趙虎（中石油西部管道獨(dú)山子輸油氣分公司， 新疆 833600）

油氣長輸管道SCADA仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

趙虎（中石油西部管道獨(dú)山子輸油氣分公司， 新疆 833600）

本文主要研究油氣長輸管道中自動(dòng)化最小仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，利用站場備品備件，將計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與工業(yè)組態(tài)軟件、以及可編程控制器PLC有機(jī)結(jié)合，對(duì)油氣管道SCADA系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)研發(fā)。通過實(shí)踐應(yīng)用可以看出，SCADA最小仿真系統(tǒng)貼合工作實(shí)際，便于故障模擬處理與培訓(xùn)演示，其對(duì)于長輸管道和輸油氣站場自動(dòng)化操作人員技能水平的提高具有重要意義。

油氣管道；SCADA系統(tǒng)；自控仿真

0 引言

隨著近幾年輸油氣長輸管道跨越式發(fā)展及區(qū)域化運(yùn)行方式調(diào)整，中石油西部管道分公司各作業(yè)區(qū)要同時(shí)負(fù)責(zé)輸油管線、輸氣管線兩種介質(zhì)管線，霍尼韋爾、西技萊克、Telvent三套不同的SCADA上位系統(tǒng)，AB、BB、SM等多種下位PLC系統(tǒng)及現(xiàn)場各種型號(hào)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、儀表等自控設(shè)備的維護(hù)，自動(dòng)化自主運(yùn)維對(duì)輸油氣站場自動(dòng)化技術(shù)人員水平提出更高要求。但由于自動(dòng)化專業(yè)特殊性，技術(shù)人員獨(dú)立動(dòng)手機(jī)會(huì)較少，能力水平提升速度緩慢，因此急需一種結(jié)構(gòu)簡單，貼合現(xiàn)場，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、控制、顯示全功能的SCADA仿真系統(tǒng)。

1 站場自控仿真平臺(tái)的目標(biāo)

①克隆或虛擬化OASYS、VIEWSTAR兩套上位機(jī)，提供工藝仿真、PLC通訊、數(shù)據(jù)庫配置、畫面組態(tài)等上位機(jī)試驗(yàn)平臺(tái)。②制作模擬工藝系統(tǒng)一套，提供常用現(xiàn)場儀表與自控設(shè)備連接、排故等試驗(yàn)平臺(tái)。③搭建基于AB ControlLogix PLC平臺(tái)一套，提供常用I/O模塊，直流電源、浪涌保護(hù)器、繼電器等外部設(shè)備接線、硬件組態(tài)、排故等試驗(yàn)平臺(tái)。

2 設(shè)計(jì)與實(shí)施

搭建PLC下位系統(tǒng)：

（1）設(shè)計(jì)設(shè)備布局。為方便設(shè)備接線、排故，兼顧安全防護(hù)、美觀及便攜性，所有PLC組件安裝在800×1000底板上，共分為電源及接地、PLC及浪涌、輸入輸出端子三大部分。設(shè)計(jì)AI模擬量輸入模塊、AO 模擬量輸出模塊、RTD熱電阻輸入模塊、DI數(shù)字量輸入模塊、DO數(shù)字量輸出模塊接線圖。按照布局圖固定PLC機(jī)架及電源、浪涌保護(hù)器、端子排、輸出繼電器、按鈕盒。按照接線圖連接電源及輸入輸出回路進(jìn)行安裝。

（2）PLC硬件組態(tài)。 ①搭建PLC下位系統(tǒng)。按裝RSlink通訊軟件；安裝Logix5000 組態(tài)軟件；第一次通訊時(shí)，在RSlink中建立RS-232 DF1 devices，通過CPU模塊232接口配置ENBT模塊IP地址為10.172.*.*，在RSlink中建立Ethernet devices連接，配置IP后完成通訊配置。打開Logix5000 組態(tài)軟件，新建工程，選擇CPU、機(jī)架型號(hào)和CPU槽位，輸入工程名稱。新建IF16、OF6CI、IB32B、IR6I/A、OB16E、ENBT/A模塊。在Who Active窗口選擇CPU位置，下載程序。②制作模擬工藝系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)有備品備件儲(chǔ)備情況，工藝系統(tǒng)計(jì)劃安裝壓力變送器、溫度變送器、熱電阻等儀表；安裝泵、變頻器、閥門、電加熱器等自控設(shè)備。③配置上位機(jī)系統(tǒng)。 OASYS上位系統(tǒng)安裝與配置。由于在物理機(jī)中安裝OASYS需要license授權(quán)，仿真系統(tǒng)OASYS運(yùn)行在VMware虛擬機(jī)。在電腦中安裝VMware-workstation軟件。虛擬化現(xiàn)有物理機(jī)。打開虛擬機(jī)。

建立OASYS與PLC通訊，在RSlogix5000-邏輯-映射中建立PLC數(shù)據(jù)標(biāo)簽與文件號(hào)映射。在RSlink中建立Remote Devices via Linx Gateway驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)名稱格式為ADX_PLC_TCP-1.其中ADX_PLC為OASYS通訊連接名。IP為ENBT模塊IP。建立名為‘ADX_PLC’連接及RTU并配置OASYS通訊參數(shù)。修改OASYS代碼。修改OASYS/ command/CMX文件夾下run_processes.pl文件，指定OASYS連接的驅(qū)動(dòng)類型、連接名稱和端口號(hào)。使用DBput或cmxsql工具修改連接屬性。

根據(jù)點(diǎn)表建立數(shù)據(jù)庫，使用CAD繪制流程圖，將人界界面（HMI）與數(shù)據(jù)點(diǎn)鏈接后編譯文件。

VIERSTAR上位系統(tǒng)安裝與配置。安裝VIERSTAR上位軟件，通過OPC協(xié)議建立VIERSTAR與PLC之間通訊。在啟動(dòng)控制器中添加“OPC DA Client”進(jìn)程，修改“config”文件，添加啟動(dòng)OPC服務(wù)信息。檢查通訊狀態(tài)，根據(jù)點(diǎn)表增加模擬量、狀態(tài)量數(shù)據(jù)點(diǎn)，修改HMI畫面并與數(shù)據(jù)點(diǎn)鏈接

編寫程序文件。根據(jù)控制要求，編寫泵、閥門控制PLC邏輯程序，并按照點(diǎn)表建立數(shù)據(jù)文件。

3 效果檢查

現(xiàn)場變送器數(shù)據(jù)能夠傳送給仿真系統(tǒng)上位機(jī)。泵現(xiàn)場手動(dòng)啟停操作測試正常。上位機(jī)遠(yuǎn)控開關(guān)閥門、啟停泵與加熱器正常，設(shè)備反饋信號(hào)正常。

4 結(jié)語

通過自行設(shè)計(jì)開發(fā)和使用備品備件搭建油氣站場最小系統(tǒng)自控仿真平臺(tái)，為PLC程序測試、自控仿真提供了基礎(chǔ)平臺(tái)，提高了員工自動(dòng)化研發(fā)動(dòng)手能力，團(tuán)隊(duì)合作能力和分析解決問題的能力得到了有效提升。通過利用備品備件，收舊利廢等方式搭建本平臺(tái)，能夠提高備品備件利用率，降低庫存，減少投入成本。通過上位機(jī)虛擬化，能夠減少站控系統(tǒng)硬件及授權(quán)費(fèi)用支出，減少后期PLC程序改造和設(shè)計(jì)中偏差和測試成本。

［1］李桂成.新一代油氣管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及標(biāo)準(zhǔn)化研究［J］.石油化工自動(dòng)化，2008，（44）.

趙虎（1985- ），男，河南南陽人，本科，助理工程師，研究方向：油氣長輸管道自動(dòng)化控制。