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Super32-L60X 系列RTU 在长输管线中的应用
　　在石油/ 天然气长输管线中会有大量的阀室。这些阀室所处地点大多十分偏远，交通不便。这就对控制器的可靠性提出了更高的要求。为了提高系统的通信可靠性，长输管线一般采用双光纤以太网。Super32-L60X 系列RTU 具有双以太网接口，可应用于双网络系统。
　　Super32-L60X 系列RTU 平均无故障时间长达50 万小时，性能稳定可靠，完全可满足长输管线对系统可靠性的要求。Super32-L60X 系列RTU 运行功率小于2W，在采用太阳能供电时，同样的工作要求下，所需的太阳能板面积及蓄电池容量要小于其它同类控制器。

 Super32-L20X 系列RTU在城市燃气SCADA系统中的应用
　　城市燃气公司的监测站点地域分布极为分散，场站工作状况的监测和控制也较为繁杂，特别是对大量无人值守站点和阀室、阀井的有效管理更是难以实现。随着城市燃气输配管理水平的不断提高，人工巡检的方式将逐渐转为以RTU 为基本单元的远程自控无人值守方式。
　　Super32-L20X 系列RTU 具备优越的环境指标、低功耗、大容量内存、灵活的通讯能力等特性，同时支持标准的ModbusRTU/ASCII/TCP 协议，可以和大多数的组态软件连接，实现轻松组态。适宜配置在中小型调压站、中压站、高压站等有人值守和无人值守站点，对燃气压力、温度、流量、现场设备状态及泄漏报警等数据进行采集，通过通讯网络传至调度中心，实现全方位、一体化的集中监控管理。

Super32-L30X 系列RTU在城市供水SCADA系统中的应用
　　城市水务集团具有大量的水源井及泵站，他们大多分布在偏远的水源地。水务集团需要实时了解各水源井的工作状态，并根据各时段的用水需求启停各个水源井。Super32-L30X 除具有AI、DI、DO 等I/O 通道外还在内部集成了电量采集功能，可以直接采集电机的三相电参数，减少了用户采购电量模块的成本，省去了模块之间的接线。

 

 Super32-L系列RTU可以应用在大型的洗煤厂，洗煤厂现场环境复杂且设备分布距离较远。低功耗的Super32-L系列RTU可以采用在这上面，一方面它可以对现场的设备进行逻辑控制，另一方面可以通过Modbus TCP协议将实时采集到的数据传到SCADA系统中方便维护人员了解现场设备状况。

  Super32-L系列RTU还可以用在大型港口设备上，港口设备分布也较为分散，比如起重设备，一道工序往往需要多个起重设备来完成，如果将其用在这上面他便可以将起重机上的一些实时数据上传到SCADA中，例如货物的吞吐量，运行的次数等等，这些有用的信息可以通过上位的SCADA软件录入数据库中，方便查询。

一、 应用背景

　　某城市燃气公司06年上的城市燃气SCADA系统，包括城市调压站和调度中心。前期调压RTU采用电台通讯，后期调压站RTU采用GPRS通讯。调压站控制器采用国外某品牌的小型PLC。 

原SCADA系统的上位机组态软件采用国内知名的组态软件，编写专用驱动程序和各调压站RTU通讯。 

 

二、 当前用户遇到的问题

　　随着时间的推移及城市的发展，电台系统受到高楼的遮挡已无法正常使用。部分设备已老旧，部分已不能正常工作。 

用户在使用过程中发了一些问题主要表现在以下方面。 

1、调压站RTU型号种类多 

供货商提供了多种控制器应用调压站，调压站之间的控制器不能互换。造成了用户需要多种备件。且互换不太方便。 

2、编程麻烦 

对于某些比较简单应用也需经编写数据采集程序及通讯程序。 

3、通讯接口复杂 

用户的PLC上只有RS485接口，系统所配的GPRS DTU采用RS232接口，需要一个RS232转RS485的接口，增加了系统的故障点。 

 

（原RTU的机箱结构图） 

4、系统封闭用户无法维护 

用户的上位机组态采用的是国内某知名的组态软件，但硬件驱动采用供货商编写的专用驱动，用户无法自行增加或修改参数。设备的维护只能依赖于供货商。这造成系统维护不及时。 

5、系统用于室外故障率高 

由于该品牌的PLC的适用温度范围是0～45度。用户所在的城市的全年温度超过这个范围，且设备在室外使用。长期使用造成故障率高。 

三、 用户期望

　　由于以前的系统比较复杂只能由系统集成商维护，问题处理速度及效率依赖于集成商。以前上位机组态软件的硬件驱动程序采用的是系统集成商开发的驱动，用户无法维护或增加站点。 

用户希望新的调压站RTU具有以下特点： 

l  开放性 

原系统只能由系统集成公司增加新站、修改站控功能，且上位机使用专用的通讯驱动用户即使采购了新的硬件也无法独自进行更换设备。用户希望新的调压站RTU支持标的MODBUS协议，用户可以自己维护上位机系统，增减站点。 

l  易用性 

易用性表现在调压站RTU用户尽可能的少编写程序，上位机组态方面用户可以自行增加或更改站点。 

l  可靠性 

调压站RTU可长期在室外工作，能适应当地的环境条件。RTU不需要加热或降温措施。 

l 具有多个通讯接口 

可满足与上位机通讯，并与现场的智能流量计通讯。 

四、 调压站RTU选择

　　经过多方比较最终用户选择了我们的Super32-L303RTU作为调压站控制RTU，它集成有8AI、4DI、4DO，一个RS232/485接口，一个GPRS通讯接口，可以满足用调压站数据采集、调度中心通讯、仪表通讯的需求。对于数据采集功能用户无需编程。RTU内置GPRS通讯模块，用户无需单独采购GPRS模块，也无需对GPRS通讯进行相应的编程。 

 

　　对于某些安装有智能天然气流量计的调压站，Super32-L303有一个RS232/485接口可以连接智能流量计。Super32-L303支持MODBUS主站协议，对于支持MODBUS协议流量计，用户无需编程，只需要简单的配置一下，即可读取流量计的数据，对于非标准协议的流量计，可通过编写程序来读取。 

 

　　Super32-L303支持MODBUS协议，用户可以直接在上位机系统中选择MODBUS设备，增加相应的站点，然后加上各个仪表的寄存器地址即可完成新增站点的添加。这个工作调度中心操作人员即可完成，无需系统集成商完成。方便了用户的使用。 

五、使用效果

　　该城市燃气SCADA系统共有大约50套调压站RTU,目前已更换大约二十套，随着更新计划的实施会有更多的Super32－L303RTU投入使用。目前整个城市燃气SCADA系统运行平稳。 

 

新的调压站RTU投入使用后解决了用户使用和维护方面的以下问题。 

1、增加新站的问题 

以前用户想增加新站，必需向当时系统集成商采购设备，设备到货后由系统集成商在上位机增加新站、现场调试等。整个周期耗时较长。 

目前用户所定设备到货后可自行到现场安装，由于Super32-L303采用标准的MODBUS协议，用户可以直接在上位机组态软件中增加设备及寄存器地址，而无需系统集成商的现场安装调试，降低了安装调试成本。加快了设备的投运速度。 

2、维护更加容易 

以前每套设备都需要编程，且有多种型号，用户没有源程序。当一个站出现问题时，即使用户手中有硬件也无法直接更换，需要系统集成商下载完程序后再进行安装。 

目前所有调压站都采用Super32-L303 RTU，当设备出现问题时，对于只有数据采集的站，用户直接更换RTU即可，无需下载程序。对于有流量计调压站，用户通过软件配置即可完成流量计数据读取参数设置，而无需编程。提高了用户处理问题的速度。 

3、产品结构更加紧凑 

Super32-L303集成了GPRS模块，采用220VAC供电，用户可以取消原来的GPRS通讯模块及电源模块，减小了机箱的尺寸，使系统更加紧凑，同时降低了安装及使用成本。 

 

（采用Super32-L303调压站RTU机箱结构图） 

4、可靠性更高 

经过近一年的使用，已投入使用的Super32-L303 RTU，工作稳定可靠。未出现设备在冬天低温环境下的经常出现异常故障的问题。减轻了用户的系统维护的工作。 

六、小结

Super32-L303的使用解决了用户以前依靠系统集成商保证系统安全运行的问题。使城市燃气SCADA系统调度人员能及时处理使用中遇到的问题。保证了系统的安全运行。 

 

 

1、系统简介 

3/7区块位于苏丹东部的Melut盆地，面积7.24万平方公里。2000年11月，中石油中标3/7区块石油勘探开发项目。目前，中石油拥有3/7区块41%的权益，合作伙伴为马来西亚国家石油公司（40%）、苏丹国家石油公司（8%）、中国石油化工集团公司（6%）和阿联酋国家石油公司（5%）。2003年，中石油在3/7区块发现法鲁济（Palogue）油田，最大含油面积超过60平方公里。经测试证实，最大油层厚度约147.5米，平均油层厚度近60米，主体油田探明地质储量超过3亿吨。 

该项目工艺上主要是通过建设计量分离撬来实现井口来油的气液两相分离，通过在气出口和液出口分别安装相应的流量计来实现对产气量和产液量进行分别计量。整个撬装设备由北京迪威尔天然气技术开发有限公司承建，设备配套的自动化系统选用了基于ARM芯片开发的32位一体化Super32-L系列RTU。Super32控制器及端子等附件成套在一个450*400*150的一个防爆机柜内，外面安装500*450*200的防护箱。现场温度、压力、液位、气体流量等一次仪表信号通过4-20mA信号采集到控制器中进行工程值转换等相关运算。其中测量液体的流量计选用了Micro Motion的质量流量计来实现对产液量的计量，质量流量计具有RS485通讯接口，以ModubRTU协议将质量流量计内的多个关键参数采集到Super32控制器中,RTU内部的数据再以RS485接口，ModbusRTU协议将整个计量分离器的数据上传至中控室的DCS系统。

图1：RTU外观图 

 

图2：RTU内部布局图 

2、场站系统结构图 

2.1拓扑结构图 

油田地面工程是油田建设中的一个重要组成部分，主要包括油气田中完成油气开采、处理、集输作业的各种井、站、管网等。因为从油(气)井中采出的原油、天然气和水的混合物要进行分离、计量等工艺处理，经处理后的油气才符合储存、集输的条件，所以对应的会在油气田地面工程建设中建立计量站、增压站等各种工艺场站，完成对油气的分离及计量功能。 

随着撬装设备设计生产技术的成熟，同时撬装设备具有成本低、灵活性好、施工周期短、安装方便、重复利用率高等优点，所以目前撬装计量设备、撬装分离设备在油气田的地面工程建设中得到广泛的应用，并且确实在油气田的建设过程中体现出了比以往固定地面工程具有突出的优势，尤其适合苏丹等类似自然环境恶劣、社会环境较差等建设条件困难的油田建设中。 

该项目就是由中石油承建的苏丹三七区块的地面工程建设，在整个工艺场站的建设过程中，按功能需求进行了对应的撬装设备设计与加工。整个场站由多个功能不同的撬装设备组成，其中计量撬是其中的重要组成部分。计量撬的设计、加工、组装及配套的自动化仪表安装、调试都是在国内完成，每套计量分离撬上安装有1套RTU系统，用于完成撬装设备上温度、压力、液位、流量、含水等数据的采集以及相关控制设备的手自动控制功能。RTU作为撬装设备上的核心数据处理设备，向下负责对常规4-20mA输出的一次仪表进行单变量数据采集，同时还对质量流量计等智能仪表以485通讯方式进行多变量数据采集；向上则负责将撬装设备的一次数据及RTU内部二次数据进行数据上传，实现了撬装设备到全站DCS系统的接入，完成了中控室对现场撬装设备的统一监视与控制。

图3：站内系统拓扑图 

2.2撬装自动化系统组成 

      撬装设备的自动化系统主要包括1套撬装RTU和现场温度变送器、压力变送器、流量计等设备，气液两相计量是整个自动化系统中最为重要的功能，其中测量气出口的流量计选用了旋紧旋涡流量计，测量液出口的流量计选用了质量流量计，系统详细的测点清单如下： 

序号    检测、控制内容    检测范围    信号类型    设备    

1    分离器液位检测    0～2200mm    AI    磁翻板液位计    

2    分离器温度检测(控制加热)    0～100℃    AI    一体化温度变送器    

3    分离器气出口压力检测    0～4.0MPa    AI    一体化压力变送器    

4    分离器气出口流量检测    0～700Nm3/h    AI    旋进旋涡流量计    

5    分离器气出口温度检测    0～100℃    AI    一体化温度变送器    

6    分离器液出口流量检测       MODBUS    质量流量计    

7    分离器液出口含水检测    0～100%    AI    在线式含水分析仪    

8    电加热器温度控制       DO    电加热器    

RTU的主控制器作为系统核心产品，控制器的性能将直接影响到整个系统的稳定性、灵活性等诸多方面，为此项目在综合考虑了现场使用环境、国内外产品性能特点、性价比、售后服务以及工程经验等多方面的因素后，最终RTU产品选用了基于ARM芯片开发的Super32-L系列32位控制器，该系列控制器有如下特点： 

 

图4：安控科技Super32-L控制器 

产品特点： 

Ø        采用32位处理器，嵌入式实时多任务操作系统(RTOS)； 

Ø        编程软件符合IEC 61131-3标准，支持LD、FBD、IL、ST、SFC五种程序语言，此外还支持C语言编程； 

Ø        一体化模块设计，集成AI、AO、DI、DO、PI等I/O通道，集成多种通信接口，最多可扩展至64点I/O信号通道； 

Ø        支持Modbus RTU／ASCII／TCP、DNP3等通信协议； 

Ø        具有RS232、RS485、Ethernet等通信接口，适用于多种有线和无线网络； 

Ø        具有16位分辨率A/D； 

Ø        具有看门狗及数据掉电保护功能，可长期保存设定参数及历史数据； 

Ø        大容量存储空间，满足就地运算和历史数据记录； 

Ø        低功耗设计，特别适用于太阳能供电等场合； 

Ø        工作温度－40～+70℃，工作湿度5～95%RH，适应各种恶劣环境； 

Ø        元器件选用优秀的工业级产品，经过严格测试和筛选； 

Ø        工业标准设计，DIN导轨安装结构，方便现场安装； 

Ø        产品通过CE认证，达到EMC电磁兼容3级标准； 

3、安控RTU与质量流量计的子网通讯 

计量分离撬顾名思义就可以知道整个撬的最基本功能包括两部分，一是实现站外来油的气液两相分离；二是对分离后的气相流量和液相流量进行分别计量。我们在该部分主要讲述一下RTU是如何实现对安装在液相计量用的质量流量计数据采集。 

由于原油中含水率不同以及油气分离效果都会影响到原油的计量问题，多年以来原油的计量一直是一个比较棘手的问题，所以选择对原油测量相对准确的流量计成为系统选型的一个重点，在综合了现场测量需求以及当前流量计主流技术状况，最终流量计选用了Micro Motion质量流量计作为项目中的液体流量测量设备。该质量流量计利用科里奥利效应工作，实时测量计量分离撬液出口的质量流量、密度和温度，并根据用户设定的纯油密度和水密度，计算出原油的体积流量、含水率、纯油体积流量。 

基于RS485总线通讯技术在工业现场通讯中的成熟应用，因此项目中设计的质量流量计与RTU通讯采用RS485方式。质量流量计和RTU提供二线制RS485通讯接口，支持标准的MobusRTU主从通讯协议，从而完成RTU对质量流量计数据的采集及远程参数设置。下面就该项目中485通讯关键参数设置介绍如下： 

1、               设置Modubs主站(Super32-L)串口通讯参数：协议：ModbusRTU，波特率：9600，数据位：8位，停止位：1位,双工模式：HALF，主从模式：Master。 

2、               设置Modubs从站(质量流量计)串口通讯参数：站号：1，协议：ModbusRTU，波特率：9600，数据位：8位，停止位：1位,双工模式：FULL，主从模式：Slave。 

3、               在RTU与流量计通讯的过程中，存在浮点数和长整数等4字节数据交换，所以就涉及到一个数据字节顺问题，如果数据字节顺序不对应，那么就可能出现RTU中数据为乱值的情况。为此需要对字节顺序进行调整，其中质量流量计支持字节顺序设置功能，所以我们需要设置流量计中的字节顺序<此处内容被屏蔽>Byte Order<此处内容被屏蔽>参数为1－2－3－4与RTU内部字节顺序一致。 

4、               如果正确完成以上步骤设置，那么可以看到RTU控制的串口RX与TX指示灯闪烁正行，并且RTU内部数据与流量计内部数据一致，表示RTU完成了对流量计内部瞬时流量、累积流量等参数的轮询采集。 

 

图5：质量流量计

图6：RTU调试界面 

4、项目评估分析 

      该套计量分离系统自2008年投产至今，已连续的、稳定的运行多年，充分的证明系统方案的合理性及产品性能稳定。系统在油田生产过程中起到了颇为重要的作用，不仅减轻了工人劳动强度，而且为油田生产提供了科学、准确、实时的生产数据，为油田实现科学开采、精细管理提供了可靠保障，同时也为国产自动化系统走出国门，进军海外市场提供了可靠的自动化产品。                                  

 

可以用于燃气公司调压站SCADA系统改造。