(5168cc银河官网娱线路LonWorks系统工程部提供)

核心提示：LonWorks网络技术在构建分布式控制网络方面杰出的特性，使其非常适合用于油田自动化控制系统现场网络建设。

关键词：LonWorks，分布式，控制网络，油田自动化，监控系统

一、概述

   在原油开采过程中，需要获取现场各项生产数据、采集各种设备的工况信息，同时，地下油、气、水的变化信息数据也十分重要。工程现场通常有二种工作模式：一是由计量站的工控机完成下属的采油井和注水井等现场信号的采集；二是通过专门的RTU完成现场的数据采集和控制，然后传送到计量站。油田生产管理部门则通过计量站来获得整个原油开采的生产数据，以及设备工作状态等信息，进行协调管理。

   油田生产环境比较艰苦,采油工作人员的劳动强度非常高,工作时间也十分长，人工抄表存在监控实时性差、容易出错，生产数据统计困难等问题。LonWorks技术具有较好的实时性、可靠性和本征安全性，以及其构建分布式控制系统的优越性，上位机软件采用图形化界面操作，布线、施工及维护便捷性等，使其十分适合建设油田开采监控系统。

   LonWorks技术应用于油田监控系统可以降低工程造价，提高综合效益，对系统扩展、现场设备的更新换代和降低系统的维护费用、提高现场监控的可靠性创造了很好的条件。

二、LonWorks油田监控系统结构和功能

   现场采油井监控、计量站内输油管道的流量、压力、温度、消防罐液位、锅炉蒸汽压力、换热器的温度、压力等进行定时的采集等是必须的。另外，安全报警信息，如锅炉压力过大、消防水罐液位偏高等信息必须上传。远端采油现场监控点分布十分分散，单个监控点信息量不大，有着完善的供电设施，计量站内部则监控点多，信息量大，安全性能要求十分严格。因此，系统总体设计上采用多级通信网络，多种传输介质相结合的通信方式。采油现场监控采用5.4Kbps电力线载波通信，计量站内部使用78K bps双绞线信道。计量站与各生产管理部门之间采用10M/100M自适应以太网。为了简化布线复杂度,便于现场施工，系统的网络拓扑结构为自由拓扑。LonWorks油田监控系统是一个多级通信的网络监控系统，分为现场监控层和管理层。
 （一）现场监控层实现的具体功能有：
（1） 计量站下属油井工况信息的记录和传输：包括井内油压、油温以及抽油机的工作状态等。
（2） 进、出站输油管道油压、油温、流量的采集传输。
（3） 站内锅炉压力、温度,换热器压力温度的监测报警。
（4） 油罐、消防水罐液位的监测报警。
（5） 站内可燃气体浓度报警,防盗。
    监控计算机通过PCNSS LonTalk网卡连接到LON网络,与现场总线测控节点进行数据交换,通过Internet与上级管理部门进行通信。
（二）管理层监控计算机的主要功能：
（1） 与现场监控层各节点应用程序相配合,实现数据的测量、记录和控制功能。
（2） 各个测量回路的参数,采样周期,警戒线的设定等。
（3） 接收监控报警信号进行多媒体声、光报警提示。
（4） 对生产数据进行统计,显示实时统计曲线或历史统计曲线,打印相关的生产数据报表。
（5） 与上级生产管理部门进行数据交换。

（三）现场测控节点的硬件构成
    实现整个油田计量站监测管理系统的关键就是各种现场监控节点的设计。LonWorks监控节点一般有两种设计思路：一种是基于ECHELON提供的控制模块的设计方法,用户只需要扩展自己的外围应用电路,开发自己的应用程序;另一种是基于神经元芯片的设计方法,用户自主完成由控制到应用的所有软硬件开发。由于ECHELON的控制模块价格比较昂贵,为了降低系统成本,节点设计采用后一种方法进行监控节点的开发。

   监控节点主要由核心控制器、存储模块、复位模块、网络通信电路、输入信号调理电路、输出信号调理电路组成。核心控制器采用ECHELON的神经元芯片NEURON3150,该芯片是LonWorks网络技术的核心,它内部集成了3个CPU,固化了LonTalk网络通信协议,芯片固件自动完成网络上的数据通信。芯片外扩了32K的FLASH存储器,时钟频率为10MHz。为了保证节点的正常工作,节点采用DS1233来监测节点电源,当电源发生突变时保证节点正常复位。监控节点的通信信道分为两种不同的类型,远端采油现场采用PLT-22电力线收发器实现电力线载波通信,计量站内监控节点采用双绞线收发器。

   功能不同的监控节点其输入输出信号调理电路随着现场的传感器信号的不同有着相当大的差别,现场传感器信号主要有： 0-5V的电压传感信号; 0-20mA电流传感;铂热电阻信号以及频率脉冲信号。为了简化节点硬件设计的复杂度,我们把以上几种信号概括为：模拟信号和数字信号两类,对模拟输入信号和数字输入信号的调理电路分别进行设计。

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