油氣管道自動(dòng)化系統(tǒng)架構(gòu)調(diào)研

宋小鷗(中國(guó)石油管道公司,河北 廊坊 065099)

1 調(diào)控中心的功能

調(diào)度控制中心是SCADA系統(tǒng)的核心，主要任務(wù)是對(duì)整個(gè)油氣輸配管網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度與操作任務(wù)下達(dá)，并對(duì)工藝對(duì)象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及工藝過(guò)程和重要設(shè)備的控制，同時(shí)能夠?qū)芫W(wǎng)在線模擬仿真、設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化、制定輸送計(jì)劃、泄露檢測(cè)及定位、計(jì)量管理、模擬培訓(xùn)等一系列任務(wù)。

2 原油站場(chǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

目前，國(guó)內(nèi)油氣管道SCADA系統(tǒng)架構(gòu)主要存在兩種構(gòu)成方式，一種是將站控系統(tǒng)和ESD系統(tǒng)分開(kāi)，每套系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置PLC；另一種是將站控系統(tǒng)和ESD系統(tǒng)融合到一起，共用一套PLC。原油站場(chǎng)系統(tǒng)架構(gòu)調(diào)研方面，本文選擇位于慶鐵三線和慶鐵四線上的梨樹(shù)輸油站作為調(diào)研對(duì)象。

2.1 梨樹(shù)輸油站自動(dòng)化控制系統(tǒng)基本概況

自動(dòng)化控制系統(tǒng)方面，慶鐵三線和四線均采用SCADA系統(tǒng)對(duì)全線的運(yùn)行進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)控和統(tǒng)一調(diào)度管理，不同的是，慶鐵三線SCADA系統(tǒng)的控制中心只有一個(gè)，設(shè)在沈陽(yáng)調(diào)控中心，北京油氣調(diào)控中心和廊坊分控中心對(duì)其只具備監(jiān)視功能，為二級(jí)調(diào)控。而慶鐵四線SCADA系統(tǒng)的控制中心有兩個(gè)，一個(gè)是廊坊分控中心，另一個(gè)是沈陽(yáng)調(diào)控中心，二者均可對(duì)其監(jiān)控，目前沈陽(yáng)調(diào)控中心為主控，廊坊分控中心為備控，北京油氣調(diào)控中心對(duì)其只具備監(jiān)視功能。

2.2 梨樹(shù)輸油站系統(tǒng)架構(gòu)

2.2.1 梨樹(shù)輸油站站控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置介紹

站控系統(tǒng)SCS主要由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、可編程序邏輯控制器（PLC）、操作員工作站、數(shù)據(jù)通信接口等構(gòu)成。梨樹(shù)輸油站目前擁有站控系統(tǒng)2套，分別為慶鐵三線站控系統(tǒng)和慶鐵四線站控系統(tǒng)，。

2.2.2 慶鐵三線站控系統(tǒng)說(shuō)明

操作員工作站采用2臺(tái)OASyS系統(tǒng)站控機(jī)冗余配置，連接到冗余配置的交換機(jī)上。站控系統(tǒng)PLC與ESD PLC獨(dú)立設(shè)置，分別用于控制站場(chǎng)的工藝設(shè)備和作為工藝站場(chǎng)的緊急切斷系統(tǒng)。爐控系統(tǒng)PLC1套，用于熱媒爐的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。站控PLC和ESD PLC均采用CPU冗余配置，通過(guò)冗余配置的Ethernet通信模塊連接到交換機(jī)上。站控PLC系統(tǒng)有3臺(tái)I/O遠(yuǎn)程機(jī)架通過(guò)Con?trolnet控制網(wǎng)與CPU機(jī)架連接。ESD PLC系統(tǒng)有1臺(tái)I/O遠(yuǎn)程機(jī)架通過(guò)Controlnet控制網(wǎng)與CPU機(jī)架連接。二者Controlnet控制網(wǎng)均采用A網(wǎng)、B網(wǎng)冗余配置。站控PLC和ESD PLC的每個(gè)CPU機(jī)架都安裝有一個(gè)Ethernet通信模塊形成以太網(wǎng)冗余配置。兩臺(tái)路由器冗余配置,連接到冗余配置的交換機(jī)上。

1）慶鐵四線站控系統(tǒng)說(shuō)明

操作員工作站采用1臺(tái)OASyS系統(tǒng)站控機(jī)雙屏顯示，連接到冗余配置的交換機(jī)上。站控系統(tǒng)PLC用于控制站場(chǎng)的工藝設(shè)備，同時(shí)也作為該工藝站場(chǎng)的緊急切斷系統(tǒng)。可編程序邏輯控制器（PLC）采用CPU冗余配置，它們通過(guò)位于同一機(jī)架上冗余配置的ethernet通信模塊連接到交換機(jī)上。站控PLC系統(tǒng)有3臺(tái)I/O遠(yuǎn)程機(jī)架通過(guò)Controlnet控制網(wǎng)與CPU機(jī)架連接。Con?trolnet控制網(wǎng)分A網(wǎng)、B網(wǎng)冗余配置。CPU機(jī)架各安裝有一個(gè)Ethernet通信模塊形成以太網(wǎng)冗余配置。

兩臺(tái)路由器冗余配置，連接到冗余配置的交換機(jī)上。

表1 慶鐵三、四線站控系統(tǒng)配置對(duì)比

3 典型成品油站場(chǎng)系統(tǒng)架構(gòu)

蘭鄭長(zhǎng)成品油管道是一條長(zhǎng)距離多種油品順序輸送管道，咸陽(yáng)輸入泵站在蘭鄭長(zhǎng)成品油管道中所處的位置特殊，采用SCADA控制系統(tǒng)及通訊系統(tǒng)，站內(nèi)設(shè)施齊全，功能完善，因此選擇咸陽(yáng)輸入泵站作為成品油管道典型站場(chǎng)用于研究成品油管道系統(tǒng)架構(gòu)。

3.1 咸陽(yáng)輸入泵站系統(tǒng)架構(gòu)

咸陽(yáng)輸入泵站站控系統(tǒng)SCS主要由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、可編程序邏輯控制（PLC）、操作員工作站、數(shù)據(jù)通信接口等構(gòu)成

站控系統(tǒng)說(shuō)明

站控系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立的PLC系統(tǒng)與獨(dú)立的ESD系統(tǒng)：咸陽(yáng)輸入泵站站控系統(tǒng)設(shè)置一套獨(dú)立的PLC系統(tǒng)用于控制站場(chǎng)的工藝設(shè)備，還設(shè)置一套獨(dú)立的安全保護(hù)系統(tǒng)—緊急停車(chē)（ESD）系統(tǒng)，作為該工藝站場(chǎng)的緊急切斷系統(tǒng)用以完成站內(nèi)的安全邏輯控制。熱備冗余設(shè)置：站場(chǎng)為保證系統(tǒng)的可靠性，操作員工作站、PLC的處理器、PLC的電源、I/O網(wǎng)絡(luò)、LAN等按熱備冗余設(shè)置。

[1]樂(lè)嘉謙.儀表工手冊(cè)[M].2版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2011：662-807.