簡(jiǎn)述秦京輸油管道SCADA系統(tǒng)維檢修常用方法

夏秀占

（秦皇島輸油氣分公司,河北 秦皇島 066000）

0 引言

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在長(zhǎng)輸管道控制系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。其主要是以工控機(jī)為HMI界面，PLC及現(xiàn)場(chǎng)儀器儀表設(shè)備為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，它可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行輸油氣設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，最終實(shí)現(xiàn)重要參數(shù)的測(cè)量、數(shù)據(jù)采集、信號(hào)報(bào)警、設(shè)備控制、參數(shù)調(diào)節(jié)等各項(xiàng)功能[1-3]。

長(zhǎng)輸管道屬于高危行業(yè)，安全生產(chǎn)是天字號(hào)工程，沒(méi)有安全就沒(méi)有一切。SCADA系統(tǒng)就好比監(jiān)視輸油生產(chǎn)的眼睛，其工作的穩(wěn)定性直接關(guān)系著輸油生產(chǎn)的穩(wěn)定性，問(wèn)題發(fā)生時(shí)必須及時(shí)解決。俗話說(shuō)：工欲善其事，必先利其器，解決問(wèn)題的關(guān)鍵，是對(duì)該系統(tǒng)的深入了解。

1 秦京輸油管線SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介

秦皇島輸油氣分公司所轄秦京原油管線（以下簡(jiǎn)稱秦京線）附屬6個(gè)輸油站和1個(gè)中心調(diào)度室。秦京線所使用的數(shù)據(jù)采集及監(jiān)視控制系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱SCADA系統(tǒng)）以中控、站控設(shè)備為核心，檢測(cè)儀表和控制儀表為現(xiàn)場(chǎng)單元，完成輸油生產(chǎn)運(yùn)行參數(shù)的顯示、記錄、報(bào)警及保護(hù)。

調(diào)度中心控制系統(tǒng)主要包括AB公司的PLC、中心路由器、交換機(jī)及操作員工作站；各站控制系統(tǒng)主要包括PLC、SLC、路由器、現(xiàn)場(chǎng)溫度變送器、壓力變送器及操作員工作站，如圖1所示。

圖1 秦京線SCADA系統(tǒng)構(gòu)成示意圖Fig.1 Qin jing line SCADA system structure diagram

2 秦京線SCADA系統(tǒng)故障排除及解決方法

依據(jù)當(dāng)前的秦京線設(shè)備種類和控制要求，將各站控制系統(tǒng)大體分為3種：

1）輸油泵機(jī)組監(jiān)視控制系統(tǒng)。

2）工藝聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。

3）熱媒爐監(jiān)視控制系統(tǒng)。

輸油泵機(jī)組控制系統(tǒng)監(jiān)視參數(shù)主要包括輸油泵及電機(jī)的各項(xiàng)溫度、輸油泵進(jìn)出口壓力等，工藝聯(lián)鎖控制系統(tǒng)監(jiān)視參數(shù)主要包括進(jìn)出站壓力、溫度等，熱媒爐控制系統(tǒng)監(jiān)視參數(shù)主要包括熱媒爐系統(tǒng)中各項(xiàng)溫度、壓力、流量。

2.1 SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及顯示

秦京線各站的數(shù)據(jù)采集主要通過(guò)羅克韋爾（AB）公司PLC和SLC實(shí)現(xiàn)。其中，PLC主要采集輸油泵系統(tǒng)及工藝系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，SLC主要采集熱媒爐系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)顯示主要通過(guò)工控機(jī)監(jiān)視畫(huà)面及觸摸屏來(lái)實(shí)現(xiàn)，工控機(jī)顯示所有輸油泵機(jī)組運(yùn)行參數(shù)、工藝系統(tǒng)參數(shù)及熱媒爐系統(tǒng)部分主要參數(shù)；觸摸屏顯示所有熱媒爐運(yùn)行參數(shù)。各站工控機(jī)監(jiān)視畫(huà)面顯示數(shù)據(jù)中，工藝系統(tǒng)及輸油泵系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來(lái)源于PLC，而熱媒爐的數(shù)據(jù)來(lái)源于SLC。同時(shí)，PLC與SLC通訊，從SLC中直接采集熱媒爐數(shù)據(jù)，并與其他數(shù)據(jù)一起打包，發(fā)送給調(diào)度中心PLC。調(diào)度中心的PLC5匯總數(shù)據(jù)后，最終全部顯示到調(diào)度中心的工控機(jī)監(jiān)控畫(huà)面里。

2.2 秦京線SCADA系統(tǒng)常見(jiàn)故障

總結(jié)以往SCADA系統(tǒng)發(fā)生過(guò)的問(wèn)題，主要有以下幾種：

1）調(diào)度（站控）中心上位機(jī)監(jiān)視畫(huà)面中數(shù)據(jù)與實(shí)際不符。

2）調(diào)度中心顯示與各站通訊時(shí)好時(shí)壞。

3）工控機(jī)監(jiān)控畫(huà)面中數(shù)據(jù)出現(xiàn)“？？？”。

4）觸摸屏顯示“與PLC通訊中斷”，無(wú)顯示數(shù)據(jù)。

5）工藝系統(tǒng)中，無(wú)紙記錄儀數(shù)據(jù)正常，上位機(jī)數(shù)據(jù)為“？？？”。

2.3 故障排除方法

問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)，部分維修人員面對(duì)問(wèn)題往往無(wú)從下手，原本很簡(jiǎn)單的問(wèn)題，卻因?yàn)榫S修人員的盲目而無(wú)法解決，即使最終解決了，也多做了許多無(wú)用功。

例如：某站1#熱媒爐觸摸屏顯示數(shù)據(jù)丟失，提示“與PLC通訊中斷”，維修人員看到此現(xiàn)象，就盲目的斷定是SLC出了問(wèn)題，直接從SLC查起，由于對(duì)SLC又不了解，不知從何查起。其實(shí)，針對(duì)該問(wèn)題，可以這樣入手，發(fā)現(xiàn)觸摸屏數(shù)據(jù)丟失后，不是上來(lái)就從SLC查，而是先看下工控機(jī)中相應(yīng)的數(shù)據(jù)是否正常。

正常，那么就不是SLC的問(wèn)題，只要檢查觸摸屏與交換機(jī)之間的通信情況就可以了。

不正常，則首先查看下另一臺(tái)爐的數(shù)據(jù)是否正常，正常則直接查看問(wèn)題爐的SLC工作狀態(tài)及其與交換機(jī)連接的線路是否有松動(dòng)，另一臺(tái)爐也不正常那么直接查看爐后交換工作是否正常就行了。當(dāng)然，以上方法是基于維修人員對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)的熟悉。

下面以某站為例，介紹一下如何運(yùn)用排除法和比較法進(jìn)行故障排除，如圖2所示。

故障1：操作員工作站監(jiān)控畫(huà)面顯示1#、2#爐數(shù)據(jù)均為“？？？？”，觸摸屏顯示正常。

原因分析及排除方法：

上位機(jī)畫(huà)面顯示熱媒爐數(shù)據(jù)來(lái)源于SLC，工作站與SLC之間的鏈路中設(shè)備包括：SLC、交換機(jī)、TP-Link、工控機(jī)，通訊模式為以太網(wǎng)通訊，連接線為網(wǎng)線，下面逐一比較、排除。

第一步：觸摸屏數(shù)據(jù)正常，排除現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)設(shè)備故障原因，排除SLC與交換機(jī)設(shè)備問(wèn)題，證明之間的線路正常。

第二步：查看上位機(jī)其它數(shù)據(jù)是否正常。工藝系統(tǒng)參數(shù)正常，排除TP-Link、工作站設(shè)備及之間的線路問(wèn)題。

那么現(xiàn)在就可以斷定是交換機(jī)和TP-Link之間的線路問(wèn)題了，只要查看一下兩端設(shè)備接口狀態(tài)及網(wǎng)線有無(wú)松動(dòng)即可解決。

故障2：工藝系統(tǒng)參數(shù)工控機(jī)顯示全為“？？？？”。

原因分析及排除方法：

從現(xiàn)場(chǎng)變送器到上位機(jī)，中間主要設(shè)備包括：現(xiàn)場(chǎng)變送器、PLC、TP-Link、上位機(jī)及其線路，下面注意比較，排除。

第一步：查看工控機(jī)熱媒爐系統(tǒng)數(shù)據(jù)是否正常。

不正常，則直接查T(mén)P-Link工作狀態(tài)、工控機(jī)網(wǎng)卡及TP-Link與工控機(jī)之間的連線是否正常即可。

正常，則證明工控機(jī)網(wǎng)卡及到TP-Link之間的線路正常，TP-Link設(shè)備正常。

第二步：查PLC工作狀態(tài)。

故障燈亮，則證明PLC故障。

狀態(tài)正常，則再查PLC到TP-Link之間的連接是否正常。大部分均由網(wǎng)線松動(dòng)造成。

故障3：工藝系統(tǒng)參數(shù)工控機(jī)監(jiān)控畫(huà)面顯示為“？？？？”或者“0”，以出站溫度為例。

原因分析：

從現(xiàn)場(chǎng)變送器到上位機(jī)，中間主要設(shè)備包括：現(xiàn)場(chǎng)變送器、信號(hào)分配器、PLC5、TP-Link、上位機(jī)及線路，排除方法如下。

第一步：查看一下無(wú)紙記錄儀顯示是否正常。

不正常，則直接查現(xiàn)場(chǎng)變送器、信號(hào)分配器及之間鏈路。

正常，則證明現(xiàn)場(chǎng)變送器信號(hào)分配器這段鏈路、設(shè)備及接線正常。

第二步：工控機(jī)中其它工藝參數(shù)正常則證明PLC到工控機(jī)這段鏈路及設(shè)備正常，直接查，信號(hào)分配器到PLC對(duì)應(yīng)通道之間接線即可解決。

3 結(jié)束語(yǔ)

文中談到的問(wèn)題解決方法，都是基于SCADA系統(tǒng)中信號(hào)流的走向、畫(huà)面數(shù)據(jù)顯示的比較來(lái)逐項(xiàng)排除，解決問(wèn)題?？焖倥懦龁?wèn)題的關(guān)鍵在于檢修人員對(duì)系統(tǒng)及信號(hào)流的走向的了解程度，熟知各節(jié)點(diǎn)的功能，只有這樣才能在面對(duì)問(wèn)題時(shí)，從源頭查起，抓住關(guān)鍵點(diǎn)，在最短時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題。

[1]王華忠.監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)及其應(yīng)用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2013.

[2]黃澤俊,虞獻(xiàn)正,尹旭東.石油天然氣管道SCADA系統(tǒng)技術(shù)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2013.

[3]閆書(shū)磊.局域網(wǎng)組建與維護(hù)[M].北京:人民郵電出版社,2012.