油氣長輸管道SCADA完整系統(tǒng)

1、 11油氣長輸管道SCADA系統(tǒng)迄今為止，管道運輸在世界上已有130多年的歷史。我國雖然是世界上最早利用管道運輸?shù)膰抑?，但其發(fā)展卻比較緩慢。1949年以前，我國的管道運輸幾乎是空白。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，初步形成了東北、華北、華東輸油管網(wǎng)及西南輸氣管網(wǎng)、西北一帶油氣管網(wǎng)已初具規(guī)模。全國石油、天然氣產(chǎn)量的90%通過長輸管道源源不斷地輸向煉油廠、化工廠及海運碼頭。作為油氣長輸管道自動化系統(tǒng)同樣經(jīng)歷了循序漸進(jìn)的發(fā)展過程。早期主要采用就地通用指示儀表為主，主要設(shè)備的控制（如閥門的開、關(guān)；輸油泵的啟、停等）均由手動控制，輸油工人通過巡視記錄主要參數(shù)（如溫度、壓力、流量等）。70年代末，由于當(dāng)時國內(nèi)的自動

2、化控制設(shè)備與國外相比處于嚴(yán)重落后的地步，國內(nèi)企業(yè)紛紛通過技術(shù)轉(zhuǎn)讓、合資合作、集團(tuán)經(jīng)營等形式改善設(shè)備。如在長輸管道上廣泛應(yīng)用1151、2088等壓力變送器、瑞士SAAB雷達(dá)液位計等，流量計量方法已由原始的計量儀表檢測、手工計算產(chǎn)生報告發(fā)展成為由流量計產(chǎn)生信號遠(yuǎn)傳至流量計算機或RTU、DCS、PLC等站級控制系統(tǒng)進(jìn)行流量累計計算并自動生成相應(yīng)報告。80年代末，計算機硬件、軟件、特別是網(wǎng)絡(luò)、通信的發(fā)展，管道運輸行業(yè)均配置了先進(jìn)的SCADA系統(tǒng)，如“東營-黃島輸油管道”是我國第一條實現(xiàn)全線自動化技術(shù)的輸油管道，該管道是與加拿大努法公司聯(lián)合設(shè)計的，代表了當(dāng)時世界先進(jìn)水平。此后，進(jìn)入90年代后，通過對世界

3、先進(jìn)技術(shù)的消化和吸收，運用國內(nèi)自己的技術(shù)力量先后設(shè)計和編制了以站控為主的花土溝格爾木輸油管道；輪南-庫爾勒輸油管道；鄯善-烏魯木齊輸氣管道；陜甘寧氣田-西安輸氣管道；陜甘寧氣田-北京輸氣管道；陜甘寧氣田-銀川輸氣管道等。111油氣長輸管道SCADA系統(tǒng)概述SCADA系統(tǒng)概述近20年來，隨著4C（Computer,Control,Communication,CRT）技術(shù)的發(fā)展，先進(jìn)的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SupervisoryControlandDataAcquisition），簡稱SCADA系統(tǒng)，廣泛用于電網(wǎng)、水網(wǎng)、輸油氣管網(wǎng)、智能建筑等領(lǐng)域，通過主機和以微處理器為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程終端裝置RTU、PL

4、C（或其它輸入/輸出設(shè)備的通信收集數(shù)據(jù)，實現(xiàn)整個工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控，從而保證系統(tǒng)的安全運作及優(yōu)化控制。矚慫潤厲釤瘞睞櫪廡賴。監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)的主要組成部分是：遠(yuǎn)程終端設(shè)備（RTU）、主站計算機（包括硬件和軟件）、操作人員數(shù)據(jù)顯示和控制盤及有關(guān)的外圍設(shè)備。目前SCADA系統(tǒng)突出的特點是具有集散控制功能和自我診斷、冗余、備用計算機。SCADA系統(tǒng)已由集中控制、集中管理發(fā)展成集散控制、集中管理的方式。主機更多地用作數(shù)據(jù)采集與分析，常常不必以實時的方式運行。而由“智能”遠(yuǎn)程終端裝置（RTU）配上先進(jìn)的軟件在現(xiàn)場進(jìn)行集散式控制。圖11-1和圖11-2分別為傳統(tǒng)和新型SCADA系統(tǒng)。聞創(chuàng)溝燴鐺

5、險愛氌譴凈。中央計尊機需色開擾肘歩管工柞站J遠(yuǎn)程通信踐略處理輸入/輯出遙熬栽置it理輸入/W出遙酣慕連外扭設(shè)備占占圖11-1傳統(tǒng)SCADA系統(tǒng)楚其它中來赴理翱絡(luò)通信前端站主機就他飪理A/5iHi外圍設(shè)備站網(wǎng)絡(luò)擁址舷制申卿S鄆就地處理輸入/輸出就地業(yè)理*Amaj亦置申處理WLV輸出曲測計算機憲色関極射魏:汩遠(yuǎn)程逋械朗悖工作站洋送弩它站打印機就也入機接口圖11-2新型SCADA系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)的基本部分是遠(yuǎn)距離終端設(shè)備（RTU）。它是系統(tǒng)中的關(guān)鍵性裝置，是對運行著的生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控的最通用的設(shè)備，具有對現(xiàn)場工況進(jìn)行最佳控制的能力，目前正朝著分散型智能方向發(fā)展。這是實現(xiàn)管道自動監(jiān)控的首要突破點，是

6、一項重要的硬件開發(fā)任務(wù)。殘騖樓諍錈瀨濟溆塹籟。SCADA系統(tǒng)是用工業(yè)上普遍接受的標(biāo)準(zhǔn)所制約的組件塊組合起來的，其組合構(gòu)成因工程而異，因?qū)こ炭刂乒δ艿囊蠖悾驅(qū)τ嬎銠C系統(tǒng)的建立方式而異。這個系統(tǒng)是不能夠購買定型的，對任何一條管道都存在一個新開發(fā)的過程，包括它的硬件組成及軟件系列。這項工作應(yīng)在國內(nèi)成立一個專業(yè)性的SCADA技術(shù)研究開發(fā)機構(gòu)來進(jìn)行。這是一項重要的系統(tǒng)軟硬件開發(fā)業(yè)務(wù)。釅錒極額閉鎮(zhèn)檜豬訣錐。建立SCADA系統(tǒng)的整套計算機系統(tǒng)，所用的微型計算機是一種大規(guī)模集成電路技術(shù)，功能齊全，使用方便，易于擴展。用一臺小型計算機作為主機，配備多臺以微處理機為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程終端裝置，即組成具有遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)

7、采集和顯示的、人機對話的、遠(yuǎn)程控制及數(shù)據(jù)處理功能的SCADA系統(tǒng)。彈貿(mào)攝爾霽斃攬磚鹵廡。計算機硬件組成之后，與之配套使用的系列軟件開發(fā)，即成為該管道獨具特點的SCADA系統(tǒng)所必需；系列軟件的主要部分包括：基本SCADA軟件、支持軟件和應(yīng)用軟件。而具體管道的應(yīng)用軟件又可以包羅萬象，用來體現(xiàn)該管道所特有的復(fù)雜要求。謀養(yǎng)摶篋飆鐸懟類蔣薔。SCADA系統(tǒng)的構(gòu)成有檢測裝置、數(shù)據(jù)采集與就地控制裝置（RTU）、中央主控站、通信系統(tǒng)及軟件。SCADA系統(tǒng)的控制過程是由設(shè)在控制中心的主控計算機對遠(yuǎn)程終端裝置RTU進(jìn)行定時詢問，把分散在各個站的情況通過通信線路傳送給中央主控計算機進(jìn)行全線的統(tǒng)一管理和監(jiān)視控制。而各

8、個站的監(jiān)視控制一般由RTU或可編程序控制器來獨立完成，泵站可以無人值守，從而形成可靠的計算機網(wǎng)絡(luò)式分布控制系統(tǒng)。夏礴懇蹣駢時盡繼價騷。SCADA系統(tǒng)的控制功能：監(jiān)測流量、壓力和溫度；啟/停泵；開、關(guān)調(diào)節(jié)閥；執(zhí)行邏輯/順序控制；泄漏檢測及清管控制等。一些較先進(jìn)的SCADA系統(tǒng)還具有偶然事故分析；費用風(fēng)險管理；流體質(zhì)量/組分跟蹤；合同監(jiān)督，銷售時機分析以及儀器校正等功能。煢楨廣鰳鯡選塊網(wǎng)羈淚。管道自動監(jiān)控系統(tǒng)所能達(dá)到的水平，基本為站內(nèi)無人值守，全線經(jīng)SCADA系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離集中監(jiān)視與控制。管道全線通常按三級設(shè)計：第一級：控制中心集中監(jiān)視與控制；第二級：站控；第三級：就地手動控制。在一般情況下，使用

9、第一級控制（站內(nèi)無人值守），這是SCADA系統(tǒng)設(shè)計的目的控制級。但是，當(dāng)通信（如微波通信。光纖通信等）出現(xiàn)故障或控制中心主計算機發(fā)生故障時，可使用第二級控制，這是一種后備手段，當(dāng)發(fā)生緊急事故或設(shè)備檢修時，可使用第三級控制。鵝婭盡損鵪慘歷蘢鴛賴。SCADA系統(tǒng)的構(gòu)成方式輸油管道所采用的現(xiàn)代SCADA系統(tǒng)的配置形式，如圖11-3所示。SCADA系統(tǒng)的指揮中樞一一主機或中央處理機（CPU）通常是按冗余（雙機）配置形式提供的。利用已編制成的程序，主機可與從控制中心的操作員控制臺到安裝在現(xiàn)場的RTU（或PC，下同）的所有系統(tǒng)組成設(shè)備進(jìn)行通信?？刂浦行牡牟僮魅藛T能夠在安裝有一臺或幾臺彩色CRT和鍵盤的控制

10、臺上，監(jiān)視該系統(tǒng)運行的實時數(shù)據(jù)信息，并向RTU發(fā)出操作命令，實現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。該系統(tǒng)的外部設(shè)備，如彩色CRT顯示終端、打印機等，均可為兩臺主機共享。一旦在線（聯(lián)機）監(jiān)控的主機發(fā)生故障，外部設(shè)備即可自動地切換到備用的主機上?；[從媽羥為贍僨蟶練淨(jìng)?！縩蚱設(shè)切換開關(guān)8口UN稟電）避信控制器CCM通宿控制塞通信切換丈關(guān)I申申HTU變蠶備RTURTURTUUCH圖11-3輸油管道現(xiàn)代SCADA系統(tǒng)配置圖系統(tǒng)中還安裝有一臺或幾臺以微處理機為核心的工程師/程序員終端，配有CRT、鍵盤和打印機，用以完成“多重任務(wù)”，如程序編制、修改和工程計算、管理等。它與備用主機共用文件。預(yù)頌圣鉉儐歲齦訝驊糴?，F(xiàn)在，一臺主機能與

11、上百臺或更多的RTU通信并對其進(jìn)行控制?，F(xiàn)代的SCADA系統(tǒng)，則采用以微處理機為基礎(chǔ)的通信控制器，通過調(diào)制解調(diào)器（MODE）及通信媒質(zhì)（如電話線、微波線路、光纖或衛(wèi)星線路）來控制系統(tǒng)的通信。主機監(jiān)控RTU的數(shù)量，取決于控制中心主計算機處理、存儲能力的大小。滲釤嗆儼勻諤鱉調(diào)硯錦。SCADA系統(tǒng)中，無論是控制中心的主機系統(tǒng)或是現(xiàn)場的RTU,通常采用不間斷電源設(shè)備（UPS），以保證無論在電網(wǎng)正常供電或者短期故障停電情況下，整個供電系統(tǒng)都能可靠地工作，從而確保SCADA系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。SCADA系統(tǒng)的功能在管道運輸中，管道的自動監(jiān)控系統(tǒng)尤為重要，它直接關(guān)系到管道的正常運行，為解決這些特殊工藝要求，并適

12、應(yīng)現(xiàn)代管理方式，管道自動監(jiān)控系統(tǒng)通常采用先進(jìn)的SCADA系統(tǒng)對全線進(jìn)行監(jiān)視、控制和管理，以達(dá)到安全輸送、科學(xué)管理、降低消耗、提高經(jīng)濟效益之目的。擁締鳳襪備訊顎輪爛薔。（1）控制中心主計算機功能?？刂浦行闹饔嬎銠C按順序?qū)γ恳慌_RTU定期進(jìn)行查詢，其主要功能如下：監(jiān)視各站的工作狀態(tài)及設(shè)備運行情況，采集各站主要運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，包括有：檢測量：進(jìn)出站油溫、油壓；首站、末站和分輸站流量；輸油泵機組（包括原動機及輔機）的有關(guān)數(shù)據(jù)；油灌液位、油溫及儲油量，泵機組進(jìn)出口油溫、油壓及流量，燃料油壓力及流量；泵站出站壓力調(diào)節(jié)間的開度及閥前、后壓差；站母線電壓、輸油泵電機電流等。贓埶俁閫歲匱閶鄴鎵騷。b報警信號

13、：油品進(jìn)站壓力過低，出站壓力過高；油灌液位（高、低）超限；停電。輸油泵機組故障停運；出站調(diào)節(jié)間故障；輸油泵機組軸承溫度過高，振動量過大；安全閥。泄壓閥動作等。壇搏鄉(xiāng)囂懺蔞鍥鈴氈淚。C.狀態(tài)量：輸油泵機組、出站調(diào)節(jié)閥和主要閥門的運行狀態(tài)。向RTU發(fā)布命令，通過RTU進(jìn)行遠(yuǎn)方操作、控制，主要有：a.從遠(yuǎn)方各輸油站PLC采集數(shù)據(jù)，監(jiān)視各輸油站工作狀態(tài)及設(shè)備運行情況。記錄重要事件的發(fā)生，工藝參數(shù)及設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)超限報警，顯示、打印報警報告。蠟變黲癟報倀鉉錨鈰贅。b給遠(yuǎn)方各輸油站的PLC發(fā)送指令（同時進(jìn)行指令記錄），程序自動啟停機組、開關(guān)閥門及自動切換工藝流程。買鯛鴯譖曇膚遙閆擷凄。c對需要調(diào)節(jié)的主要

14、參數(shù)如壓力、油溫、流量進(jìn)行遠(yuǎn)方給定和自動調(diào)節(jié)，對各輸油站的工藝參數(shù)及設(shè)備運行狀態(tài)參數(shù)的報警值及停機（跳閘）設(shè)定值可進(jìn)行遠(yuǎn)方修改。綾鏑鯛駕櫬鶘蹤韋轔糴。顯示管道全線的工作狀態(tài)，打印管道全線運行報告。對管道全線密閉輸送進(jìn)行水擊超前保護(hù)控制。對管道全線進(jìn)行實時工藝計算和優(yōu)化運行控制。對管道全線進(jìn)行清管控制。對管道全線及各站運行的設(shè)備狀態(tài)及工藝參數(shù)進(jìn)行現(xiàn)行趨勢顯示和歷史趨勢顯示。i.對系統(tǒng)設(shè)備的故障與事件等具有自檢功能。驅(qū)躓髏彥浹綏譎飴憂錦。j用系統(tǒng)的外圍輔助設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)庫編制和顯示圖像編制。就地控制系統(tǒng)RTU的主要功能過程變量巡回檢測和數(shù)據(jù)處理；向控制中心報告經(jīng)選擇的數(shù)據(jù)和報警；提供畫面、圖象顯示；

15、除執(zhí)行控制中心的控制命令外，還可獨立進(jìn)行工作，實現(xiàn)PID及其它控制；實現(xiàn)流程切換；進(jìn)行自診斷程序，并把結(jié)果報告控制中心；提供給操作人員操作記錄和運行報告。數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)功能SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)是一個重要的環(huán)節(jié)。它利用各種通信線路，把主計算機與分散在遠(yuǎn)處的RTU有機地連接起來，實時進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的交換和處理。貓蠆驢繪燈鮒誅髏貺廡。112SCADA自動監(jiān)控系統(tǒng)軟件11.2.1軟件構(gòu)成自動控制系統(tǒng)必須有軟件的支持才能進(jìn)行工作?，F(xiàn)代SCADA系統(tǒng)能否運行成功，將取決于軟件。SCADA系統(tǒng)軟件分為控制中心軟件和站控系統(tǒng)軟件；它們通常又可分為系統(tǒng)軟件、過程軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)

16、、程序設(shè)計系統(tǒng)以及與計算機密切相關(guān)的程序。系統(tǒng)軟件質(zhì)量的好壞對過程軟件、應(yīng)用軟件能否正常工作及編制程序、調(diào)制程序的方便性有直接影響。鍬籟饗逕瑣筆襖鷗婭薔。過程軟件一般由計算機系統(tǒng)供應(yīng)廠家提供，用戶有時可根據(jù)需要進(jìn)行修改，通常是模塊化，采用填空式或?qū)υ捠竭M(jìn)行編制。構(gòu)氽頑黌碩飩薺齦話騖。應(yīng)用軟件是在過程軟件的基礎(chǔ)上編制出來的，是面向用戶本身的程序。它由用戶、咨詢公司或系統(tǒng)供應(yīng)廠家研制開發(fā)。應(yīng)用軟件是SCADA系統(tǒng)最重要的組成部分。輒峰陽檉籪癤網(wǎng)儂號澩?？刂浦行能浖到y(tǒng)軟件。系統(tǒng)軟件包括如下內(nèi)容：數(shù)據(jù)庫管理軟件，管理和監(jiān)視主計算機系統(tǒng)實時多功能軟件，系統(tǒng)安全保護(hù)軟件，故障檢測及恢復(fù)軟件，主計算機網(wǎng)絡(luò)

17、軟件，系統(tǒng)生成和初始化軟件，用于維護(hù)和修改軟件系統(tǒng)的實用程序軟件，程序開發(fā)，編譯用戶編寫的高級語言程序等。堯側(cè)閆繭絳闕絢勵蜆贅。過程軟件。過程軟件包括如下內(nèi)容：數(shù)據(jù)庫管理軟件，網(wǎng)絡(luò)通信控制軟件，信息采集系統(tǒng)軟件，報警顯示生成、趨勢顯示軟件，報告生成軟件，系統(tǒng)重新啟動軟件等。識饒鎂錕縊灩筧嚌儼淒。應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件包括如下內(nèi)容：管道操作監(jiān)視、控制軟件，報告、檢測及實時管道模擬軟件，水擊控制軟件等。站控系統(tǒng)軟件站控系統(tǒng)軟件一般包括下列內(nèi)容：操作系統(tǒng)軟件，數(shù)據(jù)采集、記錄、處理、顯示、監(jiān)視、趨勢顯示軟件，報警和正常停機控制軟件，站壓力閉環(huán)控制軟件，泵機組或設(shè)備控制軟件，故障診斷軟件，與控制中心和其它站

18、的通信控制軟件，其它控制及站應(yīng)用軟件等。凍鈹鋨勞臘鍇癇婦脛糴。11.2.2軟件介紹目前，國際上開發(fā)、研制的用于長輸管道自動監(jiān)控的系統(tǒng)軟件比較豐富，使數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)和應(yīng)用水平不斷提高。在此，簡要介紹幾種目前在自動監(jiān)控領(lǐng)域較先進(jìn)的系統(tǒng)軟件。恥諤銪滅縈歡煬鞏鶩錦。目前在自動監(jiān)控領(lǐng)域中占有領(lǐng)先地位的WindowNT操作系統(tǒng)下的S/3SCADA系統(tǒng)美國GSE公司開發(fā)、研制的WindowNT操作系統(tǒng)下的S/3SCADA系統(tǒng)軟件(Version4.1)(以下簡稱S/3SCADANT系統(tǒng)軟件)是一個比較成熟的系統(tǒng)軟件，它集現(xiàn)代控制技術(shù)、管理技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù)和視頻技術(shù)于一身，

19、緊跟新技術(shù)的發(fā)展，特別適用于輸油長輸管道。S/3SCADANT系統(tǒng)軟件是在傳統(tǒng)的S/3SCADA系統(tǒng)軟件的基礎(chǔ)上，為了適應(yīng)不斷發(fā)展的市場需要而開發(fā)的新型軟件。S/3SCADANT系統(tǒng)軟件的功能。S/3SCADANT系統(tǒng)軟件是一個具有良好界面的信息管理和監(jiān)控系統(tǒng)軟件，它將傳統(tǒng)的S/3SCADA系統(tǒng)與先進(jìn)的圖形操作、信息管理和事件應(yīng)用軟件相結(jié)合，可以實現(xiàn)廣泛的商業(yè)信息共享的開放式環(huán)境。S/3SCADANT系統(tǒng)軟件是信息技術(shù)與SCADA技術(shù)的集中體現(xiàn)。S/3SCADANT系統(tǒng)軟件提供了很多的系統(tǒng)服務(wù)和強有力的交互功能，這些功能由后臺軟件模塊和圖形軟件模塊接口組成，它允許與S/3SCADA系統(tǒng)直接連接

20、，例如與S/3InstAlarm(事件顯示軟件)連接。S/3InstAlarm軟件可以在PC或工作站的控制臺上實施管理、顯示和打印所有系統(tǒng)軟件及報警信息。S/3SCADANT系統(tǒng)軟件的主要功能如下：碩癘鄴頏謅攆檸攜驤蘞。通訊服務(wù)。專用的NXS通訊服務(wù)軟件是S/3SCADANT系統(tǒng)軟件的核心，它提供了SCADA系統(tǒng)與IED(智能電氣設(shè)備)之間的連接。同樣，NXS提供從IED獲得用戶配置的數(shù)據(jù)，并且有用戶可以從SCADA系統(tǒng)和應(yīng)用中存取數(shù)據(jù)的功能。閿擻輳嬪諫遷擇楨秘騖。系統(tǒng)配置。S/3SCADA系統(tǒng)的配置是通過S/3Architect圖形接口軟件來實現(xiàn)的。該接口軟件允許用戶以圖形方式配置整個S/3

21、SCADA系統(tǒng)，它使用了精美的窗口技術(shù)和下拉菜單技術(shù)，也可以單步使用接口進(jìn)行系統(tǒng)配置。從最基礎(chǔ)的點數(shù)據(jù)的輸人到整個系統(tǒng)服務(wù)器的配置，全部都是使用同一工具軟件來完成的。S/3Architect軟件是用于定義和配置全部S/3SCADA系統(tǒng)的單體結(jié)構(gòu)，它可以為S/3SCADA系統(tǒng)按樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)配置全部節(jié)點、通道、設(shè)備以及輸人模塊。它可以建立和維護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，分配現(xiàn)場設(shè)備與I/O點間的地址。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是S/3SCADA系統(tǒng)的核心，它可以定義系統(tǒng)的節(jié)點、進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢、訪問控制表，并產(chǎn)生事件及報警信息。S/3SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫按其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可分為四層：即節(jié)點層、通道層、設(shè)備層和輸人模塊層。S/3SCADA

22、NT系統(tǒng)軟件即沒有配置數(shù)據(jù)庫通訊通道數(shù)的限制，也沒有分配繞CADA系統(tǒng)服務(wù)器節(jié)點的通訊通道數(shù)的限制。每個通道有一個相關(guān)的XMS通訊服務(wù)通道驅(qū)動程序來完成IED的集成。氬嚕躑竄貿(mào)懇彈濾頷漿。事件管理系統(tǒng)。事件管理系統(tǒng)(EventManagementSystemEMS)是S/3SCADA系統(tǒng)的主要功能之一。EMS可以提供遍及SCADA系統(tǒng)與管理，顯示和事件處理有關(guān)的能力。釷鵒資贏車贖孫滅獅贅。圖形管理系統(tǒng)。圖形管理系統(tǒng)(TotalVision)是基于SLGMS圖形庫用于建立圖形顯示的多平臺的工具庫，是當(dāng)今在工業(yè)領(lǐng)域最有力的用戶接口之一。它為系統(tǒng)管理人員提供了多窗口，豐富的標(biāo)準(zhǔn)顯示元素和精美的圖形目

23、標(biāo)庫，并大大地簡化了顯示設(shè)計，可以自由容易、快速地以所需的格式存取、組織當(dāng)前的信息。歷史信息。S/3歷史信息數(shù)據(jù)記錄程序(S/3InformationHistorian)是一個事件驅(qū)動的歷史記錄軟件。S/3歷史信息軟件記錄了點數(shù)據(jù)在變化時數(shù)據(jù)的值和狀態(tài)，它可以捕獲全部短暫的值和狀態(tài)，而不管它的頻率變化的多快，也不像傳統(tǒng)的方式以時間軸作為記錄方式。該軟件還可以完成數(shù)據(jù)的歸并、分解和向上滾動等進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫表。此表可以通過標(biāo)準(zhǔn)的SQL程序調(diào)用。諺辭調(diào)擔(dān)鈧諂動禪瀉類。分配數(shù)據(jù)服務(wù)。這是S/3SCADA系統(tǒng)的DCE(分布式運算環(huán)境)用戶配置，分配數(shù)據(jù)服務(wù)程序(DDS)，為用戶提供了系統(tǒng)范圍內(nèi)命令

24、的自動定位功能，而不需要知道其物理位置。在服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)故障的情況下，DDS可以作為冗余服務(wù)。DDS使用了用戶結(jié)構(gòu)的開放式系統(tǒng)建立分布式運算環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)。嘰覲詿縲鐋囁偽純鉿錈。S/3SCADA系統(tǒng)的兼容。S/3SCADA系統(tǒng)是一個完整的系統(tǒng)，它可以在不同的計算機上運行WindowNT操作系統(tǒng)，也就是說在品牌機上SCADA軟件是可以運行的，在兼容機SCADA軟件同樣可以運行。在一種硬件配置上運行的(例如：lutel)S/3SCADANT軟件，同樣其它硬件配置(例如：DECR的AlphaAXP)也可以運行。由于SCADA系統(tǒng)的規(guī)范設(shè)計，目前可以支持1000I/O點的SCADA系統(tǒng)軟件，同樣也可以支持未來

25、的100000I/O點的SCADA系統(tǒng)軟件。S/3SCADA系統(tǒng)將隨著時代的發(fā)展而發(fā)展。熒紿譏鉦鏌觶鷹緇機庫。S/3SCADANT系統(tǒng)的硬件平臺和軟件環(huán)境。硬件平臺。a.計算機80486。pentium.PentiumPro或DECAlphaAXP個人計算機工作站；3.5in(1.44MB)高密軟盤驅(qū)動器。鶼漬螻偉閱劍鯫腎邏蘞。b存儲器(RAM)。SCADA系統(tǒng)服務(wù)器最小要有64MB內(nèi)存，操作員工作站最小要有32MB內(nèi)存；硬盤。1.2GB以上容量；監(jiān)視器。已安裝的具有MicrosoftWindowNT版的VGA或高清晰度的適配器。CDROM驅(qū)動器。軟件環(huán)境。a.操作系統(tǒng)工程。Microsoft

26、WindowNT工作站或服務(wù)器；數(shù)據(jù)庫?？蛇x擇工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。例如：Oracle、Sybase或MicrosoftSQLServer系統(tǒng)軟件。分布式運算環(huán)境，它為SCADA系統(tǒng)的用戶提供了全方位的服務(wù)；S/3SCADNT系統(tǒng)的評價。先進(jìn)性。該系統(tǒng)的硬件部分沒有依賴性，全部采用市場上流動的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。例如：太平洋輸油管道控制中心的服務(wù)器為MillenniaPC微機，網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品以3COM的居多，易于系統(tǒng)的集成和維護(hù)。RTU是根據(jù)用戶的需要可以隨意配置。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是多方面的，編制語言以C語言為主。數(shù)據(jù)庫的采用與MIS系統(tǒng)是一致的，有Oracle、Sybase和MicrosoftSQLSer

27、ver等工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)供選用，它們是開放式的記錄格式可供系統(tǒng)享用。對于S/3SCADA系統(tǒng)來講，節(jié)點與通道的配置是不受限制的。S/3SCADANT系統(tǒng)軟件可與在線仿真系統(tǒng)連用。穎芻莖峽餑億頓裊賠瀧?？煽啃?。提高SCADA系統(tǒng)的可靠性，SCADANT軟件有分層限權(quán)保護(hù)功能。可為每一名系統(tǒng)管理人員和調(diào)度操作規(guī)程人員賦一個口令和操作名。主要系統(tǒng)軟件可采用冗余結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，數(shù)據(jù)可以自動重新定位。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。實用性。數(shù)據(jù)庫與應(yīng)用程序的維護(hù)可以遠(yuǎn)程與現(xiàn)場兩種方式進(jìn)行，這取決于所選用的RTU設(shè)備。隨著應(yīng)用的改變，系統(tǒng)可以進(jìn)行升級。系統(tǒng)共可管理工程點達(dá)10萬個。具有窗口式會話

28、功能。是否采用冗余系統(tǒng)完全取決于用戶的需要。在PCI作站與S/3SCAD服務(wù)器之間提供了DDSLink數(shù)據(jù)通訊軟件，可與MicrosoftWord和MicrosoftExcel連接，實現(xiàn)實時報表的自動生成與更新功能。DDSLink軟件可以利用DDE(DynamicDataExchange動態(tài)數(shù)據(jù)交換)和DCE(DistributedComputingEnvironment分布運算環(huán)境)通訊協(xié)議建立實時的動態(tài)數(shù)據(jù)，并可以實現(xiàn)對系統(tǒng)的配置和數(shù)據(jù)的管理與維護(hù)。銚銻縵嚌鰻鴻鋟謎諏涼。系統(tǒng)存在的問題。漢化方式分成內(nèi)核漢化和界面漢化兩種，目前該系統(tǒng)只有界面漢化并且處于考機階段，有待于進(jìn)一步做工作。具有良好

29、界面和兼容性的OASYS5.2系統(tǒng)軟件該軟件是加拿大VALMET自動化系統(tǒng)公司開發(fā)的。OASYS5.2(以下簡稱OASYS)系統(tǒng)具有良好的界面，能很好地與其它軟件兼容。應(yīng)用該系統(tǒng)可實現(xiàn)全線啟停高度自動化，在管道自動化管理方面可達(dá)到世界先進(jìn)水平。擠貼綬由麥結(jié)鈺贖嘵類。(1)OASYS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。開放式OASYS系統(tǒng)具有良好的界面，能方便地與其它公司的軟件兼容，更加完善了SCADA系統(tǒng)的功能。分散式OASYS系統(tǒng)將SCADA系統(tǒng)分成若干功能塊，再將這些功能塊放在不同的計算機上，每個計算機需完成相應(yīng)的SCADA功能，如此整體完成全部的SCADA系統(tǒng)功能，其特點是具有較高的可靠性。賠荊紳諮侖驟遼輩襪錈

30、。OASYS系統(tǒng)的組成。OASYS系統(tǒng)主要由CMX實時數(shù)據(jù)庫軟件包、XOS運行調(diào)度人機界面和XIS歷史數(shù)據(jù)庫軟件包組成，見圖11-4。數(shù)據(jù)下S史數(shù)摒圖11-4OASYS系統(tǒng)的組成a.CMX實時數(shù)據(jù)庫軟件包。CMX實時數(shù)據(jù)庫軟件包主要負(fù)責(zé)對現(xiàn)場設(shè)備、儀表的監(jiān)視與控制，是OASYS系統(tǒng)的核心，為開放式結(jié)構(gòu)。該軟件包主要功能如下：裊樣祕廬廂顫諺鍘羋藺。定時運行程序和打印報表(告)；雙機冗余切除；主機與RTU或PLC間的數(shù)據(jù)通信；系統(tǒng)信息記錄；為XIS、XOS等提供實時數(shù)據(jù)；可對CMX數(shù)據(jù)庫中的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行在線運算處理；實時趨勢圖。b.XIS歷史數(shù)據(jù)庫軟件包。XIS歷史數(shù)據(jù)庫軟件包為關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，是S

31、YBASE公司的產(chǎn)品，VALMET公司僅作了少量的改動。XIS主要用來將CMX數(shù)據(jù)庫中的實時數(shù)據(jù)歸檔存儲起來，以備歷史趨勢圖和打印報表之用。XIS提供大容量冗余切換的外部存儲器，如同CMX，兩個冗余切換的XIS運行在不同的計算機上，保證了系統(tǒng)的可靠性。倉嫗盤紲囑瓏詁鍬齊驁。C.XOS運行調(diào)度人機界面。XOS為另一公司（KNESIX公司）所開發(fā)的圖形軟件包，VALMET公司對其作了較大的改動，使其適合于SCADA系統(tǒng)的要求，該軟件包的作用是繪制控制流程圖并將繪制好的控制流程圖動態(tài)顯示出來，提供給運行調(diào)度作為人機界面。調(diào)度員通過XOS完成SCADA功能。用鼠標(biāo)器在屏幕上輕擊功能鍵，調(diào)出一幅畫面，也

32、可以輕擊控制鍵，控制現(xiàn)場設(shè)備。綻萬璉轆娛閬蟶鬮綰瀧。0ASYS系統(tǒng)的啟動。OASYS系統(tǒng)啟動可分為兩部分，即IJNIX系統(tǒng)的啟動和0ASYS系統(tǒng)的啟動。整個系統(tǒng)被設(shè)置成自動啟動過程，一旦開啟電源，便進(jìn)UNIX的多用戶、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，隨后自動啟動OASYS。OASYS的啟動又分三步：CMX、XIS、XOS，每一步都有相應(yīng)的處理文件來自動完成。另外，在兩臺冗余切換機的工作站上，通常先啟動的工作站上的CMX、XIS為工作狀態(tài)，后啟動的工作站上CMX、XIS為備用狀態(tài)。驍顧燁鶚巰瀆蕪領(lǐng)鱺賻。0ASYS系統(tǒng)停機。系統(tǒng)停機也可分成兩部分，OASYS系統(tǒng)停機和UNIX系統(tǒng)停機。類似于系統(tǒng)啟動，系統(tǒng)停機也被設(shè)置成

33、一些處理文件，所不同的是，停機必須人為發(fā)出停機命令，且停機次序與啟動次序正好相反即先停XOS，再停XIS、CMX,最后停UNIX，關(guān)機?，嶀暈R曖惲錕縞馭篩涼。0ASYS系統(tǒng)的安全性。系統(tǒng)安全保護(hù)分為兩部分，UNIX系統(tǒng)安全保護(hù)和0ASYS系統(tǒng)安全保護(hù)。UNIX將系統(tǒng)中的用戶分成兩類，即根用戶和一般用戶。一般用戶分成許多小組，根據(jù)用戶擁有的權(quán)利，將系統(tǒng)中的資源按擁有者、同組用戶、其它用戶分三類來確定對系統(tǒng)的使用權(quán)，即對該資源的擁有者權(quán)利最高，同組的次之，其它用戶權(quán)利最低。在定義用戶的同時，也就指定了用戶對系統(tǒng)資源的使用權(quán)利。鎦詩涇艷損樓紲鯗餳類。0ASYS系統(tǒng)將用戶定義在CMX數(shù)據(jù)庫中，分為5個

34、等級：系統(tǒng)管理員、值班長、運行調(diào)度員、局部運行調(diào)度員和只能看不能控制的人員，這5級中系統(tǒng)管理員最高，值班長次之，依次下排。櫛緶歐鋤棗鈕種鵑瑤錟。（2）0ASYS系統(tǒng)存在的缺點。0ASYS系統(tǒng)存在的缺點如下：制作和修改報表非常困難。必須用程序修改，修改一條表格線也必須在程序中修改；繪圖比較困難，不如Autocad方便；人機界面不如Windows方便。鑒于以上問題，VALMET公司已經(jīng)于995年底開發(fā)出了在WindowsNT下使用的0ASYS6.0版本，基本解決了以上問題，因而在今后的管道設(shè)計和自動化系統(tǒng)的采用上均考慮以上因素。轡燁棟剛殮攬瑤麗鬮應(yīng)。新的計算機管理軟件作為未來管道工業(yè)新技術(shù)之一的新

35、的計算機管理軟件在管道上的應(yīng)用，將使其成為高科技產(chǎn)業(yè)并為其發(fā)展起到一定的推動作用，就管道行業(yè)而言，計算機技術(shù)已在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，如管道自動控制（AM）、GPS系統(tǒng)（地理信息系統(tǒng)）、管道實時控制等。峴揚斕滾澗輻灄興渙藺。隨著各種管理軟件的飛速發(fā)展，預(yù)計，幾年之后遠(yuǎn)距離實時控制技術(shù)將以技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)形式被確定下來。那時候，以電子流量測量、先進(jìn)的SCADA系統(tǒng)（監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）。完善的GPS系統(tǒng)，以及自動制圖、自動記錄工況和歷史過程的數(shù)據(jù)庫為特征的管道實時控制技術(shù)都將相繼問世，從而使管道運行費用降低到最低限。詩叁撻訥燼憂毀厲鋨驁。113SCADA在我國油氣管道的應(yīng)用長輸管道SCADA系統(tǒng)是通

36、過采用儀表、控制裝置及電子計算機等自動化工具對管道生產(chǎn)過程進(jìn)行自動檢測、監(jiān)視、控制和管理，以保證安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟的輸油、輸氣。管道SCADA系統(tǒng)的實現(xiàn)，能夠達(dá)到各種最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo),提高經(jīng)濟效益和勞動生產(chǎn)率,節(jié)約能源,改善勞動條件,保證環(huán)境及生產(chǎn)安全。目前,美洲、歐洲、中東等地的輸油/氣管道已廣泛采用SCADA系統(tǒng)進(jìn)行全線監(jiān)控。則鯤愜韋瘓賈暉園棟瀧。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;80年代中期以來，在鐵嶺-大連輸油管線和東營-黃島輸油管道復(fù)線上引進(jìn)了國外先進(jìn)技術(shù)，填補了我國管道應(yīng)用SCADA系統(tǒng)的空白，達(dá)到國外80年代水平;在鐵嶺-秦皇島輸油管線和輪南-庫爾勒輸油管

37、線上采用了我國自行設(shè)計的SCADA系統(tǒng)脹鏝彈奧秘孫戶目前，具有計算機監(jiān)測控制與數(shù)據(jù)采集功能的SCADA系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用，成為管道自控系統(tǒng)的基本模式。SCADA系統(tǒng)在陜京輸氣管道工程的應(yīng)用自動控制方案陜京輸氣管道SCADA/P0AS系統(tǒng)主要監(jiān)控對象為:4座有人值守的計量站包括靖邊首站、北京末站、琉璃河分輸站及去天津的支線分輸站一永清站，沿線9座無人值守的帶RTU的遙控閥室;7座無人值守的清管站(含陰極保護(hù));3個輸氣管理處設(shè)有遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng),可對其管轄段實現(xiàn)系統(tǒng)監(jiān)視。該系統(tǒng)對全線的控制分為三級：鰓躋峽禱紉誦幫廢掃減。1從調(diào)度控制中心實現(xiàn)監(jiān)視和控制北京調(diào)度控制中心對全線運行實行統(tǒng)一調(diào)度管理,監(jiān)視管線沿

38、線各站的運行參數(shù)和狀態(tài),如溫度、壓力、流量以及陰極保護(hù),供配電等系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù);對所有閥門的開、關(guān)和故障狀態(tài),火災(zāi)報警,可燃?xì)怏w檢測,通信線路運行狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)測。關(guān)鍵參數(shù)可從調(diào)度中心遠(yuǎn)程調(diào)控，如干線上帶RTU的截斷閥室,當(dāng)管道破裂或維修時需要緊急截斷氣源,可從調(diào)度中心發(fā)出命令關(guān)閉需要關(guān)閉的閥門。設(shè)定值和各項操作命令能夠從調(diào)度中心準(zhǔn)確地下到有關(guān)站，并能將所監(jiān)視的數(shù)據(jù)從調(diào)度中心送到輸氣管理處(GTD),從GTD能監(jiān)視到所管轄區(qū)段的管線運行狀稟虛嬪賑維嚌妝擴踴糶。態(tài)和所有數(shù)據(jù)，但GTD不具備任何控制功能。2站控系統(tǒng)ACS的集中監(jiān)視，分散控制ACS采用PLC為主的集中監(jiān)視，分散控制方案。4個計量站均配

39、有人機界面MMI和單回路的流量計算機。首末兩站還配備了全組分新型氣體分析儀，硫化氫檢測儀和水分分析儀用于全組分分析與計算，測量硫化氫含量、水露點，計算氣體密度和組分含量。4座計量站只需少數(shù)人員值班，從而達(dá)到了無人操作有人值守的水平。ACS系統(tǒng)能夠自動采集溫度、壓力、氣體流量等數(shù)據(jù)，能夠自動控制相應(yīng)的閥門,從人機界面MMI監(jiān)視站內(nèi)的現(xiàn)場設(shè)備運行。ACS系統(tǒng)能適應(yīng)不同的流量變化及壓力控制要求，進(jìn)行流量及量程自動切換操作,使供氣系統(tǒng)具有超壓,緊急截斷及自動壓力監(jiān)控、調(diào)節(jié)、切換功能,保證安全平穩(wěn)地供氣。陽簍埡鮭罷規(guī)嗚舊巋錟。就地手動控制現(xiàn)場閥門可由現(xiàn)場人員就地進(jìn)行開、關(guān)操作。站控系統(tǒng)操作方式定義如下:

40、站遠(yuǎn)程操作站上設(shè)備由調(diào)度中心實現(xiàn)遠(yuǎn)程操作，如全線各站的關(guān)閉和干線上帶RTU閥室的氣液聯(lián)動閥的關(guān)斷,但這些設(shè)備不能由調(diào)度中心進(jìn)行遠(yuǎn)程開啟控制。溈氣嘮戇萇鑿鑿櫧諤應(yīng)。站就地操作站上設(shè)備，如電動閥等，由站控系統(tǒng)的MMI來控制，調(diào)度中心不能對其控制。如果當(dāng)站PLC與人機界面MMI發(fā)生故障時間超過30s，就地方式自動轉(zhuǎn)換成遠(yuǎn)程操作方式。鋇嵐縣緱虜榮產(chǎn)濤團(tuán)藺。設(shè)備維護(hù)設(shè)備維護(hù)分閥維護(hù)和變送器維護(hù)兩種方式。處于閥維護(hù)方式時，調(diào)度中心與站控系統(tǒng)均不能對其進(jìn)行控制，由維護(hù)人員到現(xiàn)場對閥進(jìn)行手動操作。處于變送器維護(hù)方式時，對模擬輸入卡上接收到的420mA信號不進(jìn)行處理，但需切換到維護(hù)狀態(tài)時，最近測量值才被保留。懨

41、俠劑鈍觸樂鷴燼觶騮。系統(tǒng)配置陜京管道SCADA/POAS系統(tǒng)是由法國CEGELEC跨國電氣公司下屬的德國CEGELECAEC自動化工程公司作為系統(tǒng)集成的主要承包商，提供該公司自己的產(chǎn)品ViewStar750(簡稱VS750)作為調(diào)度中心的SCADA系統(tǒng)軟件及PCViews輸氣管理處監(jiān)視系統(tǒng)的軟件，以ModiconPLC作為站控系統(tǒng)的RTU,FactoryLink軟件作為站控系統(tǒng)的MMI。美國休斯通信公司提供的衛(wèi)星通信系統(tǒng)實現(xiàn)從調(diào)度中心到各站，輸氣管理處主通信線路的通信，備用通道為公用電信網(wǎng)PSTN。整個系統(tǒng)的配置圖如圖11-5所示:謾飽兗爭詣繚鮐癩別瀘。圖11-5陜京輸氣管道SCADA/POA

42、S系統(tǒng)配置圖調(diào)度中心硬件和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計VS750是以網(wǎng)絡(luò)計算機為操作平臺的遠(yuǎn)程過程監(jiān)視與控制系統(tǒng)運行在由多臺高性能的具有交換互聯(lián)結(jié)構(gòu)的SunUltra1工作站，奔騰PC工控機，奔騰PC機,打印機，投影系統(tǒng)組成的10BaseT網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，支持TCP/IP異種網(wǎng)互聯(lián)協(xié)議。咼鉉們歟謙鴣餃競蕩賺。硬件設(shè)備包括以64位SunUltra1圖形工作站為平臺的冗余主機兩臺、冗余的操作站兩臺、模擬工作站一臺、工程師站一臺、培訓(xùn)工作站兩臺、前投影工作站和后投影工作站各一臺。兩臺工控機為平臺前端處理機（FEP）,并配有多臺事件和報告打印機、一臺打印服務(wù)器及彩色打印機、A3幅面激光打印機、中文PC機及報表打印機一套、用于

43、離線管道模擬的PC機一臺和用于工程開發(fā)編程組態(tài)的PC機一臺?，撝C齷薪賞組靄縐嚴(yán)減。一臺WindowsNT網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器充當(dāng)調(diào)度中心SCADA局域網(wǎng)與分布在經(jīng)理辦公室的5臺PC機連在一起的PC局域網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)，通過Microsoft公司的0DBC（開放數(shù)據(jù)庫連接）軟件來實現(xiàn)從SCADA系統(tǒng)將管道運行參數(shù)，狀態(tài)、事件、歸檔報告實時下載到經(jīng)理辦公室的PC機上,為領(lǐng)導(dǎo)決策提供科學(xué)依據(jù)。麩肅鵬鏇轎騍鐐縛縟糶。到輸氣管理處（GTD）的廣域網(wǎng)之間的互連是通過連在網(wǎng)絡(luò)上的路由器到三個輸氣管理處的路由器來實現(xiàn)的,主通道采用衛(wèi)星通信線路,備用通道采用公用電話網(wǎng)。納疇鰻吶鄖禎銣膩鰲錟。主站、前端處理機（FEP）和操作站

44、之間采用一臺全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）來實現(xiàn)時間同步。調(diào)度中心到遠(yuǎn)程各站的通信，通過前端處理機（FEP）及連在FEP上的BM85多路復(fù)用網(wǎng)橋來實現(xiàn)。以上設(shè)備分別集中在控制室、工程師室、硬件室、培訓(xùn)室和接待室。兩臺操作員站、一臺管道模擬站、網(wǎng)絡(luò)打印服務(wù)器、中文PC機及打印機全裝在控制室，每臺操作員站分別與兩臺報警/事件打印機和報告打印機相連，彩色打印機通過局域網(wǎng)上的打印服務(wù)器相連，大屏幕后投影墻安在控制室墻上，面對操作員站。風(fēng)攆鮪貓鐵頻鈣薊糾廟。主機、前端處理機、多路復(fù)用網(wǎng)橋、集線器、路由器、調(diào)制解調(diào)器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及NT服務(wù)器、后投影工作站安裝在硬件室。滅曖駭諗鋅獵輛覯餿藹。工程師站、離線管道模擬

45、PC機及SCADA編程組態(tài)的PC機安裝在工程師室。兩臺培訓(xùn)工作站,一臺用于管線模擬軟件培訓(xùn)，另一臺用于VS750操作培訓(xùn)，培訓(xùn)RTU和進(jìn)行站控系統(tǒng)操作培訓(xùn)，以上設(shè)備安裝在培訓(xùn)室。鐒鸝餉飾鐔閌貲諢癱騮。前投影及前投影工作站安裝在接待室。后投影系統(tǒng)是采用德國DrSeufert公司研制的新一代數(shù)字式液晶顯示系統(tǒng)（LCD），由8塊透明的屏幕組成,4m長,115m寬，帶LCD發(fā)光的鏡頭和帶反射的燈管，一臺中央MX終端和兩臺發(fā)光的MX終端，支持X11協(xié)議,操作人員以控制臺上直接操作圖形和自由圖形畫面在投影屏幕上的顯示該后投影系統(tǒng)具有高清晰度,不受光線影響，省電和維護(hù)方便的特點。攙閿頻嶸陣澇諗譴隴瀘。站控系

46、統(tǒng)設(shè)計ACS自動控制系統(tǒng)的RTU是采用ModiconQuantunPLC即QTMPLC，通過它對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行控制。趕輾雛4個計量站還配有基于PCI控機的人機界面FactoryLink來實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的監(jiān)視。1計量站4座計量站都配有單回路的流量計算機,靖邊首站和北京末站還配有對氣體質(zhì)量檢測的色譜分析儀。色譜分析儀和流量計算機之間的通信是采用一種廣泛應(yīng)用于現(xiàn)場控制用的Modbus協(xié)議。夾覡閭輇駁檔驀遷錟減。為保證大站系統(tǒng)的容錯性和可靠性，計量站的RTU全采用雙機熱備和冗余的通信路由，主通道是衛(wèi)星通道，備用通道是公用電話網(wǎng)。視絀鏝鴯鱭鐘腦鈞欖糲。每座計量站的RTU是由兩個具有熱備功能相同組態(tài)的PLC

47、控制器組成。控制器熱備組態(tài)簡單，安裝容易，當(dāng)發(fā)生故障或電源中斷時提供無擾動的后備控制。兩個PLC通過位于PLC上的熱備模塊實現(xiàn)兩個CPU從主到備的通信，每個控制器還有識別兩臺控制器之間的數(shù)據(jù)傳輸區(qū)域的大小。正常情況下備用CPU不執(zhí)行控制功能,只是監(jiān)視主CPU的工作。一旦主CPU發(fā)生故障，備用CPU在48ms內(nèi)切換過去，備用CPU能夠完全無間隙方式承擔(dān)I/O鏈路的控制。偽澀錕攢鴛擋緬鐒鈞錠。從RTU接收和傳輸數(shù)據(jù)的設(shè)備有:氣體色譜分析儀、UPS系統(tǒng)、流量計算機、閥門、火災(zāi)檢測系統(tǒng)、緊急截斷控制。緦徑銚膾齲轎級鏜撟廟。RTU與調(diào)度中心VS750系統(tǒng),流量計算機和色譜分析儀之間的通信是通過多路復(fù)用網(wǎng)

48、橋BM85來實現(xiàn)的。一個多路復(fù)用網(wǎng)橋帶4個Modbus端口和1個ModbusPlus端口。所有程序和對RTU的控制都是用Modsoft軟件來實現(xiàn)。騅憑鈳銘僥張礫陣軫藹。2帶RTU的閥室安裝在干線閥室上的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，沒有配備熱備模塊。帶RTU的閥室只能從調(diào)度中心進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作。所有模塊都集成在一個RTU機架中，通過衛(wèi)星線路與調(diào)度中心進(jìn)行通信。和閥室上的RTU實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的現(xiàn)場設(shè)備有:溫度測量元件、壓力變送器、氣一液聯(lián)動閥門、熱電發(fā)生器和供電系統(tǒng)等。癘騏鏨農(nóng)剎貯獄顥幗騮。3清管站安裝在沿線的7座清管站上的RTU提供了遠(yuǎn)程清管功能,由CPU模塊

49、直流供電，網(wǎng)絡(luò)模塊、數(shù)字輸入/輸出和模擬輸入/輸出模塊組成，所有模塊都集成在一個機架中，通過BM85多路復(fù)用網(wǎng)橋連接衛(wèi)星線路（主通道）和公用電話網(wǎng)（備用通道）實現(xiàn)與調(diào)度中心通信。鏃鋝過潤啟婭澗駱讕瀘。和清管站RTU實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的現(xiàn)場設(shè)備有:溫度測量元件和壓力變送器、電動和氣液聯(lián)動閥門、熱一電發(fā)生器、供電系統(tǒng)、清管控制器及其它I/O模塊。榿貳軻謄壟該檻鯔塏賽。SCADA系統(tǒng)的核心軟件VS750VS750軟件包是德國CEGELECAEG公司自己開發(fā)，用于調(diào)度中心的監(jiān)視與控制系統(tǒng)，運行在基于網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)Solaris的不同系列SUN工作站上，可以根據(jù)用戶要求、規(guī)模大小，方便、靈活地按模塊進(jìn)行組態(tài)和集

50、成。VS750軟件包是一個基于XWindows的圖形操作界面，可提供高分辨率的三維圖形顯示，在不同窗口中顯示各種畫面，包括陜京輸氣管道全線走向圖、全國陸上油氣管網(wǎng)圖、各站控系統(tǒng)的工藝流程圖，并能動態(tài)顯示管道和設(shè)備當(dāng)前運行的狀態(tài)，實時地顯示溫度、壓力、流量等數(shù)據(jù)、報警信息等，通信線路的運行狀態(tài)，通過鼠標(biāo)方便地操作各種屏幕菜單,控制整個系統(tǒng)的運行。陜京管道的VS750版本還提供了各站場、管道黃河跨越、現(xiàn)場管道施工等圖片畫面顯示，畫面中多種字體的漢字顯示,管道模擬軟件實時模型計算結(jié)果的顯示。VS750主要功能如下:基于多窗口的人機對話多種菜單、對話框、滾動條等操作；從控制中心向各個被測點發(fā)送遙測、遙

51、調(diào)、遙控、遙計（量）指令；現(xiàn)場設(shè)備和整個管線運行狀態(tài)，實時參數(shù)和報警欄顯示；各種操作、報警、事件及系統(tǒng)信息記錄和打?。桓鞣N事件、報警、系嶁硤貪塒廩袞憫倉華糲。統(tǒng)狀態(tài)歸檔，實時趨勢和平衡周期性歸檔；各種報表、曲線及圖形的生成和打??；對管道陰極保護(hù)電位進(jìn)行在線檢測;在檢測管地電壓時，對全線的陰極保護(hù)站以12通s、3s斷的方式同步進(jìn)行控制；各站的火災(zāi)檢測，可燃?xì)怏w檢測；冗余局域網(wǎng)，冗余主機，冗余前置機的運行和主、備切換；通信故障的檢測，主、備通信線路的切換；Ov系統(tǒng)的重新配置和組態(tài)；從模擬工作站接收數(shù)據(jù)，向模擬工作站傳輸數(shù)據(jù),顯示供氣負(fù)荷，預(yù)測管道中氣體殘留時間等模擬結(jié)果，支持調(diào)度優(yōu)化。該櫟諼碼戇沖

52、巋鳧薩錠。實時管道模擬軟件LICPSS陜京管道SCADA/POAS系統(tǒng)的應(yīng)用軟件是由德國CEGELECAEG公司的技術(shù)合作伙伴丹麥的LICConsult公司提供的管道模擬系統(tǒng)（LICPSS）。LICPSS共分為在線實時模型RTS、培訓(xùn)模型TRS、離線動態(tài)和靜態(tài)模擬系統(tǒng)LICGAS三大部分。其中在線實時模型和培訓(xùn)模型運行在調(diào)度中心的SCADA局域網(wǎng)上的模擬工作站和培訓(xùn)工作站上，離線模型運行在離線的PC機上。劇妝諢貰櫻蘋塒呂侖廟。在線實時模型用于優(yōu)化輸氣管道運行操作和實時處理，提供以下功能：數(shù)據(jù)接收和傳送,應(yīng)用現(xiàn)場數(shù)據(jù)來確定以時間為自變量，計算那些不在監(jiān)控位置上的壓力、溫度、密度和流量的過程變量；

53、計算管段的壓力、溫度、流量、氣體密度剖面和儲氣量;根據(jù)當(dāng)前輸氣狀態(tài)和將來管線的設(shè)備狀態(tài)變化，預(yù)測儲氣量和壓力、溫度、流量、密度等剖面，模擬過程變量，確定預(yù)測周期并對將來24h的用氣量和管線運行狀態(tài)進(jìn)一步預(yù)測；根據(jù)當(dāng)前氣體消耗情況和設(shè)備狀態(tài)，預(yù)測管道中氣量殘存的時間，優(yōu)化以后的操作；批量跟蹤,并進(jìn)行控制；根據(jù)天氣變化和用戶需要，預(yù)報供氣量；對管道模型的自動調(diào)峰,以便改進(jìn)計量和管線運行的操作性能；儀表分析，檢測儀表的精度下降與漂移；壓差檢測；管道泄漏檢測。臠龍訛驄椏業(yè)變墊羅蘄。除管道泄漏檢測模塊準(zhǔn)備在第二期工程配備外，上述模塊全配置在陜京輸氣管道SCADA/POAS系統(tǒng)中。并且將實時模擬，超前模型

54、，批量跟蹤，對供氣量預(yù)測的控制和監(jiān)視等功能均已集成在VS750MMI中,在線實時模型的運行是通過VS750的人機界面MMI來實現(xiàn)的，操作人員可以從就地操作站上通過SCADA局域網(wǎng)對在線實時模型的計算過程和結(jié)果進(jìn)行透明的訪問,將模擬工作站上實時在線模型計算的結(jié)果顯示在就地操作站上。另一方面，從現(xiàn)場來的數(shù)據(jù)也通過網(wǎng)絡(luò)傳給模擬站上的實時在線模型，對現(xiàn)場的工況進(jìn)行模擬，每60s更新一次數(shù)據(jù)。模擬結(jié)果及時并準(zhǔn)確地送到操作站上，指導(dǎo)調(diào)度中心的調(diào)度人員操作,為整個管道的調(diào)度管理提供科學(xué)的決策。鰻順褸悅漚縫輾屜鴨騫。為了能控制管道模擬功能，允許操作人員改變LICPSS數(shù)據(jù)庫中的對象來控制管道模擬功能。培訓(xùn)模型

55、TRS安裝在一臺培訓(xùn)工作站上，取在線的實時數(shù)據(jù)作為培訓(xùn)系統(tǒng)的初始條件，使接受培訓(xùn)的人員在接近實際操作的環(huán)境中逐步學(xué)會實時在線模型的開發(fā)、應(yīng)用和實際操作而不影響管道實際運行操作，從而使受訓(xùn)人員能在很短時間內(nèi)獨立地模擬和診斷管線運行中出現(xiàn)的各種情況受訓(xùn)人員還可以改變初始條件，對整個管道的壓力、溫度、流量值進(jìn)一步模擬，對比多個工況條件下系統(tǒng)的操作性能，培訓(xùn)系統(tǒng)能自動記錄整個培訓(xùn)模擬的過程。穡釓虛綹滟鰻絲懷紆濼。培訓(xùn)模型是一在線、支持網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的培訓(xùn)系統(tǒng)，培訓(xùn)模型的運行也是通過連在網(wǎng)絡(luò)上的另一臺用于VS750的培訓(xùn)工作站上的VS750的MMI來完成的，在模擬培訓(xùn)站上還提供網(wǎng)絡(luò)高層協(xié)議，如FTP,Teln

56、et等，用戶可以根據(jù)環(huán)境的要求，靈活配置通信協(xié)議，傳輸速率和奇偶校驗方式。隸誆熒鑒獫綱鴣攣駘賽。SCADA系統(tǒng)在克拉瑪依一獨山子輸油管道中的應(yīng)用克拉瑪依-獨山子線原油管道是我國第一條長距離原油輸送管道始建于1958年，隸屬于新疆油田分公司油氣儲運公司。全線總長148.6km,南北橫穿準(zhǔn)葛爾盆地西部戈壁，共設(shè)4個泵站，一個調(diào)度監(jiān)測中心，其中末站為原油計量交接站，其他首站、4站、6站均為熱泵站，首、末站高差524.37m。采用開式旁接罐工藝流程交替輸送克拉瑪依0#、彩南和石西油田原油。為滿足管道密閉輸送的需要、降低能耗、提高輸油生產(chǎn)管理水平，保證管道安全運行，該公司在1998年工藝改造的基礎(chǔ)上，開

57、發(fā)了該管道SCADA系統(tǒng)，并于1999年底投入使用浹績膩叢著駕驃構(gòu)碭湊。系統(tǒng)介紹系統(tǒng)總體方案如圖11-6所示。調(diào)用申心苒站帳務(wù)器|樸M腌的器L作覽財酬17i圖11-6系統(tǒng)總體方案圖該SCADA系統(tǒng)由工業(yè)PC機加PLC及微波信道構(gòu)成,其中各站和調(diào)度中心為物理結(jié)構(gòu)，是10BASE-T的Ethernet局域網(wǎng)，工業(yè)PC機與PLC通過以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,控制室PLC與遠(yuǎn)程（加熱爐區(qū)）PLC通過AB公司的DH+網(wǎng)相聯(lián)。全線利用微波信道組成廣域網(wǎng)，提供4條點對點透明專用數(shù)據(jù)傳輸微波信道,以實現(xiàn)各泵站與調(diào)度中心的數(shù)據(jù)交換，以及各泵站間的數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)通訊速率W64kbps,誤碼率W1X10-6。系統(tǒng)采用3級

58、控制,1級為現(xiàn)場就地手動,2級為站控,3級為調(diào)度中心全線自動控制。由于這次是老管線改造,投入資金有限，加之操作人員的技術(shù)水平提高要有一個過程，因此系統(tǒng)采用以站控和調(diào)度中心全線自控相結(jié)合的控制方式。鈀燭罰櫝箋礱颼畢韞糲。站控功能顯示動態(tài)工藝流程圖、主要設(shè)備的運行參數(shù)及運行狀態(tài)，顯示歷史趨勢曲線和實時數(shù)據(jù)曲線。顯示控制圖，實現(xiàn)泵站壓力、輸量及流程的自動控制，進(jìn)行泵效、加熱爐熱效率、燃油及耗電量等的計算。利用微波通訊信道，向調(diào)度中心發(fā)送數(shù)據(jù)、水擊報告、批輸信息及接受調(diào)度中心的指令，進(jìn)行水擊保護(hù)控制、批輸管理和生產(chǎn)調(diào)度管理，站與站之間可通過調(diào)度中心互相調(diào)用數(shù)據(jù)。愜執(zhí)緝蘿紳頎陽灣熗鍵。記錄報警信息、重要

59、事件及主要工藝參數(shù)。打印生產(chǎn)報表和報警事件。調(diào)度中心的功能利用微波通訊信道，接收各站發(fā)送的數(shù)據(jù)、水擊報告和批輸信息;向各站發(fā)送水擊控制令、批輸指令和調(diào)度指令。貞廈給鏌綞牽鎮(zhèn)獵鎦龐。判定水擊源，生成相應(yīng)的決策表，進(jìn)行全線水擊控制。對全線各站受控設(shè)備進(jìn)行控制及對各站參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)視、調(diào)度和管理。與公司辦公自動化管理網(wǎng)進(jìn)行通訊。系統(tǒng)硬件1工業(yè)監(jiān)控計算機每站設(shè)監(jiān)控計算機兩臺，1臺為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器(工程師站)，1臺為操作站。2主控PLC采用美國AB公司的PLC25/40E處理器作為控制器，用以完成站內(nèi)的數(shù)據(jù)采集、計算及現(xiàn)場控制。它具有豐富的指令集和強有力的軟件功能，具備嵌入的TCP/IP通訊能力，使用內(nèi)置的

60、Ethernet處理器和標(biāo)準(zhǔn)指令可與工控計算機建立通訊。I/0容量(任意組合)可達(dá)2048點，支持的最大遠(yuǎn)程物理設(shè)備數(shù)為60個。嚌鯖級廚脹鑲為提高控制系統(tǒng)的可靠性和安全性，主控PLC采用了熱備用系統(tǒng)，兩塊PLC25/40E處理器并行工作,當(dāng)主控制器出現(xiàn)故障時，可切換到備用控制器繼續(xù)運行控制程序。薊鑌豎牘熒浹醬籬鈴騫。3PLC系統(tǒng)硬件配置系統(tǒng)1/0點數(shù)系統(tǒng)I/O點分布在4個泵站，其中首站67點，四站139點，六站140點，末站83點，合計429點。齡踐硯語蝸系統(tǒng)各站I/0框架及I/0模塊配置系統(tǒng)選用模塊及框架如下。1785-L40E:PLC25/40E控制器，帶以太網(wǎng)口。1785-BCM:冗余通