雷超 中國石化河南石油工程設(shè)計(jì)有限公司

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)在塔輪輸氣線上的應(yīng)用

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塔輪輸氣管道復(fù)線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）分為兩大部分，包括塔中四聯(lián)合站和輪南儲(chǔ)運(yùn)站3區(qū)的站控系統(tǒng)，以及8個(gè)閥室的RTU系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由過程控制單元、操作員工作站、數(shù)據(jù)通信接口、現(xiàn)場儀表等構(gòu)成。對于每個(gè)相對獨(dú)立的工藝系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、計(jì)量及標(biāo)定系統(tǒng)等各采用一個(gè)控制子系統(tǒng)，這樣使過程控制單元分成若干個(gè)子系統(tǒng)，以網(wǎng)絡(luò)的形式將這些子系統(tǒng)連接起來。每個(gè)系統(tǒng)都能單獨(dú)完成其控制任務(wù)，使功能分開，危險(xiǎn)分散，并通過網(wǎng)絡(luò)與站主PLC交換信息。系統(tǒng)具備機(jī)械及電子防護(hù)能力，具備雷擊和浪涌保護(hù)措施，以及抗電磁干擾的能力。

遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）；塔輪輸氣管道復(fù)線；功能；設(shè)計(jì)；保護(hù)措施

近年河南石油工程設(shè)計(jì)有限公司完成了塔輪輸氣管道復(fù)線遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）的設(shè)計(jì)與安裝項(xiàng)目。依托塔輪輸氣管道復(fù)線調(diào)度控制中心，沿已建塔輪輸氣管道站場及中間截?cái)嚅y室，建立輸氣長輸管道運(yùn)行過程數(shù)據(jù)采集及遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA），對塔輪輸氣管道線路起始點(diǎn)站場及中間截?cái)嚅y室實(shí)施遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)采集、監(jiān)控、安全保護(hù)和統(tǒng)一調(diào)度管理。探討該方案中的儀表選型及自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，具有重要的作用與意義。

1 SCADA系統(tǒng)的構(gòu)成及特點(diǎn)

本SCADA系統(tǒng)分為兩大部分，包括塔中四聯(lián)合站和輪南儲(chǔ)運(yùn)站3區(qū)的站控系統(tǒng)，以及8個(gè)閥室的RTU系統(tǒng)。

塔輪輸氣管道復(fù)線調(diào)度控制系統(tǒng)組成及框圖如圖1所示，圖中塔輪輸氣管道中間點(diǎn)RTU為8套。站控系統(tǒng)主要由操作員工作站、雙機(jī)熱備的GE PLC、數(shù)據(jù)通信接口、現(xiàn)場儀表等構(gòu)成。其職責(zé)是接受調(diào)度中心下達(dá)的指令和向調(diào)度中心傳送信息，在高可靠、高質(zhì)量的前提下完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、上傳以及設(shè)備的控制；RTU系統(tǒng)主要由BRISTOL BABCOCK的ControlWaveMICRO系列RTU產(chǎn)品、數(shù)據(jù)通信接口、現(xiàn)場儀表等構(gòu)成。其職責(zé)是完成對無人值守的管道線路截?cái)嚅y室的數(shù)據(jù)采集及控制。

圖1 塔輪輸氣管道復(fù)線調(diào)度控制系統(tǒng)組成

2 各分系統(tǒng)及功能

監(jiān)控系統(tǒng)主要由過程控制單元、操作員工作站、數(shù)據(jù)通信接口、現(xiàn)場儀表等構(gòu)成。對于每個(gè)相對獨(dú)立的工藝系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、計(jì)量及標(biāo)定系統(tǒng)等各采用一個(gè)控制子系統(tǒng)，這樣使過程控制單元分成若干個(gè)子系統(tǒng)，以網(wǎng)絡(luò)的形式將這些子系統(tǒng)連接起來。每個(gè)系統(tǒng)都能單獨(dú)完成其控制任務(wù)，使功能分開，危險(xiǎn)分散，并通過網(wǎng)絡(luò)與站主PLC交換信息。站控計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的工作站采用與調(diào)控中心相同的操作員站，監(jiān)控軟件采用美國通用電氣的Cimplicity軟件，輪南輸氣首站采用美國通用電氣的90/30系列雙機(jī)熱備PLC，塔中四聯(lián)合站的站控系統(tǒng)采用美國通用電氣的PAC8000系列雙機(jī)熱備PLC，各閥室RTU采用BRISTOLBABCOCK的ControlWaveMICRO系列。各分系統(tǒng)及功能如下：

（1）站控系統(tǒng)。該站控系統(tǒng)主要具備的功能：輸氣管道起始點(diǎn)及終點(diǎn)站場油氣輸送過程的數(shù)據(jù)采集、處理、實(shí)時(shí)監(jiān)控、歷史數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)圖形顯示、過程控制、報(bào)表打印、超限報(bào)警；向調(diào)度控制中心傳送工藝過程運(yùn)行參數(shù)；接受并執(zhí)行調(diào)度控制中心的指令，對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行設(shè)定和修改，對運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。塔中四聯(lián)合站站控系統(tǒng)管轄的塔輪輸氣管道，起點(diǎn)位于塔中四聯(lián)合站，主要過程檢測、控制參數(shù)為：起輸溫度、壓力及流量；輸氣管道發(fā)球裝置主線電動(dòng)閥的開/關(guān)控制、閥位狀態(tài)顯示；1#陰保間陰極保護(hù)電壓、保護(hù)電流、管道電位、電源等。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境條件及測控內(nèi)容，設(shè)置小型站控系統(tǒng)，對塔輪輸氣管道起點(diǎn)參數(shù)實(shí)施監(jiān)控及數(shù)據(jù)上傳。站控系統(tǒng)管轄的輪南儲(chǔ)運(yùn)站3區(qū)為塔里木油田天然氣外輸?shù)臉屑~中心，塔輪輸氣管道終點(diǎn)已設(shè)置溫度、壓力檢測儀表，檢測信號已經(jīng)進(jìn)入站內(nèi)現(xiàn)有PLC控制系統(tǒng)。收球裝置控制閥也由原來的手動(dòng)閥更換為電動(dòng)閥，配電齊全，開/關(guān)控制為手動(dòng)就地操作。通過本工程的實(shí)施，完善接線，接入已建PLC控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作控制。塔輪輸氣管道終點(diǎn)站控系統(tǒng)利用輪南儲(chǔ)運(yùn)站3區(qū)現(xiàn)有PLC控制系統(tǒng)，增加相應(yīng)I/O卡件、通信卡件及系統(tǒng)組態(tài)，實(shí)現(xiàn)站場內(nèi)輸氣管道終點(diǎn)的運(yùn)行參數(shù)檢測、監(jiān)控。數(shù)據(jù)傳輸通信納入現(xiàn)有通信系統(tǒng)。

（2）截?cái)嚅y室RTU站控系統(tǒng)。在塔輪輸氣管道沿線8座截?cái)嚅y室（其中4座含有陰保間）分別設(shè)置RTU站控系統(tǒng)。對于站內(nèi)陰保間及獨(dú)立陰保間中陰極保護(hù)數(shù)據(jù)暫不考慮采集與監(jiān)控。主要完成對現(xiàn)場的工藝過程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)與處理；運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控與故障報(bào)警；緊急情況下的現(xiàn)場截?cái)嚅y切斷；與調(diào)度控制中心進(jìn)行通訊，為調(diào)度控制中心提供管道運(yùn)行相關(guān)數(shù)據(jù)，接受并執(zhí)行調(diào)度控制中心下達(dá)的控制指令。主要檢測、控制參數(shù)為：截?cái)嚅y室進(jìn)口壓力、截?cái)嚅y室截?cái)嚅y控制、閥位狀態(tài)顯示；截?cái)嚅y室可燃?xì)怏w檢測、太陽能發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)等。

（3）調(diào)度控制中心。SCADA系統(tǒng)監(jiān)控中心依托2010年建成投產(chǎn)的塔輪輸氣管道復(fù)線調(diào)度控制中心，該中心設(shè)在輪南儲(chǔ)運(yùn)站2區(qū)。調(diào)度控制中心監(jiān)控系統(tǒng)主要由SCADA實(shí)時(shí)服務(wù)器、SCADA歷史服務(wù)器、Web服務(wù)器、操作員工作站、工程師工作站及光傳輸通信設(shè)備等組成。本工程只負(fù)責(zé)把塔中四聯(lián)合站、輪南儲(chǔ)運(yùn)站3區(qū)（新增I/O點(diǎn)及數(shù)據(jù)）和8個(gè)RTU站控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)提供給調(diào)度控制中心，調(diào)度控制中心的編程、組態(tài)不在本工程范圍內(nèi)。

3 系統(tǒng)保護(hù)措施

（1）具備機(jī)械及電子防護(hù)能力。站場控制系統(tǒng)現(xiàn)場電源開關(guān)、浪涌保護(hù)設(shè)備、PLC系統(tǒng)均安裝在特定的PLC控制機(jī)柜中，具有相當(dāng)高的機(jī)械及電子防護(hù)能力。閥室里面的儀表設(shè)備和視頻設(shè)備均有匹配的浪涌保護(hù)器，且RTU安裝在特定的PLC控制機(jī)柜中，防護(hù)體均有接地點(diǎn)，并達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

（2）具備雷擊和浪涌保護(hù)措施。本系統(tǒng)設(shè)有完善的防雷和防浪涌保護(hù)措施。SCADA中心、站控系統(tǒng)和RTU均在有可能將由于雷擊直擊雷、感應(yīng)雷等產(chǎn)生的高壓導(dǎo)入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的接口位置設(shè)置完善的防雷擊和浪涌保護(hù)措施。對以下內(nèi)容進(jìn)行了防雷擊和浪涌保護(hù)：與通信系統(tǒng)的連接處；供電系統(tǒng)的連接處；與其他系統(tǒng)的通信接口。站場內(nèi)除電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)外的模擬量及開關(guān)式儀表的所有輸入/輸出接口選用德國維德米勒公司的防雷擊和防浪涌的產(chǎn)品。

（3）具備抗電磁干擾能力。本方案中選擇的PLC產(chǎn)品都具有抗電磁干擾的能力，80MHz～1GHz的移動(dòng)通信設(shè)備(手機(jī)、對講機(jī)等)以及其他具有電磁干擾的設(shè)備在距PLC0.5m內(nèi)工作使用，PLC仍能正常工作。

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.3.025