第四章6節(jié) SCADA系統(tǒng)國內(nèi)應(yīng)用

第6節(jié)SCADA系統(tǒng)國內(nèi)應(yīng)用2/2/20231一、油氣管道SCADA發(fā)展概述20世紀(jì)80年代以前，我國長輸管道基本上是常規(guī)儀表檢測，就地控制。90年代初，我國通過開發(fā)和引進(jìn)全面掌握了SCADA系統(tǒng)的技術(shù)，逐步對在役管道實(shí)施改造，對新建管道進(jìn)行裝備，基本上使我國長輸管道的SCADA系統(tǒng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前，油氣長輸管道的計(jì)算機(jī)監(jiān)測控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)成為管道控制的基本模式。2/2/202321、80年代末東營-黃島輸油管道復(fù)線是我國第一條全部采用SCADAJ技術(shù)改造的輸油管道，引進(jìn)了加拿大*NOVA*公司的自動化技術(shù)。該SCADA系統(tǒng)是分級分布式（集散型）計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。4個站控系統(tǒng)之間以及和監(jiān)控系統(tǒng)之間通過數(shù)字微波信道交換信息和數(shù)據(jù)。各站PLC是站控系統(tǒng)主體，在全線進(jìn)行了分級冗余布置。站控系統(tǒng)主要功能是設(shè)備工藝參數(shù)的控制和全線水擊保護(hù)。SCADA系統(tǒng)功能(1)設(shè)備的自動調(diào)節(jié)和保護(hù)功能各站進(jìn)出口壓力的多重調(diào)節(jié)各站出站溫度調(diào)節(jié)運(yùn)行設(shè)備的自動保護(hù)(2)SCADA系統(tǒng)的監(jiān)控功能設(shè)備級監(jiān)控、泵站級集中監(jiān)控、全線級集中監(jiān)控2/2/202332、1992年7月投產(chǎn)的輪南－庫爾勒管道，全長192KM，自控系統(tǒng)采用漢字顯示、交互圖象、語言綜合系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和管理。3、1997年投產(chǎn)的庫爾勒－善鄯管道是我國首次面對具有大落差地段的管道，該管道在100km長度內(nèi)落差達(dá)1800m，在該管道上開發(fā)的SCADA系統(tǒng)解決了大落差管道水擊防護(hù)問題，并且采用衛(wèi)星通訊技術(shù)為SCADA系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。4、2002年投產(chǎn)的蘭成渝管道是我國第一條真正意義上的成品油管道，管道的SCADA系統(tǒng)，主要包括：成都調(diào)度中心，首站、中間加壓分輸站、7座中間分輸站、末站的儀表檢測系統(tǒng)和站控系統(tǒng)，10座遠(yuǎn)控線路截斷閥室的儀表檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，由成都調(diào)控中心對全線進(jìn)行監(jiān)控。2/2/202345、西南管道SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)：由中石化投資興建的西南管線、珠三角管線采用非常先進(jìn)的SCADA系統(tǒng)，所有的控制操作都由中心調(diào)度員發(fā)出，自動化水平又有了很大的提高。（1）SCADA系統(tǒng)是一個分布式的控制系統(tǒng)，所有的數(shù)據(jù)庫分布在各站場，采用當(dāng)今先進(jìn)的自動化技術(shù)，系統(tǒng)控制分為就地、站控和中心控制，通過軟件設(shè)置可較方便完成各權(quán)限的切換。（2）調(diào)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由高性能計(jì)算機(jī)工作站、高速數(shù)據(jù)網(wǎng)及在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的軟件等組成高可靠性的實(shí)時控制管理系統(tǒng)（3）對油品順序輸送和分輸跟蹤監(jiān)控。（4）對遠(yuǎn)控閥室有效監(jiān)控以保證管道在大落差山區(qū)的防靜壓和防泄漏的運(yùn)行安全。（5）使用光纖通信為通信傳輸主信道，采用公網(wǎng)作為備用通信，以確保光纖中斷時，能及時切換到公網(wǎng)上保證生產(chǎn)的正常監(jiān)控。（6）軟件先進(jìn)、成熟，而易于操作、修改、維護(hù)，有較強(qiáng)的人機(jī)對話能力。2/2/20235二、陜京輸氣管道1、1自動控制方案陜京輸氣管道SCADA/POAS系統(tǒng)主要監(jiān)控對象為：4座計(jì)量站---靖邊首站、北京末站、琉璃河分站、永清站（永清站----分輸站去天津）9個RTU遙控閥室7個清管站（陰極保護(hù)）3個輸氣管理處設(shè)有遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)---負(fù)責(zé)本管理處管線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了三級控制調(diào)度中心------站控系統(tǒng)-----就地控制2/2/202362/2/20237(1)調(diào)度中心---遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制(2)站控系統(tǒng)---ACS集中監(jiān)視、分散控制(3)就地手動控制北京調(diào)度中心負(fù)責(zé)對全線進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)度管理，監(jiān)視沿線各站的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)---壓力、溫度、流量、陰極保護(hù)、供配電、通信系統(tǒng)閥門、RTU閥室。遠(yuǎn)程參數(shù)下載2/2/20238(1)調(diào)度中心---遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制(2)站控系統(tǒng)---ACS集中監(jiān)視、分散控制(3)就地手動控制ACS采用PLC為主的集中監(jiān)分散控制方案。4個計(jì)量站均配有人機(jī)界面和單回路流量計(jì)算機(jī)。首末站還配有全組分氣體分析儀。硫化氫分析儀、水分分析儀用于全組分分析和計(jì)算。4座計(jì)量站只有少數(shù)人值班。監(jiān)控功能調(diào)節(jié)流程切換2/2/20239(1)調(diào)度中心---遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制(2)站控系統(tǒng)---ACS集中監(jiān)視、分散控制(3)就地手動控制現(xiàn)場閥門操作---就地進(jìn)行①站遠(yuǎn)程操作—站上設(shè)備由調(diào)度中心實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，如全線各種關(guān)閉和帶RTU的閥室關(guān)斷。②站就地操作站上設(shè)備---如電動閥等，由站控系統(tǒng)界面操作完成。就地方式可以轉(zhuǎn)換為遠(yuǎn)程2/2/202310(4)設(shè)備維護(hù)設(shè)備維護(hù)分為閥門維護(hù)和變送器維護(hù)閥門維護(hù)需要就地維護(hù)遠(yuǎn)程不能控制變送器維護(hù)對4-20mA信號檢查2/2/2023111.2系統(tǒng)配置陜京輸氣管道SCADA系統(tǒng)是由法國CEGELEC跨國電氣公司下屬的AEC自動化工程公司作為系統(tǒng)集成的主承包商。VIEWSTAR750-----調(diào)度中心系統(tǒng)軟件PCVIEWS----輸氣處監(jiān)視軟件ModiconPLC-----站控系統(tǒng)RTUFactoryLink-------站控系統(tǒng)MMI主通信線路------美國休斯通信公司衛(wèi)星—備用通道為公用電信網(wǎng)PSTN2/2/2023122/2/2023131.3調(diào)度中心硬件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

VS750是以網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)為操作平臺，SUN工作站64位操作系統(tǒng)，主機(jī)2臺互為冗余操作站2臺、模擬工作站1臺、工程師站1臺、PC機(jī)打印機(jī)投影系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。1臺WindowsNT服務(wù)器充當(dāng)網(wǎng)關(guān)，支持TCP/IP互聯(lián)協(xié)議ODBC軟件開放型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)從SCADA系統(tǒng)將運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)、事件、歸檔報告等實(shí)時傳遞到經(jīng)理級連接路由器+前端處理機(jī)（FEP)2臺操作員站、1臺管道模擬站、工程師站、培訓(xùn)工作站主站、前端處理機(jī)、和操作員站之間采用GPS來實(shí)現(xiàn)時間同步2/2/2023141.4站控系統(tǒng)站控RTUModiconPLC(1)計(jì)量站4個計(jì)量站配有單回路流量計(jì)算機(jī)，每座計(jì)量站的RTU都是由3個具有熱備功能的PLC控制器組成。(2)RTU閥室閥室RTU包括CPU模塊、直流電源模塊、數(shù)字輸入/輸出模塊和網(wǎng)絡(luò)模塊。與RTU通信的現(xiàn)場設(shè)備：溫度元件、壓力變送器、氣液聯(lián)動閥門、熱電發(fā)生器、電源系統(tǒng)。(3)清管站7座清管站模塊RTU2/2/2023151.5SCADA系統(tǒng)核心軟件---VS750VS750是德國GECELCEAEG公司自主開發(fā)的監(jiān)視控制系統(tǒng)。VS750是基于X-WINDOWS的圖形操作界面提供三維圖形顯示。陜京線全線走向圖、站控系統(tǒng)流程圖、動態(tài)顯示管道和設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。數(shù)據(jù)、報警信息提供管道模擬軟件2/2/202316VS750主要功能多重菜單、對話框遙測、調(diào)控信息指令顯示運(yùn)行狀態(tài)各種操作信息、報警信息記錄與打印事件、報警、狀態(tài)歸檔報表】曲線、圖形管道陰極保護(hù)系統(tǒng)實(shí)時監(jiān)測火災(zāi)監(jiān)測冗余功能通信系統(tǒng)保障模擬數(shù)據(jù)2/2/202317二、克拉瑪依-獨(dú)山子管線應(yīng)用2.1系統(tǒng)介紹該SCADA系統(tǒng)由工控機(jī)PC+PLC及微波信道組成。各站和調(diào)度中心----10BT的Ethernet局域網(wǎng)，工業(yè)PC和PLC通過以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。站控PLC和設(shè)備PLC通過AB公司的DH網(wǎng)連接系統(tǒng)采用三級控制現(xiàn)場控制、站控、調(diào)度中心控制2/2/202318系統(tǒng)總體方案2/2/2023192.2系統(tǒng)硬件工業(yè)計(jì)算機(jī)PC主控PLC----美國AB公司的PLC25/40E處理器作為控制器。PLC硬件配置I/O點(diǎn)數(shù)，分布在4個泵站，合計(jì)429點(diǎn)首站有67個點(diǎn)，四站139點(diǎn)，六站140點(diǎn)，末站83點(diǎn)I/O框架及配置2/2/2023201.3系統(tǒng)軟件(1)主機(jī)編程軟件---Honeywell公司的SCAN300軟件。運(yùn)行在windowsNT系統(tǒng)，開放性好軟件特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)靈活易于操作維護(hù)開放性對通訊要求不高2/2/202321(2)PLC主控程序設(shè)計(jì)PLC采用AB公司的Rslogix5圖形軟件編輯。2/2/202322三、蘭成渝輸油管道的自動化系統(tǒng)一、系統(tǒng)描述OASYS是Metso公司設(shè)計(jì)制造的一種數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控結(jié)構(gòu)式開放系統(tǒng)，其具有實(shí)時數(shù)據(jù)采集，交互式設(shè)備控制，警報響應(yīng)和自動報告等功能.OASYS包括三個主要的子系統(tǒng):

CMX:

實(shí)時數(shù)據(jù)庫和進(jìn)程組件;

XIS:

歷史數(shù)據(jù)庫環(huán)境;

XOS:

圖形用戶界面，其顯示系統(tǒng)的環(huán)境條件及提供操作控制功能。2/2/202323子系統(tǒng)功能CMX(控制和測量執(zhí)行)是一種實(shí)時的數(shù)據(jù)庫和程序組件，其有收集數(shù)據(jù)，報警監(jiān)測，計(jì)算數(shù)值，驅(qū)動設(shè)備，并為當(dāng)前采集數(shù)據(jù)提供存儲空間，而且能使用戶通過指令控制遠(yuǎn)端設(shè)備等功能.

CMX同遠(yuǎn)程終端設(shè)備(RTUS)或可編程邏輯控制器(PLCS)進(jìn)行通訊，并傳輸指令和采集系統(tǒng)當(dāng)前信息。

XOS子系統(tǒng)提供使用者能在監(jiān)視器上觀察到的OASYS的顯示窗口。XOS(擴(kuò)展工作站)可以使操作者和其他的授權(quán)使用者通過圖形用戶界面(GUI)和其他的OASYS組件進(jìn)行交互操作。XOS系統(tǒng)包括工作站，對話框和窗口，一個典型的鼠標(biāo)命令控制接口。XIS(擴(kuò)展信息系統(tǒng))子系統(tǒng)不但為歷史數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)來源于相關(guān)的數(shù)據(jù)庫)提供存儲空間，而且能夠根據(jù)這些信息創(chuàng)建報告，XIS子系統(tǒng)和CMX子統(tǒng)是相連接的，以把信息從實(shí)時數(shù)據(jù)庫傳送至歷史數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。2/2/202324二、系統(tǒng)配置

蘭成渝輸油管道的OASYS自動化系統(tǒng)由成都控制中心、廊坊控制中心、15座OASYS及PLC站、15座遠(yuǎn)控截斷閥室、3座遠(yuǎn)程監(jiān)視高點(diǎn)組成。成都與廊坊控制中心互為備用中心，中心設(shè)備包括CMX服務(wù)器、XIS服務(wù)器、模擬仿真工作站、工程師工作站、運(yùn)行主管終端、投影工作站、中心調(diào)度工作站、培訓(xùn)工作站、路由器、冗余磁盤陣列、數(shù)字橋、報表打印機(jī)、報警打印機(jī)、刻錄機(jī)等。各站場設(shè)備包括OASYS工作站、路由器、數(shù)字橋、報表打印機(jī)、報警打印機(jī)、PLC系統(tǒng)等。遠(yuǎn)控截斷閥室和高點(diǎn)設(shè)備主要由RTU及相關(guān)設(shè)備構(gòu)成。2/2/202325三、系統(tǒng)主要功能1、OASYS系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)功能

OASYS包括三個主要的子系統(tǒng),分別是CMX,XOS和XIS。另外兩個非常重要的子系統(tǒng)是OMS和

DES。

OMS（OASYS管理站）子系統(tǒng)主要的功能有XOS顯示得升級與優(yōu)化，CMX數(shù)據(jù)庫的脫機(jī)離線配置和系統(tǒng)備份。DES(顯示