【摘 要】苏丹三七区块位于苏丹东南部，已经建成投产了600多口油井，5个大型油气处理站，涉及Gassab、Adar、Nahal、Gummry、Palouge、Moleeta、Teng、Mishmish等18个油区，日产能近30万桶。本文主要介绍了SCADA系统和DCS系统在这些油田应用的一些情况，着重叙述了生产过程自下而上的信号采集、传输和实现自上而下的控制的体系架构。
【关键词】SCADA；RTU；DCS
苏丹三七区油田是一个方圆数十平方公里的作业区，常年高温，自然环境十分恶劣。全区范围内分布着六百多口油井，平时油井无人值守，由于地域宽广，一次人工巡视往往要用几天的时间才能完成，而且设备故障不能及时发现。油井工作状况的监测和监控大体上有三个方面的任务：（1）井口设备的日常管理，这部分工作主要是由油井巡视员或维修工完成。（2）井口设备技术数据的检测及油井工作状况的诊断，这部分工作主要由工程技术人员来完成（3）井口设备的数据管理，它主要完成的是生产经营报表及井口设备管理的工作，一般由管理人员完成。为了完成以上任务，苏丹三七区油田普遍采用SCADA系统。 SCADA是Supervisory Control and Data Acquisition 的缩写，是对分布距离远，生产单位分散的生产系统的一种数据采集与监视控制系统。SCADA系统以计算机为基础，能实现远程数据采集、设备控制、测量、参数调节以及信号报警等功能，整个SCADA系统由监控中心、若干分散分布在各个监控点上的远程测控终端和通信介质三部分组成。SCADA中心站对所有远程测控终端站的轮询只要几分钟就可以完成，所有数据采集准确无误，避免人为因素采集数据错误，真正实现了计量自动化。远程终端设备（RTU）英文全称 Remote Terminal Unit，是监测、监控及数据采集系统的终端测控单元。一个RTU可以有几个、几十个或几百个I/O点组成。RTU至少具备以下两种功能：数据采集及处理、数据传输（网络通信），当然，许多RTU还具备PID控制功能或逻辑控制功能、流量累计功能等等。RTU具有的特点是：
1、通讯距离较长，丰富的通信接口，支持多种通信方式，具备多种标准通信协议，如MODBUS TCP/IP。
2、用于各种恶劣的工业现场，工作温度：—40℃到75℃。
3、模块结构化设计，灵活互相兼容的开放式接口，便于扩展。
4、自成体系，当远程通信中断时能独立运行，不影响对现场的监控功能。
5、大容量存储，具备实时多任务操作系统。RTU的主要配置有CPU板、I/O板、串行通信接口单元以及通信设备、电源、机箱等。CPU板一般采用单片机、DSP等作为控制核心，CPU板所固化的程序决定了RTU的全部工作流程，包括现场的数据采集及处理方法、控制模式及功能、故障处理方式、远程通信协议及其实现等，更新程序就可以使RTU满足多种现场流程的要求。I/O板上的I/O通道是RTU与现场信号的接口，在符合工业标准的基础上，还应该具有多种结构形式，以适应不同的现场信号类型。
苏丹三七区井口RTU采用的是MTOROLA SCADA系列产品里的ACE 3600，它是摩托罗拉公司36年来远程控制终端领域里的第7代产品。ACE 3600 具有先进的、智能化的数据采集处理能力，它是一款强大的远程控制单元，具有先进的通讯组网能力、数据传输能力，能够提供双向电台传输、集群电台、数字电台、模拟电台、蜂窝电话、以太网络、电话线等传输方式。
ACE 3600和市场上其它RTU比较主要具有以下优点：
·实时多任务操作系统，符合军标，基于LINUX系统
·运行时事件驱动，几乎是主频的速度运行
·3个独立的 IP 地址，每个 RTU具备IP防火墙。
·CPU程序可监控电源状态
·每一路I/O可定义故障状态，I/O 模板可休眠
·支持加密
·模板支持热插拔
·多个RTU同时上传下载
·16DI同时也是16路高速计数器，32 DI 里有20路是高速计数器
·AI 的精度为16 位、刷新速度为10毫秒
·DI和DO模板可在同一模板上进行配置
Master RTU（RTU中心站）由Web服务器、历史数据存储服务器、存储阵列、工程师工作站、操作人员工作站，Real—Time服务器、Cisco路由器，Moscad IP Gateway等硬件组成， 采用了Microsoft Windows操作系统和InTouch、Industrial SQL、Information Sever等软件。
DCS（Distributed Control System）集散控制系统在苏丹三七区油气处理站也得到了普遍应用，Gumry FPF油气处理站是其中典型之一，它主要包括撬装设备57台、静设备14台、动设备40台、工艺管线30多公里、大小罐14座及附属配套设施。Gumry FPF的DCS系统采用的是横河公司Centum CS3000 集成产品控制系统，该系统是相对于CENTUM—CS系统而开发的Windows 2000/XP 环境下的控制系统，它继承了CENTUM—CS系统的高可靠性和高性能的优点，同时具有了Windows 2000/XP 操作系统的开放性和友好的人机界面，是面向世界的先进的DCS 系统，其卓越的性能还体现在以下方面：
·与PLC、分析仪等子系统相集成；
·与工厂信息化系统相集成；
·与工厂设备维护与调节监测系统相集成；
·与报表及数据存储计算机相集成；
·与仪表管理系统——工厂资源管理系统相集成；
·先进的控制理念为工厂带来最优化的生产性能；
CS3000可将所有控制系统集成在一起，并只通过单一的窗口实现简单方便的工厂控制。CS3000中的“CS”是“Concentrical Solutions”—— “中心解决方案”的意思，同时也是“Customer Satisfaction”——“用户满意”的意思。CS3000系统结构简单明了，采用令牌环拓扑形式实现高速的网络通讯，不需独立的通信控制器。同时将需要的计算机数量减少到最低，这一点对未来的系统维护及备品备件的选购具有重要的意义。系统构架允许最多1，000，000之多的位号数量和256个站数量，并可根据用户的功能需求，将整个系统划分成不同的域。 CS3000系统由人机接口单元（工程师站，操作站等）、现场控制站和通信网络三部分构成，其中FCS（现场控制站）以及FIO（现场I/O）系统示意图如下。
现场控制器的连接方式
它包括以下主要的组件：
·现场控制站
·节点单元（本地、远程）
·Vnet/IP控制总线
·I/O总线—ESB总线（本地I/O）和ER总线（远程I/O）
·I/O模块
其中FCS是高可靠性，高性能的双重化现场控制站，电源卡双重化，通讯卡双重化，ESB—BUS（ER—BUS）双重化。控制I/O采用了双重化配置，所有I/O模块均为隔离，并且均符合G3标准（防腐、防尘）和CE标准。FCS可以与子系统进行数字通信，设置Modbus、Profibus DP和FF—H1协议通讯接口。FCU为现场控制站中央控制单元，采用了可靠性极高的4个CPU 的结构设计，实现了完全的容错冗余，解决了过去的单纯双重化方式下不能解决的问题。CPU硬件采用美国MIPS公司的VR系列RISC处理器VR5432，主频133MHz， 32MB误码校正存储器，可进行64位浮点运算。具有强大的控制运算功能。主要包括连续控制、批量控制及顺序控制等。可以自由地对连续控制块、计算块以及仪表面板块进行连接，构成强有力的控制功能，实现各种复杂控制。
系统配有双重化的实时数据网Vnet/IP，它是以当今世界上最快的以太网为基础的控制网络，带宽为1Gbps，一个网络最多可带64个站。Vnet/IP在一条总线上既提供开放的网络通讯，又提供控制网络通讯，共享通讯网络带宽可以使两种通讯同时进行。通讯网络为冗余结构，网络电缆为同轴电缆（V net）、光纤、UTP（V net/IP）
简而言之，DCS和SCADA是非常类似的。但DCS的现场数据采集或控制单元，通常强调位于一个有限制的区域内，通讯一般经过可靠和高速的本地网（LAN）来实现。在一个被控对象的DCS系统中，通常有大量的闭环控制。而SCADA系统，则主要使用的是开环控制和远距离通信。SCADA系统一般可以覆盖很大的地理范围，依赖不同的通讯系统。概括地说，DCS大多数应用于流程工业的自动化系统，而SCADA则多数应用于非流程工业的自动化系统。
企业为了解决企业生产过程自下而上的信号采集、传输和实现自上而下的控制与管理，就必须要有一个可靠的自控系统来支撑；而一个完善的自控系统的建立，又依托于高精度、智能化的一次仪表获取信息、准确无误的通讯手段传输信息和高效快捷的计算机处理信息。现在，无论从测控仪表、通讯技术，抑或是计算机处理能力均得到了飞速发展，自控系统的应用也日趋成熟，变得更加方便、灵活、容易和经济，一个适用于企业管理和控制的一体化综合自动化系统正在逐步走向完善。
