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摘 要 现代工业的进步极大的推动了油田自动化的发展，在拥有着高海拔、恶劣气候的青海油田，通过高科技、现代化设备和自动化系统的应用，极大的减少了人工劳力，实现了生产数据三级实时监控。
关键词 实时监控；生产数据；数字化
中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）19-0072-01
随着油田的发展及工业自动化水平的提高，利用以太网技术对设备运行数据的远距离采集与监控的管理系统随之产生。以联十七站例，有两个三相分离器、两个大罐、四台水套炉，通过西门子S7-300PLC实现数据的采集和处理，实现站与站之间用交换机传输数据，然后通过同一网段内的以太网，把生产数据直接传送至生产运行科，实现生产数据实时监控。
1 系统构成
油砂山采油作业区联十七站是负责整个该采油区的原油集输总站，站内有两台三相分离器、一个原油集输泵、四台水套炉、两个大罐。整个场站由西门子S7-300PLC控制现场的一次仪表。操作室的控制机柜，由西门子电源、CPU315-2、两个模拟量输入模块、一个模拟量输出模块、一个数字量输入模块、一个数字量输出模块构成。人机画面由组态王编辑软件进行监控，实时监控现场一次仪表的运行参数，但是该系统存在以下缺陷。
1）过程控制操作使用的是组态王工控软件，没有经过授权，工控机上总是弹出软件激活窗口，操作画面监控数据显示较小，给岗位操作人员带来极大的不便。
2）该系统与西门子PLC兼容性差。
3）生产数据的运算是在工控软件组态王中编写公式实现，整个运算显示都是组态王完成，PLC的主要作用是将现场实时数据传输给工控软件组态王，PLC自身没有进行逻辑运算，导致联十七站生产数据不能实现三级监控。
2 硬件安装
2.1 H3C网络交换机
为实现三级实时监控，必须先把网络打通，先安装一个H3C网络交换机，给交换机每个端口设置网口，H3C交换机共24个网口，6个口一组，用基本命令分为4组，一组是视屏交换口、一组是网络交换口、一组是工业以太网交换口、一组备用。这样划分，不会影响到其他网络数据传输，工业以太网口有单独的一个通道，数据传输不受影响。
1）物理连接好，将监控电脑的IP地址和交换机管理地址设置在同一网段，在IE栏中输入管理IP地址，在用户登陆提示窗口输入网络路由器说明书中的默认管理账户和密码进入设置界面。
2）设置完交换机以后，工控网络就已经打通，打开DHCP功能，在DHCP服务器可进入的IP范围处设置IP地址范围，保存后光纤交换机设置中就具备自动分配IP地址的功能了，工业网络中只限生产数据监控，不能连接外网。
2.2 以太网模块CP343-1
场站内数据要上以太网才能实现三级实时监控，在原有卡件上增加以太网模块CP343-1和两个卡件接口模块IM365。CP343-1通讯处理器主要用于将S7-300连接到工业以太网。为了将CP集成到线性总线或环形总线中、连接更多以太网设备或说用PROFINET介质冗余，在CP中集成了一個2端口的实时ERTEC交换机，具有自动跨接、自动协商和自动检测功能。以太网模块CP343-1有2X8针RJ-45插口，用于连接至工业以太网。上面有8个LED指示灯组成，这些LED指示工作模式和通讯状态。SF（组错误）、BF（总线故障）、DC5V（电源）、RX/TX（非周期性数据交换）、RUN（运行模式）、STOP（停止模式）、X1/P1（以太网网口1）、X1/P2（以太网网口2）、MAIN（需要维护）。用网线把以太网模块CP343-1直接连接到交换机的工业以太网口，这里需要给以太网模块CP343-1设置一个IP。增加接口模块IM365后，必须增加导轨，卡件接口模块主要用于连接导轨1和导轨2的卡件。
3 程序编写
3.1 硬件组态
联十七站自动化控制系统的硬件由西门子S7-300PLC组成，用于监控全站的生产数据。为了实现三级实时监控，必须要安装西门子CP343-1卡键和机架扩展卡键IM365。CP343-1卡键是以太网络通讯卡键，用于联十七站生产数据的传输。硬件安装完成后，必须在程序里重新进行组态编译。用西门子STEP7编写程序，在硬件组态窗口里，增加一个接口模块IM365和以太网模块CP343-1，设置模块CP343-1的IP地址，场站建设中每个IP在同一地址段，不能冲突，最后用组态软件进行编译。
3.2 程序编程
联十七站的人机操作画面是组态王，现场一次仪表的数据都在组态王上进行编译完成，PLC只是一个数据传输的工具，生产数据的运算是在工控软件组态王中编写公式实现，用两个8位数据组成，整个运算显示都是组态王完成，PLC的主要作用是将现场实时数据传输给工控软件组态王，组态王的工控画面不清晰，使岗位人员操作极为不便，要实现三级实时监控，必须要程序进行重新编写。站内自动化控制主要由PLC完成，程序主要用LAD语句编写，在OB35循环块中写主程序，数据存储在DB1块，用32位浮点数表示，方便生产数据的三级实时监控和传输，生产数据监控操作画面由西门子WINCC工控软件实现。首先对现场模拟量数据进行编写，创建一个FC块，把公式写进块内，在OB1里面调用。创建一个FB41块，用于现场分离器的PID调节，给各个引脚输入该调节器根据哪个液位进行调节的地址，确定手自动转换的液位调节。编写各个参数的位号和地址，将现场数据的地址都放在DB1块，方便调取数据。编译下装程序，实时读取现场数据，检查现场过来的数据是否正常。
4 三级实时监控
实现三级实时监控，并用网页发布的形式进行数据传输。在工业以太网OPC服务器上，首先在西门子STEP7软件上对网络连接进行组态，添加联十七站的硬件组态和网络连接，用西门子OPC SERVER软件调取联十七站的生产数据，此时也可以对十七站程序进行编写并编译，通过以太网直接下装到PLC中。网页发布需要Cimplicity工业自动化软件，在Cimplicity中的SCOUT调取联十七站的数据，之前编写的程序中把生产数据都存放在DB1块中，调取数据时只需要调取DB1块。在Cimplicity中绘制联十七站流程图，把对应的生产数据都对应连接，最后以网页发布的形式实现生产数据三级实时监控。
5 结束语
动态数据的实时性保证了决策层对生产过程的快速、准确判断和实施，数据化和网络化的管理提高了工况数据的透明度，消除了人为因素，提升了生产运行调度指挥能力，保障设备、管网安全运行，提高了工作效率。让生产决策者通过网络对现场的生产流程、过程参数、各类生产数据实时监测，有效的进行相应的分析决策和监控。
参考文献
[1]乔桂.油田自动化[M].北京：电子工业出版社，2008.
[2]王峰.自动化控制理论[M].北京：电子工业出版社，2006.
关键词 实时监控；生产数据；数字化
中图分类号：F426 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）19-0072-01
随着油田的发展及工业自动化水平的提高，利用以太网技术对设备运行数据的远距离采集与监控的管理系统随之产生。以联十七站例，有两个三相分离器、两个大罐、四台水套炉，通过西门子S7-300PLC实现数据的采集和处理，实现站与站之间用交换机传输数据，然后通过同一网段内的以太网，把生产数据直接传送至生产运行科，实现生产数据实时监控。
1 系统构成
油砂山采油作业区联十七站是负责整个该采油区的原油集输总站，站内有两台三相分离器、一个原油集输泵、四台水套炉、两个大罐。整个场站由西门子S7-300PLC控制现场的一次仪表。操作室的控制机柜，由西门子电源、CPU315-2、两个模拟量输入模块、一个模拟量输出模块、一个数字量输入模块、一个数字量输出模块构成。人机画面由组态王编辑软件进行监控，实时监控现场一次仪表的运行参数，但是该系统存在以下缺陷。
1）过程控制操作使用的是组态王工控软件，没有经过授权，工控机上总是弹出软件激活窗口，操作画面监控数据显示较小，给岗位操作人员带来极大的不便。
2）该系统与西门子PLC兼容性差。
3）生产数据的运算是在工控软件组态王中编写公式实现，整个运算显示都是组态王完成，PLC的主要作用是将现场实时数据传输给工控软件组态王，PLC自身没有进行逻辑运算，导致联十七站生产数据不能实现三级监控。
2 硬件安装
2.1 H3C网络交换机
为实现三级实时监控，必须先把网络打通，先安装一个H3C网络交换机，给交换机每个端口设置网口，H3C交换机共24个网口，6个口一组，用基本命令分为4组，一组是视屏交换口、一组是网络交换口、一组是工业以太网交换口、一组备用。这样划分，不会影响到其他网络数据传输，工业以太网口有单独的一个通道，数据传输不受影响。
1）物理连接好，将监控电脑的IP地址和交换机管理地址设置在同一网段，在IE栏中输入管理IP地址，在用户登陆提示窗口输入网络路由器说明书中的默认管理账户和密码进入设置界面。
2）设置完交换机以后，工控网络就已经打通，打开DHCP功能，在DHCP服务器可进入的IP范围处设置IP地址范围，保存后光纤交换机设置中就具备自动分配IP地址的功能了，工业网络中只限生产数据监控，不能连接外网。
2.2 以太网模块CP343-1
场站内数据要上以太网才能实现三级实时监控，在原有卡件上增加以太网模块CP343-1和两个卡件接口模块IM365。CP343-1通讯处理器主要用于将S7-300连接到工业以太网。为了将CP集成到线性总线或环形总线中、连接更多以太网设备或说用PROFINET介质冗余，在CP中集成了一個2端口的实时ERTEC交换机，具有自动跨接、自动协商和自动检测功能。以太网模块CP343-1有2X8针RJ-45插口，用于连接至工业以太网。上面有8个LED指示灯组成，这些LED指示工作模式和通讯状态。SF（组错误）、BF（总线故障）、DC5V（电源）、RX/TX（非周期性数据交换）、RUN（运行模式）、STOP（停止模式）、X1/P1（以太网网口1）、X1/P2（以太网网口2）、MAIN（需要维护）。用网线把以太网模块CP343-1直接连接到交换机的工业以太网口，这里需要给以太网模块CP343-1设置一个IP。增加接口模块IM365后，必须增加导轨，卡件接口模块主要用于连接导轨1和导轨2的卡件。
3 程序编写
3.1 硬件组态
联十七站自动化控制系统的硬件由西门子S7-300PLC组成，用于监控全站的生产数据。为了实现三级实时监控，必须要安装西门子CP343-1卡键和机架扩展卡键IM365。CP343-1卡键是以太网络通讯卡键，用于联十七站生产数据的传输。硬件安装完成后，必须在程序里重新进行组态编译。用西门子STEP7编写程序，在硬件组态窗口里，增加一个接口模块IM365和以太网模块CP343-1，设置模块CP343-1的IP地址，场站建设中每个IP在同一地址段，不能冲突，最后用组态软件进行编译。
3.2 程序编程
联十七站的人机操作画面是组态王，现场一次仪表的数据都在组态王上进行编译完成，PLC只是一个数据传输的工具，生产数据的运算是在工控软件组态王中编写公式实现，用两个8位数据组成，整个运算显示都是组态王完成，PLC的主要作用是将现场实时数据传输给工控软件组态王，组态王的工控画面不清晰，使岗位人员操作极为不便，要实现三级实时监控，必须要程序进行重新编写。站内自动化控制主要由PLC完成，程序主要用LAD语句编写，在OB35循环块中写主程序，数据存储在DB1块，用32位浮点数表示，方便生产数据的三级实时监控和传输，生产数据监控操作画面由西门子WINCC工控软件实现。首先对现场模拟量数据进行编写，创建一个FC块，把公式写进块内，在OB1里面调用。创建一个FB41块，用于现场分离器的PID调节，给各个引脚输入该调节器根据哪个液位进行调节的地址，确定手自动转换的液位调节。编写各个参数的位号和地址，将现场数据的地址都放在DB1块，方便调取数据。编译下装程序，实时读取现场数据，检查现场过来的数据是否正常。
4 三级实时监控
实现三级实时监控，并用网页发布的形式进行数据传输。在工业以太网OPC服务器上，首先在西门子STEP7软件上对网络连接进行组态，添加联十七站的硬件组态和网络连接，用西门子OPC SERVER软件调取联十七站的生产数据，此时也可以对十七站程序进行编写并编译，通过以太网直接下装到PLC中。网页发布需要Cimplicity工业自动化软件，在Cimplicity中的SCOUT调取联十七站的数据，之前编写的程序中把生产数据都存放在DB1块中，调取数据时只需要调取DB1块。在Cimplicity中绘制联十七站流程图，把对应的生产数据都对应连接，最后以网页发布的形式实现生产数据三级实时监控。
5 结束语
动态数据的实时性保证了决策层对生产过程的快速、准确判断和实施，数据化和网络化的管理提高了工况数据的透明度，消除了人为因素，提升了生产运行调度指挥能力，保障设备、管网安全运行，提高了工作效率。让生产决策者通过网络对现场的生产流程、过程参数、各类生产数据实时监测，有效的进行相应的分析决策和监控。
参考文献
[1]乔桂.油田自动化[M].北京：电子工业出版社，2008.
[2]王峰.自动化控制理论[M].北京：电子工业出版社，2006.