输油管线SCADA系统技术方案

输油管线SCADA系统技术方案1.概述某管道公司承担着某石化炼油厂1200万吨/年原油以及300万吨/年成品油输送任务。输油管线全线设置1座主调度中心；设置首站、中间站1、中间站2、中间站3、中间站4、中间站5及末站等6座泵站。因此，根据实际情况，输油管线SCADA系统设置1座调度中心；每个泵站设置一套数据采集监控系统，用于完成本站数据采集监视控制。2.配置2.1调度中心调度中心设置2台互为冗余的SCADA服务器及磁盘阵列系统；2台互为冗余的应用服务器；2台SQL Server服务器(其中一台位于港口公司管理网上)；3台管线调度员站（双CRT）、1台批量计划与跟踪站、1台泄漏检测及管线模型站、1台PLC的远程维护及故障处理站、1台工程师站（带1台A4彩色激光打印机）、1台调度主管站、4台培训站，1台针式宽行打印机（打印报警及事件）、1台A3激光打印机（打印报告及报表）、1台A4彩色喷墨打印机，一部大屏幕投影仪（2mX2m）。 图2 主调度中心配置图2.1.1 SCADA服务器SCADA系统服务器以持续的获取全部的管线运行数据、状态及报警信息并为所有的操作站节点提供实时数据库。主从服务器同时管理冗余的磁盘阵列系统中的历史、实时数据库，以达到数据的实时同步功能要求，其中1台作为主服务器，另1台作为备用服务器（热备形式）。备用服务器持续检测主服务器是否处于正常工作状态，一旦发现主服务器出现故障，备用服务器将自动取得控制权成为主服务器并取得通讯接口。SCADA系统服务器（1主1备）提供实时数据库，从各站控制器获取数据供主调度中心各操作站节点用。SCADA服务器应配置全部的系统功能，可以启动所有的控制命令和数据输入，为各站CRT提供图形及表格，提供数据获取、报警、记录、图形、实时趋势线、历史趋势线及历史数据。历史趋势可对每个记录变量提供可选的采样频率、死区及时间周期。SCADA系统服务器通过工程师站进行组态。服务器节点还包括局域网接口硬件、软件以及通讯协议以便操作员节点获取其实时数据库。SCADA系统服务器还具有局域网通讯接口硬件、应用软件及通讯协议以完成和沿线所有的站控系统的通讯，以使各种数据如流量计算机数据、各站运行状态及报警信息、操作员操作命令等保持一致性。SCADA系统的通讯协议基于TCP/IP的工业以太网协议。SCADA系统服务器采用Dell POWEREDGE 2600专用服务器，操作系统采用中文MS Windows2000 Server，运行美国GE Intellution公司的iHistorian Standard Server 2500 Pts Ver 2.0软件。2.1.2 应用服务器 应用服务器采用Dell POWEREDGE 2600服务器，操作系统采用中文MS Windows2000 Server，运行泄漏检测、批次跟踪与计划、模拟仿真软件，与SCADA服务器通过OPC、SQL等方式交换数据。2.1.3 SQL Server服务器控制局域网上的SQL Server服务器从SCADA数据库获取数据，作为管理网上SQL Server服务器从SCADA数据库获取数据的中转服务器。操作系统采用中文MS Windows2000 Server，安装Microsoft公司SQL server V7.0数据库。安装一套防火墙软件隔离控制网和管理网。2.1.4管理网上的SQL Server服务器管理网上的SQL Server服务器作为港口公司各个相关部门和海关访问SCADA系统的数据库服务器。操作系统采用中文MS Windows2000 Server，安装Microsoft公司SQL server V7.0数据库。为了进一步隔离控制网和管理网，在两台SQL Server服务器之间设置一台硬件防火墙。2.1.5 管线调度员站及调度主管站管线调度员站及调度主管站即为调度中心的操作站节点，通过工程师站进行组态。它们从SCADA系统服务器实时数据库的获取数据。管线调度员站及调度主管站具有完整的SCADA系统各站流程图画面，能获取全部的服务器实时数据，进行控制操作，通过活动画面进行数据输入。 管线调度员站及调度主管站采用Dell Precision 340工作站，操作系统采用中文MS Windows2000 Prodessional，运行美国GE Intellution公司的iFIX iClient软件。2.1.6 批量计划与跟踪站及泄漏检测与管线模型站泄漏检测及管线模型站应附加配置泄漏检测软件，在泄漏检测软件包中还附加批次跟踪与计划、模拟仿真（实时的及预估的）的功能。 批量计划与跟踪站及泄漏检测与管线模型站采用Dell Precision 340工作站，操作系统采用中文MS Windows2000 Prodessional。2.1.7 PLC远程维护及故障处理站PLC远程维护及故障处理站采用Dell Precision 340工作站，操作系统采用中文MS Windows2000 Prodessional，安装美国OPTO22公司的FactoryFloor软件套件中的OptoControl组件。其和SNAP LCM4控制器直接通讯，具备完善的在线维护和离线组态功能，具有和本地控制器组态工作站同样的编辑、无扰动下装及调试功能。2.1.8 工程师站工程师站负责SCADA服务器和操作站节点的组态。工程师站采用Dell Precision 340工作站，操作系统采用中文MS Windows2000 Prodessional，安装美国GE Intellution公司的iFIX plus scada Pack软件包开发SCADA服务器数据库和主控中心操作站的界面。2.2站控系统每个站控系统设置1台工程师站、1台操作员站和1套互为冗余的控制器、1台A4激光打印机。 图4 站控系统配置图2.2.1 工程师站工程师站负责操作站节点的组态的同时也作为一个操作员节点，工程师站也作为控制器控制策略开发的工程师站。工程师站采用Dell Precision 340工作站，操作系统采用中文MS Windows2000 Prodessional，安装美国GE Intellution公司的iFIX plus scada Pack软件用于开发站控系统的实时数据库和操作界面和美国OPTO22公司的FactoryFloor软件套件中的OptoControl组件用于开发LCM4控制器的控制策略。2.2.2 操作员站操作员站从SCADA系统服务器实时数据库的获取数据。操作员站具有该区域完整的SCADA系统各站流程图画面，能获取SCADA服务器中该区域全部的实时数据，进行控制操作，通过活动画面进行数据输入。 操作员站采用Dell Precision 340工作站，操作系统采用中文MS Windows2000 Prodessional，运行美国GE Intellution公司的iFIX iClient - Runtime软件。2.2.3 控制器控制器采用美国OPT22公司的LCM4控制器，运行利用该公司FactoryFloor软件套件中的OptoControl组件开发的控制程序。3监控及操作界面3.1主调度中心主调度中心监控软件可以显示每个站的工艺流程、工艺参数、设备运行状况。所有的画面应当设计成菜单选择和单键操作切换画面，总画面应显示站内主要设备、建筑、管线，分画面应详细显示不同区域或控制单元。操作员通过键盘或鼠标可以修改参数、启/停泵、开/关阀门、改变参数设定值、修改报警设定值、改变操作模式。画面显示应该支持动态数据/指令输入，数据输入方式不应是自动选择接收，而是输入数据后操作员按鼠标或ENTER键确认后，计算机才接收新的数据或指令。所有输入的数据和指令，都由报警/事件打印机打印记录，同时在报警/事件表中显示记录。流程显示流程显示画面通过主菜单功能选择键，流程画面应该显示主要设备、管线、阀门，至少显示以下数据：/进出站压力、温度/流量/储油罐液位、容量/出站压力设定值/泵站用电功率/控制模式/输油泵运行状态及运行参数/阀门开关状态输油泵运行状态、阀的位置、报警状态应当采用不同的颜色。设置控制键以便切换到另外的画面。计量流程画面计量流程画面显示主要设备的参数，如流量计、储油罐、阀门等。交接计量的流量参数从流量计算机通过通信接口传送过来，参数有压力、温度、差压、密度、流量（瞬时流量和累积流量）。同时要显示控制模式、报警等，设置控制功能键，可以切换到主菜单或其它画面。泵机组参数曲线显示显示输油泵运行状态、运行时间、电流、功率，输油泵进出口压力。设置控制功能键，可以切换到主菜单或其它画面。参数设定控制画面显示控制回路运行参数、设定值，显示自动、遥控、就地控制状态。可以通过输入数据或指令改变设定值，改变控制方式。设置控制功能键，可以切换到主菜单或其它画面。控制回路参数显示显示控制回路运行参数、设定值，显示控制模式。显示比例、积分、微分设定值，修改比例、积分、微分设定值要通过密码确定修改权限。设置控制功能键，可以切换到主菜单或其它画面。操作记录显示显示操作员的操作记录，包括：/设定值修改时间/启泵时出口压力允许变化速率最小值/启停泵顺序/启停泵控制时间/启泵时间/停泵时出口压力允许变化速率最小值/停泵时间/压力控制报警设定值设置控制功能键，可以切换到主菜单或其它画面。实时趋势显示可以显示检测参数的实时趋势，实时趋势可在分钟内展示。历史趋势至少保存一周内数据供查看。趋势显示的时间可由操作员定义，也可将某一时间间隙中的趋势抽调放大显示，即具有放缩功能。每幅画面至少有四组不同性质、不同颜色的曲线来表示不同的工艺数值。设置控制功能键，可以切换到主菜单或其它画面。历史趋势显示具有历史趋势显示功能，操作员可以按照时间、日期调出并阅读历史数据。历史数据至少保存30天，并定期存入到磁盘。存入磁盘的历史数据应当可以读取。设置控制功能键，可以切换到主菜单或其它画面。报警画面报警和事件是监测中不可避免的功能。报警事件具有优先显示权，除在流程上单点显示外，应对报警或事件状况列表显示，表中至少包括标志符（位号）、数值、说明、时间（年、月、日、时、分、秒）、地理位置等。报警显示可由操作员抑制或消除。报警可以打印输出。设置控制功能键，可以切换到主菜单或其它画面。报警、事件历史记录显示显示以前每个报警的日期、时间，并可以根据需要全部或部分打印出来。报警、事件记录报警设置可以在PLC上改变，并传送到监控计算机显示和打印，监控计算机上可以设置报警设定值。操作员操作、设置改变、报警情况有报警打印机打印记录。报警、事件可以存入磁盘，作为历史数据保存。报表报表格式由用户选择。监控系统自动生成报表，包括时报、日报，并打印输出记录，报表也可以根据操作员需要随时打印。保存在硬盘上的报表至少有5天，并可以定时保存到磁盘上。3.2站控系统站控系统操作站可以显示其本站的工艺流程、工艺参数、设备运行状况。所有的画面应当设计成菜单选择和单键操作切换画面，总画面应显示站内主要设备、建筑、管线，分画面应详细显示不同区域或控制单元。操作员通过键盘或鼠标可以修改湛江站、廉江站参数、启/停泵、开/关阀门、改变参数设定值、修改报警设定值、改变操作模式。画面显示应该支持动态数据/指令输入，数据输入方式不应是自动选择接收，而是输入数据后操作员按鼠标或ENTER键确认后，计算机才接收新的数据或指令。所有输入的数据和指令，都由报警/事件打印机打印记录，同时在报警/事件表中显示记录。流程显示流程显示画面通过主菜单功能选择键，流程画面应该显示主要设备、管线、阀门，至少显示以下数据：/进出站压力、温度/流量/储油罐液位、容量/出站压力设定值/泵站用电功率/控制模式/输油泵运行状态及运行参数/阀门开关状态输油泵运行状态、阀的位置、报警状态应当采用不同的颜色。设置控制键以便切换到另外的画面。计量流程画面计量流程画面显示主要设备的参数，如流量计、储油罐、阀门等。交接计量的流量参数从流量计算机通过通信接口传送过来，参数有压力、温度、差压、密度、流量（瞬时流量和累积流量）。同时要显示控制模式、报警等，设置控制功能键，可以切换到主菜单或其它画面。泵机组参数曲线显示显示输油泵运行状态、运行时间、电流、功率，输油泵进出口压力。设置控制功能键，可以切换到主菜单或其它画面。参数设定控制画面显示控制回路运行参数、设定值，显示自动、遥控、就地控制状态。可以通过输入数据或指令改变设定值，改变控制方式。设置控制功能键，可以切换到主菜单或其它画面。控制回路参数显示显示控制回路运行参数、设定值，显示控制模式。显示比例、积分、微分设定值，修改比例、积分、微分设定值要通过密码确定修改权限。设置控制功能键，可以切换到主菜单或其它画面。操作记录显示显示操作员的操作记录，包括：/设定值修改时间/启泵时出口压力允许变化速率最小值/启停泵顺序/启停泵控制时间/启泵时间/停泵时出口压力允许变化速率最小值/停泵时间/压力控制报警设定值设置控制功能键，可以切换到主菜单或其它画面。实时趋势显示可以显示检测参数的实时趋势，实时趋势可在分钟内展示。历史趋势至少保存一周内数据