常龍（中國(guó)石油集團(tuán)東南亞管道有限公司， 北京 100028）

探討SCADA系統(tǒng)在石油儲(chǔ)運(yùn)中的運(yùn)用

常龍
（中國(guó)石油集團(tuán)東南亞管道有限公司， 北京 100028）

隨著近年來(lái)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展和現(xiàn)代控制理論的不斷深化，具有對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制并對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)度性能的SCADA系統(tǒng)出現(xiàn)，其憑借數(shù)據(jù)采集、監(jiān)督控制、參數(shù)調(diào)節(jié)等多方面的優(yōu)勢(shì)在現(xiàn)階段電力系統(tǒng)、油氣管網(wǎng)、石油化工等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，本文主要針對(duì)SCADA系統(tǒng)在石油儲(chǔ)運(yùn)中的運(yùn)用，從SCADA系統(tǒng)特點(diǎn)、功能、原理、應(yīng)用效益等方面展開(kāi)研究，為利用SCADA系統(tǒng)推動(dòng)我國(guó)石油儲(chǔ)運(yùn)水平的提升作出努力。

SCADA系統(tǒng)；石油儲(chǔ)運(yùn)；應(yīng)用

0 引言

石油儲(chǔ)運(yùn)是石油工業(yè)發(fā)展的重要構(gòu)成環(huán)節(jié)，罐區(qū)、計(jì)量間、泵房、閥組間、鍋爐、消防、變電等主要生產(chǎn)崗位的生產(chǎn)動(dòng)態(tài)參數(shù)需要被實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、集中管理，才能夠?qū)崿F(xiàn)儲(chǔ)運(yùn)全過(guò)程的安全、持續(xù)、高效、節(jié)約消耗，而SCADA系統(tǒng)憑借其數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控監(jiān)督等方面的性能恰好滿足石油儲(chǔ)運(yùn)的實(shí)際需求，所以將其運(yùn)用到儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程具有可行性。

1 石油儲(chǔ)運(yùn)中SCADA系統(tǒng)的特點(diǎn)和功能

SCADA系統(tǒng)通常由上位計(jì)算機(jī)操作臺(tái)、主工作PLC和熱備工作PLC構(gòu)成，對(duì)石油儲(chǔ)運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)的溫度、壓力、流量、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、循環(huán)泵、攪拌器等進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控，其中上位計(jì)算機(jī)操作臺(tái)監(jiān)控軟件的操作頁(yè)面通常由組態(tài)軟件Citect編制，所以具有操作方便、快捷的特點(diǎn)，利用SCADA系統(tǒng)上位計(jì)算機(jī)操作臺(tái)監(jiān)控軟件可以對(duì)石油儲(chǔ)運(yùn)中突發(fā)事件、閥門(mén)的狀態(tài)、液位高低限報(bào)警等信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的記錄，而且操作人員可結(jié)合實(shí)際需要對(duì)界面進(jìn)行改動(dòng)［1］。另外，PLC和冗余控制設(shè)計(jì)和多級(jí)密碼管理的SCADA系統(tǒng)通用性和安全性能突出；除此之外，SCADA系統(tǒng)下位機(jī)也具有可靠性、網(wǎng)絡(luò)通信能力突出、配置擴(kuò)展便捷的特點(diǎn)、故障發(fā)生可能性小，性價(jià)比優(yōu)越的特點(diǎn)，石油儲(chǔ)運(yùn)中所應(yīng)用的SCADA系統(tǒng)為融合生產(chǎn)動(dòng)態(tài)無(wú)線遙測(cè)和辦公自動(dòng)化為一體的多功能綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，結(jié)合其構(gòu)成特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)其具有數(shù)據(jù)備份、采集，本地及遠(yuǎn)程控制、實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理等多方面的功能［2］。

2 SCADA系統(tǒng)在石油儲(chǔ)運(yùn)中運(yùn)用的原理

石油運(yùn)輸中運(yùn)用的SCADA系統(tǒng)通常需要CPU模塊和SRM熱備模塊各兩個(gè)，而且所應(yīng)用的CPU模塊必須完全一致；以此達(dá)到兩個(gè)CPU模塊同時(shí)數(shù)據(jù)熱備的目的；另外，SCADA系統(tǒng)所應(yīng)用的通信網(wǎng)通常由4個(gè)CN-BR模塊和1個(gè)PCIC卡構(gòu)成，利用通信網(wǎng)上位計(jì)算機(jī)操作平臺(tái)與下位PLC之間可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)交換和共享，上位計(jì)算機(jī)操作平臺(tái)可隨時(shí)結(jié)合實(shí)際情況向下位發(fā)布命令，而下位PLC也可以結(jié)合收集和整理的數(shù)據(jù)完成信息的上傳集中。考慮到石油儲(chǔ)運(yùn)現(xiàn)場(chǎng)電動(dòng)閥狀態(tài)的改變需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，在系統(tǒng)中設(shè)置數(shù)字量的輸出和輸入模塊，具體數(shù)量結(jié)合石油儲(chǔ)運(yùn)的實(shí)際規(guī)模而定。另外，針對(duì)石油儲(chǔ)運(yùn)中溫度、壓力、液位、變頻器等數(shù)據(jù)采集分別設(shè)置RTD模塊和模擬量輸入模塊，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、記錄和整理；為提升石油儲(chǔ)運(yùn)的效率，變頻器和開(kāi)度可控電動(dòng)閥需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，所以應(yīng)針對(duì)這兩部分設(shè)置模擬量輸出模塊，通過(guò)對(duì)大量應(yīng)用SCADA系統(tǒng)的石油儲(chǔ)運(yùn)工程的數(shù)據(jù)分析，可以發(fā)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)通常配置的模擬量和數(shù)字量輸入、輸出點(diǎn)在320個(gè)以上，SCADA系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確的完成現(xiàn)場(chǎng)調(diào)節(jié)閥的閉環(huán)的PID控制功能，使石油儲(chǔ)運(yùn)中相關(guān)數(shù)據(jù)的采集及時(shí)性和準(zhǔn)確性得到了保障。除此之外，在SCADA系統(tǒng)軟件方面，涵蓋主程序、初始化、復(fù)位、報(bào)警、數(shù)據(jù)處理等試驗(yàn)流程和大量子程序的RSLogix5000軟件在石油儲(chǔ)運(yùn)中應(yīng)用的SCADA系統(tǒng)軟件上得到運(yùn)用，而上位計(jì)算機(jī)操作平臺(tái)中應(yīng)用Citect編制超過(guò)50組態(tài)畫(huà)面，形成Excel數(shù)據(jù)庫(kù)用，為石油儲(chǔ)運(yùn)中各種實(shí)驗(yàn)提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)支持，使系統(tǒng)的安全性和故障處理能力得到提升，由此可見(jiàn)，SCADA系統(tǒng)的構(gòu)成能夠滿足石油儲(chǔ)運(yùn)的實(shí)際需要，并可以結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。

3 SCADA系統(tǒng)在石油儲(chǔ)運(yùn)中運(yùn)用的效果

通過(guò)SCADA系統(tǒng)的不斷優(yōu)化升級(jí)，現(xiàn)階段其在石油儲(chǔ)運(yùn)中運(yùn)用過(guò)程中，中心站巡檢周期已經(jīng)可以控制在2分鐘以內(nèi)；事故報(bào)警掩飾控制在10秒以內(nèi)，消防預(yù)警延時(shí)控制在5秒以內(nèi)；數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確率、事故報(bào)警檢測(cè)率均達(dá)到100%，數(shù)據(jù)通信的誤碼率已經(jīng)可以控制在10-6以內(nèi)，數(shù)據(jù)傳輸率已經(jīng)提升到9600pbs以上；SCADA系統(tǒng)在石油儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程中的無(wú)故障平均時(shí)間已經(jīng)達(dá)到3萬(wàn)小時(shí)以上，這些數(shù)據(jù)表明將SCADA系統(tǒng)運(yùn)用到石油儲(chǔ)運(yùn)中具有重要的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，社會(huì)效益方面，例如，SCADA系統(tǒng)消防控制在5秒內(nèi)就可以完成冷卻水和泡沫的科學(xué)配比，使石油儲(chǔ)運(yùn)中有可能發(fā)生的火災(zāi)事故在發(fā)生初期得到有效的控制，避免了石油儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)受到較大程度的損壞；SCADA系統(tǒng)的巡檢周期縮短油罐落地、基本受損的問(wèn)題得到控制；自動(dòng)化水平提升人力、物力消耗減少；石油儲(chǔ)運(yùn)的安全性和效率提升等；在經(jīng)濟(jì)效益方面，實(shí)踐證明將SCADA系統(tǒng)應(yīng)用于石油儲(chǔ)運(yùn)中，一年內(nèi)鍋爐節(jié)油經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到36萬(wàn)元以上，變頻節(jié)電經(jīng)濟(jì)效益達(dá)12萬(wàn)以上，石油集輸閉環(huán)節(jié)約電量410萬(wàn)以上千瓦時(shí)，折合人民幣11萬(wàn)元以上，另外石油儲(chǔ)運(yùn)的電網(wǎng)功率提升0.02至0.03，折合成人民幣約3至5萬(wàn)元，由此可見(jiàn)，SCADA系統(tǒng)在石油儲(chǔ)運(yùn)中運(yùn)用社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益突出，應(yīng)推廣應(yīng)用。

［1］劉亭.原油儲(chǔ)運(yùn)SCADA系統(tǒng)及其新技術(shù)探討［J］.工業(yè)設(shè)計(jì)，2015，10：178+182.

［2］曹軍峰.分散型供熱裝置的SCADA系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)［D］.西安石油大學(xué)，2012.