HMIBuilder人机界面分布式系统在油田的行业应用

一、油田现场监控系统

　　在油井监控系统中，油井现场的控制器不仅检测光杆载荷、位移、电机的电压、电流、井口回压、井口温度等参数，而且具有抽油机启停的远程遥控功能。HMIBuilder不仅可以通过CDMA/GPRS 网或者数传电台，也可以通过以太网宽带方式，采集现场数据，并处理并存储到采油厂数据库系统。

现场总线

　　现场总线通信协议公开，各不同厂家的设备之间可进行互连并实现信息交换，是现代工业控制技术的发展方向。针对现场总线的行业应用，纵横科技的HMITECH硬件平台，不仅提供符合工业现场要求的现场总线硬件接口，而且，硬件平台绑定的软件系统，提供总线驱动和快速总线通讯开发模式。HMIBuilder支持CAN总线、Profibus总线等等。

以太网

　　油田现场高端智能设备往往具备以太网通讯能力。HMIBuilder系统全面支持各种标准以太网协议，对于非标准设备通讯协议，提供快速定制开发服务。

无线通讯

　　无线通讯包括一般为电台、无线宽带或者GPRS系统。全双工数传电台是串行通讯的延伸，而无线宽带和GPRS通讯是以太网的延伸，HMIBuilder系统都全面支持。

图1华北油田内蒙现场

    　总之，在油田监控现场，系统应该根据现场环境的要求，选用适当的通讯模式。比如华北油田内蒙现场（如图1所示），处于戈壁滩，环境恶劣，无人值守，现场监控数据往往通过无线远程通讯，连接控制室。考虑到实时效果，纵横科技采用了无线宽带实现主控室HMIBuilder系统和现场的通讯。

二、油田管控综合系统

　　油田自动化有其独特之处。首先，采油和采气工区各个采油/气点分布比较分散，有的作业点之间相距几百米，有的则相距到公里。采油/气生产输送现场均是安全防范的重点对象，严禁火灾或爆炸等事故等造成重大的人员伤亡和国家财产的重大损失，要求建立包括油井远程监控、输油管线泄露监测、集输站库自动化监控、油气计量站监控等多系统的监控平台，逐步加强了对采油到输油过程的集中管理，保证原油和天然气的采集、输送和储存的安全。同时，各上级领导机构也希望对下属企业的设备运行状况、实时数据信息和现场故障记录等进行及时、全面的了解和掌握。通过现场设备的自动化控制和数据采集，借助油田各种网络资源的自动数据上传，构筑厂级实时数据库和历史数据库，自动形成管理报文和实时数据表格，为各级管理部门应用提供开放的管理平台，实现生产和管理及时沟通，实现整个生产过程的自动化，并对通过对实时数据进行统计、分析、优化，不仅确保生产输送正常运转，同时实现节能降耗，推动生产管理地不断创新和发展。

图2 HMITECH油库罐区管理和加油控制综合管理系统

      纵横科技提供的油库罐区管理和加油控制综合系统（如图2所示）体现了HMIBuilder系统的管控一体化的理念。
　　在系统设备层中，主要监测和控制的设备为：储油罐、油泵、油阀和油料计量设备。其中对储油罐的监测，采用美国AMETEK-DREXELBROOK液位计进行集中数据采集，然后将采集的储油罐工况数据送PLC和罐区实时监控后台机。后台机可以同时扫描监测50座油罐，目前监测罐区的9个储油罐。对于加油机由纵横科技加油实时监控后台机直接连接，进行数据交换和操作，收发操作数据由加后台机通过已有的光缆发送到罐区监测服务器进行数据存储和处理。对于1#泵房油泵设备以及对于油路管道上的油阀的监测和控制，通过专门配置的变送器或执行机构，以直接I/O的方式连接控制层。

　　在控制层中，主要以Siemens S7-300 PLC可编程逻辑控制器为中心，负责对1#泵房设备和管道设备的实时监测控制。同时，磁致伸缩液位仪通过MODBUS通讯接口将油罐的液位、温度等信号，传递给现场管理工作站。HMIBuilder现场工作站负责向信息层转发油高、水高、平均温度、标准体积、质量等数据。控制层对下与每一台监控设备相连，对上通过Profibus-DP网络与监控服务器相连，形成东罐区的实时控制网。

　　在管理层，监控中心平台采用以工作站为中心的分布式监控系统 (Distributed Monitor System), 履行实时监控和实时数据交换的职能，通过分布式组态系统HMIBuilder，实现存盘服务器、告警服务器、校时服务器等负荷分担的分布式管理。每个工作站都可以看到全局的数据信息。加油机管理系统和罐区监控信息，包括加油记录、交班信息等，都通过ODBC保存在商用数据库中。

　　信息层是油库的油料流程管理的枢纽，形成油库自动化信息管理系统的主体油料信息管理系统，以罐区实时监控和加油机实时监控为核心的现场管理系统处于该主体的下层。