安控 Super E50系列模块化RTU在数字化油田站点的设计与应用

• 关键词：安控,Super,E50,RTU,数字化油田
• 摘要：RTU是Remote Terminal Unit（远程测控终端）的缩写，一个RTU可以有几个、几十个或几百个I/O点组成，放置在测量点附近的现场。

1、RTU介绍
1.1 什么是RTU
         RTU是Remote Terminal Unit（远程测控终端）的缩写，一个RTU可以有几个、几十个或几百个I/O点组成，放置在测量点附近的现场。RTU至少具备以下两种功能：数据采集及处理、数据传输（网络通信），当然，许多RTU还具备PID控制功能或逻辑控制功能、流量累计功能等。  
1.2 RTU的技术特性和特征
1)标准的编程语言，符合国际标准IEC61131-3的编程语言；
2)工作环境温度：-40℃～70℃，环境湿度5～5%；
3)电磁抗干扰符合IEC61000-4 和EN55011；
4)具备多种标准通信协议，如Modbus TCP/IP、Modbus RTU、Modbus ASCII、DNP3等；
5)丰富的通信接口，支持多种通信方式，通信距离长；
6)大容量存储；
7)模块化结构，便于扩展；
8)具备实时多任务操作系统；
9)灵活互相兼容的开放式接口。

2、Super E50系列模块化RTU 介绍
2.1 产品概述
        Super E50系列模块化RTU是北京安控科技股份有限公司（以下简称安控科技）集多年的站控系统开发、工程经验设计的新型站控RTU产品，可实现对工业现场信号的采集和设备的控制。该产品采用了先进的32位ARM技术，高效的嵌入式操作系统，整个系统功能强大、操作方便、集成度高。不仅能胜任逻辑、定时、计数控制，还能完成数据处理、高速计数、模拟量控制、PID、RTD、TC、通讯联网等功能。其程序开发方便，可与上位机组成控制系统，实现集散控制。该产品具有多种配置和可选功能。可根据用户的实际需求，在不同领域，设计开发成各种控制系。
         相比于目前国外产品价格偏高，后续维护服务困难的局面，该产品在硬件体系和软件开发都达到国际先进水平的前提下，通过民族品牌固有的更低的价格，更好的服务来取胜，相比于其他国内产品，该产品通过更尖端的技术，更稳定的性能，更灵活的扩容，更高的品质来取胜。

2.2 系统结构

2.3 性能特点
1）结构先进，易于扩展，可多站协调工作，组建复杂系统。
2）模块化设计工业标准设计，DIN导轨安装结构，方便现场安装。
3）经济可靠、功能强大的通信接口，支持Modbus RTU／ASCII／TCP、DNP3（可选）等通信。
4）协议，具有RS232、RS485、Ethernet等通信接口。
5）高效的工程开发工具，符合IEC61131-3标准，支持LD、FBD、IL、ST、SFC五种程序语言。
6）友好的人机界面。
7）功能强大的硬件系统，采用32位ARM处理器，嵌入式实时多任务操作系统(RTOS)。
8）先进的冗余/容错方式。
9）经济高效的RTU系统。
10）工作温度-40～ 70℃，工作湿度5～95%RH，适应各种恶劣环境。
11）通过CE认证，达到EMC电磁兼容3级标准。

2.4 开发工具
         传统RTU系统的工程开发工具一般采用各自独立的系统，各家知名RTU各有特色，但互不兼容，一般RTU开发和使用人员必须进行专业的培训才能胜任对RTU系统进行开发、使用和维护，各种RTU工程的建设投资、运行和维护成本都很高。随着软件技术和硬件技术的快速发展，各种RTU系统适用在各种不同的工业场合的应用，不同RTU系统之间数据互通互用的要求越来越强，用户对于RTU系统的开放性、兼容性要求也越来越高。
         安控科技Super E50 系列模块化RTU系统工程开发工具EOpen就是针对用户的这种要求而开发的新型RTU系统，该系统采用国际标准IEC61131-3，具有良好的兼容性和开放性。EOpen源自德国INFOTEAM公司的OpenPCS系统，该系统已获PLCOPEN国际认证。源于其开放性和兼容性，可以在用户的新建系统及旧系统改造中，节省大量的投资。 
          EOpen采用符合IEC61131-3标准的IL、LD、ST、SFC及FBD/CAC等语言，用户及开发工程师可以根据工程的控制特点及要求选择其中一种语言或几种语言进行组合灵活使用，工程师可以快速高效的完成自动化工程的建设。

3、数字化油田介绍
3.1数字化油田的概念
          随着油田信息化建设进程的发展，一个新的概念应运而生，并迅速在全球石油行业引起了强烈反响，这就是 “数字油田（Digital Oilfield）”。数字油田的概念源于美国前副总统戈尔提出的数字地球 (Digital Earth)， 数字油田的概念一经提出，就得到了国内外各大油田和石油公司的普遍重视，数字油田已经成为石油企业信息化建设的战略目标，得到了全世界石油企业的广泛关注。
数字油田是指建立数据和信息资产的共享机制和管理体系，在信息共享的基础上，面向油气田勘探、开发、地面建设、储运销售以及企业管理等各生产环节，建立多专业的综合数据体系，并与各专业的应用系统进行高度融合以满足油气田日常生产运行、生产管理、生产监控、设备管理、成果展示等的各种需求。
3.2数字化油田的建设思路
         长庆油田提出的建设思路是：油田数字化建设重点实现对井组、管线、站(库)等基本生产单元的过程管理，坚持“两高、一低、三优化、两提升”的建设思路。
1．两高：高水平、高效率
  1)高水平：建成井站实时数据采集、电子巡井、危害预警、智能诊断油井机泵工况、
    生产指挥的智能专家系统。
  2)高效率：通过数字化管理系统的应用，提高操作人员的工作效率(人力资源的优化
    效率)、生产运行的管理效率、油田开发的综合效率。
2．一低：低成本，即坚持低成本建设思路。
3．三优化
  1)优化工艺流程；
  2)优化地面设施；
  3)优化管理模式，实行扁平化管理，按厂、区、站三级管理模式：
    •站点、联合站等各类站场以监视、控制、操作为主，实现对单井的日常管理；
    •作业区以监视、调度、生产管理为主，实现对井组、油藏的重点管理；
    •采油厂以生产管理、优化分析、智能决策为主，实现对油藏、油田的综合管理。
4．两提升
  1)提升工艺过程的监控水平，即借助数据采集系统和电子巡井系统对工艺过程进行24小时实时监视，对照历史数据和经验数据进行预警、报警。
  2)提升生产管理过程智能化水平，利用数据分析、数据整合、数据共享技术，结合
    各种数学模型、经验数据、专家系统，对生产管理过程进行智能化指导。
3.3数字化油田的信息结构图

4、实际应用工程介绍
4.1 工程概述：
         按照长庆油田数字化建设的高水平、高效率、低成本的总体思路，该产品通过更低的价格，更高的品质，更好的服务最终取得了用户的认可。用户决定在长庆油田采油三厂油二联合站的数字化建设中采用了安控科技自主研发生产的 Super E50系列模块化RTU 搭建整个站内数据的采集、控制、分析和传输的数化平台。
         分别在控制值班室、注水间、消防值班室各设置1套Super E50系列模块化RTU，组成一套集散式油田站场监控系统（简称站控系统）。该系统由三大部分组成，分别完成站内集输系统、水处理及注水系统、消防系统等的生产过程监测和管理，实现重要生产数据的实时监测，重要生产过程的自动控制，敏感区域异常情况的声光报警，历史数据的存储查询，报表的自动生成，数据的远程访问等功能。

4.2 站控系统结构图如下：
         整个系统采用集散控制的建设思路，分别在不同的生产区域进行独立的采集控制，再将不同区域的生产数据通过网络的方式集中到联合站中控室进行集中监控，这样就降低了风险，提高了系统的稳定性。

4.3 数据监控界面如下：