工业以太网在长庆气田自动化中的应用

计算机和网络技术的发展，引发了控制领域深刻的技术变革。控制系统结构向网络化、开放性方向发展，工业过程自动化和企业信息系统更直接地集成已经成为控制系统技术发展的主要潮流。随着气田生产规模的不断扩大，其信息量日益增多，要求在多种自动化系统内快速准确地集成、整合实时信息，对整个系统的实时性、确定性要求也进一步提高。

1 工业以太网在长庆气田中的应用

长庆气田自动控制系统是经多年建设逐步建立起来的，最初靖边基地SCADA中心与站场控制系统之间采用串口连接，采用时分多址通信方式，中心对各个站场只能进行轮循通信，因建厂之初集气站数量较少，只有19个，基本能满足生产运行管理要求。随着气田开发的滚动发展，SCADA中心下辖的站场控制系统越来越多，这种接口和通信方式已经逐渐变得越来越难以满足气田的需要。

在2003年，结合当今自动化的发展水平，对整个长庆气田自动控制系统按信息网络化的原则，利用工业以太网技术，在原有系统的基础上进行了改造。改变了传统的生产数据传输方式，将原有的通过微波、卫星的数据传输方式改变为基于光纤的以太网传输方式，克服了带宽不足和气候变化所带来的数据传输故障，提高了系统的数据实时性、重复性和确定性。

基于光纤的以太网传输方式与传统的方式相比，传输过程更简单，不但传输速度快，易于维护，而且减少了传输过程中出现故障的可能性，大大提高了数据的实时性和确定性。

以采气一厂为例，其改造后的SCADA系统结长庆气田自动控制系统是经多年建设逐步建立构及数据传输如图1所示。

采用光纤建成的以太局域网将分散在方圆数万平方公里的集气站、净化厂(天然气处理厂)等生产站场通过自动化系统与生产调度中心和厂部实时地连在一起，彻底改善了集气站、净化厂的通信网络条件，使数据传输带宽增加、速度加快，可靠性得到保证，IP电话、视频监控等应用成为可能。

图1 采气一厂SCADA系统结构及数据传输示意图

采气厂在以太局域网的基础上建成了气田IP电话系统。现所有集气站和相关职能部门都安装了IP电话，改善了气田原通信系统中设备受气候的影响大、通讯故障率高等缺点，克服了卫星、微波通讯由于外界环境变化带来的影响，更好地保障了和集气站的相互通信。它使用方便简单，易于维护，具有很多模拟电话所不具有的优点。

长庆气田的通信信息主要包括：完全共享数据信息、保密(或私有)数据信息和内部共享(保护)数据信息。信息流向图如图2所示。

图2信息流向示薏图

净化(处理)厂DCS负责提供各生产过程及公用设施的各类生产过程参数和过程控制信息，完成天然气净化处理装置等生产系统的过程监督控制、数据采集和组态。系统设计中按照风险分散的原则，将全部I／o点进行了分区，各自设置成为独立的子系统，配置过程控制器。各I／O点按照分区分别接入其对应的过程控制器，生产系统的全部生产数据通过光纤以太网从分区过程控制器送至中心控制室。供水站小型SCADA中心系统配置一个过程控制器，下挂水源井RTU。RTU分散设置在厂外各个水源井，向SCADA系统的中心控制器提供各水源井的生产过程数据和设备状态。系统配置若干操作员工作站／工程师站，工作站操作系统为Windows 2000，配置实时监控软件和OPC开放式接口。

集气站站控系统由PLC和操作员工作站组成，PLC通过以太网接口分别与中心进行数据通信。

2 应用效果

通过工业以太网技术，将全厂DCS、MIS、SCADA系统等集成为一个整体，实现全厂的分散控制、集中监管、信息资源共享。

(1)信息共享程度高。集成所有生产数据、管理信息，完成自动采集、处理、存储、传递，加速企业生产管理的自动化，生产运行管理更直接、迅捷和优化。

(2)扩展性好。采用工业以太网技术，可方便地实现企业信息的集成，使信息真正作为资源得以共享，同时，实现不同系统间的有机结合以及企业的整体优化变得容易。

(3)易学、易操作、易维护。管理人员和一般非专业人员无须进行专业的计算机培训就可掌握和使用，简单易操作，浏览生产过程画面、过程数据和管理信息等非常便利。

(4)安全。管理信息网络与DCS、SCADA中心系统间安装有防火墙(Firewall)，确保了生产过程控制的安全。

(5)开放性强。支持与企业其他网络的连接，支持不同系统间的连接。

3 结语

工业自动化的发展趋势应该是分布式、开放化和信息化。分布式的结构是一种能确保网络中每个智能的模块能够独立工作的网络，达到系统危险分散的概念；开放化则是系统结构具有与外界的接口，实现系统与外界网络的连接；信息化是使系统信息能够进行综合处理，与网络技术结合实现网络自动化和管控一体化。

应用工业以太网技术将生产过程监控网络、管理信息网络及其他计算机网络连接在一起，实现了数据采集、过程监测和控制、管理信息系统及计算机网络的一体化解决方案。基于以太网技术的自动化具有低成本和开放性，可以实现远程控制，易于与管理结合，实现管控一体化，这也是自动化的发展方向之一。该技术已成功应用于现场，具有极好的推广价值。■（责编：Catherine）

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