從現場實際情況來看，絕大多數“配注站”的控制系統中都存在一個共性問題：即缺少一套切實可行的綜合控制系統。一方面，雖然在配置站都實現了自動化監控系統，但在注入站仍然是手動控制，注入站的工人要時刻監視儲液罐的液位、壓力、流量變化，手動進行調整，還要用電話與配置站聯系，通知配置站調整外輸泵變頻器的頻率和調節閥的開度，而具體的調整量還要雙方多次聯系，不斷地調整，才能逐漸逼近所要求的目標，不僅勞動強度大，而且工作效率低。另一方面，由于配置站與注入站之間的距離遙遠，直線距離一般都在1.5公里以上，而且中間隔有沼澤地，不僅架設線路困難而且不便于維護。

三維科技股份有限公司為此開發了多變量先進控制算法，并通過遠程無線通訊的方式來建立配置站和注入站協調統一的綜合控制系統，從而實現了“配注站”的“四遙”控制——遙測、遙信、遙調、遙控。

下面以大慶油田公司采油六廠某裝置的“四遙”控制系統為例，著重說明“四遙”控制的實現方法。

一、 工藝流程簡介

該裝置的配置站帶有兩個注入站，配置站距最近的注入站的直線距離是2公里，兩個注入站之間的直線距離是1.5公里，中間是大片的蘆葦沼澤地。配置站有12個熟化罐、一臺外輸泵對應兩個注入站，外輸泵的轉數由變頻器的輸出頻率調節。每個注入站有十九臺注聚泵和一個儲罐。聚合物在注入站加清水稀釋后注入井里。要求在聚合物注入過程中，儲罐的液位保持穩定。泵的頻率率直接決定聚合物的注入量，進而導致儲液罐的液位變化。見圖1。

當儲液罐的液位發生變化時，就需要調整配置站外輸泵變頻器的輸出頻率來調整外輸泵的轉速，同時調整外輸泵出口閥門的開度，當調整閥門的開度不能使流量達到要求時，應微調變頻器，由此控制配置站輸出到注入站的聚合物流量來調整注入站儲液罐的液位。

目標量：一、二號儲罐的液位

控制量：配置站變頻器的轉速和通往二個注入站的調節閥

二、控制系統的結構

計算機監控系統的控制方案是使用工業控制計算機加可編程控制器組成的自動控制系統代替原手動控制系統，配置站和注入站完全實現自動控制，通過數字電臺進行數據通訊，達到配置站和兩個注入站之間的聯動控制，各站的控制系統組成一個有機的整體系統，改變過去自成體系的分裂局面。這樣不但可以降低工人的勞動強度，提高工作效率，而且可以很好地協調聚合物配置與注入之間量的關系，有效地降低成本，達到最佳配置效果。自動監控系統的結構如圖2所示。

1、注入站的現場設備和控制、監測點

油田聚合物配置站通常帶兩個注入站，每個注入站有十九臺注聚泵和一個儲液罐，每個注聚泵出口與清水匯入處的母液管線上有壓力變送器一臺，電磁流量計一臺，清水管線上有流量變送器一臺。

2、可編程控制器（PLC）控制站

在配置站和兩個注入站的底層控制都采用的是歐姆龍的可編程控制器，將PLC放置在專用控制柜中，設備的硬件可靠，技術先進，維護簡單，軟件采用梯形圖設計。該PLC配有一RS232通訊接口，直接與操作站相聯，在操作站上直接對PLC進行各種控制操作，人機交互簡潔直觀。

模擬量采集使用OMRON
AD004卡，將流量、壓力、液位等4—20mA的電流信號輸入到PLC中，注入站的儲罐液位則是配置站需要進行遙調的量，注入站的流量、壓力信號屬于遙測量。

現場的機泵控制輸出，屬于遙控量。配置站變頻器的頻率輸出和調節閥的開度輸出是使用歐姆龍AD004輸出4～20mA的電流信號實現的。使用歐姆龍OC225將PLC的輸出信號接人其它被控設備，控制注入站的注聚泵和配置站其它設備的啟停。

現場設備的回訊以及一些報警信號檢測是采用歐姆龍ID212將信號輸入到PLC中，這些量是遙信量。
3、操作站

操作站采用工業控制機，操作系統采用Windows
NT ，監控組態軟件采用力控?2.0。操作站的功能是完成人機交互，操作人員通過操作站控制設備的運轉，監視設備狀態，完成各種管理、監控功能。

4、數字電臺

數字電臺接在操作站的RS232口上，作用是用無線電波代替RS232的物理線路，延伸通訊距離，而且不受地形等的限制。

三、應用軟件設計說明

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用戶流程畫面

將工藝流程真實地在流程畫面上反映出來，所有畫面具有實時、立體、動態效果，不但具有直接顯示每一個罐的液位、液體密度、各泵工作狀態等功能，還可以通過PLC直接對設備進行控制和監視，具有保護和報警功能。

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小組畫面

每個小組畫面可以將一臺主設備相關的設備、儀表指示等工藝狀態形象的顯示出來，便于觀察和控制。

· 趨勢

每個液位和流量、壓力等測量值都有歷史趨勢和實時趨勢，歷史趨勢最長可達1年，操作工可根據要求隨時進行檢索。

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語音報警

對重要的生產數據都具有語音報警功能，當參數達到高限報警或低限報警時，由語音直接輸出，提醒操作工注意。在注入站中，要求對儲液罐液位、注聚泵出口壓力以及配置站的熟化罐液位進行語音報警。

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工藝記錄打印

根據工藝車間要求，可打印各種所需的報表和記錄。

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數據庫開放功能

本系統計算機配置的動態數據庫為開放型，以便為將來全廠信息上網提供方便。

四、無線通訊實現“四遙”的方法

由于配置站及兩個注入站之間的距離比較遠且地理位置偏僻，使得互相之間的通訊比較困難。如果使用模擬/數字ISDN電話撥號方式實現通訊，一旦電話線路出現故障，因為地理位置偏僻，電信部門不會迅速修復，而且這種應用不同于上一節介紹的數據采集，通訊是雙向的，因此通訊線路中斷會影響生產的正常進行。我們利用力控?強大的通訊功能，采用數字無線電臺，通過RS232串口設備服務器實現中心站與各分站的互連，使中心站與各分站間實現數據交換通訊，達到遙測、遙信、遙控、遙調的目的，如圖3所示。

該系統的關鍵技術有兩項：一是力控?軟件支持計算機間串口RS232的直接連接，二是使用數字電臺。這里我們將詳細討論力控?軟件中是如何通過計算機間的串口通訊共享數據從而實現“四遙”的。

圖4
配置串口窗口示意圖

定義數據源

在兩臺注入站計算機上運行圖形界面組態程序DRAW，在導航器窗口中單擊“數據源對話框，彈出數據源定義對話框，單擊“添加”在彈出的對話框的方式欄中選定“通過串口訪問遠程PC數據庫”，然后選擇串口和定義數據源名稱，不妨將數據源定義為“注入站1”和“注入站2”如圖5所示。在組態數據畫面時，引用的數據要正確選擇相應的數據源，注入站與配置站之間就可以互相交換數據了。

圖5
數據源定義示意圖

當進入系統運行環境后，客戶端的串口通訊程序SCOMClient會自動啟動，如圖4所示。在上面可以配置串口參數。需注意，SCOMServer和SCOMClient的串口參數配置要完全一致。

在服務器端，SCOMServer要通過“初始啟動設置”單獨自動啟動。

五、系統運行情況

系統自2000年5月投用以來運行穩定可靠，為三次采油降低了大量人工成本。在調試中要注意無線電臺的天線安裝必須牢固，而且彼此方向要對準，電臺使用的電源要保證質量，穩定性要好。

六、應用前景展望

利用力控?軟件采用無線通訊方式只是各站點之間實現“四遙”控制的一種方式。實際上，力控?軟件在通訊方式上提供了多種選擇方案，如電話撥號方式、RS485連接方式、網絡方式等。對于因各工作站之間距離比較遠，而且在有線通訊受限的情況下，可以根據實際投資情況、地理環境、物理環境等因素加以合理選擇。力控?軟件強大的通訊功能，使我們能夠輕松地克服這種特殊的地域限制，有效地實施各種監控工程。

在大慶油田，這類配置注入站大約有600多個，基本上都處于“配置站自動控制、外輸工程手動調節、注入站則完全手動控制”的狀態。在國內，通過聚合物注入采油的一些其它油田，其控制手段也大致如此。所以利用力控?組態軟件和遠程無線通訊方式，實現油田“配注站”的“四遙”控制，具有廣闊的市場前景，同時也能為油田企業提高生產管理水平、增加企業經濟效益和社會效益發揮重要作用。

原作者：三維力控
來 源：無