第四章6节 SCADA系统国内应用

第6节SCADA系统国内应用3/25/20241一、油气管道SCADA发展概述

20世纪80年代以前，我国长输管道基本上是常规仪表检测，就地控制。90年代初，我国通过开发和引进全面掌握了SCADA系统的技术，逐步对在役管道实施改造，对新建管道进行装备，基本上使我国长输管道的SCADA系统达到国际先进水平。目前，油气长输管道的计算机监测控制与数据采集系统已经成为管道控制的基本模式。3/25/202421、80年代末东营-黄岛输油管道复线是我国第一条全部采用SCADAJ技术改造的输油管道，引进了加拿大*NOVA*公司的自动化技术。该SCADA系统是分级分布式（集散型）计算机控制系统。4个站控系统之间以及和监控系统之间通过数字微波信道交换信息和数据。各站PLC是站控系统主体，在全线进行了分级冗余布置。站控系统主要功能是设备工艺参数的控制和全线水击保护。SCADA系统功能(1)设备的自动调节和保护功能各站进出口压力的多重调节各站出站温度调节运行设备的自动保护(2)SCADA系统的监控功能设备级监控、泵站级集中监控、全线级集中监控3/25/202432、1992年7月投产的轮南－库尔勒管道，全长192KM，自控系统采用汉字显示、交互图象、语言综合系统进行监控和管理。3、1997年投产的库尔勒－善鄯管道是我国首次面对具有大落差地段的管道，该管道在100km长度内落差达1800m，在该管道上开发的SCADA系统解决了大落差管道水击防护问题，并且采用卫星通讯技术为SCADA系统传输数据。4、2002年投产的兰成渝管道是我国第一条真正意义上的成品油管道，管道的SCADA系统，主要包括：成都调度中心，首站、中间加压分输站、7座中间分输站、末站的仪表检测系统和站控系统，10座远控线路截断阀室的仪表检测系统和控制系统，由成都调控中心对全线进行监控。3/25/202445、西南管道SCADA系统的设计特点：由中石化投资兴建的西南管线、珠三角管线采用非常先进的SCADA系统，所有的控制操作都由中心调度员发出，自动化水平又有了很大的提高。（1）SCADA系统是一个分布式的控制系统，所有的数据库分布在各站场，采用当今先进的自动化技术，系统控制分为就地、站控和中心控制，通过软件设置可较方便完成各权限的切换。（2）调控中心计算机系统由高性能计算机工作站、高速数据网及在网络中运行的软件等组成高可靠性的实时控制管理系统（3）对油品顺序输送和分输跟踪监控。（4）对远控阀室有效监控以保证管道在大落差山区的防静压和防泄漏的运行安全。（5）使用光纤通信为通信传输主信道，采用公网作为备用通信，以确保光纤中断时，能及时切换到公网上保证生产的正常监控。（6）软件先进、成熟，而易于操作、修改、维护，有较强的人机对话能力。3/25/20245二、陕京输气管道1、1自动控制方案陕京输气管道SCADA/POAS系统主要监控对象为：4座计量站---靖边首站、北京末站、琉璃河分站、永清站（永清站----分输站去天津）9个RTU遥控阀室7个清管站（阴极保护）3个输气管理处设有远程监视系统---负责本管理处管线系统实现了三级控制调度中心------站控系统-----就地控制3/25/202463/25/20247(1)调度中心---远程监视和控制(2)站控系统---ACS集中监视、分散控制(3)就地手动控制北京调度中心负责对全线进行统一调度管理，监视沿线各站的运行参数和状态---压力、温度、流量、阴极保护、供配电、通信系统阀门、RTU阀室。远程参数下载3/25/20248(1)调度中心---远程监视和控制(2)站控系统---ACS集中监视、分散控制(3)就地手动控制ACS采用PLC为主的集中监分散控制方案。4个计量站均配有人机界面和单回路流量计算机。首末站还配有全组分气体分析仪。硫化氢分析仪、水分分析仪用于全组分分析和计算。4座计量站只有少数人值班。监控功能调节流程切换3/25/20249(1)调度中心---远程监视和控制(2)站控系统---ACS集中监视、分散控制(3)就地手动控制现场阀门操作---就地进行①站远程操作—站上设备由调度中心实现远程操作，如全线各种关闭和带RTU的阀室关断。②站就地操作站上设备---如电动阀等，由站控系统界面操作完成。就地方式可以转换为远程3/25/202410(4)设备维护设备维护分为阀门维护和变送器维护阀门维护需要就地维护远程不能控制变送器维护对4-20mA信号检查3/25/2024111.2系统配置陕京输气管道SCADA系统是由法国CEGELEC跨国电气公司下属的AEC自动化工程公司作为系统集成的主承包商。VIEWSTAR750-----调度中心系统软件PCVIEWS----输气处监视软件ModiconPLC-----站控系统RTUFactoryLink-------站控系统MMI主通信线路------美国休斯通信公司卫星—备用通道为公用电信网PSTN3/25/2024123/25/2024131.3调度中心硬件和网络设计

VS750是以网络计算机为操作平台，SUN工作站64位操作系统，主机2台互为冗余操作站2台、模拟工作站1台、工程师站1台、PC机打印机投影系统等网络环境。1台WindowsNT服务器充当网关，支持TCP/IP互联协议ODBC软件开放型数据库系统实现从SCADA系统将运行参数、状态、事件、归档报告等实时传递到经理级连接路由器+前端处理机（FEP)2台操作员站、1台管道模拟站、工程师站、培训工作站主站、前端处理机、和操作员站之间采用GPS来实现时间同步3/25/2024141.4站控系统站控RTUModiconPLC(1)计量站4个计量站配有单回路流量计算机，每座计量站的RTU都是由3个具有热备功能的PLC控制器组成。(2)RTU阀室阀室RTU包括CPU模块、直流电源模块、数字输入/输出模块和网络模块。与RTU通信的现场设备：温度元件、压力变送器、气液联动阀门、热电发生器、电源系统。(3)清管站7座清管站模块RTU3/25/2024151.5SCADA系统核心软件---VS750VS750是德国GECELCEAEG公司自主开发的监视控制系统。VS750是基于X-WINDOWS的图形操作界面提供三维图形显示。陕京线全线走向图、站控系统流程图、动态显示管道和设备的运行状态。数据、报警信息提供管道模拟软件3/25/202416VS750主要功能多重菜单、对话框遥测、调控信息指令显示运行状态各种操作信息、报警信息记录与打印事件、报警、状态归档报表】曲线、图形管道阴极保护系统实时监测火灾监测冗余功能通信系统保障模拟数据3/25/202417二、克拉玛依-独山子管线应用2.1系统介绍该SCADA系统由工控机PC+PLC及微波信道组成。各站和调度中心----10BT的Ethernet局域网，工业PC和PLC通过以太网进行数据通信。站控PLC和设备PLC通过AB公司的DH网连接系统采用三级控制现场控制、站控、调度中心控制3/25/202418系统总体方案3/25/2024192.2系统硬件工业计算机PC主控PLC----美国AB公司的PLC25/40E处理器作为控制器。PLC硬件配置I/O点数，分布在4个泵站，合计429点首站有67个点，四站139点，六站140点，末站83点I/O框架及配置3/25/2024201.3系统软件(1)主机编程软件---Honeywell公司的SCAN300软件。运行在windowsNT系统，开放性好软件特点：结构灵活易于操作维护开放性对通讯要求不高3/25/202421(2)PLC主控程序设计PLC采用AB公司的Rslogix5图形软件编辑。3/25/202422三、兰成渝输油管道的自动化系统一、系统描述OASYS是Metso公司设计制造的一种数据采集及监控结构式开放系统，其具有实时数据采集，交互式设备控制，警报响应和自动报告等功能.OASYS包括三个主要的子系统:

CMX:

实时数据库和进程组件;

XIS:

历史数据库环境;

XOS:

图形用户界面，其显示系统的环境条件及提供操作控制功能。3/25/202423子系统功能CMX(控制和测量执行)是一种实时的数据库和程序组件，其有收集数据，报警监测，计算数值，驱动设备，并为当前采集数据提供存储空间，而且能使用户通过指令控制远端设备等功能.

CMX同远程终端设备(RTUS)或可编程逻辑控制器(PLCS)进行通讯，并传输指令和采集系统当前信息。

XOS子系统提供使用者能在监视器上观察到的OASYS的显示窗口。XOS(扩展工作站)可以使操作者和其他的授权使用者通过图形用户界面(GUI)和其他的OASYS组件进行交互操作。XOS系统包括工作站，对话框和窗口，一个典型的鼠标命令控制接口。XIS(扩展信息系统)子系统不但为历史数据(数据来源于相关的数据库)提供存储空间，而且能够根据这些信息创建报告，XIS子系统和CMX子统是相连接的，以把信息从实时数据库传送至历史数据库系统。3/25/202424二、系统配置

兰成渝输油管道的OASYS自动化系统由成都控制中心、廊坊控制中心、15座OASYS及PLC站、15座远控截断阀室、3座远程监视高点组成。成都与廊坊控制中心互为备用中心，中心设备包括CMX服务器、XIS服务器、模拟仿真工作站、工程师工作站、运行主管终端、投影工作站、中心调度工作站、培训工作站、路由器、冗余磁盘阵列、数字桥、报表打印机、报警打印机、刻录机等。各站场设备包括OASYS工作站、路由器、数字桥、报表打印机、报警打印机、PLC系统等。远控截断阀室和高点设备主要由RTU及相关设备构成。3/25/202425三、系统主要功能1、OASYS系统标准功能

OASYS包括三个主要的子系统,分别是CMX,XOS和XIS。另外两个非常重要的子系统是OMS和

DES。

OMS（OASYS管理站）子系统主要的功能有XOS显示得升级与优化，CMX数据库的脱机离线配置和系统备份。