SCADA系統(tǒng)在長(zhǎng)輸油氣管道系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：介紹了西氣東輸二線的基本情況及其流程工藝，介紹了PLC、站控機(jī)、路由器、交換機(jī)等自控設(shè)備在該項(xiàng)目中的應(yīng)用，并分析了以太網(wǎng)、ControlNet網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)組成，討論了控制系統(tǒng)的組成及實(shí)現(xiàn)的功能。
關(guān)鍵詞：西氣東輸；SCADA系統(tǒng)；HMI；ESD；PLC；路由器；交換機(jī)

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)監(jiān)視全線管道站場(chǎng)和閥室設(shè)備運(yùn)行情況，是一項(xiàng)重要的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。因此，要確保安全、經(jīng)濟(jì)合理高效。
SCADA系統(tǒng)通過(guò)聲光報(bào)警來(lái)警示管道運(yùn)行參數(shù)出現(xiàn)了異常情況。如果超出了安全警戒線，控制系統(tǒng)能夠自動(dòng)根據(jù)邏輯關(guān)閉場(chǎng)站及相關(guān)大型設(shè)備，整個(gè)場(chǎng)站可以在預(yù)定的極短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)到安全狀態(tài)。

1 系統(tǒng)解決方案和實(shí)施
1．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本工程控制系統(tǒng)采用三級(jí)監(jiān)控結(jié)構(gòu)：
一級(jí)調(diào)度中心：北京油氣調(diào)控中心以通訊方式對(duì)所有站場(chǎng)和閥室進(jìn)行監(jiān)控；
二級(jí)站控系統(tǒng)：在正常情況下，由站控制系統(tǒng)完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的實(shí)時(shí)監(jiān)控；
三級(jí)就地操作：當(dāng)站控系統(tǒng)出現(xiàn)故障或檢修維護(hù)時(shí)，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行設(shè)備操縱。
1．2 控制系統(tǒng)總體方案介紹
西二線SCADA系統(tǒng)由羅克韋爾公司的PLC系統(tǒng)、霍尼韋爾公司的ESD系統(tǒng)SaftyManager、冗余數(shù)據(jù)服務(wù)器、DELL操作員工作站和工程師工作站、HP打印機(jī)、赫斯曼交換機(jī)、思科路由器、Moxa串口服務(wù)器、UPS等設(shè)備組成，西段典型壓氣站(CSC)站控系統(tǒng)配置如圖1所示。主要完成站內(nèi)工藝數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制等功能，并向調(diào)度中心傳送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，接受調(diào)度中心下達(dá)的任務(wù)。

1．3 上位機(jī)(HMI)監(jiān)控系統(tǒng)
西二線上位機(jī)系統(tǒng)選用了Honevwell公司的HS系統(tǒng)，每個(gè)場(chǎng)站配置的2臺(tái)通訊服務(wù)器和1臺(tái)客戶端，客戶端與冗余服務(wù)器之間通過(guò)光纖連接，保證其通訊的穩(wěn)定性。2臺(tái)通信服務(wù)器互為冗余熱備配置，當(dāng)2個(gè)服務(wù)器均正常工作、或任何1個(gè)服務(wù)器正常工作的條件下，操作員站都可以對(duì)過(guò)程控制PLC系統(tǒng)、ESD系統(tǒng)、第三方通訊設(shè)備的所有數(shù)據(jù)實(shí)施監(jiān)控，同時(shí)主備調(diào)控中心也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)站場(chǎng)的監(jiān)控。
冗余的通信服務(wù)器中的任何一個(gè)失敗以后，另一個(gè)一直“熱備”的通信服務(wù)器立即取代它的所有功能。
在第三方通訊設(shè)備方面，西二線采用MOXA公司的串口服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的采集。該串口服務(wù)器上配置以太網(wǎng)口和16個(gè)RS485接口，每個(gè)RS485接口只連接到現(xiàn)場(chǎng)的1個(gè)串行控制器；串口服務(wù)器采用冗余配置，2個(gè)串口服務(wù)器各采用1個(gè)以太網(wǎng)口連接到冗余的A、B網(wǎng)絡(luò)上。
1．4 PLC監(jiān)控系統(tǒng)
西二線PLC監(jiān)控系統(tǒng)選用了RockwellAutomation(羅克韋爾自動(dòng)化公司)的ABControlLogix控制器及相關(guān)控制系統(tǒng)。該產(chǎn)品是該制造商目前在技術(shù)和性能上最高檔次的產(chǎn)品，也是行業(yè)內(nèi)公認(rèn)最為強(qiáng)大的控制器產(chǎn)品之一。
以ControlLogix控制器為核心構(gòu)建的控制系統(tǒng)，具有高度的可靠性和安全性，是面向大型、關(guān)鍵性系統(tǒng)應(yīng)用的理想產(chǎn)品。
因此以ControlLogix構(gòu)建的系統(tǒng)，可以作為通用PLC控制系統(tǒng)，應(yīng)用于油氣管線中的站場(chǎng)控制系統(tǒng)SCS系統(tǒng)。