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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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油田采氣廠無(wú)線數(shù)傳SCADA系統(tǒng)

油田采氣廠無(wú)線數(shù)傳SCADA系統(tǒng)

系統(tǒng)的要求

   將采氣二廠141井區(qū)榆2站、榆3站、榆4站、榆5站的數(shù)據(jù)上傳到采氣2廠監(jiān)控中心,實(shí)現(xiàn)對(duì)榆林氣田集氣站的全部集中監(jiān)控和管理。

通過(guò)超短波無(wú)線信道(美國(guó)MDS電臺(tái))將上述4個(gè)站的數(shù)據(jù)先匯集到2配站,并進(jìn)入2配站Honeywell計(jì)算機(jī)系統(tǒng),再通過(guò)已有的光纖信道,將數(shù)據(jù)上傳到采氣2廠監(jiān)控中心。

本系統(tǒng)還將對(duì)141井區(qū)的一個(gè)井口進(jìn)行自動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)控,并通過(guò)超短波無(wú)線及光纖信道上傳到采氣2廠監(jiān)控中心。為今后實(shí)現(xiàn)全部井口的自動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)視和管理做好技術(shù)儲(chǔ)備。

設(shè)備選型

本方案是根據(jù)我公司現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試和榆林氣田的實(shí)際需求而設(shè)計(jì)的。無(wú)線通訊主設(shè)備選用美國(guó)MDS公司的無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)MDS2710,采集設(shè)備選用ACTION公司的SCADAPACK RTU控制器。

系統(tǒng)功能

系統(tǒng)的功能如下

通過(guò)超短波無(wú)線信道將榆2站、榆3站、榆4站、榆5站、1個(gè)井口站的數(shù)據(jù)先匯集到2配站,并進(jìn)入2配站Honeywell計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

通過(guò)已有的光纖信道,將數(shù)據(jù)從2配站上傳到采氣2廠監(jiān)控中心。

實(shí)現(xiàn)對(duì)141井區(qū)的的集中監(jiān)視

對(duì)生產(chǎn)故障和參數(shù)越限進(jìn)行實(shí)時(shí)報(bào)警

對(duì)井口站的外來(lái)人員非法入侵報(bào)警

對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)歷史記錄

自動(dòng)打印生產(chǎn)報(bào)表

井口站的主要功能:

實(shí)時(shí)測(cè)量井口的工藝參數(shù),并每小時(shí)上報(bào)中心一次.

通過(guò)門禁開關(guān)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否有外來(lái)入侵,如有入侵,則立刻上報(bào)到中心.

如工藝參數(shù)報(bào)警,則立刻上報(bào)到中心.

自動(dòng)檢測(cè)電池剩余容量,自動(dòng)提醒更換電池.

主要設(shè)備技術(shù)指標(biāo):

1.RTU技術(shù)指標(biāo)

榆2、榆3、榆4、榆5、2配站RTU選用SCADAPACK 32P 型,其主要指標(biāo)如下:

內(nèi)存:4M號(hào)Flash RAM, 8M SDRAM, 1M CMOS RAM.

內(nèi)置實(shí)時(shí)日歷鐘。

三個(gè)RS232通信口,可分別連接工作站計(jì)算機(jī)、PLC、無(wú)線電臺(tái)。

通信協(xié)議:DNP3, MODBUS RTU/ASCII,DF1.

支持自報(bào)和存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)。

供電:12—24VDC

使用環(huán)境:-40~ 70度。

井口站RTU選用SCADAPACK LP低功耗RTU,其主要指標(biāo)如下:

內(nèi)存:1M CMOS RAM, 512K Flash ROM

內(nèi)置實(shí)時(shí)日歷鐘。

三個(gè)通信口,可分別連接流量計(jì)算機(jī)、無(wú)線電臺(tái)、GSM、GPRS、擴(kuò)頻電臺(tái)及衛(wèi)星等通信設(shè)備。

五路標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸入,可連接溫度、壓力及流量變送器。

可按照AGA-3,AGA-5,AGA-7, AGA-8 / NX-19,孔板公式對(duì)天然氣進(jìn)行流量計(jì)算

可同時(shí)為現(xiàn)場(chǎng)5路4—20毫安儀表提供24伏供電

兩路脈沖輸入,可直接連接流量計(jì)。

一路0-32VDC模擬量輸入,可測(cè)量供電系統(tǒng)的備用電池電壓。

8路可編程開關(guān)量輸入輸出,可用于控制緊急切斷閥、門禁開關(guān)等。

工作方式:運(yùn)行/休眠

供電方式:太陽(yáng)能電池板或蓄電池

功耗:小于100~450mW

使用環(huán)境:-40~ 70度。

2.MDS2710電臺(tái)主要指標(biāo)

高指標(biāo):傳輸速率達(dá)9600/19200bps, 透明標(biāo)準(zhǔn)RS232接口

使用頻率220-240MHz,占用帶寬?。?2.5KHz/25KHz)

數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換時(shí)間快(Tx-Rx-Tx),僅為7-10 ms

電臺(tái)輸出功率為1-5 W可調(diào)

高靈敏度低誤碼-110dBm(BER<10-6)

傳輸距離達(dá)30至50公里

收發(fā)轉(zhuǎn)換小于2ms

低功耗:<18ma(休眠狀態(tài))< p="">

▼高可靠:采用數(shù)字信號(hào)處理、數(shù)字調(diào)制、糾錯(cuò)編碼、強(qiáng)大的抗干擾能力、一體化設(shè)計(jì)等最先進(jìn)技

電臺(tái)可連續(xù)發(fā)射工作

數(shù)據(jù)處理的功能,如RTS/CTS延遲、發(fā)射延時(shí)、限時(shí)器等,均可編程設(shè)置。

診斷測(cè)試功能包括:電臺(tái)參數(shù)、失電、接收信號(hào)強(qiáng)度、電源電壓變化、內(nèi)部溫度等

溫度/濕度:-40℃~70℃/95%

寬電源電壓:10.5~16VDC

▼有網(wǎng)管:遠(yuǎn)端電臺(tái)狀態(tài)(電壓、溫度、誤碼、功率、接收電平等)遠(yuǎn)程監(jiān)視

遠(yuǎn)端電臺(tái)告警(低電壓、數(shù)據(jù)格式錯(cuò)誤、溫度過(guò)高、不匹配等)顯示

遠(yuǎn)端電臺(tái)參數(shù)(串口速率、發(fā)射功率等)遠(yuǎn)程設(shè)置

▼產(chǎn)品系列全/配套使用靈活:230M//400M/800M都有(可分別適用于山區(qū)、海上、平 原、城市、郊區(qū)等多種地形和環(huán)境);單工臺(tái)、雙工臺(tái)、熱備份臺(tái)齊全(與各廠家RTU、 PLC、FTU等都可直接連接)

3.典型井口站的配置

井口站系統(tǒng)包括以下部件:

RTU控制器(SCADAPACK LP)

MDS2710數(shù)字電臺(tái)

天饋線系統(tǒng)

避雷器

太陽(yáng)能供電系統(tǒng)(或供電電池)

門禁開關(guān)

4.榆2、榆3、榆4、榆5、2配站配置

RTU控制器(SCADAPACK32P)

MDS2710數(shù)字電臺(tái)

天饋線系統(tǒng)

避雷器

220VDC供電系統(tǒng)

系統(tǒng)方案

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況,結(jié)合榆林氣田的地形地貌,按如下方式組網(wǎng):

1、以榆4站為分中心,通過(guò)230M超短波無(wú)線通信系統(tǒng),采集榆2、榆3、榆5及所屬口井的數(shù)據(jù),全部數(shù)據(jù)在榆4站匯集后,統(tǒng)一傳輸?shù)?配站。

2、榆2、榆3、榆4、榆5站站控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)均通過(guò)RS232接口直接進(jìn)RTU,并運(yùn)行DF1通信協(xié)議。

3、榆4站匯集的全部數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線系統(tǒng)上傳到2配站,并從2配站進(jìn)入Honeywell計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2配站再通過(guò)光纖將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如下:

系統(tǒng)安裝調(diào)試及運(yùn)行:

本系統(tǒng)中,由于傳輸距離較遠(yuǎn),為減小系統(tǒng)損耗,主站采用200MHz高增益全向天線,采用國(guó)產(chǎn)低損耗電纜作饋線,各從站使用200MHz高增益定向天線及國(guó)產(chǎn)低損耗饋線。因中心站到各集氣站及井口地形復(fù)雜且最遠(yuǎn)距離達(dá)30多公里,且受地勢(shì)影響有阻礙。為確定保系統(tǒng)運(yùn)行正常,工程實(shí)施前對(duì)無(wú)線系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)地電測(cè),并根據(jù)電測(cè)數(shù)據(jù)確定主、從站天線架設(shè)高度。經(jīng)測(cè)試,采用MDS2710電臺(tái)在主站架設(shè)15米左右的主站天線各外圍從站均可收到數(shù)據(jù)且無(wú)信號(hào)丟失,經(jīng)72小時(shí)測(cè)試,系統(tǒng)運(yùn)行可靠。

MDS2710和ACTION公司的SCADAPACK32采用串口通信方式進(jìn)行連接,不需要流控制,只接收、發(fā)和地三線連接。SCADAPACK32和SLC5/03通信可組態(tài)選擇DF1全雙工,DF1半雙工主或DF1半雙工從方式?,F(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)通過(guò)SLC500采集經(jīng)過(guò)處理后,與SCADAPACK32通過(guò)DF1協(xié)議進(jìn)行通信并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,先后由串口將數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)數(shù)電臺(tái)送到主控室RTU。以完成對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。

結(jié)論:

該工程已安裝施工并調(diào)試完成,現(xiàn)系統(tǒng)已安全運(yùn)行多年,系統(tǒng)運(yùn)行完全正常。該項(xiàng)目的順利實(shí)施提高了采氣二廠數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化水平,為科學(xué)有效對(duì)采氣數(shù)據(jù)的管理打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。并以此項(xiàng)目為樣板在整個(gè)采氣廠得到了推廣。MDS2710電臺(tái)高效穩(wěn)定的工作能力得到了用戶的普遍認(rèn)同,其優(yōu)越的性能和高質(zhì)量的品質(zhì),是值得用戶信任的第一無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。

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