壓縮車間的辦公微機直接接入公司局域網(wǎng)。

　　3系統(tǒng)實現(xiàn)與應用用基本元件或圖形庫中對象制作生產(chǎn)工藝流程監(jiān)控界面，并將變量與每個對象連接，也就相當于界面中各個對象與現(xiàn)場設備相連，從而可在上位機界面中監(jiān)控現(xiàn)場設備的運行信息。系統(tǒng)提供了如下功能：機組工況總覽、實時數(shù)據(jù)顯示、機組動態(tài)流程、趨勢顯示、組態(tài)報警、棒圖顯示、比例積分微分環(huán)節(jié)（PD）調(diào)節(jié)、報表打印及探頭布置、火災邏輯圖、可燃氣邏輯圖、可燃氣探頭狀態(tài)圖、火災報警記錄等。

　　天然氣壓縮機數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)的投產(chǎn)運行，保障了企業(yè)天然氣壓縮外供任務的順利完成，有很好的應用前景和推廣價值。

　　在設計思路上，由于考慮到今后的安全保障和日常維修、維護，我們應用當前國際上流行的工業(yè)監(jiān)控集散思想進行總體框架設計，采用西門子SMAT-C系列PC作為基站數(shù)控的核心底層平臺；采用WiCC組態(tài)軟件實現(xiàn)軟、硬件結(jié)合和上位機系統(tǒng)的管理應用。應用光纖以太網(wǎng)組建數(shù)據(jù)快速共享通道，不但達到了現(xiàn)場的高防爆要求，而且減少了以往的通訊環(huán)節(jié)多，協(xié)議轉(zhuǎn)換復雜等情況。降低了投資成本，為今后的維護提供了便利。

　　在保障安全上，集成的ESD系統(tǒng)從本質(zhì)上起到了保障安全的作用，將安全事故的隱患發(fā)生降到了*低。在管理上，通過系統(tǒng)實現(xiàn)，使裝置的工作效率得到極大改善，提高了基層崗位人員在線監(jiān)控裝置運行的能力，也為生產(chǎn)指揮人員平衡生產(chǎn)運行提供了實時在線數(shù)據(jù)。

　　在節(jié)能上，由于采用監(jiān)控系統(tǒng)，可以對機組的工況進行在線分析，減少故障停機次數(shù)和檢修周期，降低了經(jīng)營成本。

　　4結(jié)束語天然氣壓縮機組過程監(jiān)控系統(tǒng)采用分布式控制架構(gòu)，單機控制功能的分散提高了系統(tǒng)的可靠性，監(jiān)視和操作集中增強了系統(tǒng)功能。系統(tǒng)投入運行后，對企業(yè)實現(xiàn)經(jīng)濟、平穩(wěn)、高效運行帶來了極大的幫助作用。雖然在該監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)過程中，取得了一些成果，但在監(jiān)控領(lǐng)域以及故障診斷領(lǐng)域，還有很多工作需要繼續(xù)研究，例如故障診斷功能及系統(tǒng)容錯功能需要進一步開發(fā)。對于復雜的大型工業(yè)系統(tǒng)，開發(fā)出一套集監(jiān)控、分析、診斷和顯示于一身的專家系統(tǒng)，是未來的工作目標。