XX輸油站SCADA系統(tǒng)設計方案

XX輸油站SCADA系統(tǒng)設計方案一、項目概述XX站位于XX市內(nèi)，是典型的分輸下載站，主要有純油下載清管球接收和發(fā)送以及泄壓等流程，整條管線密閉順序輸送90#、93#、0#等油品。管線采用調(diào)度控制中心中心控制、站場控制以及設備就地控制相結合的方式實現(xiàn)設備的監(jiān)控和工況的調(diào)節(jié)等功能?？刂葡到y(tǒng)擬采用霍尼韋爾公司PKS系統(tǒng)，實現(xiàn)和調(diào)度控制中心系統(tǒng)的兼容。SCADA系統(tǒng)設計流程三、XX站工藝流程簡介1、油品下載流程：油品自上游站場來后，經(jīng)過進站閥08101、08102、過濾器、下載減壓閥以及計量區(qū)經(jīng)過計量交接后下載進入油罐內(nèi)。2、清管球接收流程：清管球自上游站場發(fā)射后，經(jīng)過08101、08103后進入收球筒S-1內(nèi)。3、清管球發(fā)射流程：清管球經(jīng)過發(fā)球筒F-1、08303、08301出站。4、泄壓流程：進站壓力超過泄壓值后，油品經(jīng)過08111、泄壓閥PRY08112、08113、08201后進入泄壓罐G-1內(nèi)。5、越站流程：油品進站后通過08101、越站閥08321、單向閥、08301后出站。三、單臺遠傳儀表IO點分類統(tǒng)計根據(jù)設計，XX站遠傳儀表有電動（電液）執(zhí)行機構、壓力變送器、超聲波流量計、液位計、液位開關、流量開關、清官指示器、熱電阻，對于SCADA系統(tǒng)來說，單臺遠傳儀表IO點信號統(tǒng)計如下：遠傳儀表信號信號類型電動（電液）執(zhí)行機構就地遠程信號開關量（DI）全開反饋信號開關量（DI）全關反饋信號開關量（DI）過扭矩信號（電液執(zhí)行機構無）開關量（DI）故障信號開關量（DI）開閥控制信號開關量（DO）關閥控制信號開關量（DO）壓力變送器壓力變送信號模擬量（AI）超聲波流量計流量信號模擬量（AI）液位計液位變送信號模擬量（AI）液位開關液位開關信號開關量（DI）流量開關流量開關信號開關量（DI）清管指示器清管器指示信號開關量（DI）熱電阻熱電阻信號(RTD)模擬量（AI）四、全站遠傳儀表IO點分類統(tǒng)計根據(jù)設計，XX站總共有40臺電動（電液）執(zhí)行機構，12個壓力變送器，1個超聲波流量計、2個液位計、1個液位開關、1個流量開關、2個清官指示器、4個熱電阻，對于SCADA系統(tǒng)來說，單臺遠傳儀表IO點信號統(tǒng)計如下：儀表類型數(shù)量信號類型電動執(zhí)行機構（開關型）34開關量電動執(zhí)行機構（調(diào)節(jié)型）4開關量、模擬量電液執(zhí)行機構（調(diào)節(jié)型）2開關量、模擬量壓力變送器12模擬量熱電阻4模擬量流量開關1數(shù)字量液位開關1數(shù)字量液位計2模擬量清管指示器2開關量超聲波流量計1模擬量結合單臺遠傳儀表的信號統(tǒng)計表可得，所有的遠程儀表IO點統(tǒng)計如下：信號類型數(shù)量卡件數(shù)量（16通道）模擬量輸入信號（AI）192模擬量輸出信號(AO)41開關量輸入信號(DI)18412開關量輸出信號(DO)685熱電阻信號(RTD)41匯總27721五、控制方案設計系統(tǒng)結構原理圖如圖所示，現(xiàn)場的所有常規(guī)儀表均通過IO卡件進行數(shù)據(jù)采集和控制，如壓力變送器信號通過4-20mA標準信號的模擬量輸入卡件進行采集，開關型執(zhí)行機構的反饋信號通過開關量輸入卡件進行采集等。六、控制邏輯實現(xiàn)Experion的控制策略用ConfigurationStudio（組態(tài)工作室）的ControlBuilder生成，在ControlBuilder中進行控制策略的設計，生成控制策略的文檔，并可進行在線監(jiān)控。Honeywell提供的各種功能塊，用以實現(xiàn)不同控制功能。每一個功能塊帶有一系列的參數(shù)，用于實現(xiàn)不同控制功能。功能塊之間的互聯(lián)，可以通過“軟接線”的方式非常方便地實現(xiàn)，以構建控制策略或應用。ControlBuilder還支持多用戶控制策略開發(fā)和糾錯環(huán)境?；赥CP/IP或者UDP/IP通訊協(xié)議，可以通過各種網(wǎng)絡介質(zhì)連接，實現(xiàn)對工程數(shù)據(jù)庫的遠程訪問。由于PKS系統(tǒng)的控制編程語言和IEC61131-3中定義的FBD編程語言類似，因此本方案基于IEC61131-3標準進行組態(tài)。IEC61131-3是IEC61131編制的第三部分，其定義了常用的5種控制系統(tǒng)編程語言，分別為FBD功能塊圖，LD梯形圖，SFC順序功能圖，ST結構化文本，IL指令表。在過程工業(yè)中，常用的兩種編程語言為功能模塊圖和梯形圖。在XX站控制邏輯實現(xiàn)中，我們用FBD功能模塊圖對設備的控制以及聯(lián)鎖控制進行編程。電動執(zhí)行機構的控制邏輯變量聲明如下所示：序號變量類型備注OPEN_VALVEBOOL（全局、帶物理IO地址）CLOSE_VALVEBOOL（全局、帶物理IO地址）OPEN_COMMANDBOOL(全局、脈沖指令)5S脈沖CLOSE_COMMANDBOOL(全局、脈沖指令)5S脈沖OPEN_FEEDBACKBOOL（全局、帶物理IO地址）CLOSE_FEEDBACKBOOL（全局、帶物理IO地址）YI_FEEDBACKBOOL（全局、帶物理IO地址）NA_FEEDBACKBOOL（全局、帶物理IO地址）UA_FEEDBACKBOOL（全局、帶物理IO地址）OPEN_COMMANDCLOSE_COMMANDANDRS觸發(fā)器OPEN_VALVEOPEN_COMMANDCLOSE_COMMANDANDRS觸發(fā)器YI_FEEDBACK ORORORUA_FEEDBACKORNA_FEEDBACK ORORRS觸發(fā)器ANDCLOSE_VALVERS觸發(fā)器ANDYI_FEEDBACK以上控制邏輯中的RS觸發(fā)器的邏輯如下：邏輯關系：RˉSˉQ動作說明00不定禁止010復位101置位11Q保持由以上表格可得：當R=1（即Rˉ=0）時，Q都無法輸出（處于禁止或復位狀態(tài)）。因此，電動執(zhí)行機構的開關通過RS觸發(fā)器的邏輯控制，實現(xiàn)了雙穩(wěn)態(tài)鎖位。2、流量計算機和控制器之間的數(shù)據(jù)采集和控制實現(xiàn)。XX站設計有兩臺流量計算機設備，實現(xiàn)和油庫的油品計量交接，流量計算機采集現(xiàn)場的質(zhì)量流量計脈沖信號，實現(xiàn)油品的計量、累計以及批次切換等功能，SCADA通過Modbus通訊協(xié)議采集流量計算機的數(shù)據(jù)，并通過該協(xié)議向流量計算機內(nèi)寫油品種類信號實現(xiàn)油品種類的批次切換功能。原理圖如下：流量計流量計算機 脈沖信號流量計流量計算機Modbus協(xié)議SCADA系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)油品種類切換原理如下：與流量計算機廠家約定油品種類編號：1代表柴油，2代表90#汽油、3代表93#汽油、4代表97#汽油,可以通過串行通訊卡通過Modbus協(xié)議向流量計算機指定的寄存器寫入油品編碼數(shù)據(jù)即可。SCADA系統(tǒng)需要通過Modbus協(xié)議讀取流量計算機的瞬時流量、總累積流量以及批次累積量等數(shù)據(jù)。3、聯(lián)鎖保護控制邏輯XX站聯(lián)鎖保護回路有:下載減壓閥后壓力超高聯(lián)鎖、泄壓罐高液位聯(lián)鎖關閉進罐閥門和緊急停車聯(lián)鎖3個回路。下載減壓閥后壓力超高聯(lián)鎖：ANDAND關下載減壓閥前電動球閥RS觸發(fā)器 關下載減壓閥前電動球閥RS觸發(fā)器聯(lián)鎖投用/切除信號聯(lián)鎖投用/切除信號聯(lián)鎖復位信號泄壓罐高液位聯(lián)鎖保護控制邏輯：ANDAND液位開關信號ANDANDRS觸發(fā)器 關08201指令RS觸發(fā)器聯(lián)鎖投用/切除信號聯(lián)鎖投用/切除信號聯(lián)鎖復位信號當現(xiàn)場液位開關液位超高聯(lián)鎖觸發(fā)后，控制器內(nèi)對應的變量為“真”，在聯(lián)鎖投用的情況下，即聯(lián)鎖投用/切除信號也為“真”時，通過RS觸發(fā)器觸發(fā)關閥信號，導致現(xiàn)場閥門動作關閉。當液位超高聯(lián)鎖信號為“假”時，由于聯(lián)鎖關閥信號通過RS觸發(fā)器將信號鎖存，聯(lián)鎖關閥信號會一直存在，直到人工通過聯(lián)鎖復位信號對RS觸發(fā)器進行復位。在聯(lián)鎖切除的情況下，即聯(lián)鎖投用/切除信號為“假”，不會觸發(fā)聯(lián)鎖信號。緊急停車聯(lián)鎖保護控制邏輯：AND緊急停車信號ANDRS觸發(fā)器 聯(lián)鎖信號（關閉進出站閥）RS觸發(fā)器聯(lián)鎖投用/切除聯(lián)鎖復位信號五、監(jiān)控畫面設計上位機監(jiān)控畫面采用霍尼韋爾公司的HMIDisplayBuilder畫面軟件進行繪制。HMIWebDisplayB