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（第二屆“安控杯”SCADA/RTU技術(shù)與應(yīng)用征文比賽二等獎(jiǎng)作品）

陳  晗

1  管線系統(tǒng)概況

    大慶-鐵嶺輸油管道（以下簡稱慶鐵線）是70年代初建成投產(chǎn)的兩條并聯(lián)的輸油干線，直徑為720mm，長度分別為516km和524km，由于投產(chǎn)的先后不同，習(xí)慣上稱為老線和新線。它是一個(gè)較為復(fù)雜的水利系統(tǒng)。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：兩條主干線，四條分支交匯管線；9座輸油站，每站分新老兩個(gè)系統(tǒng)，并在每站的進(jìn)出站端通過閥門互相聯(lián)通，8座增壓站，7座線路閥室；慶鐵線是雙線并聯(lián)，每站的新老系統(tǒng)都有聯(lián)通，好像一個(gè)巨大的梯子縱貫?zāi)媳薄Ｆ渲忻恳粋€(gè)“點(diǎn)”或“段”的局部變化勢必影響整個(gè)系統(tǒng)的變化。“局部”的調(diào)控與保護(hù)必然會(huì)對(duì)其他部分產(chǎn)生干擾。這樣一個(gè)復(fù)雜管網(wǎng)的調(diào)控，目前在國內(nèi)外尚無先例。

    慶鐵線投產(chǎn)20多年來，每年輸油量都在四千萬噸以上，給國家創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，是全國第一的輸油大動(dòng)脈。由于年久失修設(shè)備老化，1994年以來對(duì)慶鐵線的泵站進(jìn)行了大規(guī)模的改造。為實(shí)現(xiàn)密閉輸油以達(dá)到高效、低耗、節(jié)能和提高現(xiàn)代化管理水平的目的，決定采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)來設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)全線密閉輸油工藝運(yùn)行與控制。使全線系統(tǒng)達(dá)到較高的自動(dòng)控制水平，確保管線安全平穩(wěn)地運(yùn)行。

2  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

    慶鐵線所采用的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）是一套全新的系統(tǒng)，它綜合吸收了當(dāng)今國際控制系統(tǒng)的最新技術(shù)和特點(diǎn)，有機(jī)地把繼電器保護(hù)、測量系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及RTU（Remote Terminal Unit）融于一體，并用RTU本身具有的可編程邏輯語言功能成功地解決了站內(nèi)自動(dòng)化控制的技術(shù)難題，如水擊超前保護(hù)、泵機(jī)組自動(dòng)切換、自動(dòng)轉(zhuǎn)發(fā)清管器等。使得輸油生產(chǎn)過程變得更為簡捷、方便、靈活、安全可靠。

    改造后的慶鐵線自動(dòng)控制系統(tǒng)采用了集散控制體系，即調(diào)度中心的集中控制和各泵站的分散控制。站控端（泵站控制）共有三級(jí)控制方式：

        (1)  調(diào)度中心遙控  接收調(diào)度中心調(diào)度人員遠(yuǎn)程控制管線系統(tǒng)運(yùn)行工況和設(shè)備命令，自動(dòng)完成有關(guān)控制操作。

        (2)  站控  各輸油站操作人員可以在控制臺(tái)上監(jiān)視和控制本站的系統(tǒng)運(yùn)行工況和輸油設(shè)備，自動(dòng)或半自動(dòng)完成有關(guān)控制操作。

        (3)  就地操作  根據(jù)就地安裝的顯示儀表，在現(xiàn)場操作按鈕，可以控制泵站的有關(guān)設(shè)備，并禁止調(diào)度中心遙控和站控功能。

        系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式，調(diào)度中心對(duì)8個(gè)站控端站。各站控端間沒有通訊要求，由調(diào)度中心程序判斷進(jìn)行調(diào)度指揮。點(diǎn)對(duì)點(diǎn)方式在采集數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)響應(yīng)速度快、就地控制功能強(qiáng)的情況下，顯得實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、可靠。為了保證全線安全協(xié)調(diào)運(yùn)行，調(diào)度中心采用雙機(jī)熱備冗余技術(shù)來提高系統(tǒng)整體的可靠性，一旦主機(jī)發(fā)生故障，在短短十幾秒內(nèi)系統(tǒng)完全切換到備用機(jī)上運(yùn)行。

        調(diào)度中心配置：基于網(wǎng)絡(luò)的雙機(jī)熱備系統(tǒng)，兩臺(tái)DEC Alpha系列工作站作為主機(jī)和備用機(jī)，5臺(tái)DEC奔騰系列微機(jī)作為操作工作站。采用基于DECOpenVMS/Hanzi操作系統(tǒng)的XCEL/DYNAC SCADA軟件。

        通信信道使用用戶提供的專用微波通信線路。通信速率為2 400波特率，主備雙信道。

        站控端配置：采用加拿大HARRIS公司提供的先進(jìn)GR90 RTU及MICONS-32調(diào)節(jié)器作為泵站的主要控制設(shè)備。GR90 RTU提供的 PLC軟件作為主要控制程序編制語言。采用VAX 4000/60工作站作為當(dāng)?shù)毓δ苤鳈C(jī)，VMS5.X版的DYNAC作為站控端的監(jiān)控軟件。GR90 RTU完成所有如電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)、進(jìn)出站壓力及油溫等DI、AI類型數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并將其通過微波信道及相關(guān)通迅協(xié)議上傳到調(diào)度中心及當(dāng)?shù)毓δ苓M(jìn)行數(shù)據(jù)處理，如顯示、計(jì)算、打印和報(bào)警等。同時(shí)也可接收來自調(diào)度中心及當(dāng)?shù)毓δ艿牟僮髦噶睿瓿扇玳_關(guān)電動(dòng)閥門、起停電機(jī)及管線自動(dòng)保護(hù)等操作。MICONS-32作為泵站重要被控設(shè)備調(diào)節(jié)閥的控制器，其設(shè)定值等參數(shù)由調(diào)度中心或當(dāng)?shù)毓δ芙o出，通過RTU送給MICONS-32，由它按照給定值，結(jié)合現(xiàn)場的工藝工況，自動(dòng)進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)、水擊波控制和啟泵保護(hù)。整個(gè)系統(tǒng)根據(jù)不同的設(shè)備，通過不同的通訊協(xié)議完成所有數(shù)據(jù)的雙向傳送。

3  系統(tǒng)主要功能

    慶鐵線SCADA方案經(jīng)過有關(guān)單位多次討論通過后，由項(xiàng)目組成員在短時(shí)間根據(jù)操作原則及相關(guān)文件，完成了慶鐵線自動(dòng)控制邏輯框圖及程序流程圖的詳細(xì)設(shè)計(jì)工作，包括檢測參數(shù)的類型、數(shù)量、報(bào)表格式、屏幕顯示圖量、參數(shù)顏色定義、調(diào)節(jié)保護(hù)控制方案等。在此基礎(chǔ)上編制完成了大量的應(yīng)用控制程序，經(jīng)投產(chǎn)運(yùn)行表明，整個(gè)慶鐵線SCADA系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行安全可靠，系統(tǒng)及應(yīng)用軟件合理、實(shí)用、可靠，完全滿足了現(xiàn)場工藝要求。

    慶鐵線SCADA系統(tǒng)完成的主要功能有：

    調(diào)度中心： ① 8個(gè)輸油泵站的數(shù)據(jù)采集和下發(fā)對(duì)時(shí)令、操作控制令；②  進(jìn)行電耗、油耗和爐效等數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，并可進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比；③  顯示上百幅工藝流程圖、變電所接線圖、參數(shù)趨勢圖等，形象反映實(shí)時(shí)流程和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；④  實(shí)時(shí)對(duì)有關(guān)事件進(jìn)行閃爍變色報(bào)警，提醒操作人員注意；⑤  進(jìn)行正常和事件報(bào)表打印。

    當(dāng)?shù)毓δ埽?/STRONG> ① 每個(gè)輸油泵站的數(shù)據(jù)采集和下發(fā)操作控制令；②  進(jìn)行電耗、油耗和爐效等數(shù)據(jù)處理和計(jì)算，并可進(jìn)行統(tǒng)計(jì)對(duì)比；③  顯示十幾幅工藝流程圖、變電所接線圖、參數(shù)趨勢圖等，形象反映實(shí)時(shí)流程和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)；④  實(shí)時(shí)對(duì)有關(guān)事件進(jìn)行閃爍變色報(bào)警，提醒操作人員注意；⑤  進(jìn)行正常和事件報(bào)表打印。