通信系統(tǒng)在油田的應(yīng)用研究范文

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摘要：當(dāng)前的油田監(jiān)測系統(tǒng)復(fù)雜程度高、維修困難并且開銷大。基于此，首先進(jìn)行485通信系統(tǒng)工作模式研究，分析了主從模式的多機(jī)通訊方式，轉(zhuǎn)換模式和從屬裝置的身份識(shí)別。進(jìn)而闡述485總線油田應(yīng)用的上下位機(jī)控制，分析了編址過程和幀架構(gòu)設(shè)計(jì)。并分析產(chǎn)油量數(shù)據(jù)獲取，研究了智能終端下的油田信息監(jiān)測和數(shù)據(jù)分析。

關(guān)鍵詞：油田監(jiān)測；485通信；多機(jī)通訊；上下位機(jī)；編址；幀架構(gòu)

1引言

伴隨我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，石油、天然氣等資源在國民經(jīng)濟(jì)中占據(jù)重要位置，而能源安全與儲(chǔ)備是目前該行業(yè)面對的重要問題。傳統(tǒng)的油田裝備監(jiān)測和數(shù)據(jù)獲取往往通過人工實(shí)現(xiàn)，由于人工勞動(dòng)力度大，信息精準(zhǔn)度往往不合標(biāo)準(zhǔn)。本文采用485通信系統(tǒng)完成油田的遠(yuǎn)程監(jiān)測便于實(shí)現(xiàn)高效化生產(chǎn)，完成數(shù)字化監(jiān)管控制油罐液位、油水界面，設(shè)定電機(jī)的溫度、電流、電壓，完成泵的排量、泵壓監(jiān)測。將電動(dòng)閥的開啟、關(guān)閉等參數(shù)傳到中控室由值班人員在電腦上監(jiān)控和操作，實(shí)現(xiàn)了油田通信智能化。

2485通信系統(tǒng)工作模式研究

2.1主從模式的多機(jī)通訊方式

采用485總線油田的遠(yuǎn)程監(jiān)測通信往往采用主從模式完成，各個(gè)從機(jī)均具有自身確定的地址，并由主機(jī)完成通訊。從起始階段，全部從機(jī)均處在監(jiān)聽模式下，等待主機(jī)的呼喚，并由主機(jī)往網(wǎng)絡(luò)中發(fā)送某個(gè)從機(jī)的地址，全部從機(jī)均能夠獲取地址并和自身地址對照，若不吻合則不應(yīng)答，繼續(xù)等待呼喚。若信息與電機(jī)、泵或電動(dòng)閥等裝置的應(yīng)答信息吻合，則說明主機(jī)呼叫該裝置，則某裝置向主機(jī)發(fā)送應(yīng)答數(shù)據(jù)，說明指令與數(shù)據(jù)已就位。

2.2485總線下的轉(zhuǎn)換模式

485總線下的各個(gè)從屬裝置均需要具有自身的特殊網(wǎng)址，主機(jī)經(jīng)過從機(jī)地址完成識(shí)別和通訊，進(jìn)而采用485總線完成轉(zhuǎn)換，而使用者則采用所編寫的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議完成裝備區(qū)分，因而增大了使用者編程的工作量，且由于程序軟件存在差別使得系統(tǒng)維護(hù)出現(xiàn)困難。

2.3從屬裝置的身份識(shí)別

每一次完成主從裝置的通訊，從屬裝置如油罐、電機(jī)、泵和電動(dòng)閥均需要完成一次身份識(shí)別操作，由于從屬裝置的數(shù)目最多，通訊任務(wù)較重，往往會(huì)對整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性產(chǎn)生影響，并且降低整體的可靠度。

2.4485總線油田應(yīng)用的上下位機(jī)控制

2.4.1485總線油田應(yīng)用的上下位機(jī)控制整體分析

整體485通信系統(tǒng)重點(diǎn)在于一對多通信模式的設(shè)計(jì)，由于其采用主從操作方式，在總線下設(shè)置多部下位機(jī)，各臺(tái)下位機(jī)均處于同一級別。而上位機(jī)的目的是識(shí)別各個(gè)下位機(jī)，并對各個(gè)從屬裝置如油罐、電機(jī)、泵和電動(dòng)閥完成編址。

2.4.2編址過程

編址在總線之上是獨(dú)特的，當(dāng)上位機(jī)需要監(jiān)測目標(biāo)時(shí)，首先將編址存放在總線上，而總線的各個(gè)下位機(jī)均能夠獲取地址，完成判斷。當(dāng)?shù)刂泛湍繕?biāo)相符，則表明下位機(jī)被選定，并獲取監(jiān)控信息。信息轉(zhuǎn)換進(jìn)程中應(yīng)采用問答模式，當(dāng)上位機(jī)查問下位機(jī)時(shí)，下位機(jī)需要應(yīng)答。

2.4.3幀架構(gòu)設(shè)計(jì)

為使得下位機(jī)可獲取地址與數(shù)據(jù)幀，需要完成幀架構(gòu)的特別設(shè)計(jì)，并將串行信息采用高低電平設(shè)置。起始位和終止位則通過奇偶校驗(yàn)的方式完成，從而實(shí)現(xiàn)對從屬裝置的串行控制。

3485通信系統(tǒng)在油田的應(yīng)用

3.1產(chǎn)油量數(shù)據(jù)

獲取產(chǎn)油量僅可根據(jù)信息核心定時(shí)的整點(diǎn)報(bào)告讀取信息，采用485通信系統(tǒng)等待界面登入，之后相應(yīng)系統(tǒng)終端界面登入，程序給各個(gè)終端提供一個(gè)服務(wù)線程。而信息在傳送的進(jìn)程中通過高速運(yùn)轉(zhuǎn)模式提升容錯(cuò)率和效率，保證獲取所得的各部分信息的真實(shí)與有效度。

3.2油田參數(shù)獲取和保存

3.2.1油田參數(shù)分析

油罐液位、電機(jī)的溫度、電流、電壓、泵的排量、泵壓、電動(dòng)閥的開啟、關(guān)閉等參數(shù)在各個(gè)工作狀況下是不同的，因而獲取信息，制作曲線模型，并完成曲線模型的對比研究。對油罐液位、電機(jī)、泵和電動(dòng)閥的運(yùn)作狀況與能否正常工作進(jìn)行分析，依據(jù)實(shí)際狀況完成排查與維修。

3.2.2油田參數(shù)獲取和保存

油田參數(shù)獲取包含兩個(gè)種類，即開關(guān)輸入量與模擬量的獲取，電動(dòng)閥的開啟、關(guān)閉等參數(shù)屬于開關(guān)輸入量，而油罐液位、油水界面、電機(jī)的溫度、電流、電壓、泵的排量與泵壓屬于模擬量。數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)除收集上述信息之外，也可獲取冗余數(shù)據(jù)，為保證石油度則需要配設(shè)紅外線報(bào)警裝置，若出現(xiàn)可疑數(shù)據(jù)，則發(fā)出警報(bào)。

3.3485通信系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)采集

485通信系統(tǒng)包含一個(gè)采集裝置，其載體上包含一個(gè)通信接口，該接口的主要功能是光電隔離，并能夠進(jìn)行遠(yuǎn)程連接。和集中控制裝置連接后則與控制器產(chǎn)生關(guān)聯(lián)，數(shù)據(jù)獲取器也需要完成本地設(shè)定，并預(yù)留了交流接口、控制通路和監(jiān)控接口。

3.4智能終端下的油田信息監(jiān)測

對上文所獲取的開關(guān)輸入量與模擬量進(jìn)行監(jiān)控，其中開關(guān)輸入量與控制監(jiān)測體系銜接，而模擬量則與測量裝備銜接用以獲取油罐液位、油水液面、電機(jī)的溫度、電流、電壓、泵的排量與泵壓等信息的變化。將獲取的信息傳送到智能裝備中，通過示功模型完成監(jiān)測，若發(fā)生故障則需要及時(shí)采用相關(guān)措施，把信息結(jié)果上報(bào)。信息采集裝備除獲取信息之外，還兼具看門狗與充電裝置的功能，保障信息獲取系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.5485通信系統(tǒng)下的數(shù)據(jù)分析

對獲取所得的油罐液位、油水液面、電機(jī)的溫度、電流、電壓、泵的排量與泵壓等信息傳送到智能終端中進(jìn)行處理，將信息轉(zhuǎn)換為圖形之后則采用間隙保存的方法錄入系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。而邏輯操作板塊則完成控制和監(jiān)測，并預(yù)測油田工作狀況。智能終端同時(shí)對I/O驅(qū)動(dòng)板塊產(chǎn)生的信息進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)聲光控制。

4結(jié)語

當(dāng)前油田信息獲取和控制基本采用人工完成，操作者勞動(dòng)強(qiáng)度大，并且易出錯(cuò)。本文研究了485通信系統(tǒng)在油田的應(yīng)用。本章首先對485通信系統(tǒng)工作模式進(jìn)行研究，給出主從模式的多機(jī)通訊方式，主機(jī)經(jīng)過從機(jī)地址完成識(shí)別和通訊，采用485總線完成轉(zhuǎn)換，而從屬裝置的身份識(shí)別需要完成上下位機(jī)控制，給出編址過程。并給出幀架構(gòu)設(shè)計(jì)，將串行信息采用高低電平設(shè)置，而起始位和終止位則通過奇偶校驗(yàn)的方式完成，實(shí)現(xiàn)對從屬裝置的串行控制。進(jìn)而分析485通信系統(tǒng)在油田的應(yīng)用，獲取了產(chǎn)油量數(shù)據(jù)。在485通信系統(tǒng)中設(shè)置采集裝置，完成光電隔離，進(jìn)行遠(yuǎn)程連接。實(shí)現(xiàn)智能終端下的油田信息監(jiān)測，將信息轉(zhuǎn)換為圖形之后則采用間隙保存的方法錄入系統(tǒng)，保證數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)度。

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作者：李元雄1；謝秀川2 單位：1.華北油田第一采油廠，2.華北油田技術(shù)監(jiān)督檢驗(yàn)處