論SCADA系統(tǒng)在延煉—西安成品油管道工程中的應(yīng)用

■楊國強(qiáng) 陜西化建工程有限責(zé)任公司陜西西安712100

論SCADA系統(tǒng)在延煉—西安成品油管道工程中的應(yīng)用

■楊國強(qiáng) 陜西化建工程有限責(zé)任公司陜西西安712100

SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。針對(duì)延煉——西安成品油管道工程實(shí)例，介紹了SCADA控制系統(tǒng)在該項(xiàng)目的具體應(yīng)用，描述了SCADA控制系統(tǒng)中在工程中的選型要求、基本功能和數(shù)據(jù)更新方法，實(shí)現(xiàn)管道運(yùn)輸?shù)淖詣?dòng)化、信息化，為SCADA系統(tǒng)在成品油管道工程中的應(yīng)用提供了良好的借鑒。

延煉——西安SCADA系統(tǒng)管道運(yùn)輸

延煉至西安成品油管道工程是陜西省重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一，全長201km，總投資13．2億元，首站位于延安煉油廠惠家河油庫，末站位于西安市臨潼區(qū)斜口鎮(zhèn)，全長200.9km，全線共建3座工藝站場(chǎng)、9座截?cái)嚅y室，設(shè)計(jì)最大輸量820m3/h，輸送油品主要包括：93＃汽油、90＃汽油、5＃柴油、0＃柴油等。該項(xiàng)目采用了SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)控制系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的DCS與電力自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。可以對(duì)輸油管線現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能。

1 工程中SCADA控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

陜西延長石油（集團(tuán)）管道運(yùn)輸公司延煉-西安成品油管道工程SCADA控制系統(tǒng)項(xiàng)目中，對(duì)于首末站站控及水擊和ESD(緊急停車)保護(hù)系統(tǒng)，我們采用AB公司具有世界領(lǐng)先水平的全能綜合性開放控制系統(tǒng)ControlLogix控制系統(tǒng)；對(duì)于SCADA管理中心中關(guān)于管道仿真軟件及泄漏檢測(cè)部分，采用AVDANTICA公司的SPS仿真系統(tǒng)和奧地利DOLPHIN智能音波管道泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能；對(duì)于各管道中的閥室的站控RTU（遠(yuǎn)程終端單元）部分，采用BB公司的RTU產(chǎn)品，來實(shí)現(xiàn)各管線部分的狀態(tài)信息的收集和傳輸控制。所有站控系統(tǒng)包括末站火災(zāi)及消防系統(tǒng)都進(jìn)行集中管理。在正常情況下，由SCADA中心對(duì)全線進(jìn)行監(jiān)視和控制。操作人員在SCADA中心通過計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成對(duì)全線的監(jiān)視、操作和管理。管道沿線各工藝站場(chǎng)無須人工干預(yù)，各站控系統(tǒng)或RTU在SCADA中心的統(tǒng)一指揮下完成各自的工作?？刂茩?quán)限由SCADA中心確定，經(jīng)SCADA中心授權(quán)后，才允許操作人員通過站控系統(tǒng)或RTU對(duì)各站進(jìn)行授權(quán)范圍內(nèi)的工作。當(dāng)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)生故障或系統(tǒng)檢修時(shí)，由站控制系統(tǒng)或RTU自動(dòng)完成對(duì)本站的監(jiān)視控制。當(dāng)進(jìn)行設(shè)備檢修或停車時(shí)，可采用就地手動(dòng)控制。

2 系統(tǒng)選型要求

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)工況，系統(tǒng)選型時(shí)充分考慮到了如下要求：

2.1 系統(tǒng)的可靠性

為確保整個(gè)工藝裝置安全、連續(xù)、穩(wěn)定高效運(yùn)行，控制系統(tǒng)采用分布式結(jié)構(gòu)，開放的冗余通訊網(wǎng)絡(luò)?？刂破鞑捎?：1冗余配置。當(dāng)CPU工作的部分出現(xiàn)問題時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)切換到備份上，保證了系統(tǒng)不間斷工作和數(shù)據(jù)的完整性，不會(huì)丟失。

2.2 系統(tǒng)的操作性

操作員站可冗余使用，即任何一臺(tái)出現(xiàn)故障時(shí)，其功能都可以在其它操作站上實(shí)現(xiàn)。

2.3 系統(tǒng)的維護(hù)性

SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用診斷至模件級(jí)的自診斷功能，使其具有高度的可靠性，其范圍包括主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)、電源、控制器、I/O卡件直至I/O點(diǎn)。系統(tǒng)提供兩種診斷方式：軟件診斷和硬件診斷。便捷的診斷方式使得維護(hù)人員能迅速發(fā)現(xiàn)故障并消除故障。系統(tǒng)內(nèi)任一組件發(fā)生故障，均不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。

2.4 系統(tǒng)的擴(kuò)展性

系統(tǒng)采用分布式冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，用戶可以方便地增加網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)。工業(yè)以太網(wǎng)上最多可掛接100臺(tái)操作員站，100對(duì)冗余現(xiàn)場(chǎng)控制器，主干網(wǎng)(以太網(wǎng)，遵循TCP/IP協(xié)議)通訊速率為10Mb/s、100Mb/s自適應(yīng)；ProfibusDP（現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)據(jù)處理）總線通訊速率為12Mb/s，一條ProfibusDP總線上最多可掛接125個(gè)從站。

EGR-1能夠在血清、胰島素、內(nèi)皮素、維甲酸等多種調(diào)控因子的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)錄。在參與調(diào)控細(xì)胞的生長、損傷、修復(fù)相關(guān)多種基因的表達(dá)的過程中同時(shí)也受多種因素調(diào)控，如電離輻射、缺氧神等[17]。EGR-1基因表達(dá)的功能主要在接受外界信號(hào)刺激后，基因表達(dá)的產(chǎn)物在細(xì)胞內(nèi)的信號(hào)傳遞，通過信號(hào)通路的級(jí)聯(lián)反應(yīng)從而調(diào)控下游靶基因的表達(dá)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的生物學(xué)功能[18]。

2.5 系統(tǒng)的安全性

系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)采用分級(jí)方式，控制網(wǎng)與廠局域網(wǎng)、MIS網(wǎng)采用網(wǎng)關(guān)隔離，網(wǎng)關(guān)中可設(shè)置防火墻，以防止病毒襲擊?？刂葡到y(tǒng)設(shè)置用戶數(shù)據(jù)訪問權(quán)限管理，系統(tǒng)可設(shè)置16個(gè)用戶組，1000個(gè)用戶的權(quán)限。

3 實(shí)現(xiàn)的功能

SCADA中心的調(diào)度和操作人員通過SCADA系統(tǒng)操作員工作站提供的管道系統(tǒng)工藝過程的壓力、溫度、流量、密度、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息，完成對(duì)管道全線的監(jiān)控及運(yùn)行管理。調(diào)度人員還可通過操作員工作站完成批量計(jì)劃等調(diào)度管理工作，具體可實(shí)現(xiàn)以下基本功能：

（1）全線啟輸；

（2）增量或減量輸送；

（3）停輸（包括計(jì)劃停輸和故障停輸）；

（5）下達(dá)壓力和流量設(shè)定值；

（6）直接監(jiān)視控制管道沿線各遠(yuǎn)控線路緊急截?cái)嚅y；

（7）混油的自動(dòng)切割、摻混、儲(chǔ)存；

（8）流程切換；

（9）流量計(jì)算、管理；

（10）下達(dá)調(diào)度和操作命令：沿線各個(gè)站場(chǎng)的站控系統(tǒng)及輔助控制系統(tǒng)或RTU將完成對(duì)相應(yīng)站場(chǎng)的監(jiān)控及連鎖保護(hù)等任務(wù)，并接受和執(zhí)行SCADA中心下達(dá)的命令；

（11）儀表故障診斷分析；

（12）管道故障處理，如管道發(fā)生泄漏、發(fā)生威脅管道安全的水擊、沿線各站非正常關(guān)閉、對(duì)異常和故障工況的連鎖保護(hù)等；

（13）發(fā)布ESD命令；

（14）控制權(quán)限的確定；

（15）通信信道故障時(shí)主備信道的切換；

（16）數(shù)據(jù)更新：SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)更新采用多種方式進(jìn)行，如周期掃描、例外掃描、查詢等。在正常情況下，系統(tǒng)采用周期掃描；系統(tǒng)中有突變事件或特殊請(qǐng)求發(fā)生時(shí)，采用其它掃描方式工作，優(yōu)先保證重要數(shù)據(jù)/命令的傳輸，確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。

4 結(jié)論

陜西延長石油（集團(tuán)）管道運(yùn)輸公司延煉-西安成品油管道工程中SCADA控制系統(tǒng)的成功應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了管道運(yùn)輸自動(dòng)化、信息化，為管道運(yùn)輸安全、可靠、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行提供了強(qiáng)有力的支持。

1王華忠.監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)及其應(yīng)用.電子工業(yè)出版社,2010-1-1.

2王振明.SCADA監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā).機(jī)械工業(yè)出版社，2009-1-1.

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