亚美大陆煤层气方案-技术2017年6月5日

MOX-----------------------------------------------------------项目概 MOX系统方 系统构 SCADA平 Web服务 控制系 设备控 软件配 MOSAIC数据库特 全 站 功 趋势功 PLC编程工具-MOXGRAF 概 PLC编程软件Graf特 RTU控制 MOXIoNix的特 机柜配 变频 产品概 性能特 交换 产品概 性能特 优化建 系统冗 负载平 42 方案优 可靠 稳定 开放 标准 安全 MOX1MOX公司长期致力于油气行业的自动化和信息化建设项目（油田，气井，长输管线，2、MOX公司构建的系统都是基于自主产品的（控制器、平台、分析平台具3、MOX公司有覆盖的网络和技术服务中心，可提供快速、便捷、本地化的支持服4、MOX公司参与建设了中石油，，中海油等油气行业的站控，区控和调度系统5、MOX公司整合了团队，可以综合国内外分布式能源企业的管理经验，提供多种项目概亚美大陆煤层气马必区块即将进入正式开发阶段。我公司提供的基于自主研发的PLC硬件和SCADA软件的煤层气现场控制系统和集中平台，同时通过标准的现SCADA软件平台系统，各个井场排采控制系统，参考方案分析比SCADA系统规划”中提出了两种不通的控制方案，现根据我们的理解，根据“马必区块SCADA系统规划”中第案，系统结构图如下所示1.11PLC/RTU控制柜放在现场，将井口的所有设备，包括井底流压计、套压6RS485Modbus接口接入PLC/RTU中，通过PLC/RTU对现场的设备进行、设备控制。RS485Modbus接口，接入配电房的串口服务器内，通过串口服ModbusTCP/IP方式传输至集气站SCADA服务器内。根据“马必区块SCADA系统规划”中第二种方案，系统结构图如下所示1.226RS485Modbus接口接入串口服务器中，将RS485转换成以太网，接入交换机。通过自建光纤，以ModbusTCP/IP方式传PLCPLCPLC进行控制。11井口设备由放在现场的PLC进行井口设备由放在集气站的22每个PLC6个井口设24RS485信号。每个PLC控制的设备数量适中，不每套PLC500路以上RS485信号，需要控制的PLC3能的PLC即可。但是集气站不需要再配置高性能PLC。虽然不用在单井站配置PLC，能PLC，费用会非常高昂。PLC，但是普通的PLC根据两种方案的比较，我们选择第案进行项目实施煤层气自动排采控及其围岩中的天然气。部分聚煤盆地经受多期构造运动影响，煤层构造复杂、成煤41为掌握排采特征，建立合理工作制度的基础。同时，还可以指导排采生产，实现高产42PLC套螺杆套螺杆变频动液43PLC套

变频

螺杆

44随着煤储层压力进一步下降，有的煤层气解吸出来，并扩散到煤中裂隙系统中，VPLC控制示意图如下图所示：套螺杆套螺杆变频动液45PLC套螺杆套螺杆变频动液46PLC套套螺杆变频47MOX系统方系统构4.1系统说明站场的自控设备在SCADA系统中的作用是对所有的现场数据进行，逻辑控制井底流压计、套压计、流量计以及变频器。公共部分设备包括压力计、压缩机、发电6RS485PLCRS485至PLC中进行和处理。由PLC处理完成后，经以太网接入交换机，将数据传输至TCP/IP协议，接入以太网交换调度中心的主要作用是对现场PLC到的数据进行保存、处理。将所有数据以图SCADASCADA系统的大脑。调度中心主要负责对站场到的各种数据、信息进行分类、处理、展示、等ModbusTCP/IP通讯协议，所有4.2SCADA主要完成，图形化开发，Web发布等工作，是整个调度控制中心，SCADAC/SB/S的结构进行灵活设置。数据库服务器（冗余结构WEB操作员站（数据客户端工程师站（软件客户端SCADA处理流程图如下所示4.3SCADA数据库服务实时数据库服务器的主要功能是完成现场所有系统的、和处理，并为MOSAICSCADA系统应用程序提供数据服务。同时也完成中间量计算、累积量计算、趋MOSAIC2台服务器，5000020万Web服务WEB服务器主要用于数据发布，系统提供WEB服务功能。在WEB服务器上运行基础MOSAIC应用软件，实现系统数据管理功能。操作员站和工程师站等客户端通过Web的方式WEB服务器，实现数据实时、数据查询、报表查询和打印等功能。操作员工作（HMI，调度控制中算机系统中作为客户机，操作员通过它可详细了整个系统下辖的所有WEB服务器互联并交换信息。工程师工作SCADA系统的数据库、组态软件等进行和管理；同时还可以对系统进行二次开发，实现其所允许的功主要设备及软4.1序设备名说数单备1SCADA2E5-2609v22.5GHz10M4CPU，28GB1600MHzDDR3内存，162.53600G10K硬盘，MegaRAID8i(0/1/5/10)；4windowsserver20082台12i7/Windows7家庭普通版/4GB/1TB/3台33台4KVMCL5708KVMPPS/2USBKVMCL570881套524换242套16A3黑白激光；打印速度A3：15ppm，A4：31ppm；最高分辨率(dpi)1200×1套71套841套910KVA.5电池：MF120-12电池箱1套1台用于工程师在现场程序企业级，7个10/100网络端口，支1套用于防GPS1台PLC500口采气井。单个井口所有设备需要的主要数据有27个数据点，共计压缩机：按照每5口井配置一台压缩机来预估，每个压缩机有16个点。共计：16*（500/5）=1600点；其余设备：除此之外其余设备，包括发电机，压力等，预计500口井共计1.2-1.5 250004.2序设备名说数单备1Mosaic250002套5002Mosaic250003套3MOXGrafV52套考虑PLC程序自主，配置2控制系具备本地及控制功能具备断点续能。RTU在运行过程中，会对井站上的数据进行实时，如果RTU自身记录的数据发送给数据库；具备设备控制功能。RTU可通过控制变频器来控制井口的螺杆泵。从而对井站采具备自检功能。RTU可以监测自身的工作状态，当自身出现故障后，会发送相应的故障代码至上位机，提醒相应的工作人员对其进行检测、。4.4站场机柜配PLC其中现场PLC柜主要负责将6口井的井口相关数据进行，并对每个井口的螺杆泵5.4现场PLC5.1设备型号/12100*800*800前后开门。前后双安装1台2含内置刹车单元。6台3断路器，机柜总电源1台4断路器，给变频器供电6台5RTU1套6CPU，两网口，2路RS485，2路2321套74换机1套8162台91项1项RS485TCP/IP5.55.2设备型号/11台28换1台2（选配4、8、161台是指RTU控制器站场的生产工艺参数、设备状态等。本次项目选用了MOX公司自主生产的IoNix系列高性能RTU。其实用特性及优点会在后详细描述。3RS48516RS485信号转TCP/IPPLC接入交换机，进行数据交换，从而达到控制4.5设备控RTU控制器对站场的螺杆泵进行控制。本方案通过变频器对螺杆泵进行驱动变频调速的节软启减少无功功方便控制，使控制系统简单加、时间及频率可任意调节RTURS485通讯总线的方式与变频器进行通讯。设备连接方4.6软件配本方案拟采用的上位组态软件及数据库系统为MOX公司的MOSAICSuite软件。RTUMOXMOXGraf。MOSAICSuiteHMIMOXMOSAICSuite。MOSAICSuite由三部分组成：图形化开发工具-可完成画面，，事件、趋势功能，各种驱动程序、以及OPC/ODBC接口等组高性能工业实时库-查询算法以及与其他信息化系统的接口如API，WebService等，同时提供与主流关系数据库如SQL/ORACLE/DB2的接口。Web服务器-WEBW3CWebSVG图形管理技术，使得用户可通过浏览器做为Web客户端系统。MOSAICMOSAICSuiteMOSAICSuiteMOSAICSuite1：N冗余管理，无论是对数据完整性还是对系统MOSAICSuite具有面向对象的数据管理模型，节约开发时间和便于大量数据点的MOSAICSuite在大点数（50000点以上）20多年的历MOSAICSuiteWindows/UNIX/LINUXMOSAICSuite提供多种数据接口方式来与其它系统进行数据交换，提供成接口与主流的关系数据库如SQLserver、Oracle、DB2等进行无缝。MOSAICSuite是采用模块化设计的开放式系统，可以在任何环境中与任意系统实现数据集成。到目前为止，MOSAICSuite至少包含并支持以下的协议标准：OPCServer/OPCS7GenericGEAllenBradleyDatahighwayPlusEthernet/MotorolaKingfisherConiMOSAICSuite支持断线自动重连，断点续传，历史自动回补。MOSAICSuiteAPI接口还可以实现特殊通信协议的集成。MOSAICSuite支持冗余的通讯链路，可自动实现主从链路的切换。图形化开发工具-MOSAICmxSightMOSAICmxSight用户界面是一个通用的可视化工具，能够以图形和文本格式显示系矢量化的画面，支持漫游、缩放和分层功5.1SchematicsEditor的画面导入功能可以快速生成厂级网络拓扑、通讯网络拓扑等带有实时信息的监视5.2画面分层全产参数、状态以及与其他功能块的导航，既能够全面的了解系统整个5.3总貌画面站5.4功系统具备对重要现场设备的故障信号、参数超限、与生产相关的重要 图5.5窗口样趋势功对一些重要的设备状态和过程参数，经过配置后将其数据到实时数据5.6历史趋势历史曲线的查询可实现多条不同点在同一时间段的对比分析，也可实现同一个点在不同时间段的对比分析。常用的对比查询方式可保存成profilePLCMOXGraf概MOXMoxGRAF进行组态和编程的，使用上更加便MoxGRAF是一个简单灵活的开发环境，无须编程者具有复杂的编程技巧。友好的编程得的编程简单易学，用户经过简单培训即可进行程序级的。PLC编程软件Graf特IEC61131-3完善的6IEC主要产品配RTURTUMOXIoNix系列现场控制器。MOXIoNix系统是澳大MOXSCADA系统和分布式控制系统推出的MOXIoNix采用了模块化设计、可以根据实际情况，选择合适的输入输出模块以及通图1MOXIoNixMOXIoNix的特 IoNixMOX32400Mhz集成64MBRAM，最高128M闪存在通讯中断或传输故障的情况下可本地长达数月的历史数据，数据带时间。通讯恢复后可自动将数据恢复到SCADASCADA系统的数据完整性；内置IPSec（IP加密）和安全机制，实现PLC的安全需求集成了大容量的本地，控制器本身就实现数据缓存、断点续传的功能，保证PLCIECExAGA3、AGA7AGA8GB/T21446-2008、JJG1003-2005、GB/T18603-2001等，并通过国家6.1IoNix1系统平均无故障时间>＝220，0002系统平均故障修复时间<＝3冗余配置（可选MOXIoNix系列控制器，源冗余、CPU冗余、网络冗余等。MOXIoNix冗余配置采用机架式安装。只需要将互为冗余的电源模块、CPU模块拆入同一机架即可。MOXIoNix图2IoNixIP55A1000产品概1616RS-465/422110/100Base灯通过网络方便的进行集中管理。支持TCP、UDP、ARP、ICMP、HTTP、DNS和DHCP协WindowsWeb管理界面，能够进路由通信，方便用户设置IP地址，Server和Client模式，数据包大小等等。通过简单的设1U性能特支持16口RS-485/422串口，接口支持1.5KVAC保护；110/100Base自适应以太网接口300-11520bpsTCPServer、TCPClient、TCPAuto、UDP和RealCOMDriver等多种工作模式TCP/IPSCOKET应用程序Web和串口等多种配置方案IP30等级防护，金属外壳，1U机架式安装方案32点轮询环境（128点）电源：85产品概5510/100Base电口，产品采用无风扇，低功耗设计，IP40防护等级，波纹式高强度金属外壳，工作性能非常稳定，产FCC、CE100-240VAC9-48VDC电源输入。-40~75℃的工作温性能特支持IEEE802.3/802.3u转发方式10/100M自适应功能100~240VAC9~48VDC输入IP40等级防护，波纹式高强度金属外壳，DIN优化建防雷（浪涌）自控系统浪涌的自控系统浪涌的来源分为外部（雷电原因）和内部（电气设备启停和故障等1、直接雷击：雷电放电直接电力系统的部件，注入很大的脉冲电流。发生的概2、间接雷击：雷电放电设备附近的大地，在电力线上感应中等程度的电流和重的。系统雷击示意图如下所示图7.1设备雷击示意RS485浪涌保护器的作如果在接入柜内的线增加浪涌保护器，则可以避免单台现场设备雷击后对柜7.2SCADASCADA数据服务器进行处理并保存。SCADA服务器做冗余处理。MOSCIA数据库冗余特作为企业的过程数据中心，有两项指标或特性是作为管理人员首先需要考虑可靠性指标7X24小时的持续服务？是否能够保障在关键性能指标双机热备——传统的高可靠性解决7.3间接导致了成本在增加。1：N多重冗余——MOSAIC集群的完美解决方MOSAIC集群使用多重冗余方式，可随着应用规模的增加而不断的扩展服务器数量，1024台；这种方式较之传统的双机方案提供了无限的扩展可能。更为重要的是，MOSAIC多重冗余并未对扩展服务器硬件提出极高的兼容性要求，只需在操作系统7.4MOSAIC1:N负载平MOSAICSuite的任务调度管理系统可以把不同的数据应用进程分布到不同的服务器ServiceBroker实现集群内跨进程的通信协作与同步工作，使得每个服务器都能MOSAICSui