淺談組態(tài)軟件在采油工藝流程的應(yīng)用

武煥臣

摘要：利用組態(tài)軟件體系，能夠?qū)鹘y(tǒng)的油田生產(chǎn)監(jiān)測和管理模式有機(jī)地融合在一起，從而建立大量的油井和脫水廠模型，形成了一個(gè)高效的采油模型。以此為基礎(chǔ)，對目前油田生產(chǎn)過程中自動監(jiān)控系統(tǒng)的配置程序進(jìn)行具體分析。通過對采油過程進(jìn)行實(shí)時(shí)模擬和數(shù)據(jù)收集，使得油田的生產(chǎn)更具數(shù)字化特性，為之后制定相應(yīng)的措施決策提供參考建議。

關(guān)鍵詞：組態(tài)軟件；采油工藝；工藝流程

一、前言

組態(tài)軟件通過聯(lián)合站、脫水站等諸多關(guān)鍵生產(chǎn)流程建模，對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集模擬試驗(yàn)，對采油工藝流程進(jìn)行有效的模擬仿真，構(gòu)建出動態(tài)直觀且具有高度統(tǒng)計(jì)性的生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示模式，從而使油田生產(chǎn)的日常管理工作更具數(shù)字化特性，達(dá)到措施決策標(biāo)準(zhǔn)化?；谏鲜鼋嵌?，文章結(jié)合某采油廠的實(shí)際工作內(nèi)容，對組態(tài)軟件在采油工藝流程中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行詳細(xì)分析，以不斷地優(yōu)化和完善采油流程生產(chǎn)自動化監(jiān)測工作[1]。

二、組態(tài)軟件在采油工藝流程中的應(yīng)用背景

為進(jìn)一步確保集約化生產(chǎn)得到有效實(shí)現(xiàn)，確保管理體制創(chuàng)新，做到減員增效，使各類工作獲得突破口，確保油田企業(yè)能夠獲得更加多樣的生存發(fā)展道路[2]，在當(dāng)前油田數(shù)字化經(jīng)營管理建設(shè)過程中，需要進(jìn)一步有效提升實(shí)際管理績效，提高整體運(yùn)營質(zhì)量與效益。同時(shí)需要結(jié)合具體實(shí)際情況分步實(shí)施，量力而行。一方面，要使系統(tǒng)能夠做到可視化遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的傳輸及自動采集，構(gòu)建出綜合管理模式，確保勞動用工得以降低；另一方面，需要根據(jù)老廠區(qū)的情況做進(jìn)一步的有效改造。同時(shí)，需要根據(jù)廠區(qū)新區(qū)塊的產(chǎn)能情況以及油氣田地面工程的建設(shè)情況，構(gòu)建出智能化數(shù)據(jù)分析庫，形成新型故障診斷保護(hù)模式，使用計(jì)量遠(yuǎn)程管控的諸多功能，優(yōu)化勞動用工，確保采油工作的生產(chǎn)效率得到提升。在數(shù)字化改造過程中，需要對組態(tài)軟件進(jìn)行綜合使用，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)，形成專業(yè)化的服務(wù)，構(gòu)建一體化管控模式，使資源得到有效共享，確保各類數(shù)據(jù)及時(shí)、真實(shí)、準(zhǔn)確[3]。

三、組態(tài)軟件的特點(diǎn)及功能分析

我國目前擁有諸多組態(tài)軟件，如組態(tài)王及三維力控組態(tài)軟件，并在近些年的工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。本文選取力控組態(tài)軟件以及組態(tài)王軟件進(jìn)行綜合性的分析。

（一）力控組態(tài)軟件介紹

力控組態(tài)軟件的主要工作內(nèi)容在于對下進(jìn)行集中性的管理控制，對上進(jìn)行有效的連接，是當(dāng)前對現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效收集，且開展更加有效的過程控制的綜合性軟件。其主要特點(diǎn)在于通過更為靈活的組態(tài)方式，而非編程模式來完成有效的系統(tǒng)集成，能夠提供更為優(yōu)異的用戶開發(fā)界面，以及更為簡單的工況實(shí)現(xiàn)方法。同時(shí)，可以將其預(yù)設(shè)的諸多軟件模塊通過簡單的方法進(jìn)行有效地組態(tài)，并在實(shí)際應(yīng)用中有效實(shí)現(xiàn)各監(jiān)控層的各項(xiàng)功能。舉例來說，在分布式網(wǎng)絡(luò)使用過程中，使用的報(bào)警及趨勢曲線等對實(shí)際遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行引用的方式，與實(shí)際引用本地?cái)?shù)據(jù)具有高度的相同性。通過組態(tài)的模式，能夠在一定程度上減少自動化工程師實(shí)際系統(tǒng)集成的時(shí)間，大幅提升實(shí)際集成效率[4]。

（二）力控組態(tài)軟件的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)分析

組態(tài)軟件實(shí)際的基礎(chǔ)程序與相應(yīng)的部件主要包括人機(jī)交換界面view、工程管理器、I/O驅(qū)動程序、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫DB、各類數(shù)據(jù)服務(wù)與相應(yīng)的拓展組件。力控組態(tài)軟件在實(shí)際應(yīng)用過程中，其實(shí)際界面顯示的組態(tài)功能較為強(qiáng)大，擁有更為優(yōu)異的開放性。其實(shí)際功能模塊更為豐富，數(shù)據(jù)庫較為強(qiáng)大，具有各類可編程的命令語言，同時(shí)具備更為周密的系統(tǒng)安全防范功能，以及相應(yīng)的仿真功能。力控組態(tài)軟件的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，I/O設(shè)備組態(tài)的建立如圖2所示。

（三）組態(tài)王工控組態(tài)軟件分析

組態(tài)王工控組態(tài)軟件屬于大型應(yīng)用類軟件，用戶并不需要生成編程代碼，就能使用自己所需應(yīng)用的軟件。數(shù)據(jù)庫是組態(tài)王軟件在應(yīng)用中極為重要的核心部分。組態(tài)王組態(tài)軟件會通過I/O驅(qū)動程序軟件連接口，在現(xiàn)場有效獲取各類數(shù)據(jù)，并將其存入到相應(yīng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫中，而應(yīng)用的軟件可以通過內(nèi)部數(shù)據(jù)訪問軟件，從實(shí)際數(shù)據(jù)庫中獲取各類硬件信息，從而在工業(yè)流程畫面中顯示更具動態(tài)的實(shí)際硬件運(yùn)行狀態(tài)。數(shù)據(jù)同樣可以根據(jù)相反的順序，向硬件進(jìn)行有效的寫回，并執(zhí)行實(shí)際的控制操作。此外，組態(tài)王軟件同樣可在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)有效運(yùn)行，并有效實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)以及更高層次的廠級聯(lián)網(wǎng)[5]。

四、組態(tài)軟件的建設(shè)目標(biāo)及內(nèi)容分析

（一）建設(shè)目標(biāo)

以數(shù)字化模式對采油工作進(jìn)行有效優(yōu)化，應(yīng)用視頻監(jiān)控、生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測以及遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)控、生產(chǎn)運(yùn)營管理一體化的方法，確保整體采油管理區(qū)生產(chǎn)動態(tài)得到全方位的把控，使采油管理區(qū)生產(chǎn)組織運(yùn)行綜合效率得到提升，進(jìn)一步優(yōu)化勞動生產(chǎn)率，確保財(cái)務(wù)管理區(qū)生產(chǎn)管理工作能夠具備扁平化以及經(jīng)濟(jì)化的特征，最終降低成本，盤活資源，確保勞動生產(chǎn)率得到提升，使綜合效益得到大幅度的增加。首先，在監(jiān)控可視化的構(gòu)建過程中，需要應(yīng)用視頻監(jiān)控系統(tǒng)、生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)以及各類定位監(jiān)控系統(tǒng)，使工作人員能夠更加直觀地掌握設(shè)備的實(shí)際情況以及人員活動情況，從而進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)控，通過更加規(guī)范的方式進(jìn)行管理[6]。其次，進(jìn)行有效的應(yīng)急工作建設(shè)，以組態(tài)流程和地理信息為實(shí)際基礎(chǔ)，形成自動化集成應(yīng)用，確保對生產(chǎn)現(xiàn)場重點(diǎn)生產(chǎn)安全環(huán)節(jié)、重點(diǎn)崗位危險(xiǎn)源等諸多重點(diǎn)現(xiàn)場內(nèi)容進(jìn)行實(shí)質(zhì)監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)各類隱患，使實(shí)際應(yīng)急處置更為高效。最后，進(jìn)行管理精細(xì)化建設(shè)工作，尤其是對生產(chǎn)數(shù)據(jù)以及水電藥劑設(shè)備運(yùn)行等諸多數(shù)據(jù)，需要進(jìn)行更為準(zhǔn)確地監(jiān)測，對實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行精準(zhǔn)地把握。

（二）建設(shè)內(nèi)容

根據(jù)全局統(tǒng)一的思路，構(gòu)建適用于當(dāng)前公司油田管理采油區(qū)特點(diǎn)的綜合性數(shù)字化監(jiān)控指揮平臺。其主要功能包含參數(shù)監(jiān)測、視頻監(jiān)控以及工況監(jiān)測等。監(jiān)控指揮平臺會有效提取急速油田生產(chǎn)以及諸多重點(diǎn)設(shè)備運(yùn)行的綜合數(shù)據(jù)，并進(jìn)行集中匯總分析，形成更為準(zhǔn)確客觀且高度及時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)[7]，并對管線監(jiān)控、地理信息以及現(xiàn)場視頻等信息進(jìn)行有效地集成，結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)流程以及管理的綜合特點(diǎn)，對信息內(nèi)容進(jìn)行有效的集成、整合與設(shè)計(jì)，確保油水井生產(chǎn)等全流程能夠獲得有效的生產(chǎn)監(jiān)控。在實(shí)現(xiàn)技術(shù)角度，需要進(jìn)一步通過對工藝流程以及生產(chǎn)流程的各類二次組態(tài)技術(shù)集成工控系統(tǒng)，而后進(jìn)行有效分級授權(quán)，滿足多點(diǎn)異地油田生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測與系統(tǒng)查詢的要求。

五、力控組態(tài)軟件及儲油液位罐監(jiān)控仿真實(shí)現(xiàn)模式分析

（一）在I/O設(shè)備內(nèi)構(gòu)建設(shè)備及數(shù)據(jù)庫連接

實(shí)際設(shè)備連接在仿真系統(tǒng)內(nèi)，其地址可進(jìn)行任意設(shè)置。在具體設(shè)備連接過程中，構(gòu)建I/O設(shè)備組態(tài)下，需要進(jìn)一步選取通用的MODDus-TCP/IP協(xié)議，實(shí)際設(shè)計(jì)設(shè)備地址需要對其填寫相應(yīng)的設(shè)備IP地址。同時(shí)需要構(gòu)建數(shù)據(jù)庫組態(tài)，進(jìn)一步對每一變量，包括入閥門以及相應(yīng)的出閥門、開關(guān)與儲油罐液位四個(gè)變量與實(shí)際的寄存器進(jìn)行有效連接。其中，儲油液位罐可進(jìn)一步設(shè)置為增量寄存器，而實(shí)際增量寄存器內(nèi)，相應(yīng)的寄存器地址可設(shè)置為1，出閥門、入閥門與實(shí)際開關(guān)的變量能夠進(jìn)行選擇的寄存器主要為狀態(tài)控制寄存器，相應(yīng)的計(jì)算機(jī)IP地址可進(jìn)一步設(shè)置為設(shè)備0、1、2。依照整體儲油液位罐，具體工藝需要構(gòu)建流程、繪制窗口圖形，將相應(yīng)的圖形模塊與實(shí)際的數(shù)據(jù)庫組態(tài)進(jìn)行有效的關(guān)聯(lián)?！伴_始”以及相應(yīng)的“關(guān)閉”按鈕，需要在實(shí)際校本編輯器內(nèi)進(jìn)行有效的校本編譯，將PV=1作為開始，PV=0則為關(guān)閉。第四，需要對全局腳本編程序編譯進(jìn)行分析。點(diǎn)擊“開始”之后，如果數(shù)值增加，相應(yīng)液位會進(jìn)一步上升。在點(diǎn)擊“關(guān)閉”之后，相應(yīng)的數(shù)值停止，而液面回歸到靜止?fàn)顟B(tài)[8]。

（二）人機(jī)界面監(jiān)控主窗口

人機(jī)界面主窗口設(shè)計(jì)需要根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)構(gòu)成及相應(yīng)工藝流程的具體要求，明確系統(tǒng)監(jiān)控的對象。結(jié)合3D max等諸多圖形處理工具，確保將組態(tài)畫面進(jìn)一步設(shè)計(jì)為相應(yīng)的三維動態(tài)畫面。由此從人機(jī)界面對外輸泵流量、壓力等諸多內(nèi)容進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的監(jiān)測。

（三）數(shù)據(jù)界限監(jiān)測以及報(bào)警功能

通過對實(shí)際站內(nèi)灌區(qū)及各點(diǎn)壓力、可燃?xì)怏w、溫度等諸多內(nèi)容進(jìn)行綜合性監(jiān)測，能夠確定報(bào)警信號區(qū)域，明確信號類型，同時(shí)具備歷史查詢、打印等諸多功能，以便后續(xù)查看。

（四）歷史數(shù)據(jù)回放功能

在實(shí)際系統(tǒng)的具體運(yùn)行過程中，需要對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)動記錄，如對管位以及各點(diǎn)壓力與各站點(diǎn)流量曲線進(jìn)行綜合性記錄。

六、組態(tài)軟件及采油工藝的集成系統(tǒng)集成分析

（一）脫水站工藝系統(tǒng)

在油井中抽出的液體，經(jīng)過實(shí)際的計(jì)量站計(jì)量后，會進(jìn)一步將其輸送至脫水站，進(jìn)行綜合性的集中處理，而后再進(jìn)一步通過熱化學(xué)沉降脫水以及相應(yīng)的電脫水，最終達(dá)成油水分離的實(shí)際狀態(tài)。組態(tài)軟件可依照仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)際的原理，對實(shí)際油廠脫水站的綜合采油工藝流程圖進(jìn)行有效匯聚，并與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行綜合性的連接，確保脫水采油工藝流程中相應(yīng)的儀器儀表的各類數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性采集。

（二）集輸站軟件結(jié)構(gòu)

軟件能夠?qū)σ好媪髁拷缑?、壓力、溫度等諸多參數(shù)進(jìn)行綜合性監(jiān)測，能夠進(jìn)行自動報(bào)警、記錄，對多畫面、多參數(shù)進(jìn)行有效地監(jiān)控，并顯示在屏幕上，同時(shí)可以定期打印報(bào)表，分析設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對集輸站系統(tǒng)進(jìn)行診斷。

在實(shí)際畫面中，構(gòu)成背景圖形的部分主要為凈化罐、沉降罐以及加熱罐的實(shí)際輪廓。而各類管道圖形以及數(shù)據(jù)顯示、各種提示等內(nèi)容，只要畫面不改變、不切換，則處于不變的狀態(tài)。而相應(yīng)的內(nèi)容能夠在組態(tài)王開發(fā)狀態(tài)下有效完成。組態(tài)王組態(tài)軟件的繪圖庫能夠有效提供大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。另外，組態(tài)王工具箱內(nèi)提供的各類繪圖工具主要為折線、直線、圓形等，用戶可以構(gòu)建出自己的拓充圖形，有效繪制各類畫面流程。另一部分，定義隨著數(shù)據(jù)的變化而產(chǎn)生一定程度的變化，相應(yīng)的部分需要在靜態(tài)畫面定義相應(yīng)的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行連接，而后在view運(yùn)行中。相應(yīng)的畫面能夠?qū)?shù)據(jù)的變化進(jìn)行有效更新。在具體畫面運(yùn)行過程中，能夠了解系統(tǒng)運(yùn)行的綜合情況，主要包含二次沉降罐、一次沉降罐加熱爐、溫度、入口閥溫度以及外輸壓力、外輸流量等諸多參數(shù)。如果參數(shù)出現(xiàn)異常情況，即超出正常允許范圍的下限，畫面就會顯示出各類問題的部位。此時(shí)，單擊報(bào)警窗口的按鈕，能夠了解報(bào)警的綜合情況，同時(shí)對時(shí)間靜止等諸多信息進(jìn)行記錄。此外，點(diǎn)擊畫面上的圖素，進(jìn)入該圖素的內(nèi)部，可以對實(shí)際運(yùn)行畫面進(jìn)行有效了解。通過切換至實(shí)時(shí)或相應(yīng)的歷史曲線部分，進(jìn)一步查閱當(dāng)前所具有的實(shí)時(shí)運(yùn)行曲線圖或任意歷史運(yùn)行曲線圖，并進(jìn)入實(shí)際的報(bào)表畫面，了解諸多參數(shù)歷史及相應(yīng)的實(shí)時(shí)信息，以及實(shí)際報(bào)表定義及輸出的情況。同時(shí)，還能夠進(jìn)行實(shí)質(zhì)性的打印，對Windows資源共享的特征進(jìn)行有效地應(yīng)用，能夠?qū)⒔M態(tài)王組態(tài)軟件與具備的開放式結(jié)構(gòu)以及Excel實(shí)際的報(bào)表功能進(jìn)行有效的結(jié)合。應(yīng)用組態(tài)王具有的隸屬數(shù)據(jù)編程接口，以及相應(yīng)的動態(tài)數(shù)據(jù)交換技術(shù)，構(gòu)建出格式更為靈活、界面具有高度美觀性的報(bào)表。用戶能夠依照實(shí)際的需求，對報(bào)表輸出的時(shí)間以及實(shí)際輸出的周期進(jìn)行有效定義。命令語言能夠確保系統(tǒng)功能的有效擴(kuò)充，進(jìn)一步依照執(zhí)行條件的差異，細(xì)化為不同的部分。其應(yīng)用程序命令語言在具體應(yīng)用系統(tǒng)啟動及相應(yīng)的退出過程中執(zhí)行，或者在運(yùn)行過程中執(zhí)行。

組態(tài)軟件運(yùn)用的語言，一是數(shù)據(jù)改變命令的語言，其主要工作是在給定變量的值發(fā)生改變時(shí)予以有效的執(zhí)行。二是世界命令語言，在實(shí)際事件發(fā)生、消失或存在時(shí)進(jìn)行實(shí)際的執(zhí)行。三是熱鍵命令語言，在操作者按下熱鍵時(shí)進(jìn)行有效的執(zhí)行。四是畫面命令語言，在畫面具體存在加載以及關(guān)閉時(shí)進(jìn)行有效的執(zhí)行。而命令語言的實(shí)際語法可視為C語言的子集，具有簡便易學(xué)的特征，能夠應(yīng)用命令語言進(jìn)行報(bào)警、管理以及報(bào)表輸出、歷史曲線、自動運(yùn)行等。組態(tài)王組態(tài)軟件運(yùn)行程序在實(shí)際運(yùn)行到相應(yīng)命令語言時(shí)，會依照順序執(zhí)行相應(yīng)的指令，自動完成實(shí)際操作，同時(shí)確保操作任務(wù)自動化。

七、結(jié)語

組態(tài)軟件能夠滿足當(dāng)前油田生產(chǎn)工藝流程以及日常數(shù)據(jù)采集的需要。在此過程中，能夠使企業(yè)生產(chǎn)效率大幅度提升，使運(yùn)營中的成本得以降低，進(jìn)一步做到提質(zhì)增效。希望在后續(xù)采用工作中，進(jìn)一步將各類主臺軟件在實(shí)際采油廠的工藝流程內(nèi)進(jìn)行綜合性的應(yīng)用，擺脫傳統(tǒng)人工操作存在的局限性問題，使產(chǎn)品質(zhì)量得到有效提升，從諸多角度使系統(tǒng)得到有效優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1]趙成尖.西門子S7-200 SMART及組態(tài)王實(shí)現(xiàn)礦井下變電所監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用[J].中國化工貿(mào)易，2021（13）：127-128.

[2]馮玉龍，李楊.基于PLC和MCGS工控組態(tài)軟件的空氣壓縮機(jī)自動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2021，44（13）：111-114.

[3]臺達(dá)推出VTScada工業(yè)組態(tài)軟件協(xié)助推動實(shí)現(xiàn)數(shù)字化智造[J].今日制造與升級，2021（7）：6.

[4]臺達(dá)推出VTScada工業(yè)組態(tài)軟件協(xié)助推動實(shí)現(xiàn)數(shù)字化智造[J].自動化博覽，2021，38（7）：7.

[5]王暉.油田企業(yè)發(fā)揮安全環(huán)保督查效能的探索——以勝利油田為例[J].勝利油田黨校學(xué)報(bào)，2020，33（1）：62-65.

[6]郝志偉.智能化井場監(jiān)控系統(tǒng)在油田采油工作中的應(yīng)用研究[J].中國設(shè)備工程，2021（11）：14-15.

[7]李一凡.淺談油井實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)在采油系統(tǒng)中的研究與應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（2）：195-195.

[8]邱奇，于世春，張春濤，等.數(shù)字化改造及數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)在轉(zhuǎn)油站中的應(yīng)用--以長慶油田采油三廠吳八轉(zhuǎn)為例[J].新疆石油科技，2015，25（3）：56-58.

作者單位：大慶油田第六采油廠數(shù)字化運(yùn)維中心