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MOXA串口上网模块在油田生产数据采集中的应用

供稿:摩莎科技(上海)有限公司 2002/7/18 18:06:00

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主题词:数据采集 串口 网络 上网 Internet MOXA
在石油的开采、储运等生产过程中,动态监测是生产管理的重要工作内容,也是保证油田正常、安全、经济运行的重要手段,在西方发达国家自动化数据采集与控制(SCADA)已经成为生产的配套设施。
动态监测的主要内容包括泄漏监测、压力超高保护、温度异常、含水超标等。油田被称为“没有围墙的工厂”,油井、集输站、联合站星罗棋布,偏远分散,而石油的整个生产流程又通过管道连接起来,成为一个压力系统,可谓牵一发而动全身,特别是泄漏事故时有发生,给油田造成巨大的经济损失和环境污染。因此,实现油田生产系统的动态监测,对于及时发现泄漏等故障、优化生产运行参数、减少盗油犯罪案件的发生、提高油田的现代化管理水平等具有重要的意义。
一、油田数据采集系统的需求
为实现油田生产的监控,生产调度中心需要实时得到各站的压力、温度、流量等数据,从而进行数据分析,得到生产能耗指标情况和生产运行状况,如对于长距离输油管道,就需要实时得到管道进出口的压力数据,由泄漏监测报警系统软件即可进行泄漏报警和泄漏点的定位。
简短地说,数据采集系统主要包括数据采集与通信两个方面的内容。
1. 串口仪表设备在数据采集系统中应用广泛
在基于计算机的数据采集系统中,通过485总线方式连接计算机串口是相当流行的数据采集方式,串口输出的仪表设备得到了广泛的应用。很多时候,自动化工程师会遇到PC机中的插槽数量超过了实际能够有的数量,使用串行接口来连接测量与自动化设备,摆脱了对计算机内部ISA或PCI插槽的额外硬件要求。
RS-485总线是用一对简单的双绞线构成分布式系统,通过RS485-RS232转换即可连入计算机,实现多点、双向通信和数据采集,设备简单,价格低廉,它所具有的噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的。正因为此,RS-485在工业数据采集与控制、仪器仪表、汽车电子、电信设备等领域得到广泛应用。
2. 以太网/互联网已成为油田数据传输的主要途径
近年来,Internet在全世界范围内发展迅猛,作为Internet的核心技术TCP/IP也越来越被大家所熟悉,基于TCP/IP的WWW浏览、FTP、E-Mail和Telnet等技术在各个领域得到较广泛的应用,各种基于TCP/IP技术的计算机网络技术也不断涌现,且具有很好的应用前景。TCP/IP协议作为计算机网络体系的核心协议,对网络通信中从硬件故障、网络拥塞、分组延迟或丢失、数据损坏、数据重复和失序等影响通信的问题都有相应的解决和纠正办法,很好地保证了数据包的完整和可靠收发。
在这种趋势下,以TCP/IP和以太网为代表,成熟度较高的开放式网络技术,正逐渐地被应用在各个自动化系统内,连接并控管所有的设备。就以胜利油田来说,目前油田已初步建成了连通各集输泵站的巨大的局域网,成为油田数据传输的主要途径。
在这种背景下,如何构建经济、可靠的数据采集系统,保证油田生产的安全、经济地运行,是摆在油田管理人员面前的一个问题。而MOXA网络与串口通信技术与产品给油田数据采集系统提供了良好的选择。
二、MOXA串口上网模块
MOXA NPort Express设备联网服务器正是这种〝立即联网〞的解决方案!它可以让您传统的RS-232或RS-422/485设备,立即转换成具备网络界面的网络设备。
该模块可将RS232串口信号的数据转换成网络传输的TCP/IP协议,使信息在Internet上传输。
三、在油田数据采集中的应用实例
为了验证MOXA串口上网模块的实际效果,我们首先使用DE311模块进行了现场试验,取得了良好的效果。
实例是通过DE311上网传送油田某中间输油泵站输油泵电机EDA9033电量采集模块,见下图。



EDA9033电量采集模块是一种新型智能型电参数数据采集模块,可测量三相三线制或三相四线制电路中的三相电流、电压的真有效值,功率、功率因数和电度数。其输入为三相电压(0-500V)、三相电流(0-10A),输出为RS-485或RS-232数字信号:有三相电压值、三相电流值、有功功率、无功功率、功率因数、累计电量及各相有功功率等。其485总线输出与兼容于NuDAM、ADAM等模块的ASCII码指令集,使其可与其他厂家的控制模块挂在同一485总线上,且便于计算机编程,使你轻松地构建自己的测控系统。
四、应用效果
实践表明,利用DE311模块工作稳定可靠,我们很简单、方便地实现了远程数据的自动采集,在生产调度中心可以实时得到某站电机运行参数,掌握电机运行状况,分析判断起停泵、阀门操作、管道泄漏等生产运行状态,是一种经济、可靠的数据采集模式。
跟现场设置计算机采集数据相比,作者认为串口上网模块主要有两大优点:
1、避免了由于现场使用计算机而带来的弊病
以往,我们单位采集现场数据,都要在现场岗位上配置工业控制计算机,由计算机采集有关数据并传输到油田局域网。由此而带来诸多弊病,如电脑病毒、人为干扰等问题,现在电脑病毒通过网络的传播十分猖獗,如去年的Nimda病毒就严重影响了数据采集系统的正常运行;再者,难以控制工人通过它上网聊天看电影、进行有害的一些操作,人为造成干扰。而使用DE311上网实现数据传输,形成了专用的数据传输通道。
2、结构简单、易扩充、成本低
由MOXA模块配套串口设备,从而组成了一种经济的专用数据采集设备。MOXA串口上网模块体积小,可以方便地跟串口设备、传感器供电、调理及网络模块搭配在一起装在一个防爆箱里,十分有利于解决防爆问题。因为油田的生产跟易燃易爆的石油、天然气打交道,必须防爆,而要配备防爆的计算机成本是很高的。
经过MOXA串口上网模块在油田数据采集系统的应用,取得了初步的成效,今后,我们将进一步扩大应用范围,为保证油田生产的正常运行做出更大的贡献。

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