對克-獨DN350管道SCADA系統(tǒng)的改進

對克-獨DN350管道SCADA系統(tǒng)的改進
??? 摘? 要：克拉瑪依至獨山子是我國第一條長距離管道，全長146公里。本文論述了對該SCADA系統(tǒng)的進一步改進，整個管線密封輸油已實行了高水平的自動化。
??? 關(guān)鍵詞：SCADA系統(tǒng)? 輸油自動化

1 目前DN350管道SCADA系統(tǒng)簡介
1.1 系統(tǒng)概況
??? 全線由調(diào)度管理中心，首站站控系統(tǒng)，四站站控系統(tǒng)，六站站控系統(tǒng)，獨山子末站站控系統(tǒng)組成。各個站控系統(tǒng)由以下幾部分構(gòu)成：WINDOWS? NT 4．0操作平臺的SCAN3000服務(wù)器和操作站，ALLEN-BRADLEY公司的PLC-5-40E系列可編程序邏輯控制器(PLC)，打印設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備，UPS，每臺服務(wù)器均配有10/100Mbps自適應(yīng)的以太網(wǎng)網(wǎng)卡，21寸的顯示器，主機為96M內(nèi)存，主頻266HZ，其中調(diào)度管理中心有兩臺服務(wù)器，均裝有SCAN3000軟件和冗余管理軟件，兩個服務(wù)器構(gòu)成雙機備份，一個作為主服務(wù)器，另一個作為備用服務(wù)器，在主服務(wù)器發(fā)生硬件或軟件故障時，后備服務(wù)器將接管系統(tǒng)操作，成為主服務(wù)器。另外各個系統(tǒng)由兩個網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成：工業(yè)以太網(wǎng)和終端網(wǎng)，兩個網(wǎng)絡(luò)均采用TCP／IP通信協(xié)議。全線采用微波通訊，各系統(tǒng)有一臺路由器，實現(xiàn)調(diào)度中心與各站站控系統(tǒng)的廣域網(wǎng)(WAN)連接。
1.2 系統(tǒng)主要功能
??? 調(diào)度管理中心通過路由器以廣域網(wǎng)的形式與各站聯(lián)接，通過讀取各站的服務(wù)器數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)到各站的服務(wù)器來負責全線數(shù)據(jù)采集、控制與管理，各站站控系統(tǒng)負責本站的設(shè)備、設(shè)施的數(shù)據(jù)采集和控制。PLC處理器利用I／O模板來完成站內(nèi)工藝過程的數(shù)據(jù)采集與控制，利用通信模板采用MODBUS? RTU通訊協(xié)議與流量計、密度計、大罐液位計，閥門控制器等外部設(shè)備基于RS-485通信接口進行通信，讀取其相關(guān)數(shù)據(jù)，同時，PLC能夠處理各種生產(chǎn)的異常信號，通過程序編制按要求完成相關(guān)的ESD。由于水擊專用軟件沒有完成，所以全線無法實現(xiàn)密閉輸送。
1.3 系統(tǒng)存在的主要問題和缺陷
??????? (1)軟件施工單位沒有作過長輸原油管道全線密閉的技術(shù)和經(jīng)驗，對全線水擊保護、投球清管、批輸三個專用軟件沒有能力編寫，至今沒有交工，是導致全線無法實現(xiàn)密閉輸送的重要原因。
??????? (2)調(diào)度中心讀各站站控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是從各站的服務(wù)器上讀取，各站服務(wù)器不冗余，當某站的服務(wù)器發(fā)生故障時，調(diào)度中心無法讀數(shù)據(jù)和發(fā)送指令，影響全線的保護。另外調(diào)度中心的服務(wù)器冗余切換時間過長，不能滿足全線密閉輸送的生產(chǎn)要求。
??????? (3)系統(tǒng)設(shè)計的過于復雜，工藝流程程序編制復雜，很多功能在實際生產(chǎn)中無法使用，服務(wù)器與PLC的通訊設(shè)備，是通過串行設(shè)備連接，設(shè)備多，當某個設(shè)備出現(xiàn)問題，就會影響整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，在實際使用的過程經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集不上的現(xiàn)象。
??????? (4)系統(tǒng)部分配置不合理，如總站三菱PLC和AB? PLC的通訊協(xié)議不兼容，導致通訊時間長，影響設(shè)備的安全保護和操作。?
??????? (5)總站三菱PLC不冗余，當其出現(xiàn)故障時，無法實現(xiàn)冗余切換。??
2 改進方案?
2.1 克-獨DN350管道SCADA系統(tǒng)原有的配置圖

2.2 克-獨DN350管道SCADA系統(tǒng)改進后的配置圖

2.3 改進方案的可行性?
??? ● 這次改造，可以有兩種方案，一是繼續(xù)采用SCAN3000的升級版，但是，通過考察國內(nèi)的原油長輸管道，SCAN3000的應(yīng)用效果不是很好，另外SCAN3000本身在國內(nèi)原油長輸管道自動化應(yīng)用成功的實例比較少，克-烏成品油管道，起先也用SCAN3000，但是使用效果差，也進行了更換，權(quán)衡利弊，這次改造選用通用中文版IFIX 2．6軟件，這種軟件在國內(nèi)長輸原油管道自動化上有大量應(yīng)用成功的實例。?
??? ● 對總站的三菱PLC進行更換，選擇AB PLC遠程適配器，這在技術(shù)上都可行。
??? ● 對各站服務(wù)器與PLC的連接，直接采用AB PLC-5／40E的以太網(wǎng)通道連接，克服串行設(shè)備多，某一設(shè)備出現(xiàn)問題而影響全線的數(shù)據(jù)采集，影響設(shè)備的安全保護。?
??? ● 總站的工藝優(yōu)化的基礎(chǔ)上納入自動化控制的范疇之內(nèi)，減少人員操作，減低勞動量，這些都是可行的，可以大大地提高公司的自動化管理水平。?
2.4 改進后系統(tǒng)的安全保護?
??? 改進后，可大大地提高管道、設(shè)備的安全保護，當管道、設(shè)備運行參數(shù)超出限定值時，進行自動保護，另外全線實現(xiàn)密閉輸送，減少油氣蒸發(fā)損耗，減少環(huán)境污染，提高效益。?
2.5 優(yōu)點分析?
??? ● 全線實現(xiàn)密閉輸送，設(shè)備、管道參數(shù)處于可控狀態(tài)，減少油氣蒸發(fā)損耗，減少環(huán)境污染，提高效益。?
??? ● 升級主機，更換上位機軟件為中文版IFIX 2．6，使其運行速度加快。?
??? ● 克服總站設(shè)備與服務(wù)器通訊速度慢的狀態(tài)，使其符合要求，另外對總站的轉(zhuǎn)油泵房進行改造，實行自動化控制，實現(xiàn)無人職守，減人增效。?
??? ● 直接利用PLC-5／40E的以太網(wǎng)通道，這樣的設(shè)備連接可提高通訊速度，減少通訊故障。
??? ● 調(diào)度中心直接與PLC處理器進行數(shù)據(jù)通訊，可克服某站的一臺服務(wù)器發(fā)生故障，影響調(diào)度中心對站控數(shù)據(jù)的采集，無法達到調(diào)度中心對全線的控制。?
??? ● 還有調(diào)度中心的服務(wù)器冗余系統(tǒng)的冗余切換時間為90秒，遠遠滿足不了全線水擊保護的需求，SCAN3000的數(shù)據(jù)采集掃描時間最少為2秒，數(shù)據(jù)更新速度慢，另外一些站的大罐液位由于變送部分和設(shè)備存非線性誤差導致讀數(shù)不準，這些硬件都在這次改造中進行更換，克服其不足。
2.6 密閉輸送的經(jīng)濟效益和安全保護
??? ● 密閉輸送可減少原油輕質(zhì)成分的損耗，克-獨原油管道中間站有兩座3000方、兩座2000方旁接罐，在旁接輸送的過程中大罐存在大呼吸和小呼吸，不但造成浪費，而且污染環(huán)境，通過測算這些罐的年呼吸損耗量為257噸，價值約30萬元，系統(tǒng)改造后，實行密閉輸送，可減少這些損失，同時可減少環(huán)境污染。
??? ● 站控系統(tǒng)良好，自控系統(tǒng)運行可靠，泵房崗位、加熱爐崗位可實行無人職守，首站、四站、六站都撒消此崗位，可減少操作人員24人，每人按4萬元／年的成本計算，可減少資金96萬元。?
??? ● 實行密閉輸送可充分利用站間余壓利用，兩座中間站都按30M計算，年可減少耗電量78×10.4KW．H，節(jié)約電費27萬元。?
??? ● 這次改造約需資金268萬，改造成功后，2年就可收獲投入資金。
3 結(jié)束語
??? 實行密閉輸送是長輸管道自動化發(fā)展的方向，目前，國內(nèi)庫-鄯線，鐵-大線等都實行了密閉輸送，大大地減少工人的勞動強度，減少了操作人員，提高了管道、設(shè)備的安全保護，提高了效益，同時可減少環(huán)境污染，提高企業(yè)的管理水平，是大勢所趨，很有必要。