海上采油平台架构中控系统远程监控工作站研究.pdf

安全与生产海上采油平台架构中控系统远程监控工作站研究付显英（中海石油（中国）有限公司深圳分公司番禹作业公司，广东深圳5 1 8 0 3 8）【摘要】海上采油平台架构中控系统远程监控工作站的核心功能是实现远程控制、调度、指挥等功能，所以如何合理设计远程监控工作站，实现远程监控及调度功能就显得尤为重要。本文结合海上采油平台架构中控系统远程监控工作站的设计原则和要求，从硬件组成、软件设计等方面进行研究，重点分析远程监控工作站的软件架构设计，以及与现场控制系统之间通信的实现方式。关键词：海上采油平台；中控系统；远程监控工作站中图分类号：TE95DOl:10.12147/ki.1671-3508.2023.10.089Research on Remote Monitoring Workstation for Central ControlSystem of Offshore Oil Production Platform Architecture(Panyu Operation Company of Shenzhen Branch of CNOOC(China)Co.,Ltd.,AbstractThe core function of the remote monitoring workstation in the central control systemof the offshore oil production platform architecture is to achieve remote control,scheduling,command,and other functions.Therefore,it is particularly important to design a reasonable re-mote monitoring workstation to achieve remote monitoring and scheduling functions.Based onthe design principles and requirements of the remote monitoring workstation of the central con-trol system of the offshore oil production platform architecture,this paper studies the hardwarecomposition,software design and other aspects,and focuses on the Software architecture designof the remote monitoring workstation,as well as the realization of communication with the fieldcontrol system.Key words:offshore oil production platform;central control system;remote monitoring workstation1引言海上采油平台架构中控系统作为一种自动化的管理系统,其控制中心位于海上采油平台的顶层，为整个平台提供了一个可靠的控制和管理平台。同时，由于海上采油平台架构中控系统具有非常高的可靠性和稳定性，因此该系统也被称为“海上移动智能工厂”。由于该系统主要负责平台的生产和管理,所以平台对其监控也非常重要。因此,如何对现场控制系统进行有效管理和监控就显得尤为重要。由于海上模具制造2 0 2 3 年第1 0 期文献标识码：BFu XianyingShenzhen,Guangdong 518038,CHN)采油平台架构中控系统运行在海洋环境中,所以该系统对环境温度、湿度、盐度等有非常严格的要求。如果控制中心的环境温度、湿度等参数不能满足要求，就会对控制中心的正常运行产生影响。而远程监控工作站则是一种非常好的解决方案，可以有效地实现远程监控及调度等功能。2海上采油平台架构中控系统远程监控工作站的重要性海上采油平台架构中控系统远程监控工作站采:277安全与生产用了工业以太网、TCP/IP网络通信协议，数据传输稳定可靠；具备标准RS485接口，可与PLC、D C S系统等工业控制设备连接；采用标准TCP/IP协议，通过ModbusRTU协议转换模块,实现了与上位机通信的功能。它是一款集监控、生产管理和控制为一体的远程监控工作站。通过它可以实现对石油开采平台上的各种设备进行监控管理，同时能对设备运行过程中出现的异常情况进行及时报警处理。海油通远程监控工作站是一款集多功能于一体的远程监控工作站，不仅能提高工作效率，还能及时发现问题并解决问题。这样就可以大大提高石油开采平台的工作效率!。3远程监控系统的组成远程监控系统主要由网络、硬件和软件三部分组成。其中，网络由一台远程监控工作站与三台远程监控服务器构成。其中，远程监控工作站负责采集、处理、显示和存储各个站点的数据信息，并将这些信息传输给三台远程监控服务器，由它们根据自已所处的不同站点向各个工作站发送指令。这样，当任意一台工作站接收到远程监控工作站发送的数据时，就可以根据自已所在的站点与远程监控工作站进行数据通信。硬件部分由若干计算机组成，包括远程监控服务器、数据采集控制器和网络设备等。软件部分主要有三部分组成：一是远程监控工作站的上位机软件；二是各工作站的操作系统软件；三是各工作站的编程软件。上位机软件采用Delphi6.0开发，其主要功能包括数据显示、历史数据查询、报表制作与打印、操作指令编辑等功能。各工作站的操作系统软件采用Windows98/2000/NT版本，其主要功能包括网络设置与配置、数据采集、人机界面开发等功能。各工作站通过局域网连接到远程监控服务器上，从而实现了对各个站点的实时监控。3.1远程监控工作站硬件组成远程监控工作站作为海上采油平台架构中控系统的一部分，主要负责与现场控制系统、管理系统之间的通信任务，负责对现场设备进行监测，并对现场设备进行远程控制和调度。因此，远程监控工作站主要由以下几部分组成：现场控制设备，如PLC、变频器等；监控服务器，负责采集现场设备的信息，并将其存储于数据库中；数据采集器，主要负责将现场数据采集到远程监控工作站中；网络交换机，将远程监控工作站与管理系统进行连接。另外，由于海上278采油平台架构中控系统是一个庞大的工程系统，所以，为了保证远程监控工作站的稳定性和可靠性，还需在远程监控工作站中加入余模块。3.2远程监控工作站软件架构设计远程监控工作站软件由四个模块组成，分别是监控模块、组态模块、通信模块、调度管理模块。在远程监控工作站中，用户通过控制站操作员站或监控工作站操作员站访问远程监控工作站，通过组态软件来设置远程监控工作站的各项参数，并通过通信协议与远程监控工作站进行通信。组态软件负责远程监控工作站的组态和脚本编写工作。在远程监控工作站中，用户通过组态软件创建远程控制的画面，然后利用组态软件的脚本编写功能，将命令下发给现场控制设备实现对现场设备的控制。当现场设备出现故障时，用户可以根据操作人员的指令进行手动操作，也可以通过远程控制工作站对现场设备进行遥控操作 3 4现场控制系统与远程监控工作站通信的实现方式现场控制系统通过RS485总线与远程监控工作站进行通信。在实际应用中，通常采用两种通信方式：从远程监控工作站以TCP/IP协议发出命令，远程控制现场设备；从现场控制系统以TCP/IP协议发送命令，远程控制远程设备。通过TCP/IP协议向远程监控工作站发出命令后，通过RS485总线将数据发送给远程监控工作站。但是这种通信方式存在两个问题：一是要求通信总线必须具有较高的带宽；二是发送命令时需要将数据拆分成多个字段，不能一次性发送完整的数据。因此，采用两种通信方式相结合的方式,既提高了系统的可靠性，又提高了系统的效率。4.1网络通信设计在网络通信设计中,采用TCP/IP协议,使用TCP/IP协议进行数据通信，在网络中添加了TCP/IP服务器，负责和远程监控工作站进行数据通信。在该远程监控工作站中，使用的是VC+6.0开发环境。在VC+6.0中提供了多种数据库连接方式，可以选择适合的数据库连接方式实现数据通信。使用TCP/IP协议进行网络通信，由于服务器与客户端之间采用TCP协议进行数据通信，因此可以使用TCP/IP协议实现数据通信。在该远程监控工作站中，客户端和服务器采用C/S架构，客户端通过浏览器与服务器进行数据通信。服务器上安装有TCP/IP协议栈，并且在其上安装模具制造2 0 2 3 年第1 0 期安全与生产了TCP客户端软件。为了实现对远程监控工作站的数据监控,还需要使用数据库管理软件。在数据库管理软件中选择连接方式为多线程模式，与远程监控工作站的通信流程。通过设置连接方式和服务器端的配置参数，客户端可以与远程监控工作站进行数据通信。4.2系统功能设计远程监控工作站主要完成对海上采油平台架构中控系统网络的监控，通过远程监控工作站可以对海上采油平台架构中控系统网络的各个站点进行实时监视，在接收到上位机软件发出的指令后，对各个站点进行数据采集和处理，并将处理结果通过网络传送到上位机软件。远程监控工作站主要包括以下功能：对各站点的运行状态和数据进行实时显示；对各站点运行数据进行分析，并对异常数据进行报警；当系统发生故障时，根据故障类型及发生位置对其进行自动报警；根据需要，远程监控工作站可对各站点的重要参数和历史数据等进行保存；通过网络和Web技术，实现对各个站点的远程监控。通过远程监控工作站，用户可从任何地方随时查看生产现场的实时数据、历史数据、报警信息等。4.3关键技术研究远程监控工作站与上位机之间的通信主要采用CAN总线，该总线是一种常用的工业总线，具有可靠性高、数据传输速度快等特点。本系统采用了CAN总线，数据通信的可靠性和实时性得到了提高，使系统能够更加稳定可靠地运行。远程监控工作站采用了分布式数据库，该数据库采用DAO模型设计，每个客户端都有一个远程监控工作站的数据库。这样就避免了数据在多个客户端之间传递时发生丢失、损坏等情况。本系统采用SQLServer2005数据库管理系统，实现了对分布式数据库的管理。通过数据库服务器和客户端的连接，实现了对远程监控工作站的数据通信。4.4现场控制系统与远程监控工作站数据传输海上采油平台架构中控系统远程监控工作站与现场控制系统之间的通信采用串口通信方式，利用TCP/IP协议实现两个系统之间的数据传输。首先，使用OPC技术将远程监控工作站与现场控制系统通过OPC接口进行连接，这样远程监控工作站就可以通过OPC接口与现场控制系统进行通信。通过OPC接口，远程监控工作站可以获得现场控制系统的实时数据和历史数据,并且能够对现场控制系统的控制策略进行修改，从而达到优化现场控制系统的目的。其次，模具制造2 0 2 3 年第1 0 期远程监控工作站利用TCP/IP协议将采集到的数据传递到远程监控工作站内部的服务器数据库中进行存储，从而实现两个系统之间的数据交换。在服务器数据库中,可以存储采集到的所有数据。而远程监控工作站内部的数据库也可以对现场控制系统提供服务，从而实现远程监控工作站对现场控制系统的全面监控。4.5测试结果及分析通过在海上采油平台上进行实际测试，验证了远程监控工作站的功能和设计原则的正确性。从现场实际运行情况来看，远程监控工作站的控制功能与平台现场控制系统无冲突，现场控制系统能够根据远程监控工作站发送的控制命令执行相应的控制动作。在远程监控工作站上还可以看到现场控制系统的实时运行情况，这一点与在平台上的实际运行情况是一致的。从上述测试结果可以看出，本文提出的远程监控工作站的设计原则和设计方法是正确的，其实现方式也符合海上采油平台架构中控系统对远程监控工作站的要求,能够满足海上采油平台架构中控系统对远程监控工作站提出的要求。另外，该设计方法对其他大型工业控制系统具有一定的参考价值。5结束语综上所述，海上采油平台架构中控系统远程监控工作站是整个生产自动化系统的关键部分，通过远程监控工作站可实现对现场控制系统的实时监控，并可以指挥调度现场控制系统，从而保证整个生产过程的安全、平稳、高效运行。随着远程监控工作站技术研究水平和生产实践应用水平的不断提高，其将有更广阔的发展空间。参考文献1 高高乐旭，梁跃东.海上采油平台架构中控系统远程监控工作站 J.化工设计通讯,2 0 2 0,46(0 4):1 3+2 3.2 傅华军，李智慧.海上油田群中控系统远程监控集中化探索及实践 J.中国石油和化工标准与质量,2 0 2 2,42(0 2):1 8 8 190.3乔龙巴特，刁兆燕,韩菲,等.采油厂中控室远程监控建设与生产应用 J.中国管理信息化,2 0 1 9,2 2(2 3):5 5 5 6.作者简介：付显英，男，1 9 8 2 年1 0 月生，汉族，山东平度人，本科，高级工程师，中海石油（中国)有限公司深圳分公司番禺作业公司，研究方向：海洋石油仪器仪表及自动化技术。（收稿日期：2 0 2 3-0 6-2 9）DMM.279