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1  引言

    勝利油田坨四原油聯合站建于1965年，由于當時技術條件的限制，生產設備及自動化監測裝置比較落后，無法滿足當前生產信息化管理的需要，因此迫切需要進行自動化監測與信息管理方面的技術改進。本文在整個系統信息化改造過程中，利用美國OPTO 22公司SNAP Ultimate I/O系統對泵機組的電量采集監測部分進行研究開發，最終實現了整個泵機組所有電量參數的遠程實時數據采集、傳輸以及畫面顯示、高低限報警等功能，有效提高了聯合站的信息化管理水平。
    坨四站控制系統的泵機組主要包括原油外輸崗泵房機組和污水外輸崗機組兩部分。原油外輸崗共八臺泵：脫水泵三臺，其中一臺的電機需要不間斷運行，一臺備用；原油外輸泵三臺，其中一臺需要不間斷運行，另兩臺備用；藥劑泵兩臺，一臺運行，一臺備用。污水外輸崗機組共四臺泵：其中兩臺運行，另外兩臺備用。改造之前，操作人員只能對現場電表的電壓及電流值進行人工讀數，所以存在一定誤差。

2  系統硬件設計

2.1  系統配置方案
    本電量采集部分屬于整個原油聯合站DCS系統的一部分，包括三層Ethernet結構。上層操作員站由兩臺工控機組成；中間層是SNAP Ultimate I/O的控制器SNAP-UP1-ADS和串行通訊模塊SNAP-SCM-485-422；底層是電量采集模塊EDA9033E。
    上層的兩臺工控機使用光纖連接工程師站，作為監控系統的人機界面，完成畫面及流程顯示、控制調節、趨勢顯示、報警管理及顯示、報表打印、操作記錄、運行狀態顯示、在線組態、操作權限保護及文件轉儲等功能。還可根據用戶需要，將監控主機設為Web Server，用戶可以通過局域網或Internet直接對系統進行訪問，遠程對系統進行監測和操作。
    中間層的OPTO 22控制系統是一個功能強大的軟硬件開發平臺，用戶可根據需要靈活組成從幾點到幾十萬點的控制系統。該系統采用上下位機方式，在現場采用多級CPU監控處理各I/O模塊，對輸入輸出信號能提供4000V的隔離，系統具有很好的實時性、可靠性和靈活性。OPTO 22系統由工控機、控制器、智能板、I/O模塊組成，控制器之間及控制器與智能板之間提供串行、并行及以太網通信連接。OPTO 22控制系統隨機附帶的軟件包括IoContro、IoDisplay、IoConnect等配套軟件。坨四聯合站選用的系統是OPTO 22 SNAP Ultimate I/O系統，系統使用的控制器是SNAP-UP1-ADS，具有16MRAM，8M閃存，可以支持OPTO 22 SNAP I/O系統的各種輸入輸出模塊，在控制器中可存儲從運行工控機下載的控制策略。各控制器與操作員站之間以Ethernet方式通訊，組成監控網絡（C-NET），每一個控制器將分配一個地址，以實現控制策略的下載和與上位機的通訊，可以通過IoControl對其進行配置。
    下層的EDA9033E智能電量采集模塊是一塊智能型三相電參數數據綜合采集模塊，采用的三表法組合能夠準確測量三相三線制或三相四線制交流電路中的三相電流、三相電壓（真有效值）、有功功率、無功功率、功率因數、頻率、正反向有功電度、正反向無功電度等電參數，該模塊能夠支持ADAM兼容通訊協議、十六進制LC-02協議、MODBUS-ASCII、MODBUS-RTU4種通訊規約。本系統根據泵的額定電參數，將模塊量程范圍選擇為：250V*100A、250V*150A和250V*300A三種，模塊的現場接線方式如圖1所示。

    采集的數據通過IoDisplay的Configurator寫入歷史數據記錄文件，通過后臺數據處理可以上傳的工程師站進行備份和處理，可以實現遠程訪問。

4  結語

    系統改造完成以后，生產現場的電壓、電流、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數等參數能夠進行報表打印、數據上傳和聲光信號的高低限報警以及現場顯示、遠程訪問等功能，較好的滿足了聯合站工藝流程和信息化管理的要求。該套解決方案在油田控制、電力系統、化工等領域的推廣應用，可降低操作工人的勞動強度，提高用電的安全系數。