油田采氣廠無線數(shù)傳SCADA系統(tǒng)

系統(tǒng)的要求

   將采氣二廠141井區(qū)榆2站、榆3站、榆4站、榆5站的數(shù)據(jù)上傳到采氣2廠監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)對榆林氣田集氣站的全部集中監(jiān)控和管理。

通過超短波無線信道（美國MDS電臺）將上述4個站的數(shù)據(jù)先匯集到2配站，并進(jìn)入2配站Honeywell計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，再通過已有的光纖信道，將數(shù)據(jù)上傳到采氣2廠監(jiān)控中心。

本系統(tǒng)還將對141井區(qū)的一個井口進(jìn)行自動遠(yuǎn)程監(jiān)控，并通過超短波無線及光纖信道上傳到采氣2廠監(jiān)控中心。為今后實(shí)現(xiàn)全部井口的自動遠(yuǎn)程監(jiān)視和管理做好技術(shù)儲備。

設(shè)備選型

本方案是根據(jù)我公司現(xiàn)場測試和榆林氣田的實(shí)際需求而設(shè)計(jì)的。無線通訊主設(shè)備選用美國MDS公司的無線數(shù)傳電臺MDS2710，采集設(shè)備選用ACTION公司的SCADAPACK RTU控制器。

系統(tǒng)功能

系統(tǒng)的功能如下

通過超短波無線信道將榆2站、榆3站、榆4站、榆5站、1個井口站的數(shù)據(jù)先匯集到2配站，并進(jìn)入2配站Honeywell計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

通過已有的光纖信道，將數(shù)據(jù)從2配站上傳到采氣2廠監(jiān)控中心。

實(shí)現(xiàn)對141井區(qū)的的集中監(jiān)視

對生產(chǎn)故障和參數(shù)越限進(jìn)行實(shí)時報(bào)警

對井口站的外來人員非法入侵報(bào)警

對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動歷史記錄

自動打印生產(chǎn)報(bào)表

井口站的主要功能:

實(shí)時測量井口的工藝參數(shù),并每小時上報(bào)中心一次.

通過門禁開關(guān)實(shí)時監(jiān)測是否有外來入侵,如有入侵,則立刻上報(bào)到中心.

如工藝參數(shù)報(bào)警,則立刻上報(bào)到中心.

自動檢測電池剩余容量,自動提醒更換電池.

主要設(shè)備技術(shù)指標(biāo)：

1．RTU技術(shù)指標(biāo)

榆2、榆3、榆4、榆5、2配站RTU選用SCADAPACK 32P 型，其主要指標(biāo)如下：

內(nèi)存：4M號Flash RAM, 8M SDRAM, 1M CMOS RAM.

內(nèi)置實(shí)時日歷鐘。

三個RS232通信口，可分別連接工作站計(jì)算機(jī)、PLC、無線電臺。

通信協(xié)議：DNP3， MODBUS RTU/ASCII，DF1.

支持自報(bào)和存儲轉(zhuǎn)發(fā)。

供電：12—24VDC

使用環(huán)境：-40~ 70度。

井口站RTU選用SCADAPACK LP低功耗RTU，其主要指標(biāo)如下：

內(nèi)存：1M CMOS RAM， 512K Flash ROM

內(nèi)置實(shí)時日歷鐘。

三個通信口，可分別連接流量計(jì)算機(jī)、無線電臺、GSM、GPRS、擴(kuò)頻電臺及衛(wèi)星等通信設(shè)備。

五路標(biāo)準(zhǔn)模擬量輸入，可連接溫度、壓力及流量變送器。

可按照AGA-3，AGA-5，AGA-7， AGA-8 / NX-19，孔板公式對天然氣進(jìn)行流量計(jì)算

可同時為現(xiàn)場5路4—20毫安儀表提供24伏供電

兩路脈沖輸入，可直接連接流量計(jì)。

一路0-32VDC模擬量輸入，可測量供電系統(tǒng)的備用電池電壓。

8路可編程開關(guān)量輸入輸出，可用于控制緊急切斷閥、門禁開關(guān)等。

工作方式：運(yùn)行/休眠

供電方式：太陽能電池板或蓄電池

功耗：小于100~450mW

使用環(huán)境：-40~ 70度。

2．MDS2710電臺主要指標(biāo)

高指標(biāo)：傳輸速率達(dá)9600/19200bps, 透明標(biāo)準(zhǔn)RS232接口

使用頻率220-240MHz,占用帶寬小（12.5KHz/25KHz）

數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換時間快(Tx-Rx-Tx)，僅為7-10 ms

電臺輸出功率為1-5 W可調(diào)

高靈敏度低誤碼-110dBm(BER<10-6)

傳輸距離達(dá)30至50公里

收發(fā)轉(zhuǎn)換小于2ms

低功耗：<18ma（休眠狀態(tài)）< p="">

▼高可靠：采用數(shù)字信號處理、數(shù)字調(diào)制、糾錯編碼、強(qiáng)大的抗干擾能力、一體化設(shè)計(jì)等最先進(jìn)技

電臺可連續(xù)發(fā)射工作

數(shù)據(jù)處理的功能，如RTS/CTS延遲、發(fā)射延時、限時器等，均可編程設(shè)置。

診斷測試功能包括：電臺參數(shù)、失電、接收信號強(qiáng)度、電源電壓變化、內(nèi)部溫度等

溫度/濕度:-40℃～70℃/95%

寬電源電壓：10.5～16VDC

▼有網(wǎng)管：遠(yuǎn)端電臺狀態(tài)（電壓、溫度、誤碼、功率、接收電平等）遠(yuǎn)程監(jiān)視

遠(yuǎn)端電臺告警（低電壓、數(shù)據(jù)格式錯誤、溫度過高、不匹配等）顯示

遠(yuǎn)端電臺參數(shù)（串口速率、發(fā)射功率等）遠(yuǎn)程設(shè)置

▼產(chǎn)品系列全/配套使用靈活：230M//400M/800M都有（可分別適用于山區(qū)、海上、平 原、城市、郊區(qū)等多種地形和環(huán)境）；單工臺、雙工臺、熱備份臺齊全（與各廠家RTU、 PLC、FTU等都可直接連接）

3．典型井口站的配置

井口站系統(tǒng)包括以下部件：

RTU控制器（SCADAPACK LP）

MDS2710數(shù)字電臺

天饋線系統(tǒng)

避雷器

太陽能供電系統(tǒng)（或供電電池）

門禁開關(guān)

4．榆2、榆3、榆4、榆5、2配站配置

RTU控制器（SCADAPACK32P）

MDS2710數(shù)字電臺

天饋線系統(tǒng)

避雷器

220VDC供電系統(tǒng)

系統(tǒng)方案

根據(jù)現(xiàn)場測試情況，結(jié)合榆林氣田的地形地貌，按如下方式組網(wǎng):

1、以榆4站為分中心，通過230M超短波無線通信系統(tǒng),采集榆2、榆3、榆5及所屬口井的數(shù)據(jù)，全部數(shù)據(jù)在榆4站匯集后，統(tǒng)一傳輸?shù)?配站。

2、榆2、榆3、榆4、榆5站站控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)均通過RS232接口直接進(jìn)RTU，并運(yùn)行DF1通信協(xié)議。

3、榆4站匯集的全部數(shù)據(jù)通過無線系統(tǒng)上傳到2配站，并從2配站進(jìn)入Honeywell計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2配站再通過光纖將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)控中心。

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如下：

系統(tǒng)安裝調(diào)試及運(yùn)行：

本系統(tǒng)中，由于傳輸距離較遠(yuǎn)，為減小系統(tǒng)損耗，主站采用200MHz高增益全向天線，采用國產(chǎn)低損耗電纜作饋線，各從站使用200MHz高增益定向天線及國產(chǎn)低損耗饋線。因中心站到各集氣站及井口地形復(fù)雜且最遠(yuǎn)距離達(dá)30多公里，且受地勢影響有阻礙。為確定保系統(tǒng)運(yùn)行正常，工程實(shí)施前對無線系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)地電測，并根據(jù)電測數(shù)據(jù)確定主、從站天線架設(shè)高度。經(jīng)測試，采用MDS2710電臺在主站架設(shè)15米左右的主站天線各外圍從站均可收到數(shù)據(jù)且無信號丟失，經(jīng)72小時測試，系統(tǒng)運(yùn)行可靠。

MDS2710和ACTION公司的SCADAPACK32采用串口通信方式進(jìn)行連接，不需要流控制，只接收、發(fā)和地三線連接。SCADAPACK32和SLC5/03通信可組態(tài)選擇DF1全雙工，DF1半雙工主或DF1半雙工從方式?，F(xiàn)場采集數(shù)據(jù)通過SLC500采集經(jīng)過處理后，與SCADAPACK32通過DF1協(xié)議進(jìn)行通信并進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，先后由串口將數(shù)據(jù)通過無數(shù)電臺送到主控室RTU。以完成對系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。

結(jié)論：

該工程已安裝施工并調(diào)試完成，現(xiàn)系統(tǒng)已安全運(yùn)行多年，系統(tǒng)運(yùn)行完全正常。該項(xiàng)目的順利實(shí)施提高了采氣二廠數(shù)據(jù)采集的自動化水平，為科學(xué)有效對采氣數(shù)據(jù)的管理打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。并以此項(xiàng)目為樣板在整個采氣廠得到了推廣。MDS2710電臺高效穩(wěn)定的工作能力得到了用戶的普遍認(rèn)同，其優(yōu)越的性能和高質(zhì)量的品質(zhì)，是值得用戶信任的第一無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。