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        SCADA系統(tǒng)在礦產(chǎn)資源運輸通道中的研究與應用

        2019-01-03 15:03:09
        中國金屬通報 2019年9期
        關鍵詞:站場礦產(chǎn)資源運輸

        郭 靜

        (陜西神渭煤炭管道運輸有限責任公司,陜西 神木 719399)

        管道運輸最早在18世紀末在美國被提出,隨后長期在實驗室進處于研究階段,上世紀六十年代在美國投入實用,結果表明,其運輸費用相對于傳統(tǒng)方式大幅度下降,是一種技術領先、效果明顯、環(huán)保干凈的能源運輸方式,歷年來在實際應用中取得了顯著的經(jīng)濟效益。SCADA系統(tǒng)自推出以來,在各行各業(yè)都得到了廣泛的引用,尤其是在能源、化工、電力等領域使用的尤其頻繁,但在礦產(chǎn)資源運輸管道上的應用目前還處于嘗試階段,SCADA系統(tǒng)首先在液體能源輸送管道上已經(jīng)應用的比較成熟,本文針對礦產(chǎn)資源運輸管道具體運行實際,通過使用SCADA專業(yè)組態(tài)軟件,對礦產(chǎn)資源運輸管道實行了全程的整體調控。運輸管道調度管理需要嚴格控制能源運輸?shù)膭討B(tài)過程,并將收集到的信息集成起來,以便實現(xiàn)最終的集中控制。SCADA系統(tǒng)采用全天候自動監(jiān)測模式,通過計算機進行全過程自動監(jiān)測。在實際運用中節(jié)省了大量資源,確保輸送管道的的安全運行。由于SCADA系統(tǒng)擴展功能非常豐富,新建的管道項目以很容易被容納到系統(tǒng)中管理,并且功能模塊可以隨時更換,把SCADA系統(tǒng)的功能提高的嶄新的水平。

        1 SCADA監(jiān)控系統(tǒng)概述

        1.1 SCADA系統(tǒng)簡介

        SCADA系統(tǒng)以計算機為基礎,對生產(chǎn)過程實現(xiàn)了自動化的調整與控制。它可以實時監(jiān)控和控制現(xiàn)場的運行的工程設備,具備了自動數(shù)據(jù)采集、測量、控制、調節(jié)和報警功能。SCADA在工業(yè)領域的運用極為廣泛,它以計算機控制為基礎,實現(xiàn)了對工業(yè)設備的自動監(jiān)測和控制,在電力、水利和能源化工等領域應用的尤其廣泛,本文主要就SCADA系統(tǒng)在礦產(chǎn)資源運輸管道中的應用進行了論述,由于SCADA系統(tǒng)有著較高的調度效率和技術水平,在礦產(chǎn)資源運輸管道安全運行中可以發(fā)揮較大的作用,由于管道存在管線長、距離遠和控制復雜等特點,而SCADA系統(tǒng)在性能方面的全面性特別適用于能源輸送管道的管理,SCADA系統(tǒng)采用光纖通訊,數(shù)據(jù)傳遞準確而迅速,并選用了工控機、可編程序控制器為硬件主機,全部儀表都是用了進口品牌,有著功能強大的控制軟件,并且兼容性較強,整個系統(tǒng)運行起來極為穩(wěn)定,操作方便可靠,為礦產(chǎn)資源運輸管道安全可靠的運行提供了強有力的保障。實現(xiàn)了信息采集和設備控制的自動化,并能夠對安全危險自動報警。

        1.2 系統(tǒng)的基本架構

        對礦產(chǎn)資源運輸管道進行全程集中控制,是保證其輸送效率的重要內容,而SCADA系統(tǒng)則在其中充當了關鍵平臺的作用,因此我們提前必須對SCADA系統(tǒng)的基本框架進行設置,這可以保證礦產(chǎn)資源運輸管道工藝設備安全可靠的運行,在搭建SCADA系統(tǒng)基本框架的過程中,我們應當以PLC為核心,構建出全程的SCADA系統(tǒng),整體控制可以分為3個級別,分別是就地控制、站場控制和全線調控中心控制,整個系統(tǒng)由主控中心,分控站和管道沿線子控站組成,SCADA系統(tǒng)的功能在于執(zhí)行管道運行過程中的信息收集和監(jiān)管控制,在主控中心及分控站均設有專門的操控人員,操控員負責在工作站內把管道系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)和信息,可以對運輸管道全程所有站點進行實時監(jiān)控,不同分站點把自己控制范圍的信息數(shù)據(jù)傳遞給主控中心,主控中心收到后會進行整合分析,并做出下一步的決策。借助互聯(lián)網(wǎng)服務器,把操作員、工程設計師工作站之間聯(lián)系了起來,控制中心的管理員終端由計算機硬件系統(tǒng)構成。借助這些硬件系統(tǒng),管道參數(shù)也處于系統(tǒng)的監(jiān)控之下,并對管道運行情況進行全面掌控,并實施調度指揮,具體操作可以借助遠程在線編程修改等SCADA系統(tǒng)的后臺管理功能來實施,礦產(chǎn)資源運輸管道沿線各控站都采用SDH光纖通信系統(tǒng),通過商用網(wǎng)絡作為備用通信通道,各個控站是SCADA系統(tǒng)的控制單元,通過這些單元可以發(fā)布調度、管理與控制命令,是SCADA系統(tǒng)的神經(jīng)元,不但可以采集和控制管道運行的各種信息和數(shù)據(jù),而且可以把這些信息和數(shù)據(jù)傳遞給主控中心,并接受主控中心發(fā)布的操作指令,SCADA系統(tǒng)還可以監(jiān)控到管道運行出現(xiàn)的異常情況,對設備運行安全進行時實時監(jiān)控。因此,SCADA系統(tǒng)在對礦產(chǎn)資源運輸管道進行日常監(jiān)控管理可以起到較好的效果。

        1.3 系統(tǒng)的網(wǎng)絡結構與設備

        SCADA系統(tǒng)的網(wǎng)絡部分分為三個部分,一般稱之為設備層、信息層和控制層,各層網(wǎng)絡運用的技術一般都是成熟經(jīng)過檢驗的,并能與計算機系統(tǒng)實現(xiàn)無縫路由,信息層一般由WEB、實時/歷史數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)收集服務組成,同時各個層面網(wǎng)絡的Ethernet/IP通訊協(xié)議必須保持一致。

        (1)控制層:SCADA系統(tǒng)自動化網(wǎng)絡的中間層就是其控制層,控制層網(wǎng)絡具備較明顯的開放性,它可以支持處理器之間進行信息交流,信息數(shù)據(jù)的即時性和準確性由此得到了可靠地保障。

        (2)信息層: SDH設備、以太網(wǎng)交換機、操作和工程師站的WEB實時/歷史數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集服務器共同構成了系統(tǒng)的信息層。

        (3)設備層:借助硬接線或DeviceNet網(wǎng)把系統(tǒng)的各種組件與控制站連接了起來,操控軟件可以使用DeviceNet和RSNetWorxfor等成熟產(chǎn)品。

        2 操作原理和系統(tǒng)控制

        2.1 基本操作原理

        借助PLC控制器,主控中心可以對分控站和子控站進行監(jiān)控,二這些子控制系統(tǒng)具備了對現(xiàn)場情況進行信息采集預警報告等功能。主控中心下達的指令也由它們接受和執(zhí)行。這樣整個管理過程透明度大大提高,并取得了顯著的效果,并大大降低了運行成本,可以高效地控制管理整個礦產(chǎn)資源運輸管道的它運行。并做好管道的日常生產(chǎn)調度,為管理者的科學決策提高全面可靠的依據(jù)。

        SCADA系統(tǒng)還可以對能源輸配網(wǎng)絡進行遠程控制,并診可以斷出系統(tǒng)故障。在一般情況下,主控中心是遠程控制的主體,一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障,以及主控中心無法解決的事故的情況下,第二級控制系統(tǒng)就會隨即掌握控制權,對本站內出現(xiàn)的問題進行全面管控,并可以按照預備方案處理可能發(fā)生的事故,確保管道式輸送能源設備的安全運行,如果出現(xiàn)了設備故障或安全事故,站場工作人員可采用手動操作解決問題,或者通知維修人員進入現(xiàn)場解決問題。一般的安全檢測設置在管道外部相關設施,可以隨時把監(jiān)控的信息發(fā)送到站場控制室,并可以通過報警器發(fā)出安全預警信號,場站控制人員可以把這些信號記錄下來并向主控中心傳遞。

        2.3 總體控制系統(tǒng)設計

        由上可知,SCADA系統(tǒng)對礦產(chǎn)資源運輸管道采用了三級控制的方式:

        (1)主控中心進行的控制,管道全程的工作程序都在其控制中。光纖通信把中心與下屬分控制系統(tǒng)連接了起來,并對整個礦產(chǎn)資源運輸管道系統(tǒng)進行控制和管理。

        (2)站場進行的控制:指的是設在不同站場的控制系統(tǒng),可以采取自動/手動模式對系統(tǒng)進行控制,同時把本站場的的信息和數(shù)據(jù)上報主控中心,并負責落實其下達的指令。

        (3)就地控制:由各站場單體設備實施的現(xiàn)場控制,運輸管道在運行過程中,對各個站場的監(jiān)管、控制和調度都是由主控中心完成的。如果站控系統(tǒng)需要進行檢修或者維護,整個礦產(chǎn)資源運輸管道全線就會緊急叫停,并在沿線“站控中心”實施現(xiàn)場控制,一般指令由主控中心發(fā)出,站控只是起到了監(jiān)督運行的作用,站控控制一般都要經(jīng)過主控中心授權后方可進行。

        3 結語

        SCADA系統(tǒng)目前已經(jīng)現(xiàn)在能源運輸管道中得到了應用,并取得了較好的效果。SCADA系統(tǒng)對輸送能源系統(tǒng)進行了全天候自動監(jiān)測,在計算機管控下,系統(tǒng)得到了高效的運行,大大降低了管道輸送系統(tǒng)的運營成本,并確保了系統(tǒng)安全運行。由于SCADA系統(tǒng)的擴展功能極為強大,新的功能模塊可以很簡便的嵌入進去,并大大提升了 SCADA系統(tǒng)的功能。實踐證明,SCADA系統(tǒng)在遠程礦產(chǎn)資源運輸管道系統(tǒng)中運用的效果最好,因此值得進一步的推廣。該系統(tǒng)采的技術安全、可靠,設計有著成熟的參照標準,可以根據(jù)管道輸煤項目的大小,就系統(tǒng)設備進行設置,管道運輸?shù)V產(chǎn)資源的自動化、信息化水平因此得到了較大的提高,運行安全得到了可靠地保障。

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