油田自动化知识 共41页
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油田自动化
伊朗雅达油田研制开发的集过程控制、安全仪表和自动化管理于一体的集成化过程控制与安全管理系统 (ICSS系统)，实现了从井口到集中处理中心的全油田全数字化自动控制和管理。
虽然国外油田自动化技术己取得长足进步，但各大油田的自动化管理基本上处于对生产过程的控制上，对油 气集输自动化控制和管理一体化、安全系统自动化管理以及大容量管理信息平台建立还处于起步阶段。未来的油 田自动化技术正在向开放、络化和集成化方向发展，具体表现在以下方面：（1）OPLC向微型化、PC化、络化和 开放性方向发展;（2） DCS系统设计面向测控管一体化;（3）SCADA系统向标准化和集成化方向发展。
油田自动化
石油工程
01 介绍
03 发展趋势 05 DCS技术
目录
02 发展进程 04 PLC技术 06 SCADA系统
基本信息
油田自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对油田的油井、计量间、管汇阀 组、转油站、联合站及原油外输系统等实施检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、 降低消耗和确保安全等目的的综合性技术。
(2)硬件系统在恶劣的油田现场具有可靠性高、维修方便及工艺先进等突出优点。软件平台处理功能强大， 具备方便的组态复杂控制系统的能力及用户自主开发专用高级控制算法的支持能力，可支持多种现场总线标准以 便适应未来的扩充需要。
(3)系统采用冗余设计和诊断至模块级的自诊断功能，可靠性高。
(4)过程参数、事故报警和自诊断等管理功能高度集中在控制室进行显示和打印。
介绍
介绍
油田自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对油田的油井、计量间、管汇阀 组、转油站、联合站及原油外输系统等实施检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、 降低消耗和确保安全等目的的综合性技术。
虽然国外油田自动化技术己取得长足进步，但各大油田的自动化管理基本上处于对生产过程的控制上，对油 气集输自动化控制和管理一体化、安全系统自动化管理以及大容量管理信息平台建立还处于起步阶段。未来的油 田自动化技术正在向开放、络化和集成化方向发展，具体表现在以下方面：（1）OPLC向微型化、PC化、络化和 开放性方向发展;（2） DCS系统设计面向测控管一体化;（3）SCADA系统向标准化和集成化方向发展。
油田自动化
石油工程
01 介绍
03 发展趋势 05 DCS技术
目录
02 发展进程 04 PLC技术 06 SCADA系统
基本信息
油田自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对油田的油井、计量间、管汇阀 组、转油站、联合站及原油外输系统等实施检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、 降低消耗和确保安全等目的的综合性技术。
(2)硬件系统在恶劣的油田现场具有可靠性高、维修方便及工艺先进等突出优点。软件平台处理功能强大， 具备方便的组态复杂控制系统的能力及用户自主开发专用高级控制算法的支持能力，可支持多种现场总线标准以 便适应未来的扩充需要。
(3)系统采用冗余设计和诊断至模块级的自诊断功能，可靠性高。
(4)过程参数、事故报警和自诊断等管理功能高度集中在控制室进行显示和打印。
介绍
介绍
油田自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对油田的油井、计量间、管汇阀 组、转油站、联合站及原油外输系统等实施检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、 降低消耗和确保安全等目的的综合性技术。
油气田自动化
–参数监控：
• 来油进站压力、温度；外输出站压力、温度； • 电机供电电压、电流； • 缓冲罐、事故储油罐液位；
–气液计量： –缓冲罐液位控制、加热炉功率控制； –通讯联络：汇报参数、接收及执行命令； –辅助设备：如掺活性水工艺等；
06:25
43
第二节 接转站自动化
• C.缓冲罐液位控制的必要性：
06:25
38
4、计量站SCADA系统
• 将各个计量站RTU与中控室连接起来，构成数据采集和监 控（SCADA）系统，在中控室完成生产监控。
• 计量监控的任务全部转移到了中控室SCADA系统。
• 中控室SCADA系统既要面向现场RTU，管理实时计量生 产，另一方面还要将生产数据和计量结果传送到MIS系统， 以便进行数据分析处理。
• 采用研祥亚当模块进行数据采集和电磁阀控制，A/D转换 器对应油位变送器和天然气流量变送器：
• ARK-24017 12位8路模拟量输入（8路差分） • ARK-24060 4路继电器输出、4路带隔离数字输入
• 接口：RS-485，2线制 • 速度(bps)：1200，2400，4800，9600，19.2K，38.4K
• 1、工作原理
• 单井来油经三相分离后，原油进入油桶，当液面达到上浮球时，浮球 发出信号使气动薄膜阀全开排油，原油经过在线含水分析仪，刮板流 量计、薄膜阀等排出；
• 分离后的水经水堰管口溢出，进入集水桶。同样，当水位升到上浮球 时，薄膜阀打开排水，水经过流量计、薄膜阀排出，当油或水液位降 到下浮球位置，薄膜阀关闭，进行下一桶的油或水的积累。
• 容积过小，则液面波动剧烈，测量时间很短 • 容积过大，则时间过长，测量次数少
–根据各井的产油规律，建立合理的计量制度； –合理选择与使用计量仪表；
• 来油进站压力、温度；外输出站压力、温度； • 电机供电电压、电流； • 缓冲罐、事故储油罐液位；
–气液计量： –缓冲罐液位控制、加热炉功率控制； –通讯联络：汇报参数、接收及执行命令； –辅助设备：如掺活性水工艺等；
06:25
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第二节 接转站自动化
• C.缓冲罐液位控制的必要性：
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4、计量站SCADA系统
• 将各个计量站RTU与中控室连接起来，构成数据采集和监 控（SCADA）系统，在中控室完成生产监控。
• 计量监控的任务全部转移到了中控室SCADA系统。
• 中控室SCADA系统既要面向现场RTU，管理实时计量生 产，另一方面还要将生产数据和计量结果传送到MIS系统， 以便进行数据分析处理。
• 采用研祥亚当模块进行数据采集和电磁阀控制，A/D转换 器对应油位变送器和天然气流量变送器：
• ARK-24017 12位8路模拟量输入（8路差分） • ARK-24060 4路继电器输出、4路带隔离数字输入
• 接口：RS-485，2线制 • 速度(bps)：1200，2400，4800，9600，19.2K，38.4K
• 1、工作原理
• 单井来油经三相分离后，原油进入油桶，当液面达到上浮球时，浮球 发出信号使气动薄膜阀全开排油，原油经过在线含水分析仪，刮板流 量计、薄膜阀等排出；
• 分离后的水经水堰管口溢出，进入集水桶。同样，当水位升到上浮球 时，薄膜阀打开排水，水经过流量计、薄膜阀排出，当油或水液位降 到下浮球位置，薄膜阀关闭，进行下一桶的油或水的积累。
• 容积过小，则液面波动剧烈，测量时间很短 • 容积过大，则时间过长，测量次数少
–根据各井的产油规律，建立合理的计量制度； –合理选择与使用计量仪表；
储运自动化
自动化系统是由自动检测系统、自动信号联锁保护系统、自 动操作系统、自动调节系统组成。自动调节系统在石油、天然气 开采和储运中应用最多，也是最主要的系统。
第三页，共93页。
第一章 工业(gōngyè)自动化基本概念
1.1 自动调节系统概述(ɡài shù)
自动调节系统的组成
人工调节(tiáojié)系 统
第十页，共93页。
第一章 工业(gōngyè)自动化基本概念
➢调节仪表分类 ➢ 一个自动调节系统由一组调节仪表（又称为自动化装置
(zhuāngzhì)）和调节对象组成。调节仪表种类繁多，按仪表能源 不同，可分为气动调节仪表和电动调节仪表两类。 ➢气动单元组合仪表II型（QDZ－Ⅱ）：以0.14MPa的压缩空气为 能源，仪表之间的信号为0.02～0.1MPa的压力信号 ➢电动单元组合仪表 ➢ DDZ－Ⅱ ：交流220V，仪表信号为0～10mA直流电流信号。 ➢ DDZ－Ⅲ ：直流24V，仪表信号为4～20mA直流电流信号。
第九页，共93页。
第一章 工业(gōngyè)自动化基本概念
➢正反馈与负反馈 ➢ 闭环系统中，把输出的信号通过变送器又引回到输入(shūrù)端
来的做法称为反馈。反馈信号与给定信号相减为负反馈，反之为正反 馈。在自动调节系统中都采用负反馈，因为当被调参数y受到干扰的 影响而升高时，反馈信号z将高于给定信号x，经过比较偏差信号e将 为正值，此时调节器将发出信号使调节阀动作，被调参数y减少，从 而使被调参数回到给定值，这样就达到了调节目的。 ➢调节器的正作用与反作用 ➢ 对实际的调节器来说，当测量信号x增加时，偏差信号e亦增加， 调节器输出p也增加，这就是正作用调节器。反之，当测量信号z增加， 调节器输出p反而减少，这就是反作用调节器
第三页，共93页。
第一章 工业(gōngyè)自动化基本概念
1.1 自动调节系统概述(ɡài shù)
自动调节系统的组成
人工调节(tiáojié)系 统
第十页，共93页。
第一章 工业(gōngyè)自动化基本概念
➢调节仪表分类 ➢ 一个自动调节系统由一组调节仪表（又称为自动化装置
(zhuāngzhì)）和调节对象组成。调节仪表种类繁多，按仪表能源 不同，可分为气动调节仪表和电动调节仪表两类。 ➢气动单元组合仪表II型（QDZ－Ⅱ）：以0.14MPa的压缩空气为 能源，仪表之间的信号为0.02～0.1MPa的压力信号 ➢电动单元组合仪表 ➢ DDZ－Ⅱ ：交流220V，仪表信号为0～10mA直流电流信号。 ➢ DDZ－Ⅲ ：直流24V，仪表信号为4～20mA直流电流信号。
第九页，共93页。
第一章 工业(gōngyè)自动化基本概念
➢正反馈与负反馈 ➢ 闭环系统中，把输出的信号通过变送器又引回到输入(shūrù)端
来的做法称为反馈。反馈信号与给定信号相减为负反馈，反之为正反 馈。在自动调节系统中都采用负反馈，因为当被调参数y受到干扰的 影响而升高时，反馈信号z将高于给定信号x，经过比较偏差信号e将 为正值，此时调节器将发出信号使调节阀动作，被调参数y减少，从 而使被调参数回到给定值，这样就达到了调节目的。 ➢调节器的正作用与反作用 ➢ 对实际的调节器来说，当测量信号x增加时，偏差信号e亦增加， 调节器输出p也增加，这就是正作用调节器。反之，当测量信号z增加， 调节器输出p反而减少，这就是反作用调节器
采油集输自动化课程
比，故两侧电容量就不等，通过振荡
和解调环节，转换成与压力成正比的 信号。压力变送器和绝对压力变送器 的工作原理和差压变送器相同，所不 同的是低压室压力是大气压或真空。
Page 25
3051差压变送器
自动化系统培训----仪表
液位变送器
双法兰液位变送器
单法兰液位变送器
Page 26
自动化系统培训----仪表
Page 21
自动化培训
自动化系统基础知识
可编程序控制器: Programmable Controller 与个人计算机区别，用PLC表示
安控super32 西门子S7-200 三菱FX1N-PLC
三菱Q-PLC
GE-PLC 西门子S7-300
Page 22
自动化培训
自动化系统基础知识
PLC的上位机软件
Page 20
自动化培训
自动化系统基础知识
PLC的通信联网 PLC具有通信联网的功能，它使PLC与PLC 之间、PLC与上位计算机以 及其他智能设备之间能够交换信息，形成一个统一的整体，实现分散集中 控制。 现在几乎所有的 PLC 新产品都有通信联网功能，它和计算机一样具有 RS-232接口，通过双绞线、同轴电缆或光缆，可以在几公里甚至几十公里 的范围内交换信息。 当然，PLC 之间的通讯网络是各厂家专用的，PLC 与计算机之间的通讯， 一些生产厂家采用工业标准总线，并向标准通讯协议靠拢，这将使不同机 型的PLC之间、PLC与计算机之间可以方便地进行通讯与联网。
热电偶：供电
两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回 路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现 象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这 种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫 做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）； 冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生 的热电势。
第二章 1 油气田自动化汇总
08:35
4
• 3、油气田自动化的主要内容
»自动计量 »自动检测 »报警与保护 »自动调节与控制 »数据采集、传输、报表、汇总
08:35
5
• 3、油气田自动化的主要内容
»自动计量
油气产量、注水量、能耗的计量。可以分3类 一、供油气藏动态分析为目的的计量，单井计量 --计量站 二、油气田生产管理用的各生产单元的油气计量，接转站出 口流量计量、联合站各入口及出口计量。 三、外销的商品计量、要求精度高。
08:35
23
• 电容法： • 根据油和水对电容数值的影响不同来测量 含水率，仅适用于中低含水率情况；
• 原油 和 水的介电常数不同 80--84
24
• 2.2—2.4
08:35
3 采用分离法的计量方案
• 3.2.原油含水的在线分析方法有哪些？
–射频法 电磁波谱：
08:35
25
3 采用分离法的计量方案
纹差压计进行手工测量很不准确，为解决这一问题，将油位 和天然气采用自动控制和测量，即采用计算机控制系统。
08:35
15
一 计量站自动化
• 2 计量站的计量方法主要分为哪两类？
–传统的两相分离法进行计量；
• 计量速度慢； • 精度较高、置信度高、可靠性好； • 复杂、巨大、笨重、通用性差；
–新型的多相流混合计量；
14
• 计量站是油田的重要组成部分。
• 计量站生产担负着站内各个油井的液、油、气三相计量任务， 需要及时、准确地为油田地质部门提供油藏工程资料。 • 油田计量站外输分离器的主要作用是将从地下打上来的原油 进行分离，即对天然气、油、水三者进行分离，在分离器中 天然气在最上层，油在中间层、水在最下层。 • 一般用手动操作，油位很容易低于出油口，这样天然气就从 出油口跑掉，造成很大的浪费，并且天然气的计量采用双波
第九章石油生产基础知识-油田生产自动化
13、油田生产自动化是怎么一回事？（1）什么是数字化油田所谓“数字化油田”，就是通过各种数据的集成，把实体的油田放到计算机和网络上，整个油田可以通过计算机呈现出来。
“数字化油田”能够掌握油田所有实时生产信息，找到油田已经勘探开发的全部资源，实现井场基地数据共享、自动采集，以便实时决策。
它以数据库为基础，集成了网络技术、网络视频技术、通信技术、地理信息技术，形成了一个综合的安全管理系统。
当井口现场出现安全事故时，现场工人能够第一时间通过网络报警；指挥部门根据网络视频传回的现场情况调用数据库；地理信息系统马上就可以把事故现场位置、现场环境真实地展现出来，而且能够及时观察到现场的变化情况；指挥部门再根据提前制定好的一些应急预案和应急措施流程，采取紧急救援措施。
紧急预案启动之后，相关的指挥、调度、消防、医护人员都能够统一协调、调度，保证把事故减少到最低限度。
实现了远程视频监控，工作人员坐在办公楼里就能检测到几百公里外的现场情况。
（2）油田数字化管理油田数字化管理是在信息化整体架构上生产的最前端，它以井、站、管线等生产基本单元的生产过程监控为主，完成数据的采集、过程监控、动态分析、发现问题、解决问题，维持正常生产；与A1、A2建立统一的数据接口，实现数据的共享；是以生产过程管理为主的信息系统，是公司信息系统的延伸和扩充。
（勘探与生产技术数据管理系统简称A1、油气水井生产数据管理系统简称A2）油田数字化管理系统充分利用自动控制技术、计算机网络技术、油藏管理技术、油气开采工艺技术、地面工艺技术、数据整合技术、数据共享与交换技术、视频和数据智能分析技术，实现电子巡井，准确判断、精确位置，强化生产过程控制与管理。
（3）自动化生产控制自动化是提高社会生产力的有力工具之一。
高温高压、易燃易爆和有毒有害性气体等作业场所会对人体直接产生危害；人工操作时受大脑思维与体力等多种因素影响，对设备的精准控制是有一定限度的，这就会造成安全隐患；生产过程自动化的实现能从根本上改变这一现状，改善劳动条件、减轻劳动强度、延长设备使用寿命，从而大幅度的提高劳动生产率、降低生产成本、提高生产安全保障系数。
油田开发井震结合基本原理概述共41页
由于同一反射波到达相邻很近的两个检波 点的路程是很相近的，因而，同一反射界面的 反射波的同相位，在相邻地震道上的到达时间 也是相近的。因而，每道记录下来的振动图是 相似的，形成波形相似或渐变的同相轴。
地震数据体
地震数据采集时将检波器纵横排列，均匀覆 盖某一区域，形成一个测网。经过数据采集得 到三维地震资料。
然而声波曲线在测量时会受测井仪器精度、 绳索弹性形变、井径变化等因素的影响，测量 结果存在误差，另外测井只在目的井段内测量， 无法得到全井的资料。因而由此只能得到一个 初始的时深关系，不能满足工作的需要。
右图所示为单发双收声波测井示意
图。下方声波接受装置有两个接受器，
间隔为Δs，两接受器分别记录了声波经
油田开发井震结合基本原理概述
时间反复无常，鼓着翅膀飞逝
油田开发井震结合基 本原理概述
主要内容
➢ 地震勘探基本原理 ➢ 时深关系与合成地震记录原理 ➢ 断层的基本特征 ➢ 井震结合的优势与难点
地震勘探基本原理
地震勘探就是利用地震波从地下地层界面反 射至地面带回来的旅行时间和形态变化的信息， 用以推断地下的地层构造和岩性。
集后需要对地震记录做静校正处理。将检波器位置
的高程校正到同一基准面上，即地震基准面。
地震基准面 （SRD）
为使同一区 域地震数据统一
标准，同一区域
的地震基准面一
般为固定值，大
庆地区的地震基
准面为120m。
KB:kelly bushing 补心海拔 MD：measure depth 测井测量深度 TVD：true vertical depth 真垂深 TVDSS：tvd sub sea 海拔下真垂深 TWT：two way time 双程旅行时 SRD：seismic reference datum 地震基 准面 TVDSD：tvd seismic datum 地震域真 垂深
地震数据体
地震数据采集时将检波器纵横排列，均匀覆 盖某一区域，形成一个测网。经过数据采集得 到三维地震资料。
然而声波曲线在测量时会受测井仪器精度、 绳索弹性形变、井径变化等因素的影响，测量 结果存在误差，另外测井只在目的井段内测量， 无法得到全井的资料。因而由此只能得到一个 初始的时深关系，不能满足工作的需要。
右图所示为单发双收声波测井示意
图。下方声波接受装置有两个接受器，
间隔为Δs，两接受器分别记录了声波经
油田开发井震结合基本原理概述
时间反复无常，鼓着翅膀飞逝
油田开发井震结合基 本原理概述
主要内容
➢ 地震勘探基本原理 ➢ 时深关系与合成地震记录原理 ➢ 断层的基本特征 ➢ 井震结合的优势与难点
地震勘探基本原理
地震勘探就是利用地震波从地下地层界面反 射至地面带回来的旅行时间和形态变化的信息， 用以推断地下的地层构造和岩性。
集后需要对地震记录做静校正处理。将检波器位置
的高程校正到同一基准面上，即地震基准面。
地震基准面 （SRD）
为使同一区 域地震数据统一
标准，同一区域
的地震基准面一
般为固定值，大
庆地区的地震基
准面为120m。
KB:kelly bushing 补心海拔 MD：measure depth 测井测量深度 TVD：true vertical depth 真垂深 TVDSS：tvd sub sea 海拔下真垂深 TWT：two way time 双程旅行时 SRD：seismic reference datum 地震基 准面 TVDSD：tvd seismic datum 地震域真 垂深
油田生产自动化应用技术分析
油田生产自动化应用技术分析摘要：在近几年的发展中，我国经济水平得到了较为显著的提升，进一步推动了各个行业领域的发展。
同时国家对石油资源的需求量越来越大，这就需要我们进一步提高石油开采工艺水平，提高油田开采效率。
在油田生产中，我们会使用到各种各样的科学技术，随着自动化技术的深化，电气自动化技术也逐渐应用到了油田生产中，促进了油田的开发效率，使油田生产力得到了较大的提升。
基于此，本文从油田生产的角度出发，主要概述了电气自动化技术在油田生产中的相关应用。
关键词：电气自动化技术；油田生产；应用探讨1 电气自动化技术在油田生产中的具体应用1.1 现场总线现场总线的连接性比较强，主要用到计算机网络信息技术对油田开发现场的设备进行智能连接控制，以智能控制连接的方式，把现场所有的生产设备和操作仪器连接到一起，从而实现对油田生产的总体控制。
现场总线在油田开发中的作用比较突出，它可以实现多个节点之间的通讯传输，设备之间的信息可以相互接收传输，具有一定的开放性和交互性。
电气自动化技术可以将现场总线技术与其他技术相结合在一起，提高设备的整体控制效率，比如DSC技术，两者的结合使得系统控制效率更加稳定高效，对软件和硬件的控制更加全面。
现场总线可以将PLC和DSC结合在一起，从而进行一系列的自动化操作，油田生产涉及的操作环节比较多，这种方式可以省去很多不必要的操作环节。
1.2 分散类操控系统在油田生产过程中，分散类操控系统是较为重要的组成部分，它的优势体现在多个方面，对设备的控制性能比较高，系统开放程度高，灵活性较强，性能稳定。
当然这些都是次要的，最为重要的就是分散类操控系统可以以数字监控的方式实现监督控制管理，使工作人员与计算机之间的交流更加流畅，油田生产开发是一个循序渐进的过程，我们需要使用到的设备比较多，要想全面控制开采设备，我们就要充分开发分散类操控系统，加大应用力度。
在使用分散类操控系统的过程中，需要协调好各个装置之间的连接性，在测量装备和控制执行装备的旁边安装微处置器，多个角度分散操作系统，实现功能需求化管理。
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d、监督计算机控制（简称SCC）系统
e、现场总线控制系统（简称FCS）系统
其结构模式为“工作 操 作 站
站——现场总线智能仪 表”二层结构，成本低，H 1
H1
可靠性高，可实现真正 的开放式互连系统结构。
LAN 服务器 H1 H1
H2 现场总线
现 场 设 备 124子上的杯子，张三把自己的双眼蒙上，而李四却不用
蒙上双眼。看看他们谁能顺利地拿到杯子？
2）人打算拿桌子上的杯子时，首先要看一下杯子的位置
与自己手的距离有多少，然后人的大脑会指挥自己的
手做出动作，向减少这个距离的方向移动，同时不断
的观察两者之间的距离还有多少，直到人的手碰到了
杯子，大脑就命令手停止运动，杯子也就拿到了。这
采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力 劳动﹑部分脑力劳动以及恶劣﹑危险的工作环境 中解放出来﹐而且能扩展人的器官功能﹐极大地 提高劳动生产率﹐增强人类认识世界和改造世界 的能力。因此﹐自动化是工业﹑农业﹑国防和科 学技术现代化的重要条件和显著标志。
一、什么是自动化
自动控制： 所谓自动控制，是指在没有人直接参与的情
五、彩南油田自动化系统
2、功能实现 1）单井
五、彩南油田自动化系统
2）计量站
五、彩南油田自动化系统
3）联合站
五、彩南油田自动化系统
3）两站DCS
六、小结
自动控制可以完成一部分人们平时做的工作 或者平时难以做到的工作，如果系统利用得好， 可以达到节能、降耗、节约人力、促进安全生产 、降低劳动强度的作用。但利用不好则有可能起 到相反效果。
四、自动控制系统工作原理
一般测量信号转换为电量类型(根据采集数据转换 后接入控制器的种类划分）：
被测量
转换量
举例
图例
模拟量 （连续、不间断 的量）
0~5V，1~5V； 0~20mA，4~20mA ；电阻
压力、液位， 流量，温度
y 0
k y x x
脉冲量
2~36V方波；
油、气、水流 量，
开关量
0~24V开关信号
四、自动控制系统工作原理
通常传感器由感应组件和转换组件组成。感 应组件(Sensing Element) 能直接感受被测量的 的量;转换组件(Transduction Element)则将感 应组件输出量转换为适于传输和测量的电信号。
被测 非电量
感应组件 敏感元件
转换组件
转换元件
转换电路
辅助电源
输出 电量
三、自动化系统构成
1) 远程终端RTU（包括RPC） RTU 主要作用是进行数据采集及本地控制，
进行本地控制时作为系统中一个独立的工作站， 这时RTU可以独立的完成连锁控制、前馈控制、 反馈控制、PID(比例、微分、积分）控制等工业 上常用的控制调节功能；进行数据采集时作为一 个远程数据通讯单元，完成或响应本站与中心站 或其它站的通讯和遥控任务。
热力系统自动控制
四、自动控制系统工作原理
2、自动化各构成部分的作用及实现 1）检测（测量）装置
检测（测量）装置主要是传感器。 传感器是一种能把物理量﹑化学量﹑生物量 等转变成便于利用的电信号的器件。 输出的电信号有不同形式，如电压﹑电流﹑ 频率﹑脉冲等，能满足信息传输﹑处理﹑记录﹑ 显示﹑控制的要求。
电气开关
计算机系统
生产过程
由传感器测量的现场被测量被转换为与其成
比例的标准电信号后输入到控制器，控制器将接
收到的电流信号按相同的比例反算回被测量的现
场实际值，同时将该数据应用到其他相关的计算、
控制过程并按需要将数据传送至其他位置（如监
控机）。
四、自动控制系统工作原理
3）执行机构（执行器） 执行机构是按控制器输出的指令驱动现场设
油田自动化知识
目次
一、什么是自动化 二、自动化系统分类 三、自动化系统构成 四、自动化系统工作原理 五、彩南油田自动化系统 六、小结
一、什么是自动化
1、自动化定义 在无人干预的情况下按规定的程序或指令自动进 行操作或控制的过程。 研究内容： 自动化是一门涉及学科较多﹑应用广泛的综合性 科学技术。 它的研究内容主要有自动控制和信息处理两个方 面﹐包括理论﹑方法﹑硬件和软件等。
二、自动化系统分类
DCS系统的基本思想是：利用分散控制、集 中操作、分而自制、综合协调的原则，将测控系 统分为分散过程控制级、集中操作监控级和综合 信息管理级，构成一分级分布式控制系统。因此， DCS的主要特点归结为一句话就是：分散控制集 中管理。
二、自动化系统分类
c、直接数字控制（DDC）系统
一、什么是自动化
2、什么是工业自动化技术 综合运用控制理论、电子装备、仪器仪表、 计算机和相关工艺技术，对工业生产过程实现检 测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加 产量、提高质量、节省能耗、降低消耗、减少污 染、确保安全等目的的一种综合性技术。
一、什么是自动化
自动化技术广泛用于工业﹑农业﹑军事﹑科 学研究﹑交通运输﹑商业﹑医疗﹑服务和家庭等 方面。
三、自动化系统构成
2、DCS系统 从结构上划分，DCS包括过程级、操作级和
管理级。
1） 过程级主要由过程控制站、I/O单元和现场仪 表组成，是系统控制功能的主要实施部分。
2）操作级包括：操作员站和工程师站，完成系 统的操作和组态。
3）管理级主要是指工厂管理信息系统（MIS系 统），作为DCS更高层次的应用，目前国内纸行 业应用到这一层的系统较少。
二、自动化系统分类
b、机械制造自动化 这是机械化﹑电气化与自动控制相结合的结果﹐ 处理的对象是离散工件。 c、管理自动化 工厂或事业单位的人﹑财﹑物﹑生产﹑办公等业 务管理自动化﹐是以信息处理为核心的综合性技 术﹐涉及电子计算器﹑通信﹑系统与控制等学科。 d、其它：实验室自动化、家庭自动化、商业自 动化
个过程可以用下边的图来表示。
由于没有了眼睛所以 图中的反馈就无法形 成人这个“机器”也就 工作不正常了
四、自动控制系统工作原理
自动控制系统工作的关键就在于反馈系统的存在，正是 有了反馈的存在，才使自动化成为可能。
反馈：反馈控制是这样一种控制过程，它能够在存在扰动的 情况下，力图减小系统的输出量与参考输入量（也称参据 量）（或者任意变化的希望的状态）之间的偏差，而且其 工作正是基于这一偏差基础之上的。
水位（点）， 阀位
四、自动控制系统工作原理
2）控制器 控制器（一般是RTU、PLC等设备）的主要
作用是进行信号采集、数据转换、运算、处理、 发送及本地控制。
四、自动控制系统工作原理
CPU
内
模拟量输入通道
测量变送
存储器
被
部
模拟量输出通道
执行机构
控
对
人—机接口
总
数字量输入通道
电气开关
象
系统支持板
线
数字量输出通道
2）联合站污水处理DCS系统（包括GS Manager 系统、相关自动化仪表、监控主机）；天然气处 理站DCS系统（包括MACS SmartPro系统、相关 自动化仪表、调节阀、监控主机）共同构成彩南 油田DCS系统。
五、彩南油田自动化系统
彩南油田SCADA系统原理图
五、彩南油田自动化系统
两站DCS系统
四、自动控制系统工作原理
人体和机器的对应关系
五种感官
外
界
信
息
传感器
人脑 控制器
四肢 执行器
CPU
内
模拟量输入通道
测量变送
存储器
被
部
模拟量输出通道
执行机构
控
对
人—机接口
总
数字量输入通道
电气开关
象
系统支持板
线
数字量输出通道
电气开关
计算机系统
生产过程
微机测控系统组成结构框图
四、自动控制系统工作原理
热力系统人工控制
四、自动控制系统工作原理
与人类五大感觉器官相比对应的传感器 1.眼睛（视觉）光传感器﹑影像传感器等 2.耳朵（听觉）压力传感器﹑电容麦克风等 3.皮肤（触觉）力学传感器﹑温度传感器﹑湿度传
感器等﹔ 4.舌头（味觉）等离子传感器﹑化学传感器等﹔ 5.鼻子（嗅觉）半导体气体传感器﹑燃烧式气体传
感器等
除了以上和五感相比拟的传感器外 还有红外线传感器、接近传感器 速度和加速度传感器、磁性传感器等
• 控制命令下发方式 如下发开、关控制命 令，修改报警及控制权限。
• RTU触发的通讯方式 RTU可以在程序中 根据现场情况设置条件，以便在非常情况下向 中心站发送数据。
三、自动化系统构成
3）中心站 它可包含多个工作站和支持网络功能的设备，
以完成不同的工作。它通过中心站软件管理系统 数据库，每个工作站通过组态画面监测现场站点， 下发控制命令进行控制，并完成工况图、统计曲 线、报表等功能。
FCS控制层
原理图 3 2
现场总线
现场设备
三、自动化系统构成
1、SCADA系统
SCADA系统主要应用于水利、石油、供电 等行业中，用于地理环境恶劣无人值守的环境下 进行远程控制。它的主要结构包括远程控制单元 RTU（Remote Terminal Unit）（包括RPC （Remote Pump controller））、通讯网络及中心 站。
二、自动化系统分类
b、DCS（Distributed Control System）系统 是分布式控制系统，在国内自控行业又称之
为集散控制系统。
DCS是计算机技术、控制技术和网络技术高 度结合的产物。DCS通常采用若干个控制器（过 程站）对一个生产过程中的众多控制点进行控制， 各控制器间通过网络连接并可进行数据交换。操 作采用计算机操作站，通过网络与控制器连接， 收集生产数据，传达操作指令。