SCADA系統(tǒng)培訓(xùn)教材

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上SCADA系統(tǒng)培訓(xùn)教材基礎(chǔ)部分第一章 SCADA系統(tǒng)概述一、SCADA系統(tǒng)基本概念SCADA系統(tǒng)是英文Supervisory Control and Data Acquisition的縮寫，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于電網(wǎng)、水網(wǎng)、輸油氣管網(wǎng)、智能建筑等領(lǐng)域。它是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它能收集遠處現(xiàn)場的操作信息，并通過通訊線路將遠方信息傳送到調(diào)控中心進行顯示和報告，控制中心的操作員監(jiān)視這些信息，并能向遠方的設(shè)備發(fā)布命令，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。二、長輸管道使用SC

2、ADA系統(tǒng)的目的和必要性1.目的長輸管道SCADA系統(tǒng)是利用各種檢測儀表、執(zhí)行器、顯示儀表、調(diào)節(jié)儀表、控制裝置或電子計算機、通信技術(shù)等自動化技術(shù)，對管道輸送生產(chǎn)過程進行自動檢測、監(jiān)視、控制和管理。其目的是保證安全的情況下，以對供需雙方最少地限制，用最經(jīng)濟地方式、最快的手段將產(chǎn)品從供方輸送到用戶手中。此外，使用SCADA系統(tǒng)還能改善勞動條件，節(jié)省人力和提高環(huán)保水平。2.必要性早期的長輸干線管道大部分是點對點的形式，即一個首站，相繼幾個中間升壓站，一個接收/分配末站，原油從一個站的油罐用泵輸送到下一站的油罐。這是一種非密閉的輸送方式或稱開式輸送方式，其特點是每兩個站之間的管線都可當作一個獨立的熱力

3、、壓力和管理系統(tǒng)，對站內(nèi)自動控制和全線自動化控制及管理要求不高，每個站有人值守即可。長輸管道距離長，范圍廣，生產(chǎn)指揮難度大，尤其是采用了密閉輸送工藝管道全線構(gòu)成了統(tǒng)一的水力系統(tǒng)，管道任意點的擾動都將迅速波及全線，為了保證管道的安全平穩(wěn)運行，相關(guān)設(shè)備必須及時作出正確反映。特別是成品油管道，沿途可能有好多進油和下載點，還有好幾種油品在管道中輸送，要求操作者必須在規(guī)定的時刻對管道的幾百個設(shè)備進行正確的操作；另一方面，隨著管線的增加，越來越多的賒購年產(chǎn)方要通過管理輸送產(chǎn)品，越來越多的用戶要從管線得到產(chǎn)品，供需雙方對產(chǎn)品質(zhì)量和供需變化的要求也越來越苛刻；再者，管線終點越來越接近最終用戶，怎樣防止易燃易爆

4、和有毒產(chǎn)品對雇員、設(shè)備和居民的傷害，保證安全顯得更加重要。最初是由中心調(diào)度人員通過電話來指揮管線的運作，傳統(tǒng)的人工記錄、逐級匯報的長輸管線監(jiān)控方式已不適應(yīng)生產(chǎn)調(diào)度快速化和城市發(fā)展數(shù)字化、信息化戰(zhàn)略的要求。顯然，這種調(diào)度支護方式過于緩慢，任務(wù)也太繁重，難以滿足密閉輸送協(xié)調(diào)運行、供需變化及安全經(jīng)濟運行的要求。這些要求往往是非人力所能及的，因此需要借助現(xiàn)代化的自動控制系統(tǒng)管理輸油管道。輸油管道自動化是管道安全、經(jīng)濟運行的重要保證，而使用SCADA系統(tǒng)可以確保輸油管道的自動化，可以節(jié)省了大量人力，大大提高了生產(chǎn)調(diào)度速度，確保管線安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟的運行。 三、SCADA系統(tǒng)基本組成長輸管道SCADA系統(tǒng)

5、以4C（computer,control,communication,CRT）技術(shù)為基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由調(diào)度控制中心網(wǎng)絡(luò)（DCC），站控系統(tǒng)（SCS）,以及通信系統(tǒng)（COMM）三部分構(gòu)成。管道SCADA系統(tǒng)的配置由遠程終端裝置，控制中心計算機系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、應(yīng)用軟件組成。1.生產(chǎn)經(jīng)營管理級1.1 基本功能它根據(jù)管道公司的經(jīng)營策略，公司所屬其他管道經(jīng)營狀況及市場信息等，并考慮本管道生產(chǎn)運行狀況，由生產(chǎn)經(jīng)營管理級計算機級計算機系統(tǒng)中有關(guān)管理軟件作出決策，向本管道的SCADA系統(tǒng)下達生產(chǎn)計劃、管理命令等。其最佳目標通常是獲取最大的經(jīng)濟效益。該級還可以對SCADA系統(tǒng)進行監(jiān)督、通過人機接口掌

6、握生產(chǎn)狀況，如系統(tǒng)或站的流程圖及動態(tài)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)與趨勢、有關(guān)數(shù)據(jù)庫并制作圖等。該級決策的特點是：目標宏觀、決策周期長。1.2 組成一般由一個性能較強的微型計算機系統(tǒng)組成，在離SCADA較遠時，往往需要衛(wèi)星、微波或光纖等遠程通信設(shè)施。由于該級不直接參與生產(chǎn)過程控制，因此對該級主機的可靠性要求不如SCADA高，通常不必采用冗余技術(shù)。2.中心監(jiān)控級2.1 基本功能該級負責(zé)整個管線的調(diào)度和監(jiān)控，例如對供方和需方產(chǎn)品的監(jiān)視和計算，產(chǎn)品輸送過程，對各站下達控制命令，全線生產(chǎn)協(xié)調(diào)控制（水擊控制、清管、越站等）。如果SCADA還設(shè)有分控中心或稱區(qū)域控制中心，則分控中心可以完成上述控制中心的某些任務(wù)。2.2

7、組成控制中心的計算機一般為網(wǎng)絡(luò)冗余結(jié)構(gòu)，冗余方法有熱備（自動切換）、冷備（人工切換）等。當今，幾乎所有管道控制中心都采用了熱備技術(shù)。除主機可熱備用外，外部設(shè)備、關(guān)鍵部件也可以采用冗余技術(shù)。控制中心的計算機軟件一般有三類：計算機操作系統(tǒng)，由計算機生產(chǎn)廠家隨機提供；SCADA系統(tǒng)軟件，一般由SCADA系統(tǒng)廠家提供，也可由第三方提供；用戶應(yīng)用程序，可由用戶編制，也可由SCADA供應(yīng)商提供或第三方提供。3. 站控級3.1基本功能站控系統(tǒng)的基本功能是對站內(nèi)裝置、輔助系統(tǒng)及生產(chǎn)過程進行監(jiān)督和控制，站控系統(tǒng)具有下述基本的技術(shù)性能：模擬量數(shù)據(jù)采集模擬量定值設(shè)定控制數(shù)字量的采集與報警信號采集數(shù)字量控制。3.2組

8、成站控系統(tǒng)一般由工業(yè)控制計算機及相應(yīng)的人機接口、卡件（AO,AI,DI,DO）及通信接口組成?，F(xiàn)在多用PLC充當RTU，大型的站控系統(tǒng)也可以采用DCS。站控系統(tǒng)的軟件包括計算機操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用軟件，用戶應(yīng)用軟件可在控制中心編制，下載到PLC。4.就地控制級4.1基本功能站內(nèi)大型設(shè)備，如泵機組等，往往配有自己的控制系統(tǒng)，這就是裝置控制系統(tǒng)，它直接對生產(chǎn)設(shè)備進行控制。這類控制系統(tǒng)往往由設(shè)備生產(chǎn)廠家配套提供。在長輸管道中，通常認為就地控制級是指站控級以下，通過各類設(shè)備的控制系統(tǒng)，現(xiàn)場手動動作設(shè)備。4.2 組成在管道系統(tǒng)中，就地控制級主要各類的現(xiàn)場設(shè)備以及各智能設(shè)備的控制系統(tǒng)。如上圖，由于生產(chǎn)經(jīng)營管

9、理級和中心監(jiān)控級具有接受外部管理及生產(chǎn)過程信息，并據(jù)此對整個生產(chǎn)和經(jīng)營進行管理的功能，因此，將這兩級合并起來成為管理信息系統(tǒng)，英文縮寫為MIS。中心監(jiān)控級、站控級和就地控制級具有監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集的功能，通常我們將這三者合稱為監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，即SCADA系統(tǒng)。一般來將，我們所說的SCADA系統(tǒng)的三級控制主要是指中心控制、站控和就地控制。四、SCADA系統(tǒng)的發(fā)展歷程SCADA系統(tǒng)發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了三代。 第一代是基于專用計算機和專用操作系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)，如電力自動化研究院為華北電網(wǎng)開發(fā)的SD176系統(tǒng)以及在日本日立公司為我國鐵道電氣化遠動系統(tǒng)所設(shè)計的H-80M系統(tǒng)。這一階段是從計算

10、機運用到SCADA系統(tǒng)時開始到70年代。第二代是80年代基于通用計算機的SCADA系統(tǒng)，在第二代中，廣泛采用VAX等其它計算機以及其它通用工作站，操作系統(tǒng)一般是通用的UNIX操作系統(tǒng)。在這一階段，SCADA系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動化中與經(jīng)濟運行分析，自動發(fā)電控制（AGC）以及網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)合到一起構(gòu)成了EMS系統(tǒng)（能量管理系統(tǒng)）。第一代與第二代SCADA系統(tǒng)的共同特點是基于集中式計算機系統(tǒng)，并且系統(tǒng)不具有開放性，因而系統(tǒng)維護，升級以及與其它聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成很大困難。90年代按照開放的原則，基于分布式計算機網(wǎng)絡(luò)以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)的能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍聯(lián)網(wǎng)的EMS/SCADA系統(tǒng)稱為第三代。這一階段是我國SCADA/EM

11、S系統(tǒng)發(fā)展最快的階段，各種最新的計算機技術(shù)都匯集進SCADA/EMS系統(tǒng)中。這一階段也是我國對電力系統(tǒng)自動化以及電網(wǎng)建設(shè)投資最大的時期，國家計劃未來三年內(nèi)投資2700億元改造城鄉(xiāng)電網(wǎng)可見國家對電力系統(tǒng)自動化以及電網(wǎng)建設(shè)的重視程度。第四代SCADA/EMS系統(tǒng)的基礎(chǔ)條件已經(jīng)或即將具備，預(yù)計將與21世紀初誕生。該系統(tǒng)的主要特征是采用Internet技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及JAVA技術(shù)等技術(shù)，繼續(xù)擴大SCADA/EMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的集成，綜合安全經(jīng)濟運行以及商業(yè)化運營的需要。五、SCADA系統(tǒng)在我國長輸管道的應(yīng)用情況20世紀80年代以前，我國長輸管道基本上是常規(guī)儀表檢測，就地控制。90

12、年代以后，我國通過開發(fā)和引進全面掌握了SCADA系統(tǒng)的技術(shù)，逐步對在役管道實施改造，對新建管道進行裝備，基本上使我國長輸管道的SCADA系統(tǒng)達到國際先進水平。目前，油氣長輸管道的計算機監(jiān)測控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)成為管道控制的基本模式。1.1992年7月投產(chǎn)的輪南庫爾勒管道，全長192KM,自控系統(tǒng)采用漢字顯示、交互圖象、語言綜合系統(tǒng)進行監(jiān)控和管理。2.1997年投產(chǎn)的庫爾勒善鄯管道是我國首次面對具有大落差地段的管道，該管道在100km長度內(nèi)落差達1800m,在該管道上開發(fā)的SCADA系統(tǒng)解決了大落差管道水擊防護問題，并且采用衛(wèi)星通訊技術(shù)為SCADA系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。3.2002年投產(chǎn)的蘭成渝管道是

13、我國第一條真正意義上的成品油管道，管道的SCADA系統(tǒng)，主要包括：成都調(diào)度中心，首站、中間加壓分輸站、7座中間分輸站、末站的儀表檢測系統(tǒng)和站控系統(tǒng),10 座遠控線路截斷閥室的儀表檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，由成都調(diào)控中心對全線進行監(jiān)控。4.由中石化投資興建的西南管線、珠三角管線都已經(jīng)順利投產(chǎn)，并且使用了非常先進的SCADA系統(tǒng)，所有的控制操作都由中心調(diào)度員發(fā)出，自動化水平又有了很大的提高。比如,西南管道SCADA系統(tǒng)的設(shè)計特點：（1）SCADA系統(tǒng)是一個分布式的控制系統(tǒng)，所有的數(shù)據(jù)庫分布在各站場，采用當今先進的自動化技術(shù)，系統(tǒng)控制分為就地、站控和中心控制，通過軟件設(shè)置可較方便完成各權(quán)限的切換。（2）調(diào)

14、控中心計算機系統(tǒng)由高性能計算機工作站、高速數(shù)據(jù)網(wǎng)及在網(wǎng)絡(luò)中運行的軟件等組成高可靠性的實時控制管理系統(tǒng)（3）對油品順序 輸送和分輸跟蹤監(jiān)控。（4）對遠控閥室有效監(jiān)控以保證管道在大落差山區(qū)的防靜壓和防泄漏的運行安全。（5）使用光纖通信為通信傳輸主信道，采用公網(wǎng)作為備用通信，以確保光纖中斷時，能及時切換到公網(wǎng)上保證生產(chǎn)的正常監(jiān)控。（5）軟件的軟件先進、成熟，而易于操作、修改、維護，有較強的人機對話能力?，F(xiàn)在我國的管網(wǎng)建設(shè)初具規(guī)模，近年來隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，我國的長輸管道控制呈現(xiàn)區(qū)域化趨勢，將某地區(qū)的多條管道集中管理，形成區(qū)域化管理。在美國，全國管網(wǎng)在休斯頓設(shè)置了一個控制中心，加拿大也在蒙特利爾設(shè)置了

15、一個全國管網(wǎng)的調(diào)度控制中心。并且，其對管網(wǎng)的自動化監(jiān)控程度已經(jīng)具備相當高的水平。在我國，中石化華北銷售管道網(wǎng)調(diào)控中心和華南調(diào)控中心也將成立，屆時每個調(diào)控中心都將同時統(tǒng)一指揮幾條管道的運行，最后將有可能發(fā)展成成立全國的管道控制中心，由計算機群管理所屬的管道系統(tǒng)，在計算機群中的每臺計算機都能隨意切換到某管道上，操作員通過顯示終端監(jiān)視系統(tǒng)運行狀態(tài)，向沿途泵站的站控機甚至主要設(shè)備發(fā)操作命令，實現(xiàn)對管道的遙控，SCADA系統(tǒng)將發(fā)揮更大的作用。第二章 長輸管道SCADA系統(tǒng)功能一、調(diào)控中心主計算機系統(tǒng)的功能1.監(jiān)視各站的工作狀態(tài)及設(shè)備運行情況，采集各站主要運行數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。監(jiān)視過程是以掃描方式進行的，即

16、按一定順序依次對各站的PLC進行查詢。若發(fā)現(xiàn)某站的運行狀態(tài)異?；蜻\行參數(shù)超限，則通過屏蔽顯示及打印機打印自動報警。2.根據(jù)操作人員的要求或控制軟件的要求向PLC發(fā)出操作指令，對各站進行遙控。因為每個電動閥門都有就地/遠控操作功能，如果置為遠控那么根據(jù)操作權(quán)限的需要可以在站場或調(diào)控中心控制設(shè)備。3. 根據(jù)操作人員的要求，在顯示屏幕上隨時提供有關(guān)管道系統(tǒng)運行狀態(tài)的圖形顯示及歷史數(shù)據(jù)的存儲、比較和趨勢顯示。3.1 提供動態(tài)顯示畫面通過一定的方式可以比較直觀的顯示管線是處于運行還是停止狀態(tài)，如管線的顏色變化。由于某些泵站流程較為復(fù)雜，通過設(shè)備及相應(yīng)管線顏色的變化，操作員可以較為清晰的顯示當前的油品流程

17、走向。3.2自動存儲數(shù)據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部可以自動存儲歷史數(shù)據(jù)。比如參數(shù)的變化，操作員的操作記錄，系統(tǒng)內(nèi)部的運行情況等。3.3 趨勢顯示趨勢顯示是一種提供瀏覽數(shù)據(jù)的方法，包括實時趨勢和歷史趨勢，實時趨勢用于記錄生產(chǎn)過程中各參數(shù)的動態(tài)變化過程，而歷史趨勢則用于提取特定的歷史數(shù)據(jù)文件。趨勢可以提供多種方式進行瀏覽，比如棒狀圖，曲線圖，數(shù)字列表等。提供顯示連續(xù)的趨勢曲線，還可以讀取曲線上的任意點的實際數(shù)據(jù)和時間，進行曲線壓縮顯示和細化顯示。每一趨勢圖可以顯示多個參數(shù)的數(shù)據(jù)，便于各參數(shù)的比較。趨勢調(diào)用和顯示，一是為工況分析提供依據(jù)，如啟泵或停泵過程壓力及流量的變化，分輸過程中閥門切換開關(guān)導(dǎo)致壓力及流量的變化曲線

18、，我們可以通過這些數(shù)據(jù)，優(yōu)化操作過程；二是系統(tǒng)的監(jiān)視參數(shù)前后的變化，為操作員決策提供依據(jù)。運行人員能夠確認管線上出現(xiàn)的變化的大小以及其對全線的影響，并采取正確的控制以減小其對全線的影響。4.在顯示終端上進行操作人員培訓(xùn)一般SCADA軟件都提供一種仿真環(huán)境的軟件，即在本機上建立一個仿真控制器，與現(xiàn)場設(shè)備隔離，操作人員可以在此機器上模擬操作，而不影響現(xiàn)場設(shè)備的運行。5、按規(guī)定時間間隔記錄和打印各站的主要運行狀態(tài)的圖形顯示及歷史資料的比較和趨勢顯示、報表等。6.記錄管道系統(tǒng)所發(fā)生的重大事情的報警、操作指令等。6.1 報警報警的概念：異常情況發(fā)生時，以某種方式提示信息給操作員，以引起操作人員的注意并及

19、時采取措施。系統(tǒng)報警當服務(wù)器與控制器、卡件，及通訊網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，所發(fā)出的報警為系統(tǒng)報警。過程報警當過程控制對象發(fā)生異常時，系統(tǒng)所發(fā)出的信息為過程報警信息，當報警條件不存在時，操作員確認后，報警即可消除。由于全線距離長，設(shè)備多，重要的工藝參數(shù)多，如果發(fā)生異常情況，操作員不能及時的發(fā)現(xiàn)，那么將導(dǎo)致較大的危害，所以我們對較為重要的參數(shù)都已經(jīng)設(shè)置了報警提示，當出現(xiàn)異常時將以聲音或顏色的顯示提示操作員，當然由于設(shè)備多，參數(shù)多，我們對參數(shù)的重要程度也設(shè)置了報警的級別，在一定程度上為操作員減輕了工作量，而且也能夠及時處理將維護管線運行安全的異常情況。報警的級別可以分為緊急、高報、低報等，每級報警相應(yīng)的描述

20、及顏色有所區(qū)別，如緊急為紅色，高報為黃色，低報為其他不顯眼的顏色，系統(tǒng)按照一定的時間順序以及級別的優(yōu)先順序進行顯示，提醒操作員注意，并督促采取相應(yīng)措施。報警支持中文描述功能。6.2 事件事件記錄，記錄某項操作過程或者是系統(tǒng)內(nèi)部執(zhí)行的命令，并按照時間的順序進行保存到歷史數(shù)據(jù)庫中，且事件是不可以清除的。事件畫面記錄所有的操作過程，包括數(shù)據(jù)庫修改和操作員對現(xiàn)場設(shè)備的操作、用戶名的更改、級別的更換等信息，為事故分析及工藝操作過程的分析提供依據(jù),做到凡事有據(jù)可查，確保安全操作、責(zé)任到人。7.報表生成和打印報表有多種格式，比較常用的是EXCEL格式。從內(nèi)容上，報表可以分為日報表、周報、月報等，根據(jù)需要進行

21、編排。報表可以定期生成，且可以實現(xiàn)自動打印，及時準確的提供參數(shù)記錄，減輕操作員的工作量。8.運行有關(guān)的應(yīng)用軟件，對水擊、檢漏、清管、批量跟蹤等工況進行檢測、控制，進行數(shù)據(jù)分析、處理，系統(tǒng)優(yōu)化模擬、調(diào)度決策指導(dǎo)等。9.時鐘同步功能通過域控服務(wù)器同步全線的服務(wù)器，而域控服務(wù)器指向GPS，從而確保整個SCADA系統(tǒng)的時鐘統(tǒng)一、準確，保障整個系統(tǒng)的記錄時間及其相關(guān)事件、數(shù)據(jù)的可靠性和有效性。二、站控系統(tǒng)功能站控系統(tǒng)主要由服務(wù)器、PLC、智能卡件及其他自動控制設(shè)備組成，主要功能如下：1.過程變量巡回檢測和數(shù)據(jù)處理；2.向控制中心報告經(jīng)選擇的數(shù)據(jù)和報警；3.提供運行狀態(tài)、工藝流程、動態(tài)數(shù)據(jù)的畫面、圖像顯示

22、、報警、存儲、記錄、打印。4.除執(zhí)行控制中心的控制命令外，還可獨立進行工作，實現(xiàn)PID及其他控制。5.實現(xiàn)流程切換；6.進行自診斷程序，并把結(jié)果報告控制中心；7.可燃氣體濃度檢測與消防設(shè)施狀態(tài)檢測；8.站場與線路陰極保護參數(shù)檢測與記錄；9.提供給操作人員操作記錄和運行報告第三章 SCADA系統(tǒng)硬件配置一、調(diào)控中心主計算機系統(tǒng)1、系統(tǒng)功能調(diào)控中心作為SCADA系統(tǒng)最高級別的一層，主要負責(zé)采集站控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫的生成，對整個系統(tǒng)的工藝生產(chǎn)進行管理，優(yōu)化，決策及控制。調(diào)控中心負責(zé)對全線進行集中監(jiān)視、控制和調(diào)度管理，是長輸管線SCADA系統(tǒng)的核心，一般位于管道的總調(diào)度室。今年來隨著通訊技術(shù)的發(fā)

23、展，我國的長輸管道控制呈現(xiàn)區(qū)域化趨勢，將某地區(qū)的多條管道集中管理，并且成立全國的管道控制中心。由計算機群管理所屬的管道系統(tǒng)，在計算機群中的每臺計算機都能隨意切換到某管道上，操作員通過顯示終端監(jiān)視系統(tǒng)運行狀態(tài)，向沿途泵站的站控機甚至主要設(shè)備發(fā)操作命令，實現(xiàn)對管道的遙控。一般調(diào)控中心布局分為：調(diào)度長辦公室、控制室、機房、工程師維護室和培訓(xùn)室。2、一般的硬件配置SMSCS包括一套完整的帶有標準的（非用戶設(shè)計的）硬件與軟件的計算機系統(tǒng)，主要硬件應(yīng)包括：管線調(diào)度員站（雙LCD）、應(yīng)用軟件工作站（包括泄漏檢測、批次跟蹤和計量等）、PLC的遠程維護及故障處理站、1臺工程師站（帶1臺A4彩色激光打印機）、調(diào)度

24、主管站、培訓(xùn)站，針式寬行打印機（打印報警及事件）、A3激光打印機（打印報告及報表）、A4彩色噴墨打印機，2臺互為冗余的SCADA系統(tǒng) ；2臺互為冗余的應(yīng)用服務(wù)器；1臺域服務(wù)器；1臺Web服務(wù)器；一個大屏幕投影儀（DLP用戶提供）以太網(wǎng)接口，通訊采用局域網(wǎng)。上述的這些操作站、服務(wù)器及投影儀作為該局域網(wǎng)的節(jié)點，并通過工程師站（或具有工程師站功能的操作站）進行組態(tài)。SMSCS還包括必要的接口硬件、軟件及通訊協(xié)議以完成和沿線所有的站控系統(tǒng)及截斷閥室的通訊。SCADA系統(tǒng)的通訊協(xié)議應(yīng)是基于TCP/IP的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，如DNP 3.0、IEC 60870-5等。（1） SCADA系統(tǒng)服務(wù)器主要作為數(shù)據(jù)采

25、集及處理，為了保證可靠、穩(wěn)定的運行，一般實冗余配置，熱備運行。SMSCS應(yīng)有2臺SCADA系統(tǒng)服務(wù)器以持續(xù)的獲取全部的管線運行數(shù)據(jù)、狀態(tài)及報警信息并為所有的操作站節(jié)點提供實時數(shù)據(jù)庫。主從服務(wù)器同時管理冗余的磁盤陣列系統(tǒng)中的歷史、實時數(shù)據(jù)庫，以達到數(shù)據(jù)的實時同步功能要求，其中1臺作為主服務(wù)器，另1臺作為備用服務(wù)器（熱備形式）。備用服務(wù)器持續(xù)檢測主服務(wù)器是否處于正常工作狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)主服務(wù)器出現(xiàn)故障，備用服務(wù)器將自動取得控制權(quán)成為主服務(wù)器并取得通訊接口。 SCADA系統(tǒng)服務(wù)器（1主1備）需提供實時數(shù)據(jù)庫，從各站SCS及遠程截斷閥室獲取數(shù)據(jù)供SMSCS各操作站節(jié)點用。SCADA服務(wù)器應(yīng)配置全部的系統(tǒng)

26、功能，可以啟動所有的控制命令和數(shù)據(jù)輸入，為各站LCD提供圖形及表格，提供數(shù)據(jù)獲取、報警、記錄、圖形、實時趨勢線、歷史趨勢線及歷史數(shù)據(jù)。歷史趨勢可對每個記錄變量提供可選的采樣頻率、死區(qū)及時間周期。 SCADA系統(tǒng)服務(wù)器應(yīng)通過工程師站（或具有工程師站功能的操作站）進行組態(tài)。服務(wù)器節(jié)點還應(yīng)包括必要的局域網(wǎng)接口硬件、軟件以及通訊協(xié)議以便操作員節(jié)點獲取其實時數(shù)據(jù)庫。 SCADA系統(tǒng)服務(wù)器還應(yīng)具有必要的局域網(wǎng)通訊接口硬件、應(yīng)用軟件及通訊協(xié)議以完成和沿線所有的站控系統(tǒng)及截斷閥室的通訊，以使各種數(shù)據(jù)如流量計算機數(shù)據(jù)、各站運行狀態(tài)及報警信息、操作員操作命令等保持一致性。SCADA系統(tǒng)的通訊協(xié)議應(yīng)是基于TCP/I

27、P的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，如DNP 3.0、IEC 60870-5. 在最大工作負荷下，服務(wù)器的資源利用率不應(yīng)超過60%。為提高可靠性，服務(wù)器、服務(wù)器電源、存儲介質(zhì)應(yīng)采用冗余配置，并可實現(xiàn)模塊化的在線熱插拔維護工作。服務(wù)器的硬件、網(wǎng)絡(luò)和軟件最少應(yīng)具有100%的擴展能力，并應(yīng)必須保證將來數(shù)據(jù)庫、存貯器、磁盤容量和通信信道等的擴展。 （2）調(diào)度員工作站主要作為調(diào)度員監(jiān)視畫面和發(fā)送指令使用，根據(jù)調(diào)度人員的數(shù)量及需要進行多臺配置。操作站節(jié)點還應(yīng)包括必要的SMSCS局域網(wǎng)接口硬件、硬件串行通訊口、應(yīng)用軟件以及獲取SCADA系統(tǒng)服務(wù)器實時數(shù)據(jù)庫的通訊接口。最小配置要求：具有完整的SCADA系統(tǒng)各站流程圖畫面，能

28、獲取全部的服務(wù)器實時數(shù)據(jù)，進行控制操作，通過活動畫面進行數(shù)據(jù)輸入。（3）工程師維護站主要作為維護工程師使用，完成修改SCADA數(shù)據(jù)庫、修改控制器組態(tài)內(nèi)容及日常的維護。（4）交換機主要完成調(diào)控中心局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)連接，并提供與廣域網(wǎng)的的接口，一般實行冗余配置。（5）打印機主要完成日常報表及報警、事件、趨勢打印的功能，根據(jù)需要可以共用一臺或分別配置完成各自的功能。（6）域控服務(wù)器主要完成整個SCADA的時間同步及管理全線服務(wù)器、工作站的的功能。域服務(wù)器用于完成全線網(wǎng)絡(luò)管理功能，在備用調(diào)度控制中心設(shè)置同樣的一臺域服務(wù)器用于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)備份（7）Web服務(wù)器及防火墻主要完成SCADA畫面以網(wǎng)頁的形式向辦公網(wǎng)發(fā)

29、布信息的功能，方便管理人員通過瀏覽網(wǎng)頁獲取管線的運行情況。Web服務(wù)器是SCADA系統(tǒng)與MIS之間的銜接服務(wù)器，與SCADA系統(tǒng)使用路由器隔離。SCADA將有關(guān)信息寫入Web服務(wù)器并實時更新，在MIS網(wǎng)絡(luò)中以網(wǎng)站形式出現(xiàn)。它既為Web服務(wù)器提供生產(chǎn)信息，又避免了與SCADA無關(guān)的計算機直接訪問SCADA服務(wù)器。該路由器、Web服務(wù)器的軟硬件由SCADA供貨商負責(zé)。同時，SCADA供貨商要負責(zé)在Web服務(wù)器上成功地接收到來自SCADA服務(wù)器的信息，并依據(jù)這些信息建立站點，供MIS調(diào)用。 Web服務(wù)器上要安裝專業(yè)網(wǎng)絡(luò)防火墻和病毒防火墻，進一步保護SCADA系統(tǒng)。 二 站控系統(tǒng)站按設(shè)備及功能可分為泵

30、站、分輸泵站、集輸泵站和分輸泵站，按位置可分為首站、末站、中間站。站控系統(tǒng)是指它們的中央控制系統(tǒng)。它除了要對站內(nèi)重要設(shè)備的控制系統(tǒng)進行監(jiān)控和協(xié)調(diào)以外，還要完成許多功能，如與調(diào)控中心的數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?.站控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)站控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式很多，常用的兩種形式是：點對點結(jié)構(gòu)，也稱星型機構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)下，下級控制單元的通信線路分別連接到站控系統(tǒng)，各下級單元之間不能之間通信。另一種結(jié)構(gòu)是多點結(jié)構(gòu)，各級間公用一條總線，即采用在線總線的方式。站控服務(wù)器與控制器之間的通訊通常采用OPC或其他方式通訊，控制器與I/O卡件的通訊通常是采用MODBUS協(xié)議或PROFIBUS協(xié)議實現(xiàn)通訊。2.站控系統(tǒng)的功能完成本輸油站參數(shù)

31、的監(jiān)視和控制，主要由站控計算機和智能遠程終端等設(shè)備組成。3.一般硬件配置從硬件角度，站控系統(tǒng)一般由服務(wù)器、控制器、緊急停車控制器（ESD）、通信網(wǎng)絡(luò)接口、火焰及可燃氣體探測器、二次儀表及調(diào)節(jié)器組成，通過現(xiàn)場儀表及設(shè)備進行監(jiān)控。（1）站控SCADA系統(tǒng)服務(wù)器主要作為數(shù)據(jù)采集及處理，為了保證可靠、穩(wěn)定的運行，一般實冗余配置，熱備運行，一般服務(wù)器可以兼作為工作站使用，作為上位機，對站內(nèi)工藝參數(shù)進行集中顯示、記錄、報警等；顯示運行狀態(tài)、動態(tài)趨勢、工藝模擬流程圖，遙控設(shè)備。（2）站場工作站主要作為操作員監(jiān)視畫面和發(fā)送指令使用。 （3）交換機主要完成站控局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)連接，并提供與廣域網(wǎng)的的接口，一般實行冗

32、余配置。（4）打印機主要完成日常報表、報警、事件和畫面打印的功能。（5） PLC控制器及一定數(shù)量的I/O卡件.可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡稱PLC，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計算機技術(shù)、自動控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來的一種新型、通用的自動控制裝置。 PLC的硬件組成與微型計算機相似，其主機由CPU板、存儲器、輸入輸出（IO）接口、電源等幾大部分組成；可配備如編程器、圖形顯示器、通信接口等外部設(shè)備。完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的輪詢采集，以微處理器為基礎(chǔ)的智能裝置，它以模擬的和數(shù)字的輸入輸出信號與工藝生產(chǎn)現(xiàn)場的儀表和控制設(shè)備相連，實時采集所需要的各種工藝參數(shù)，

33、并實現(xiàn)就地控制。CPU也稱中央處理器，是由一片或幾片大規(guī)模集成電路芯片組成的，相當于人的大腦，是PLC的核心部分；CPU的作用是可通過接口及軟件向系統(tǒng)的各個部分發(fā)出各種命令，同時對被測參數(shù)進行巡回檢測、數(shù)據(jù)處理、控制運算、報警處理及邏輯判斷等，實現(xiàn)對整個PLC的工作過程進行控制。IO接口是輸入（IN）輸出（OUT）接口的簡稱，是PLC主機與被控對象進行信息交換的紐帶；PLC通過IO接口與外部設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換，PLC的輸入輸出信號有開關(guān)量、模擬量、數(shù)字量三種類型，所有的輸入輸出信號均經(jīng)過光電等隔離，大大增強了PLC的抗干擾能力。三、遠控閥室長輸管線距離長，沿線地形復(fù)雜，部分地段如果出現(xiàn)事故危害嚴

34、重，如人口密集、重要的水源區(qū)等，出現(xiàn)事故時人員無法及時達到處理。為了控制事故的維護，在部分地段設(shè)置線路截斷閥室，重點部位設(shè)置了可以遠程操作的閥室。遠控閥室主要由自動閥和RTU遠程終端單元組成，通過采集閥室的壓力、溫度、閥門的狀態(tài)，對遠控閥進行實施監(jiān)控。RTU(Remote Terminal Unit)中文可譯為遠程終端單元，通常由信號輸入/出模塊、微處理器、有線/無線通訊設(shè)備、電源及外殼等組成。一般室外應(yīng)用，惡劣環(huán)境中，比如在一些無人值守的站，用于完成SCADA系統(tǒng)對遠控閥室的數(shù)據(jù)的實時采集及遠程開關(guān)控制，主要側(cè)重于通訊，執(zhí)行較為簡單的控制。四、 通信系統(tǒng)1.功能SCADA系統(tǒng)工作的有效性和可

35、靠性，取決與調(diào)控中心和站控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸情況。數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)的主要功能是將控制中心計算機系統(tǒng)與分散在遠處的站控系統(tǒng)連接起來，實現(xiàn)資源的共享及數(shù)據(jù)互傳。由于調(diào)控中心和站場之間距離都很遙遠，為保證通信不被中斷，大多采用通信冗余技術(shù)，即采用一主一備雙通信信道。2.常用的通信方式（1）微波通信起步早，發(fā)展快，傳輸速率高，通信容量大，傳輸寬帶寬。但屬于地面無線通信，受地形條件限制。（2）衛(wèi)星通信屬于空中無線通信，具有覆蓋面廣，通信質(zhì)量高，不受地形因素制約，設(shè)備體積小，投資少，建設(shè)周期短，建設(shè)費用與通信距離無關(guān)等優(yōu)點，已被國內(nèi)外管道建設(shè)行家看好。如：蘭成渝管道使用衛(wèi)星作為數(shù)據(jù)傳輸信道，公網(wǎng)信道作為備用。（3

36、）光纖通信傳輸速率高，通信容量大，傳輸寬帶寬，不受外界磁場干擾，可與管道同溝鋪設(shè)，現(xiàn)是長輸管道的最佳通信手段。本管道采用光纖通信方式，光纖隨管道敷設(shè)，傳輸設(shè)備采用朗訊的產(chǎn)品，各站及主備調(diào)控中心設(shè)有備用信道（公網(wǎng)），用于光纖通信中斷時的數(shù)據(jù)傳輸，保證傳輸通信的可靠性?，F(xiàn)在長輸管道的通信方式主要采用光纖通信方式。第四章 SCADA系統(tǒng)軟件配置SCADA系統(tǒng)計算機軟件由操作系統(tǒng)、圖形用戶接口（GUI）軟件、應(yīng)用功能軟件、數(shù)據(jù)采集軟件以及離線編譯器、圖形編輯、編程軟件、系統(tǒng)診斷軟件等組成?？偟膩碚f，SCADA系統(tǒng)軟件可以分為三個部分：計算機操作系統(tǒng)軟件、SCADA系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。一、計算機操作軟件

37、目前的操作系統(tǒng)有兩大主流：一是以Microsoft Windows 2000/xp為操作系統(tǒng)的軟件群，隨著微機性能的提高和普及，以Microsoft Windows 2000/xp為基礎(chǔ)的應(yīng)用越來越被廣大的SCADA系統(tǒng)商和用戶采用；另一個是以DEC的OPENVMS和UNIX為基礎(chǔ)的操作系統(tǒng)，它有相當成熟的SCADA系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件。二、 SCADA系統(tǒng)軟件SCADA系統(tǒng)軟件主要包括HMI軟件，控制器組態(tài)軟件、SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫軟件。1. HMI軟件HMI（Human Machine Interface）-人機界面軟件，該軟件大多采用以Windows為標準的軟件，該軟件可以安裝在服務(wù)器、工

38、作站中，通過該軟件可以完成于趨勢顯示、報警/事件顯示、動態(tài)地圖、動態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)符號等的組態(tài)。操作員通過圖形、表格顯示，以及打印好的事件記錄及報表，利用顏色（CRT顯示）和數(shù)值獲取站場及單元狀態(tài)。如：總貌顯示、表格顯示、測量圖形顯示、測量表格顯示、泵單元圖形顯示、泵單元表格顯示、泵單元操作曲線顯示、設(shè)定點控制顯示、控制回路參數(shù)顯示、參數(shù)維護顯示、實時趨勢顯示、歷史趨勢顯示、通訊狀態(tài)顯示、報警匯總顯示、報警/事件歷史顯示、報表。2.SCADA上位機監(jiān)控軟件該軟件通常安裝在服務(wù)器中，只有通過授權(quán)后（即插上軟件狗），方可正常運行。如HONEYWELL PKS系統(tǒng)的QuikBuilder和STATION

39、 軟件，ABB SCADAVISION系統(tǒng)的SCADAVISION軟件，都是運行在Windows界面。SCADA上位機監(jiān)控軟件主要完成以下工作：2.1上位機數(shù)據(jù)庫點的建立在上位機中需要建立各個顯示的點，并可以設(shè)置該點的名稱、描述、是否存在報警設(shè)置以及量程范圍等。2.2各站部分邏輯的組態(tài)如：涉及全線水擊控制的邏輯，由于該邏輯涉及到上下游站的聯(lián)系，所以需要通過在上位機編寫腳本實現(xiàn)邏輯控制。2.3提供如下數(shù)據(jù)庫（1）實時數(shù)據(jù)庫：存放各站的模擬量、數(shù)據(jù)量。（2）歷史數(shù)據(jù)庫:存放各站的歷史數(shù)據(jù)（3）事件數(shù)據(jù)庫：存放SCADA系統(tǒng)，包括系統(tǒng)所有控制器、計算機和外圍設(shè)備的運行情況以及現(xiàn)場儀表、控制設(shè)備的運行

40、狀態(tài)、操作記錄等。2.4報警的顯示方式以及報警級別顯示；2.5趨勢以及趨勢組的組態(tài)；2.6與第三方設(shè)備通訊的參數(shù)設(shè)置，如通過OPC方式與第三方設(shè)備的通訊；2.7內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的設(shè)置，如與控制器通訊的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置。3.控制器編程軟件如Honeywell C200的編程軟件Controlbuilder軟件，ABB AC800M軟件，都提供了可編程邏輯控制的軟件包，一般運行在Windows 界面，提供梯形圖和功能塊的編程語言，并可離線完成編程和組態(tài)，即程序的開發(fā)和存儲是在編程終端內(nèi)部進行，且提供了仿真模擬控制器環(huán)境，可以在該環(huán)境中進行基本的測試，基本測試完成后下裝到控制器進一步的測試以及現(xiàn)場調(diào)試。該軟件提

41、供各種可編程控制器的指令，包括繼電器指令、定時器指令、定時器和計數(shù)器、計算指令、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、比較、選擇和PID控制以及順序功能圖等，并主要完成以下功能：（1）過程點的建立及通道的分配；（2）控制器與上位機通訊參數(shù)的設(shè)置；（3）控制邏輯的組態(tài)；（4）歷史數(shù)據(jù)儲存的設(shè)置；（5）設(shè)備組的組態(tài)；（6）報警的設(shè)置；（7）控制器硬件冗余的設(shè)置等。4. SCADA數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)SCADA數(shù)據(jù)庫主要包括實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，SCADA服務(wù)器通過OPC或其他通訊方式從控制器采集數(shù)據(jù)，先儲存在實時數(shù)據(jù)庫中，并根據(jù)預(yù)先定制的格式儲存于歷史數(shù)據(jù)庫，并定期進行歸檔。所有的SMSCS實時數(shù)據(jù)、狀態(tài)、報警、歷史趨勢及報警/事件

42、日志記錄都應(yīng)駐留在SCADA系統(tǒng)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中并可被讀取。 數(shù)據(jù)庫應(yīng)具備自維護或自修復(fù)功能：系統(tǒng)可以自動診斷數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)，發(fā)生異常時向用戶發(fā)出報警并自動進行切換或修復(fù)，并提供人工修復(fù)的工具軟件；數(shù)據(jù)庫具有定時自動備份管理功能；數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)應(yīng)具備硬盤空間管理功能，可根據(jù)用戶預(yù)先定義的要求對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)儲或刪除操作，以確保服務(wù)器的工作效率。 西南管道SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)為DSA(分布式服務(wù)器機構(gòu))，實現(xiàn)對全線各站場監(jiān)控點的操作、控制。在DSA機構(gòu)中，主備控制中心服務(wù)器可以共享19個站場服務(wù)器的數(shù)據(jù)、報警、時間、歷史等。而兩個站場可以共享相鄰上下游站場的數(shù)據(jù)、報警等，并在一定權(quán)限下允許操作控制相鄰

43、的站場。全管線SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫被劃分為不同的區(qū)域，允許用戶訪問數(shù)據(jù)庫中工藝流程或程序中的某一個特定的部分。區(qū)域分配限制操作員訪問被分配區(qū)域以外的圖形、報警和數(shù)據(jù)，提供有效的設(shè)備劃分。三、應(yīng)用軟件應(yīng)用軟件將安裝在應(yīng)用工作站上。專門的管道應(yīng)用軟件通過API或OPC和SCADA數(shù)據(jù)庫連接。監(jiān)控結(jié)果以圖形形式顯示在各應(yīng)用工作站和操作員工作站上SCADA系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件相互獨立，應(yīng)用軟件可分為在線部分和離線部分，在線部分用于完成泄漏檢測、泄漏定位、清管器跟蹤、批次輸送管理、批次界面跟蹤以及油庫油罐管理等。離線部分用于完成過程預(yù)估模型等。應(yīng)用軟件分為在線和離線軟件.1.水擊控制軟件具有如下功能：（

44、1）水擊超前保護；（2）記錄水擊事故源；（3）記錄所發(fā)生的水擊事故狀況和發(fā)生時間；（4）顯示各種水擊事故的控制決策方案；（5）播放記錄水擊事故發(fā)生后一段時間內(nèi)管線的壓力流量變化。一般管道并沒有單獨的水擊控制軟件，都是應(yīng)用SCADA軟件的模塊進行組態(tài)、編程來實現(xiàn)水擊控制。2.在線仿真軟件在線仿真軟件可實時對管道連續(xù)的操作運行進行仿真模擬。在線仿真軟件系統(tǒng)是動態(tài)模擬，需要讀取SCADA系統(tǒng)的流量、壓力、油品密度、溫度等數(shù)據(jù)，并根據(jù)管線系統(tǒng)的特性進行實時模擬，以圖形形式動態(tài)實時為用戶提供管道運行狀態(tài)下全線各點的壓力、流量、密度和混油段位置等信息。3.清管球跟蹤軟件在清管球的進站和出站處都設(shè)有指示器，

45、實現(xiàn)對清管球進出站的報警。通過讀取SCADA系統(tǒng)的流量、累計量等可以詳盡了解清管球在管線的位置。4.運行工況預(yù)測軟件預(yù)測軟件對管道未來某時段的運行狀況進行預(yù)測。軟件以用戶選擇的時刻為預(yù)測點，讀取各站的進出站壓力、流量、密度以及管道沿線測量點的壓力、流量，按照預(yù)定的運行計劃，通過管道預(yù)測模型，預(yù)測管道各關(guān)鍵點壓力、流量、密度隨時間的變化。5.系統(tǒng)優(yōu)化運行軟件管道系統(tǒng)優(yōu)化軟件分為準穩(wěn)態(tài)優(yōu)化運行和動態(tài)優(yōu)化運行兩種。所給出的優(yōu)化運行方案為某一個周期內(nèi)的各站不同時段的開泵方案和控制方案。6.泄漏檢測定位軟件泄漏檢測（LEAK DETECTION）以質(zhì)量守恒、動量守恒、質(zhì)量守恒為基礎(chǔ)，并利用管線各處的邊界

46、條件，來計算機管線各處壓力、溫度、流量和密度。經(jīng)過把計算結(jié)果和實測結(jié)果相比較，來計算是否泄漏，泄漏量及位置。當計算結(jié)果超過值時，系統(tǒng)報警。7 .批輸控制軟件批輸軟件承擔(dān)著油品切換、混油段跟蹤及末站混油切割等操作控制。8.模擬培訓(xùn)軟件培訓(xùn)軟件是利用離線仿真模型。操作者在上面進行現(xiàn)場情況的模擬操作，看到操作帶來的結(jié)果，從而訓(xùn)練操作者處理各種情況的能力。第五章 SCADA系統(tǒng)控制邏輯通過SCADA控制系統(tǒng)實現(xiàn)要求的全線啟輸停輸控制、站啟站停控制、批輸下載、清管球發(fā)送與接收、泵切換、水擊聯(lián)鎖保護等控制。一、 幾種常見控制方式1.順序控制通常指設(shè)備開、停時執(zhí)行一組人為事先編排好的邏輯動作，這類控制允許由

47、操作人員決定是否投用。2.聯(lián)鎖保護控制信號報警和聯(lián)鎖系統(tǒng)包括信號報警系統(tǒng)和聯(lián)鎖系統(tǒng)，信號報警起到自動監(jiān)視的作用，當工藝參數(shù)超限或運行狀態(tài)異常時，以燈光或音響的形式發(fā)出警報，提示操作員注意，并及時加以處理。聯(lián)鎖保護實際是一種自動操作系統(tǒng)，能使有關(guān)設(shè)備按照規(guī)定的條件或程序完成操作任務(wù)，達到消除異常，防止事故的目的。聯(lián)鎖保護的最高級別是ESD保護，ESD是Emergency Shutdown System的簡稱，中文意思是緊急停車系統(tǒng)，它用于監(jiān)視裝置或獨立單元的操作，如果生產(chǎn)過程超出安全操作范圍，可以使其進入安全狀態(tài)，確保裝置或獨立單元具有一定的安全度。聯(lián)鎖保護系統(tǒng)有3部分組成：（1）發(fā)信元件 包括

48、工藝參數(shù)或設(shè)備狀態(tài)檢測接點、控制盤開關(guān)、按鈕、選擇開關(guān)，以及操作指令等，它們起到參數(shù)檢測、發(fā)布指令的作用。這些元件的通斷狀態(tài)也是系統(tǒng)的輸入信號。如泵入口壓力開關(guān)。（2）執(zhí)行元件 也叫輸出元件，如閥門的執(zhí)行機構(gòu)等。（3）邏輯元件 又叫中間元件，它們根據(jù)輸入信號進行邏輯運算，并向執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出控制信號。邏輯元件以前多采用有觸點的繼電器、接觸器線路和無觸點的晶體管等，現(xiàn)在普遍采用PLC、DCS、和SCADA系統(tǒng)的控制器。3、簡單PID單回路控制3.1了解幾個名詞被控對象自動控制系統(tǒng)中，工藝參數(shù)需要控制的生產(chǎn)過程、設(shè)備或機器等。被控變量被控變量內(nèi)要求保持設(shè)定數(shù)值的工藝參數(shù)。操縱變量受控制器操縱的，用以克

49、服干擾的影響，使被控變量保持設(shè)定值的物料量或能量。擾動量除操縱變量外，作用于被控對象并引起被控變量變化的因素。設(shè)定值被控變量的預(yù)定值。偏差被控變量的設(shè)定值與實際值之差。3.2簡單控制系統(tǒng)通常是指由一個被控對象、一個檢測元件及傳感器、一個調(diào)節(jié)器和一個執(zhí)行器所構(gòu)成的閉環(huán)控制系統(tǒng)，也稱單回路控制系統(tǒng)。3.3調(diào)節(jié)器的正、反作用將調(diào)節(jié)器的輸入偏差信號定義為測量值減去給定值，那么當偏差增加時，其輸出也增加的調(diào)節(jié)器稱為“正作用”調(diào)節(jié)器；反之，調(diào)節(jié)器的輸出信號隨偏差的增加而減少的稱為“反作用”調(diào)節(jié)器。3.4 在PID調(diào)節(jié)中，比例作用是根據(jù)“偏差的大小”來動作，它的輸出與輸入偏差的大小成比例。比例調(diào)節(jié)及時、有力

50、，但有余差。它用比例度來表示其作用的強弱，比例度越小，調(diào)節(jié)作用越強，比例作用太強時，會引起振蕩。積分調(diào)節(jié)依據(jù)“偏差是否存在”來動作，它的輸出與偏差對時間的積分成比例，只有當余差消失時，積分作用才會停止，其作用是消除余差。用積分時間T來表示其作用的強弱，T愈小，積分作用愈強，但積分作用太強時，也會引起振蕩。微分調(diào)節(jié)根據(jù)“偏差變化速度”來動作。它的輸出與輸入偏差變化的速度成比例，其效果是阻止被控變量的一切變化，有超前調(diào)節(jié)的作用，它使調(diào)節(jié)過程偏差減少，時間縮短 ，余差也減?。ǖ荒芟Ｋ梦⒎謺r間Td來表示其作用的強弱，Td大，作用強，但Td太大，也會引起振蕩。3.5 對于一個控制回路，通常由一

51、個PID調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)反饋控制，為了使控制調(diào)節(jié)的反應(yīng)速度和開度變化更加快速合理，需要對PID調(diào)節(jié)器的PID參數(shù)進行整定，根據(jù)自控回路上的設(shè)備的綜合系統(tǒng)特性，調(diào)試出一個比較合理的P、I、D參數(shù)匹配值。在長輸管道的單回路控制中，常常用來控制進出站壓力、流量和下載流量，在自動調(diào)節(jié)一般只用到比例和積分控制。4.復(fù)雜回路控制。4.1串級控制串級控制系統(tǒng)是由其結(jié)構(gòu)上的特征而得名得。它是由主、副兩個調(diào)節(jié)器串接工作的。主調(diào)節(jié)器的輸出作為副調(diào)節(jié)器的給定值，副調(diào)節(jié)器的輸出去操作調(diào)節(jié)閥，以實現(xiàn)對主變量的定值控制。如圖4.2選擇控制選擇性控制又叫取代控制，在該系統(tǒng)中，一般有兩只或兩只以上調(diào)節(jié)器，它們的輸出通過一只選擇器

52、后，送往執(zhí)行器。這兩只調(diào)節(jié)器，一只在正常情況下工作，另一只在非正常情況下工作。在生產(chǎn)處于正常情況時，系統(tǒng)由用于正常工作下工作的調(diào)節(jié)器進行控制；一旦生產(chǎn)出現(xiàn)不正常情況，用于非正常情況下工作的調(diào)節(jié)器將自動取代正常情況下工作的調(diào)節(jié)器，對生產(chǎn)過程進行安全性控制，直到生產(chǎn)自行恢復(fù)到正常情況，正常情況下工作的調(diào)節(jié)器又將取代非正常情況下工作的調(diào)節(jié)器，恢復(fù)對生產(chǎn)過程的正常控制。在長輸管道中，通常的選型控制采用的是低選（超馳）控制，例如我們主管道出口壓力控制閥，對于入口壓力控制回路來說，只要入口壓力高于設(shè)定壓力，調(diào)節(jié)器的輸出就不斷開大，直到100%，這時以低選器選擇出口壓力調(diào)節(jié)的輸出來控制出口閥，但是，一旦入口

53、壓力低于入口的設(shè)定壓力，調(diào)節(jié)器的輸出不斷向下減小，當調(diào)節(jié)器輸出下行到小于泵出口壓力調(diào)節(jié)的輸出時，低選器把控制權(quán)切換給入口壓力控制器，達到選擇控制的目的，流量低選回路的工作原理相同。低選控制的關(guān)鍵是設(shè)定值要合理，主輸出控制器打在自動狀態(tài)，要實現(xiàn)全自動控制，還需把各參與低選的調(diào)節(jié)回路打到自動狀態(tài)。二、典型泵站的控制邏輯1.閥門的控制1.1開關(guān)式閥門，SCADA系統(tǒng)與現(xiàn)場連接信號包括：（1）現(xiàn)場過來的DI信號包括：就地/遠程信號，全開信號、全關(guān)信號、故障信號。（2）SCADA輸出到現(xiàn)場的信號包括：開閥和關(guān)閥信號。部分閥門還有單獨一路ESD關(guān)閥信號。1.2調(diào)節(jié)類閥門，SCADA系統(tǒng)與現(xiàn)場連接信號包括：

54、（1）現(xiàn)場過來的信號包括：就地/遠程信號、故障信號、閥門開度反饋AI信號。（2）SCADA輸出到現(xiàn)場的信號輸出開度AO信號。1.3在實施該控制邏輯中，需要注意的幾點：（1）現(xiàn)場就地與遠程信號切換時，應(yīng)確保無擾動切換，現(xiàn)場動作后切回遠程或遠程動作后切回就地，閥門都應(yīng)保位。（2）輸出DO信號應(yīng)為脈沖信號還是長信號。根據(jù)邏輯要求，就需要與現(xiàn)場閥門執(zhí)行機構(gòu)的組態(tài)協(xié)調(diào)一致，相應(yīng)的閥門執(zhí)行機構(gòu)的組態(tài)時考慮點動或長動的組態(tài)方式。（3）現(xiàn)場反饋信號都失效時，SCADA應(yīng)沒任何輸出信號動作閥門，只報警提示。（4）閥門開關(guān)超時或故障報警時，SCADA應(yīng)沒任何輸出信號動作閥門，只報警提示。2.機泵的啟?？刂?.1

55、SCADA系統(tǒng)與現(xiàn)場連接信號包括：（1）現(xiàn)場過來的信號：就地/遠程信號，運行信號。（2）SCADA輸出到現(xiàn)場的信號包括：啟泵信號、停泵信號。2.2基于工藝及設(shè)備本身的安全考慮，機泵的啟停需要考慮與之相關(guān)的壓力及泵進出閥門的狀態(tài)，在實施機泵控制邏輯中，需要注意的幾點:（1）機泵啟動前應(yīng)滿足的條件，如壓力是否滿足，進口閥和出口閥是否已經(jīng)處于預(yù)先考慮好的位置，機泵本身涉及的機械密封、振動條件、溫度等條件是否滿足。這個可考慮作為啟泵前的一個必要條件加入保護邏輯中。（2）啟泵/停泵信號是脈沖信號還是長信號，一般都是脈沖信號，因為通常SCADA輸出先到繼電器的干觸點，觸發(fā)繼電器閉合輸出信號到電氣柜來動作機

56、泵。（3）需要考慮機泵運行或停止后與閥門動作的聯(lián)系。啟泵時，通常閥門開始處于一個小開度的位置，延時一定時間，待機泵運行平穩(wěn)后，出口閥再慢慢打開。停泵時，通常先關(guān)小閥門再停泵，避免甩泵造成壓力及流量的大波動。如果是緊急停泵，如聯(lián)鎖條件觸發(fā)，那么可考慮另外停泵的方法。3. 收、發(fā)球控制清管器控制包括清管器自動接收操作和自動發(fā)送操作。主要設(shè)備包括收發(fā)裝置，SCADA系統(tǒng)和各種檢測儀表組成，其操作控制由站控系統(tǒng)的清管器控制邏輯實現(xiàn)，可由中心控制室的計算機發(fā)出邏輯指令實現(xiàn)，也可站控人員發(fā)出指令實現(xiàn)。3.1收球控制對于收球控制來說，涉及到的儀表和閥門包括：站內(nèi)、外清管指示器，進站閥和進筒閥。通常的實現(xiàn)過程為，現(xiàn)場手動導(dǎo)通相關(guān)的流程，啟動收球程序，待站外清管指示器檢測到球進站時，自動打開進筒閥門，進筒閥全開后，慢慢關(guān)小進站閥到達設(shè)定的開度。待收球筒上的指示器檢測到球進筒后，自動打開進站閥，進站閥全開后，關(guān)閉進筒閥。需要注意的幾點：1）站外指示器檢測到球后，進站閥關(guān)閉到達的開度需要根據(jù)實際情況來定，如果關(guān)閉到達的開度還是過大，那么球無法進筒。2）需要考慮如果清管指示器出故障，無法檢測球是否進站，那么需要有后備手段，保證邏輯能夠繼續(xù)往下執(zhí)行。3）必須保證邏輯失效時