一、項目簡介
　　葡三聯(lián)合站是一個集輸油、脫水、污水處理、注水等功能的大型聯(lián)合站。擔負大慶油田第七采油廠第三、四油礦原油脫水、成品油外輸、脫后污水處理及清、污水回注，日處理液6000多立方米，外輸油2300噸，污水處理及回注4000多立方米。工藝上要求從輸油、脫水、原油外輸?shù)轿鬯幚砑盎刈⑷坎捎妹荛]管理。
　　葡三聯(lián)合站主要分為：站級主控崗、輸油崗、脫水崗、計量崗、注水崗及污水崗。
　　外來轉油站來液首先進入計量崗計量流量和含水，再由計量崗輸向輸油崗，然后由輸油崗的油離水脫除器等工藝設備進行初步的油、水和天然氣的分離，再將初步凈化后的含水油輸至脫水崗，在脫水崗的電脫水的作用下進一步油水分離，此時凈化后油作為成品油再由輸油崗輸送至附近的油庫。
　　經(jīng)過輸油崗和脫水崗的工藝設備分離出來水輸送至污水崗，進行污水處理，處理后的水再送至注油崗，由注水崗的高壓注水電機將水回注到地下，以維持地下壓力平衡。
　　控制崗位設為：輸油崗控制管理系統(tǒng)、脫水崗控制管理系統(tǒng)、注水崗控制管理系統(tǒng)、站級主控管理系統(tǒng)和廠級管理系統(tǒng)。
　　輸油崗控制管理系統(tǒng)、脫水崗控制管理系統(tǒng)、注水崗控制管理系統(tǒng)要求對本崗的工藝設備實現(xiàn)自動調節(jié)、實時監(jiān)測、實時報警信息、在線監(jiān)視修改參數(shù)、報表打印歸檔、記錄受控信號的歷史趨勢曲線、泵的啟停時間和運行時間等功能。
　　站級主控管理系統(tǒng)負責將全站的生產數(shù)據(jù)，生產狀態(tài)進行匯總，統(tǒng)一進行生產監(jiān)控分析。并利用油田局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)上傳至廠級管理系統(tǒng)，進而實現(xiàn)全廠生產數(shù)據(jù)共享。
        以往油田聯(lián)合站各崗之間的控制均是獨立的，由不同的廠家提供不同的控制設備實現(xiàn)單獨控制，彼此之間沒有任何聯(lián)系，這樣對生產的管理和設備的維護都造成很大不便。
　　對此針對葡三聯(lián)合站特點和工藝要求，我們制定如下自控系統(tǒng)方案：
　　廠級管理崗、站級主控崗個設工程師站一臺，選用SIMATIC WINCC 和WINCC Web Navigator。輸油崗、脫水崗、注水崗各設一個操作員站和一套PLC控制器，上位選用SIMATIC WINCC，下位選用S7-300過程自動化控制系統(tǒng)。彼此之間通過PROFIBUS DP現(xiàn)場總線以1.5Mbit/s的速率進行數(shù)據(jù)通訊。
　　SIMATIC S7 300過程自動化控制系統(tǒng)中央處理器將采集來的信號進行運算轉換，處理成相應的溫度、壓力、流量、液位的信號，并對其進行判斷比較，產生報警等邏輯運算功能。并對液位、界面、壓力等信號進行PID反饋調節(jié)。PROFIBUS DP網(wǎng)絡，將數(shù)據(jù)在整個DP網(wǎng)絡中共享，從而實現(xiàn)全站的數(shù)據(jù)通訊。

　　葡三聯(lián)合站

　　二、控制系統(tǒng)構成
　　本控制系統(tǒng)主要由3套S7-300和5套上位機構成。
　　輸油崗：一臺工控機（PIV2.0/256M/80G/CP5613），通過Profibus-DP監(jiān)控本崗生產運行情況,一套2排機架的CPU314C-2PTP的PLC控制系統(tǒng)負責采集控制本崗的數(shù)據(jù)和設備。并通過CP342-5連接至DP網(wǎng)絡。
　　脫水崗：一臺工控機（PIV2.0/256M/80G/CP5613），通過Profibus-DP監(jiān)控本崗生產運行情況，CPU采用CPU314C-2PTP，并配有CP341通過RS485與計量崗第三方計量設備通訊。向上通過CP342-5連接至DP網(wǎng)絡。
　　注水崗：一臺工控機（PIV2.0/256M/80G/CP5613），通過Profibus-DP監(jiān)控本崗生產運行情況，CPU采用CPU314C-2PTP監(jiān)控高壓注水電機、調解注水罐的液位，并負責監(jiān)控污水崗。向上通過CP342-5連接至DP網(wǎng)絡。
　　站級主控崗：一臺工控機（PIV2.0/256M/80G/3COM網(wǎng)卡/CP5613），作為WINCC Web Navigator Server向廠級管理崗提供站內生產及運行情況,同時利用廠內Profibus-DP總線采集并監(jiān)控各的運行情況。位于聯(lián)合站管理辦公樓。
　　廠級管理崗：一臺工控機（PIV2.0/256M/80G/3COM網(wǎng)卡），作為WINCC Web Navigator Client，通過油田局域網(wǎng)監(jiān)控葡三聯(lián)合站的生產運行情況。位于采油廠管理辦公樓。
 

　　系統(tǒng)結構圖

　　整個控制系統(tǒng)由一條DP網(wǎng)絡貫穿全站，總距離近400米。由于設備分布位置，共有6個RS485中繼器完成網(wǎng)絡擴展。這樣在任意一臺上位機上均可以監(jiān)控全站，但由于管理要求，只有廠級和站級可以實現(xiàn)全站監(jiān)控，其它上位機均負責本崗的監(jiān)控任務，并可對其它崗位協(xié)調監(jiān)控。 

   
  
　　應用中的監(jiān)視畫面

　　三、控制系統(tǒng)完成的功能
　　對于大型油田聯(lián)合站來說，各崗之間的協(xié)調配合和獨立的精確控制均是必不可少的。此套控制系統(tǒng)從控制精度和網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸均超越了規(guī)定的要求。
　　輸油崗控制管理系統(tǒng)：監(jiān)測2個緩沖游離水脫除器、3個游離水脫除器、凈化油緩沖罐、污水沉降罐、事故罐等的壓力、溫度、液位、界面、流量、調節(jié)閥開度等信號，對壓力、溫度、液位、界面等設高低限報警，并通過PID調節(jié)2個緩沖游離水脫除器、3個游離水脫除器、凈化油緩沖罐的液位。同時監(jiān)測控制外輸泵、輸油泵在內的19個泵的啟停，記錄啟停時間和運行時間。
　　脫水崗控制管理系統(tǒng)：監(jiān)測3個電脫水器、2個脫水加熱爐、3個真空加熱爐等的壓力、溫度、液位、流量、調節(jié)閥開度等，記錄相關的報警信號，并對電脫水器和加熱爐的液位進行PID調節(jié)。同時通過RS485總線接收由計量崗傳來的流量、含水、溫度、壓力等數(shù)據(jù)，通過流量和含水數(shù)據(jù)，在經(jīng)過溫度壓力系數(shù)補償計算來個轉油站的來液量。
　　注水崗控制管理系統(tǒng)：監(jiān)測控制3臺注水泵及電機的運行參數(shù)及狀態(tài)，管網(wǎng)壓力，清水罐、污水罐的液位及注水流量。調解污水罐和清水罐的的液位，記錄注水泵的運行狀態(tài)，并通過電機的溫度對注水電機作保護。同時接收污水崗的流量等數(shù)據(jù)。

   　　站級主控管理系統(tǒng)及各崗數(shù)據(jù)管理部分均由工業(yè)控制計算機組成，軟件采用SIMATIC WINCC，實現(xiàn)工藝畫面，數(shù)據(jù)顯示、參數(shù)設置、報警記錄、趨勢曲線、報表、打印、網(wǎng)頁發(fā)布等功能，關機不影響數(shù)據(jù)正常采集。SIMATIC WINCC具有系統(tǒng)組態(tài)靈活，界面豐富，功能齊全，維護簡單，運行可靠的特點，具體功能如下：      
　　1. 顯示系統(tǒng)工藝流程圖
　　2. 顯示溫度、壓力、外輸流量等數(shù)據(jù)及趨勢曲線。
　　3. 顯示班報表、日報表、周報表、月報表，并可存儲歸檔，定時或實時打印，平均每天13張報表，大大減輕工作強度。
　　4. 故障報警記錄。
　　5. 具有動態(tài)提示功能，方便使用。
　　6. 進行數(shù)據(jù)處理和存儲。
　　7. 各回路參量超極限報警。
　　8. 運行人員的代碼及密碼管理。
　　9. 報警界線顯示系數(shù)，所有組態(tài)在在線運行時即可完成。
　　10.后臺運行其它軟件。
　　11.利用WINCC Web Navigator Server發(fā)布網(wǎng)頁。供全廠相關人員瀏覽。
    廠級管理系統(tǒng)作為WINCC Web Navigator Client通過IE瀏覽聯(lián)合站生產及運行情況，廠級共設10個客戶端，可分別供大慶油公司、第七采油廠的領導、計量科、廠級調度等管理部門瀏覽，為生產數(shù)據(jù)的處理、分析和管理提供了依據(jù)
　　項目中的難點：
　　游離水脫出器、電脫水器、凈化油罐等均為大型容器，加之輸液管線距離遠，輸液量不穩(wěn)定，對其液位、界面進行PID調解的積分周期長，響應慢。西門子的PID調解功能允許對P值、I值、D值的參數(shù)無限制設置，通過合理的參數(shù)設置，使得調解非常穩(wěn)定，保證了生產的質量和效率。
　　對于含水油、天然氣的計量涉及到復雜的數(shù)學模型，包括含水率、流量、溫度壓力補償，西門子S7-300數(shù)學運算功能滿足了這一要求，使得運算精度大大提高，計量更加準確。
　　站級主控管理系統(tǒng)利用WINCC Web Navigator Server作為局域網(wǎng)的網(wǎng)頁發(fā)布服務器，程序必須在網(wǎng)絡中作為共享文件夾，所以容易受到網(wǎng)絡病毒攻擊。由于生產管理要求，管理系統(tǒng)不允許操作員退出系統(tǒng)，所以在病毒防護上就略顯捉襟見肘。由于WINCC支持后臺運行其它軟件，后來在站級服務器上安裝Noton殺毒客戶端軟件，每天定時殺毒，并由第七采油廠信息管理部遠程對其定時升級、維護，解決了病毒防護的問題。
　　四、項目運行
　　大慶油田第七采油廠第三油礦葡三聯(lián)合站過程自動化控制系統(tǒng)是針對大慶油田集中管理、自動控制而設計開發(fā)的一套管理控制系統(tǒng)，結合了管理與控制于一體，是西門子自動化產品在油田系統(tǒng)中的杰出應用范例。
　　該系統(tǒng)與2004年1月投運，至今運行良好，生產穩(wěn)定，大大提高了生產效率，節(jié)約了以生產成本，無任何故障。并且由于控制平穩(wěn)，自動化程度高，以往需要工人到現(xiàn)場手動調節(jié)工藝設備，記錄運行數(shù)據(jù)，編輯班報、日報，現(xiàn)均由該系統(tǒng)自動實現(xiàn)，大大減輕了操作工人的工作強度，受到廣泛好評。
　　葡三聯(lián)合站已被評為"鐵人金牌站"，該控制系統(tǒng)作為先進的聯(lián)合站控制管理系統(tǒng)，多次迎來同級單位及上級管理單位的參觀，現(xiàn)已在大慶油田廣泛推廣。
　　五、應用體會
　　西門子SIMATIC控制系統(tǒng)是一個全集成的、結構完整、功能完善、面向整個生產過程的過程控制系統(tǒng)。模塊化設計，便于擴展。Profibus-DP和以太網(wǎng)作為開放的網(wǎng)絡體系，其強大網(wǎng)絡擴展功能和高速的數(shù)據(jù)傳輸，可以組成較大的網(wǎng)絡拓撲結構，適合于大型控制系統(tǒng)要求。