油田计量间数据采集系统设计方案
日期：2008-11-14 22:52:31 来源：中国自动化网
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一、现状
油田的现场为十几个计量间，而且每个计量间离中心控制室都很远（最远有10公里），每天都要对油的温度进行多次采样，人力物力都很大。同时又不能根据现场的实际情况及时对输送的油温进行调整，特别是冬天室外温度低，如果油的温度过低没有及时发现而将管线冻裂，影响实际生产。因此，我公司设计远程数采系统，可以对现场进行实时检测，当出现温度超限等问题及时解决，系统中采集出来并将数据传输到监控中心系统主机上，通过图形画面显示输出。该系统具有趋势、报警、查询等功能，使操作人员在控制室内了解全部计量间区域的生产情况，进行调度管理，也为今后建立全公司综合信息管理，实现无纸办公和决策信息支持打下基础。计量间可以增加红外线装置，当有人非正常进入计量间时，红外线装置就会自动向控制内发出报警信号，通知控制内人员有人进入计量间，起到安全保护的作用。
二、系统设计功能
1、数据采集功能
生产过程中需要对现场的数据进行采集，及时准确的反映现场的情况，我们将采用北京三维力控的工业控制组态软件力控PCAuto 中的HMI/SCADA--pLerineTM为监控平台，对实时过程数据进行采集。现场的每个计量间中安装一个数采控制单元，数采控制单元作用是把现场温度信号进行放大、处理等工作，之后把计量间的数据打成数据包传送到控制中心；数据传送是通过数字电台方式传送的，数字电台通过RS233串口与控制中心计算机串口和现场数采控制单元相连接，使控制中心和各个计量间以TCP/IP协议通讯（如下图所示）。控制中心通过数字电台实时轮寻接收各个计量间电台发送的数据包，并把现场温度数据在控制中心计算机中形成历史，便于对当月或当年的温度平稳度进行查询，在当地硬盘保留一年以上的历史数据，可根据硬盘的容量和实际需要具体确定。
2、生产数据实时显示、运算、存储功能
(1) 采用图形界面，可根据用户的需要创建总貌图、流程图、工框图、趋势曲线图、仪表棒图、报警画面，实时显示现场生产数据。各画面之间可方便的进行切换
(2) 对现场数据进行运算处理，根据用户的需要对现场原始生产数据进行统计计算，并通过各种形式实时显示。
(3) 现场生产数据的定时存储，可根据用户的需要每间隔一定时间对现场生产数据进行存储。可保存十年以上的历史数据和报警信息。
3、查询功能
形成实时数据库可方便的进行分类查询
(1)单元数据查询
(2)实时生产数据查询、监测
(3)各类历史数据查询
(4)生产实时趋势、历史趋势查询
4、报表打印功能
系统配备打印机，可根据用户的具体要求自动生成和打印各种报表，例如：
(1) 生产日报
(2) 生产情况班报
(3) 事故报表
以便数据管理部门或决策者分析能源使用情况，并提供数据管理决策的依据。并且报表格式、数据构成、采样间隔等参数都可随时更改。
5、报警功能
具有声音、图像等多种报警手段，并提供历史报警查询。
6、数据压缩处理
要传送的报警数据首先要经过数据压缩处理，以降低网络负荷，提高对通讯带宽的利用率。数据压缩采用优化压缩算法，以获取较高的压缩比和较快的压缩速度。
7、数据校验处理
为保证报警数据传送的可靠性，对传送的报文数据要进行数据校验处理。在发送端对报文数据加入校验码，在接收端对数据及校验码进行检验，对误码进行纠错处理有效地解决线路干扰严重、误码率较高的问题。
8、通讯状态检测与监视
为提高通讯可靠性，远程通讯服务程序要具备通讯状态检测与监视功能，实时诊断通讯状态和链路连接情况。
9、链路自动恢复处理
当通讯链路出现中断现象时，远程通讯服务程序要具备链路自动恢复功能，并保证在发生链路中断时发送的报文不被丢失。
现过程控制信息提供给管理数据库。通用大型关系数据库需要支持ODBC协议标准。
10、该系统具有良好的开放性，其规模也可以自由伸缩，系统可以随时扩容。
三、网络拓扑示意图如下所示
四、力控pLerineTM简介
▼ 开发系统
力控?提供了一个高度集成化、可视化的开发环境。极为友好的界面风格使您“上手”非常容易。
* 图库
集成化的开发环境、增强的图形功能，丰富的图形元素及超级子图精灵图库集，提供子图精灵开发工具，用户可以方便地生成自己的图库；力控?优化设计的图库，提供了丰富的子图和“子图精灵”，任意拖拽不变形，使您的工程画面精益求精。
* 内部组件
视频组件：进行视频的捕捉和回放；
温控曲线组件：可以进行温度的自动升温和保温控制；
浏览器组件：可以作为标准的浏览器客户端；
标准WINDOWS组件：支持标准的文本框、单选框、列表框等组件；
增强的报警组件：集成的报警管理和查询；
X—Y曲线组件：可以自由的进行曲线分析和查询；
幻灯片组件：灵活的幻灯片播放，可进行自由控制；
自由曲线组件：方便的绘制各种曲线和动画连接；
万能报表组件：类EXCEL的报表工具，方便您完成管理报表；
立体棒图组件：直方图的分析工具；
历史追忆组件：可以追忆带毫秒标签的数据，方便事故查询；
手机短信组件：简单的手机短信发送组件；
报表组件
1、历史报表:
方便快速的历史报表生成工具，能进行日报、月报、季报、年报的生成，对数据存储的时间范围、间隔、起始时间可进行任意指定，并可以根据存储的时间进行查询历史数据，组态时在力控的绘画菜单内进行历史报表的选取。
2、内嵌多功能报表：
灵活的报表生成方式，可以任意设置报表格式，实现各种运算、数据转换、统计分析、报表打印等。既可以制作实时报表，也可以制作历史报表。可以在报表上同时显示实时数据和任意时刻的历史数据，并加以统计处理，例如取行平均、列平均，统计出最大最小值。内嵌多功能报表提供了相应的报表函数，可以制作各种报表模板，实现多次使用，以免重复工作，组态时 在力控的子图内。
3、内置数据表：
内置数据表是力控开发人员总结关系数据库的特点开发出的内置实时关系数据表，利用报表模板可以将力控实时数据库的变量和报表字段进行任意绑定，可以对任意的数据进行插入、删除、遍历、存盘，内置的报表过滤器可以任意设定不同情况下的查询条件，根据查询条件对所查出的记录进行选取来参与数据处理。
动作脚本
动作脚本类型和触发方式多样，具备自定义函数功能，支持数组运算和循环控制。内置多种打印函数，可根据画面的大小进行任意设置打印范围。
系统安全性
力控?吸收了国际上众多知名DCS控制软件的思想精华，并经历了大量复杂工程应用的严峻考验。它彻底解决了很多监控组态软件大点数时不稳定或死机的问题，为用户解除了后顾之忧。
* 安全保护
力控?提供了完备的安全保护机制，以保证生产过程的安全可靠。力控?的用户管理将用户分为操作工、班长、工程师、系统管理员等多个级别，并可根据级别限制对重要工艺参数的修改，以有效避免生产过程中的误操作。
* 报警和事件记录
力控?在运行时自动记录系统状态变化、操作过程等重要事件。一旦发生事故，可就此作为分析事故原因的依据，为实现事故追忆，提供基础资料。
▼ 网络
力控?是真正的分布式网络系统。在工程项目中用户可以根据实际需要，灵活地构建符合要求的网络结构。
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油田的现场为十几个计量间，而且每个计量间离中心控制室都很远（最远有10公里），每天都要对油的温度进行多次采样，人力物力都很大。同时又不能根据现场的实际情况及时对输送的油温进行调整，特别是冬天室外温度低，如果油的温度过低没有及时发现而将管线冻裂，影响实际生产。因此，我公司设计远程数采系统，可以对现场进行实时检测，当出现温度超限等问题及时解决，系统中采集出来并将数据传输到监控中心系统主机上，通过图形画面显示输出。该系统具有趋势、报警、查询等功能，使操作人员在控制室内了解全部计量间区域的生产情况，进行调度管理，也为今后建立全公司综合信息管理，实现无纸办公和决策信息支持打下基础。计量间可以增加红外线装置，当有人非正常进入计量间时，红外线装置就会自动向控制内发出报警信号，通知控制内人员有人进入计量间，起到安全保护的作用。
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二、系统设计功能
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1、数据采集功能
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生产过程中需要对现场的数据进行采集，及时准确的反映现场的情况，我们将采用北京三维力控的工业控制组态软件力控PCAuto 中的HMI/SCADA--pLerineTM为监控平台，对实时过程数据进行采集。现场的每个计量间中安装一个数采控制单元，数采控制单元作用是把现场温度信号进行放大、处理等工作，之后把计量间的数据打成数据包传送到控制中心；数据传送是通过数字电台方式传送的，数字电台通过RS233串口与控制中心计算机串口和现场数采控制单元相连接，使控制中心和各个计量间以TCP/IP协议通讯（如下图所示）。控制中心通过数字电台实时轮寻接收各个计量间电台发送的数据包，并把现场温度数据在控制中心计算机中形成历史，便于对当月或当年的温度平稳度进行查询，在当地硬盘保留一年以上的历史数据，可根据硬盘的容量和实际需要具体确定。
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2、生产数据实时显示、运算、存储功能
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(1) 采用图形界面，可根据用户的需要创建总貌图、流程图、工框图、趋势曲线图、仪表棒图、报警画面，实时显示现场生产数据。各画面之间可方便的进行切换
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(2) 对现场数据进行运算处理，根据用户的需要对现场原始生产数据进行统计计算，并通过各种形式实时显示。
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(3) 现场生产数据的定时存储，可根据用户的需要每间隔一定时间对现场生产数据进行存储。可保存十年以上的历史数据和报警信息。
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3、查询功能
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形成实时数据库可方便的进行分类查询
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(1)单元数据查询
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(2)实时生产数据查询、监测
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(3)各类历史数据查询
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(4)生产实时趋势、历史趋势查询
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4、报表打印功能
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系统配备打印机，可根据用户的具体要求自动生成和打印各种报表，例如：
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(1) 生产日报
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(2) 生产情况班报
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(3) 事故报表
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5、报警功能
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6、数据压缩处理
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要传送的报警数据首先要经过数据压缩处理，以降低网络负荷，提高对通讯带宽的利用率。数据压缩采用优化压缩算法，以获取较高的压缩比和较快的压缩速度。
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7、数据校验处理
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8、通讯状态检测与监视
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9、链路自动恢复处理
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10、该系统具有良好的开放性，其规模也可以自由伸缩，系统可以随时扩容。
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三、网络拓扑示意图如下所示
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四、力控pLerineTM简介
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▼ 开发系统
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* 图库
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集成化的开发环境、增强的图形功能，丰富的图形元素及超级子图精灵图库集，提供子图精灵开发工具，用户可以方便地生成自己的图库；力控?优化设计的图库，提供了丰富的子图和“子图精灵”，任意拖拽不变形，使您的工程画面精益求精。
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* 内部组件
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温控曲线组件：可以进行温度的自动升温和保温控制；
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标准WINDOWS组件：支持标准的文本框、单选框、列表框等组件；
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增强的报警组件：集成的报警管理和查询；
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X—Y曲线组件：可以自由的进行曲线分析和查询；
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幻灯片组件：灵活的幻灯片播放，可进行自由控制；
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1、历史报表:
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3、内置数据表：
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内置数据表是力控开发人员总结关系数据库的特点开发出的内置实时关系数据表，利用报表模板可以将力控实时数据库的变量和报表字段进行任意绑定，可以对任意的数据进行插入、删除、遍历、存盘，内置的报表过滤器可以任意设定不同情况下的查询条件，根据查询条件对所查出的记录进行选取来参与数据处理。
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动作脚本
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力控?吸收了国际上众多知名DCS控制软件的思想精华，并经历了大量复杂工程应用的严峻考验。它彻底解决了很多监控组态软件大点数时不稳定或死机的问题，为用户解除了后顾之忧。
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* 安全保护
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力控?提供了完备的安全保护机制，以保证生产过程的安全可靠。力控?的用户管理将用户分为操作工、班长、工程师、系统管理员等多个级别，并可根据级别限制对重要工艺参数的修改，以有效避免生产过程中的误操作。
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力控?在运行时自动记录系统状态变化、操作过程等重要事件。一旦发生事故，可就此作为分析事故原因的依据，为实现事故追忆，提供基础资料。
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