對(duì)克-獨(dú)DN350管道SCADA系統(tǒng)的改進(jìn)

1 目前DN350管道SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介
1.1 系統(tǒng)概況
全線由調(diào)度管理中心，首站站控系統(tǒng)，四站站控系統(tǒng)，六站站控系統(tǒng)，獨(dú)山子末站站控系統(tǒng)組成。各個(gè)站控系統(tǒng)由以下幾部分構(gòu)成：WINDOWS NT 4．0操作平臺(tái)的SCAN3000服務(wù)器和操作站，ALLEN-BRADLEY公司的PLC-5-40E系列可編程序邏輯控制器(PLC)，打印設(shè)備，網(wǎng)絡(luò)與通信設(shè)備，UPS，每臺(tái)服務(wù)器均配有10/100Mbps自適應(yīng)的以太網(wǎng)網(wǎng)卡，21寸的顯示器，主機(jī)為96M內(nèi)存，主頻266HZ，其中調(diào)度管理中心有兩臺(tái)服務(wù)器，均裝有SCAN3000軟件和冗余管理軟件，兩個(gè)服務(wù)器構(gòu)成雙機(jī)備份，一個(gè)作為主服務(wù)器，另一個(gè)作為備用服務(wù)器，在主服務(wù)器發(fā)生硬件或軟件故障時(shí)，后備服務(wù)器將接管系統(tǒng)操作，成為主服務(wù)器。另外各個(gè)系統(tǒng)由兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成：工業(yè)以太網(wǎng)和終端網(wǎng)，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)均采用TCP／IP通信協(xié)議。全線采用微波通訊，各系統(tǒng)有一臺(tái)路由器，實(shí)現(xiàn)調(diào)度中心與各站站控系統(tǒng)的廣域網(wǎng)(WAN)連接。
1.2 系統(tǒng)主要功能
調(diào)度管理中心通過路由器以廣域網(wǎng)的形式與各站聯(lián)接，通過讀取各站的服務(wù)器數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)到各站的服務(wù)器來負(fù)責(zé)全線數(shù)據(jù)采集、控制與管理，各站站控系統(tǒng)負(fù)責(zé)本站的設(shè)備、設(shè)施的數(shù)據(jù)采集和控制。PLC處理器利用I／O模板來完成站內(nèi)工藝過程的數(shù)據(jù)采集與控制，利用通信模板采用MODBUS RTU通訊協(xié)議與流量計(jì)、密度計(jì)、大罐液位計(jì)，閥門控制器等外部設(shè)備基于RS-485通信接口進(jìn)行通信，讀取其相關(guān)數(shù)據(jù)，同時(shí)，PLC能夠處理各種生產(chǎn)的異常信號(hào)，通過程序編制按要求完成相關(guān)的ESD。由于水擊專用軟件沒有完成，所以全線無法實(shí)現(xiàn)密閉輸送。
1.3 系統(tǒng)存在的主要問題和缺陷
(1)軟件施工單位沒有作過長(zhǎng)輸原油管道全線密閉的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)全線水擊保護(hù)、投球清管、批輸三個(gè)專用軟件沒有能力編寫，至今沒有交工，是導(dǎo)致全線無法實(shí)現(xiàn)密閉輸送的重要原因。
(2)調(diào)度中心讀各站站控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是從各站的服務(wù)器上讀取，各站服務(wù)器不冗余，當(dāng)某站的服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，調(diào)度中心無法讀數(shù)據(jù)和發(fā)送指令，影響全線的保護(hù)。另外調(diào)度中心的服務(wù)器冗余切換時(shí)間過長(zhǎng)，不能滿足全線密閉輸送的生產(chǎn)要求。
(3)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過于復(fù)雜，工藝流程程序編制復(fù)雜，很多功能在實(shí)際生產(chǎn)中無法使用，服務(wù)器與PLC的通訊設(shè)備，是通過串行設(shè)備連接，設(shè)備多，當(dāng)某個(gè)設(shè)備出現(xiàn)問題，就會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集，在實(shí)際使用的過程經(jīng)常出現(xiàn)數(shù)據(jù)采集不上的現(xiàn)象。
(4)系統(tǒng)部分配置不合理，如總站三菱PLC和AB PLC的通訊協(xié)議不兼容，導(dǎo)致通訊時(shí)間長(zhǎng)，影響設(shè)備的安全保護(hù)和操作。
(5)總站三菱PLC不冗余，當(dāng)其出現(xiàn)故障時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)冗余切換。
2 改進(jìn)方案
2.1 克-獨(dú)DN350管道SCADA系統(tǒng)原有的配置圖

2.2 克-獨(dú)DN350管道SCADA系統(tǒng)改進(jìn)后的配置圖

2.3 改進(jìn)方案的可行性
● 這次改造，可以有兩種方案，一是繼續(xù)采用SCAN3000的升級(jí)版，但是，通過考察國(guó)內(nèi)的原油長(zhǎng)輸管道，SCAN3000的應(yīng)用效果不是很好，另外SCAN3000本身在國(guó)內(nèi)原油長(zhǎng)輸管道自動(dòng)化應(yīng)用成功的實(shí)例比較少，克-烏成品油管道，起先也用SCAN3000，但是使用效果差，也進(jìn)行了更換，權(quán)衡利弊，這次改造選用通用中文版IFIX 2．6軟件，這種軟件在國(guó)內(nèi)長(zhǎng)輸原油管道自動(dòng)化上有大量應(yīng)用成功的實(shí)例。
● 對(duì)總站的三菱PLC進(jìn)行更換，選擇AB PLC遠(yuǎn)程適配器，這在技術(shù)上都可行。
● 對(duì)各站服務(wù)器與PLC的連接，直接采用AB PLC-5／40E的以太網(wǎng)通道連接，克服串行設(shè)備多，某一設(shè)備出現(xiàn)問題而影響全線的數(shù)據(jù)采集，影響設(shè)備的安全保護(hù)。
● 總站的工藝優(yōu)化的基礎(chǔ)上納入自動(dòng)化控制的范疇之內(nèi)，減少人員操作，減低勞動(dòng)量，這些都是可行的，可以大大地提高公司的自動(dòng)化管理水平。
2.4 改進(jìn)后系統(tǒng)的安全保護(hù)
改進(jìn)后，可大大地提高管道、設(shè)備的安全保護(hù)，當(dāng)管道、設(shè)備運(yùn)行參數(shù)超出限定值時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)，另外全線實(shí)現(xiàn)密閉輸送，減少油氣蒸發(fā)損耗，減少環(huán)境污染，提高效益。
2.5 優(yōu)點(diǎn)分析
● 全線實(shí)現(xiàn)密閉輸送，設(shè)備、管道參數(shù)處于可控狀態(tài)，減少油氣蒸發(fā)損耗，減少環(huán)境污染，提高效益。
● 升級(jí)主機(jī)，更換上位機(jī)軟件為中文版IFIX 2．6，使其運(yùn)行速度加快。
● 克服總站設(shè)備與服務(wù)器通訊速度慢的狀態(tài)，使其符合要求，另外對(duì)總站的轉(zhuǎn)油泵房進(jìn)行改造，實(shí)行自動(dòng)化控制，實(shí)現(xiàn)無人職守，減人增效。
● 直接利用PLC-5／40E的以太網(wǎng)通道，這樣的設(shè)備連接可提高通訊速度，減少通訊故障。
● 調(diào)度中心直接與PLC處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，可克服某站的一臺(tái)服務(wù)器發(fā)生故障，影響調(diào)度中心對(duì)站控?cái)?shù)據(jù)的采集，無法達(dá)到調(diào)度中心對(duì)全線的控制。
● 還有調(diào)度中心的服務(wù)器冗余系統(tǒng)的冗余切換時(shí)間為90秒，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了全線水擊保護(hù)的需求，SCAN3000的數(shù)據(jù)采集掃描時(shí)間最少為2秒，數(shù)據(jù)更新速度慢，另外一些站的大罐液位由于變送部分和設(shè)備存非線性誤差導(dǎo)致讀數(shù)不準(zhǔn)，這些硬件都在這次改造中進(jìn)行更換，克服其不足。
2.6 密閉輸送的經(jīng)濟(jì)效益和安全保護(hù)
● 密閉輸送可減少原油輕質(zhì)成分的損耗，克-獨(dú)原油管道中間站有兩座3000方、兩座2000方旁接罐，在旁接輸送的過程中大罐存在大呼吸和小呼吸，不但造成浪費(fèi)，而且污染環(huán)境，通過測(cè)算這些罐的年呼吸損耗量為257噸，價(jià)值約30萬元，系統(tǒng)改造后，實(shí)行密閉輸送，可減少這些損失，同時(shí)可減少環(huán)境污染。
● 站控系統(tǒng)良好，自控系統(tǒng)運(yùn)行可靠，泵房崗位、加熱爐崗位可實(shí)行無人職守，首站、四站、六站都撒消此崗位，可減少操作人員24人，每人按4萬元／年的成本計(jì)算，可減少資金96萬元。
● 實(shí)行密閉輸送可充分利用站間余壓利用，兩座中間站都按30M計(jì)算，年可減少耗電量78×10.4KW．H，節(jié)約電費(fèi)27萬元。
● 這次改造約需資金268萬，改造成功后，2年就可收獲投入資金。
3 結(jié)束語
實(shí)行密閉輸送是長(zhǎng)輸管道自動(dòng)化發(fā)展的方向，目前，國(guó)內(nèi)庫(kù)-鄯線，鐵-大線等都實(shí)行了密閉輸送，大大地減少工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少了操作人員，提高了管道、設(shè)備的安全保護(hù)，提高了效益，同時(shí)可減少環(huán)境污染，提高企業(yè)的管理水平，是大勢(shì)所趨，很有必要。