基于RTU技术的计量站远程监控系统

　　0 引 言

　　我油田计量站是计量原油的末端单位，位置分散，不便于管理。为了能及时、准确地获得原油生产的手资料，我油田采油一厂决定建立计量站远程监控系统，将单井产液量和掺水量上传Internet网络，便于各单位及时进行成本核算和部署下一步工作计划。原本想采用GPRS技术，但该技术存在信息滞后的缺点，不具有及时性。经讨论，终采用了RTU技术。

　　1 计量站远程监控系统

　　远程监控系统由传感器、计量站控制器、数传电台、采油厂操作站、实时数据库服务器、Web服务器、监控软件、数据库连接软件等组成。计量站的变送器主要由单井产液流量计、油汇管流量计和掺水汇管流量计组成。其中，掺水汇管流量计选用电磁流量计，单井产液和油汇管流量计选用椭圆齿轮流量计。它们将流量信号转换成标准的4—20 mA电流值或总线协议送至计量站控制器的I／0端口或COM口，然后经数传电台接入采油一厂中控中心操作站，数据经过分析处理后进采油一厂实时数据库。计算机可根据不同的权限，采用C／S或B／S模式对实时数据库进行访问。计量站远程监控系统如图1所示。

　　图1 计量站远程监控系统

　　2 计量站控制器

　　2.1 RTU的构成

　　远程终端RTU（remote terminal unit）在数据采集与监控中被广泛采用。应用于本系统的RTU是将数传电台、通信控制器、逻辑控制器、存储器、输入/输出和电源集成为一体的RTU，其构成如图2所示。在现场只需要安装一台RTU，如果传输距离过远，在屋顶安装天线就可以完成无线通信的功能。

　　图2 RTU构成框图

　　2.2 RTU帧格式

　　RTU和无线网关之间的通信采用Modbus协议的RTU通信模式。主从通信包括的帧格式如图3所示，其中：系统地址用于标识发送信息RTU的具体位置；单元地址用于设定通信内容；目的地地址用于设定信息发送的目的地；CRC纠错码用于通信过程中的错误检测。

　　图3 RTU帧格式

　　2.3 RTU的通信方式

　　对于距离中控中心较远的计量站，站内RTU的信息不能保证性到达。可以通过设置中继站的方式缩短传输距离，保证传输质量。中控中心设置一台RTU，负责接收各站信息。为防止信息传输混乱，RTU专门设置了通信控制器，结合了“轮流询问”和“逢变则报”两种通信方式。主机对从机“轮流询问”保证了系统的可靠性，而从机“逢变则报”保证了数据的实时性。RTU之间的通信方式如图4所示。

　　图4 RTU通信方式

　　3 中控中心

　　中控中心由工程师站、操作员站、通信终端、工业信息管理软件（Citect SCADA V6.1）、数据库连结软件（Plant2Business）、系统安全软件（Citeet Shell）、数据库（SQL Server）服务器等组成。

　　中控中心服务器通过Intmnet网直接和RTU连接。中控中心服务器上安装Citect SCADA和Plant2Business工业自动化信息管理软件。计量站流量计的数据在Citect SCADA上完成整个系统的数据采集和监控，同时数据库接口软件Plant2Business建立Citect SCADA与SQL Server数据库的连接，它可以将Citect SCADA中的实时数据方便地写入SQL Server或Oracle数据库，同时实现Citect SCADA对数据库的数据查询或向其他任何一个数据源传输数据（例如通过Intemet网传输至勘探局的信息管理中心）。

　　过程监控软件Citect SCADA可以生成各阶段的报表，根据已有数据完成趋势变量记录。同时，还可以根据设定实现报警功能。对于产量计量来说，趋势变量记录对于预测下一阶段的产量起到了很好的效果。Citect Plant2Business是一个可以帮助用户方便而快速地建立与使用工业信息管理（IIM）解决方案的平台。通过对计算机设置权限确保信息的安全性，只有有权限的计算机才可以看到计量站的生产运行情况。同时。Citect Plant2Business软件还为信息向外传送提供了保障。勘探局的信息管理中心可以通过Internet网获取生产信息，使企业决策者能及时了解生产状况，并对下一步生产任务作出部署。

　　4 结束语

　　本系统实施后，将对节约生产成本、确定生产计划起到积极的作用。同时，还能对流量计进行检测，对发现问题的流量计及时更换，确保生产的正常运行。下一步，我们计划对计量站内的其它仪表进行统计，将仪表信号接入RTU，实现生产过程的远程监控。

  

参考文献:

[1]. GPRS datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/GPRS_1594650.html.
[2]. COM datasheet https://www.dzsc.com/datasheet/COM_1118194.html.