淺析基于長(zhǎng)慶油田叢式井場(chǎng)的數(shù)字化閥組間測(cè)控設(shè)計(jì)方案
長(zhǎng)慶油田叢式井場(chǎng)的閥組間,傳統(tǒng)采集方案是將多個(gè)流量計(jì)和壓力變送器當(dāng)作Modbus設(shè)備站在軟件上進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,存在嚴(yán)重不足:(1)軟件在采集過(guò)程數(shù)據(jù)時(shí)需逐個(gè)儀表的進(jìn)行輪詢采集,無(wú)法一次性采集上來(lái),通訊效率必然低下,周期加長(zhǎng),單井?dāng)?shù)據(jù)采集也會(huì)受到影響;(2)長(zhǎng)慶現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況不一,閥組間采用的流量計(jì)、壓力變送器的廠家不一,協(xié)議各異,開(kāi)發(fā)和維護(hù)很困難。鑒于此,本方案在長(zhǎng)慶油田叢式井的測(cè)控結(jié)構(gòu)中,融合兼并了閥組間測(cè)控,從而形成叢式井場(chǎng)的全套測(cè)控,并有效解決上述問(wèn)題。
本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/161275.htm井場(chǎng)RTU通過(guò)RS485(Modbus RTU,閥組間協(xié)議轉(zhuǎn)換箱)或本地?zé)o線(SM40P-5000KB-F閥組間采集器)與注水閥組間通訊,實(shí)時(shí)采集分水器壓力、注水井壓力、瞬時(shí)流量、累計(jì)流量等實(shí)時(shí)參數(shù),并通過(guò)遠(yuǎn)程注配調(diào)控,實(shí)現(xiàn)對(duì)井口按計(jì)劃、按實(shí)際流量需求進(jìn)行注水等功能。SM40P-5000KB-F閥組間采集器,起到一個(gè)通用的無(wú)線協(xié)議轉(zhuǎn)換器的作用,集成1路RS485和本地?zé)o線。1路RS485可接入RS485信號(hào)的流量計(jì)或壓力變送器,軟件支持各種標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議或者自定義協(xié)議??杉嫒莞鱾€(gè)廠家的儀表設(shè)備,給設(shè)備的維護(hù)和后期改造帶來(lái)很多便利條件;本地?zé)o線可實(shí)現(xiàn)閥組間數(shù)據(jù)無(wú)線上傳至井場(chǎng)RTU。
SM40P-5000KB-F閥組間采集器將閥組間儀表數(shù)據(jù)采集匯總。統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式后,一次性集中上傳。一方面可提高通信效率,避免上位機(jī)對(duì)閥組間儀表逐個(gè)輪詢掃描而導(dǎo)致輪詢周期過(guò)長(zhǎng),另一方面,統(tǒng)一了與上位機(jī)的數(shù)據(jù)接口,便于上位機(jī)軟件的開(kāi)發(fā)調(diào)試和維護(hù)。
一.系統(tǒng)架構(gòu)
1.三級(jí)鏈路通訊
1.1.閥組間數(shù)據(jù)采集:安裝協(xié)議轉(zhuǎn)換箱測(cè)取數(shù)據(jù)以RS485總線傳給RTU或安裝SM40P-5000KB-F型閥組間采集器測(cè)取數(shù)據(jù)無(wú)線傳給RTU。閥組間數(shù)據(jù):各水井注水壓力、注水瞬時(shí)流量、累計(jì)流量,分水器壓力等。
1.2.井場(chǎng)數(shù)據(jù)采集:RTU采集閥組間數(shù)據(jù)并上傳至站控中心,也可控制采集器或協(xié)議箱遠(yuǎn)程調(diào)配注水流量等。
1.3.站控?cái)?shù)據(jù)采集:站控中心遠(yuǎn)程管控RTU。根據(jù)設(shè)置進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)并形成報(bào)表,還可進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)配注水流量等。
2.通訊指標(biāo)
2.1. 圖1模式,本地?zé)o線數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)通訊:視距≥300m。載頻:433MHz,屬于ISM工作頻段,無(wú)需申請(qǐng)頻點(diǎn)。GFSK窄帶調(diào)制,同時(shí)采用了高效前向糾錯(cuò)信道編解碼技術(shù),提高低功耗情況下數(shù)據(jù)通訊可靠性。本地?zé)o線網(wǎng)絡(luò)可用于井場(chǎng)閥組間和抽油機(jī)的采集器與RTU之間無(wú)線通訊。
2.2. 圖2模式,總線通訊:RTU擴(kuò)展數(shù)據(jù)通訊RS485,1路,可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)Modbus或者定制協(xié)議連接第三方設(shè)備。例如在閥組間測(cè)量應(yīng)用中與第三方協(xié)議箱等連接。
2.3.RTU遠(yuǎn)程通訊:Ethernet接口,10BASE-T PHY,兼容100/1000 BASE-T 網(wǎng)絡(luò)。
二.實(shí)施方案
1.井場(chǎng)監(jiān)測(cè)
由上述系統(tǒng)架構(gòu)可知,本系統(tǒng)以RTU為數(shù)據(jù)中介,閥組間、井場(chǎng)、站控組成三級(jí)層遞式監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。對(duì)RTU而言,視距半徑300米內(nèi)的井群可視為一個(gè)井場(chǎng)。
1.1.閥組間監(jiān)測(cè):安裝協(xié)議箱測(cè)取數(shù)據(jù)以485總線上傳給RTU或安裝SM40P-5000KB-F型閥組間采集器測(cè)取數(shù)據(jù)無(wú)線傳給井場(chǎng)RTU。
1.2.井場(chǎng)監(jiān)測(cè):每個(gè)井場(chǎng)安裝一臺(tái)RTU監(jiān)測(cè)井場(chǎng)注水閥組間數(shù)據(jù)和抽油機(jī)數(shù)據(jù)。
2.閥組間配置
三.SM40P-5000KB-F型閥組間采集器:
1測(cè)量功能
1.1.節(jié)點(diǎn)容量:每臺(tái)RS485接口設(shè)備(流量計(jì)或分水器壓力表等)為一路節(jié)點(diǎn),本采集器可接0~32路節(jié)點(diǎn)。1路節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)1口水井變量包括管壓、瞬時(shí)流量、累積流量或監(jiān)測(cè)一個(gè)分水器壓力。
1.2.實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè):閥組間總體一個(gè)分水器(匯管)壓力及各水井的瞬時(shí)流量、累計(jì)流量、注水壓力數(shù)據(jù);
1.3.參數(shù)設(shè)置:設(shè)置瞬時(shí)流量、壓力、閥門(mén)控制以及閥的工作模式。
1.4.數(shù)據(jù)存儲(chǔ):容量32KB字節(jié),按10口井分配,采集周期10秒,可保存364個(gè)包(折合1小時(shí))的數(shù)據(jù)。即便通訊中斷(不超過(guò)1小時(shí)),數(shù)據(jù)也不丟失,以保證數(shù)據(jù)連續(xù)性。
1.5.無(wú)線通訊:采集器與RTU之間采用本地?zé)o線通訊網(wǎng)絡(luò)通訊。安裝方便快捷,比傳統(tǒng)閥組間485總線連接RTU的測(cè)量模式省去了挖溝、布線等,大大節(jié)省了施工成本。
2.數(shù)據(jù)鏈路平臺(tái)
擴(kuò)展數(shù)據(jù)通訊接口、RF無(wú)線數(shù)據(jù)通訊及主RTU寬帶數(shù)據(jù)通訊,建立了井場(chǎng)數(shù)據(jù)設(shè)備的通訊鏈路平臺(tái)。
3.技術(shù)指標(biāo)
3.1.工業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì),戶外安裝,IP65密封壓鑄鋁機(jī)殼。
3.2. EMC抑制能力,IEC61000-4-4強(qiáng)度等級(jí)3級(jí)。
3.3.工作環(huán)境溫度,-40℃~+85℃。
3.4.本地?zé)o線數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)通訊,作為與RTU間的數(shù)據(jù)通訊鏈路接口,視距≥300m。載波:433MHz,ISM工作頻段,無(wú)需申請(qǐng)頻點(diǎn)。GFSK窄帶調(diào)制。
3.5.擴(kuò)展數(shù)據(jù)通訊接口:EIA-RS485-A標(biāo)準(zhǔn),光電隔離,隔離電壓1000Vdc/1分鐘。
3.6.RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘,F(xiàn)RM鐵電存儲(chǔ)器,容量32KB字節(jié)。確保通訊不暢通時(shí)不丟失數(shù)據(jù)。
3.7.工業(yè)級(jí)電源,EMI/防雷擊濾波器,兼容220V/380V/660V多種現(xiàn)場(chǎng)電壓,直接從抽油機(jī)電控箱取電。
四.現(xiàn)場(chǎng)安裝:
SM40P-5000KB-F型閥組間采集器壁掛式安裝固定。吸盤(pán)天線請(qǐng)引出豎直吸附在閥組間房頂。
五.方案說(shuō)明:
1.若采用SM40P-5000KB-F型閥組間采集器,與RTU以無(wú)線傳輸模式,則現(xiàn)場(chǎng)省去挖溝、排管、布線等,施工成本極低。
2. SM40P-5000KB-F型閥組間采集器采用壁掛式安裝,拆裝方便快捷。
3.閥組間若已安裝協(xié)議箱,則可選擇485總線連接井場(chǎng)RTU模式,挖溝布線多些麻煩。若無(wú)協(xié)議箱,則只能安裝SM40P-5000KB-F型閥組間采集器;二者取其一。
4.SM40P-5000KB-F型閥組間采集器可外接CDMA/GPRS/SCDMA等通訊設(shè)備,直接進(jìn)行數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳至站控中心,無(wú)需中介井場(chǎng)RTU,適用于單井“一拖一”遠(yuǎn)程監(jiān)控。
5.本文提及井場(chǎng)RTU,適用于井場(chǎng)監(jiān)控。對(duì)RTU而言,視距半徑300米內(nèi)的井群可視為一個(gè)井場(chǎng)。 即一個(gè)RTU管理一個(gè)井場(chǎng)內(nèi)多口油井和閥組間,即“一拖多”模式,一個(gè)井場(chǎng)僅需要一臺(tái)RTU、一套通訊設(shè)備等,綜合成本較低。
評(píng)論