气田集气站监控系统

李娜 北京工业职业技术学院

气田集气站监控系统

李娜 北京工业职业技术学院

气田集气站监控系统采用SixTRAK IPm RTU为主控制器，通过与现场仪表智能接口以及现场PLC S7—200进行通信，将采集到的现场信号利用组态软件InTouch显示到站控室监控器上，实现对现场仪表的参数监控。监控系统上位机软件采用美国Wonderware公司研发的In-Touch组态软件，实现数据采集、数据处理、监控、报警管理、动态趋势、远程控制及连锁控制等功能。天然气田集气站监控系统已经稳定工作半年，可以实现对现场仪表、发电机以及压缩机运行参数的实时监控，具有对采集到的数据进行集中处理的功能。

监控系统；PLC；InTouch组态软件；Modbus协议；数据库

传统集气站现场仪表多为指针式并且不具备智能接口，只能由现场技术员抄表，需要投入大量的人力，已经无法满足生产需求。为此，开发了天然气田集气站监控系统，该系统以Six TRAK IPm RTU为核心控制器，通过与现场仪表智能接口以及现场PLC S7—200进行通信，将采集到的现场信号利用组态软件InTouch显示到站控室监控器上，实现对现场仪表的参数监控。

1 监控系统硬件设计

监控系统采用PLC结合上位机组态软件以实现监控功能，PLC选用SixTRAK IPm RTU。系统利用AI模块采集温度变送器和压力变送器数据，采用Modbus协议采集流量计数据、发电机和压缩机运行参数，并通过上位机组态软件将数据清晰直观地显示出来，实现对集气站运行参数的实时监控。系统总体结构图如图1所示。

（1）硬件配置。监控系统采用PLC结合上位机组态软件采集现场仪表数据。根据现场实际I/O点数和类型需求对器件进行选型，系统主要功能模块选型见表1。

图1 系统总体结构框图

表1 主要功能模块选型

（2）温度监测。温度检测选用温度变送器，其LCD显示屏可清晰地显示温度与压力，支持4～20 mA标准电流信号通信。信号通过通信电缆连接到PLC接线柜的AI模块，CPU通过数据处理子程序将标准电流信号转换为相应的压力值和温度值，来实现实时监测功能。集气站内选用一体式温度变送器，把-200～+1 600℃范围内的温度信号转换为二线制的电信号传输给显示仪、调节器、记录仪和DCS等，实现对温度的精确测量和控制。

（3）压力监测。集气站内采用3051GP压力变送器，它采用进口扩散硅或芯体作为压力检测元件，传感器信号经高性能电子放大器转换成4～20 mA统一输出信号，变送器本身带有LCD显示屏可以进行现场读数。其原理与温度变送器类似。

（4）流量监测。集气站采用天信仪表集团公司TDS系列智能旋进流量计，它集流量、温度、压力检测功能于一体，并能进行温度、压力、压缩因子自动补偿，是石油化工行业气体计量的理想仪表。该流量计采用LCD显示总流量、标况流量、工况流量、压力和温度，清晰直观，读数方便。

（5）发电机压缩机运行参数监控。集气站通常分布在偏远无供电地区，所以需要自行发电供给集气站用电设备。为保障站内供电正常，集气站采用两台发电机供电，其中一台发电机为备用，并且每台发电机均配备一套S7—200控制柜以实时监控发电机参数，利用触摸屏显示发电机参数。

2 监控系统软件设计

（1）下位机软件设计。下位机设备采集终端为SixTRAK IPm RTU，系统软件包含配置软件SIXNET I/0 Tool Kit以及编程软件ISaGRAF。首先，利用配置软件设置控制器、I/O模块、控制器通讯端口、串口参数和Onboard I/O等功能。其次，需要利用编程软件进行程序设计以实现监控功能。程序主要包括主程序、初始化、显示和数据处理子程序。

（2）发电机S7—200分站软件设计。发电机S7—200分站采用PLC控制系统实现对发电机运行的自动控制，并应用模拟屏显示发电机运行的实时参数。集气站监控系统需要将发电机参数采集到站控室并显示到上位机液晶屏上，为此需要实现Six-TRAK IPm RTU与S7—200 PLC之间通信。两者之间通信采用Modbus for RTU通信协议，

（3）上位机软件设计。监控系统上位机软件采用美国Wonderware公司研发的InTouch组态软件，实现数据采集、数据处理、监控、报警管理、动态趋势、远程控制及连锁控制等功能，它具有非常高的可靠性、稳定性以及最大限度的开放性。为了与其他设备通信，InTouch提供了广泛的通信协议转换接口——I/O Server，能方便地连接到各种控制设备，包括Siemens、Modicon等。

3 数据管理

天然气田集气站监控系统利用上位机InTouch软件的SQL接口与SQL Server 2005连接。SQL Server 2005是基于客户/服务器模式（C/S模式）的新一代大型关系型数据库管理系统（DBMS），它是全面的、集成的、端到端的数据解决方案，具有操作简单、功能强大以及界面友好的特点。监控系统采用组态软件并结合数据库，实现对集气站现场仪表参数、压缩机以及发电运行参数的集中监控、远程数据交互以及冗余数据传输，以达到对采集到的数据进行综合管理的目标。

4 结语

天然气田集气站监控系统已经稳定工作半年，可以实现对现场仪表、发电机以及压缩机运行参数的实时监控，具有对采集到的数据进行集中处理的功能。如果出现输气管线压力过大，系统会自动报警，这样可以及时对阀组区阀门采取手动控制，将天然气输送到其他集气站，避免发生危险事故，本系统的稳定运行为集气站的安全生产提供了有力保障。

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.1.044