現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在原油長(zhǎng)輸管道SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用

王金濤周生霞孫偉棟陸英娣

1.簡(jiǎn)介：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)

20世紀(jì)末國(guó)際上發(fā)展形成的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備互連通訊網(wǎng)絡(luò)，主要用于制造自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、過(guò)程自動(dòng)化等領(lǐng)域的。它將生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)、控制設(shè)備之間和更高控制管理層次的聯(lián)系相溝通，成為工廠數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)。它的的核心是協(xié)議和抗干擾能力，對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的控制器和智能化儀器儀表，包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備間的數(shù)字通信問(wèn)題的解決，還有控制設(shè)備和控制系統(tǒng)間信息傳遞等問(wèn)題。因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)總線具備了簡(jiǎn)便可靠、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用等卓越優(yōu)點(diǎn)，很多的標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體和計(jì)算機(jī)廠商都表示重視與青睞。

2.原油長(zhǎng)輸管道中SCADA系統(tǒng)分析

SCADA系統(tǒng)平臺(tái)根據(jù)軟件開(kāi)發(fā)流程討論分為功能模塊和系統(tǒng)內(nèi)核。功能模塊特別適合于用戶定制和系統(tǒng)擴(kuò)展，部分獨(dú)立的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)和系統(tǒng)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，可靈活組合，還可動(dòng)態(tài)卸出或是裝入。系統(tǒng)內(nèi)核有相當(dāng)強(qiáng)的可靠性和實(shí)用性，主要是精簡(jiǎn)的架構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)內(nèi)核是由通過(guò)統(tǒng)一的接口進(jìn)行聯(lián)絡(luò)的數(shù)據(jù)子系統(tǒng)、顯示子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、控制子系統(tǒng)4個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成。關(guān)于SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用，總結(jié)出一些經(jīng)驗(yàn)，長(zhǎng)輸管道的控制層次通常分為3級(jí)（站控級(jí)、控制中心級(jí)、設(shè)備控制級(jí)），體現(xiàn)現(xiàn)代系統(tǒng)控制的原則被這一結(jié)構(gòu)全部體現(xiàn)出來(lái)，一個(gè)是集中管理，另一個(gè)是分散控制，很適用于這種跨的地域廣泛、功能相似系統(tǒng)、大的分散性的原油長(zhǎng)輸管道的運(yùn)行、管控。控制中心站使用服務(wù)器全線范圍實(shí)施集中參數(shù)采集、監(jiān)視、控制和調(diào)度管理，站控級(jí)經(jīng)由本站的RTU/LED/PLC，對(duì)輸油站進(jìn)行監(jiān)視、控制，對(duì)泵機(jī)組、加熱爐、閥門等工藝設(shè)備進(jìn)行本地控制的是設(shè)備控制級(jí)。

3.現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的應(yīng)用

3.1 站控系統(tǒng)主要功能應(yīng)用

SCADA系統(tǒng)可以確保的是非常及時(shí)的通知到值班人員，它使用的報(bào)警方式很特別，是聲光結(jié)合的方式，報(bào)警產(chǎn)生的原因?qū)⒁晕淖值男问匠霈F(xiàn)在操作界面的報(bào)警窗口，包括報(bào)警位置也會(huì)文字也會(huì)一起體現(xiàn)，保證生產(chǎn)的安全進(jìn)行。

現(xiàn)場(chǎng)儀表可以把管道的各種物理量全部轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，一般是溫度、壓力、流量等。這些信息會(huì)跟所有開(kāi)關(guān)信號(hào)一起發(fā)到上位機(jī)上，這樣就能隨時(shí)讀取在上位機(jī)的控制界面顯示的相關(guān)參數(shù)，極大的方便操作人員。

站控RTU系統(tǒng)要采集、整理、分析和計(jì)算儀表送來(lái)的信號(hào)，完畢后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制、自動(dòng)調(diào)節(jié)，最終向調(diào)度中心傳送主要參數(shù)，調(diào)度中心發(fā)送控制指令給站控RTU系統(tǒng)，這也是他的主要作用了。

計(jì)量功能是讀取下位機(jī)傳輸?shù)慕y(tǒng)計(jì)記錄的重要計(jì)量參數(shù)，工作站的操作界面中能顯示出來(lái)值班人員監(jiān)控計(jì)量的過(guò)程；

報(bào)警功能包括：進(jìn)出站壓力報(bào)警，站場(chǎng)可燃?xì)怏w報(bào)警，，計(jì)量?jī)x表連接狀態(tài)報(bào)警、重要閥門開(kāi)關(guān)動(dòng)作報(bào)警、計(jì)量支路壓差值報(bào)警等。

趨勢(shì)曲線功能提供的是進(jìn)出站的壓力、各計(jì)量支路中的壓力、以及溫度、差壓、瞬時(shí)流量計(jì)量等參數(shù)數(shù)據(jù)的趨勢(shì)曲線，想要統(tǒng)計(jì)出某一時(shí)段天然氣計(jì)量參數(shù)變化趨勢(shì)，就可以根據(jù)此曲線分析，此曲線對(duì)分析輸差，調(diào)配氣量，檢測(cè)儀表提供也有重要的輔助作用。

根據(jù)需求設(shè)定報(bào)表，報(bào)表內(nèi)容主要有每個(gè)支路計(jì)量的參數(shù)、進(jìn)出站的壓力值、關(guān)鍵閥門的狀態(tài)等，這些體現(xiàn)的都是自動(dòng)生成生產(chǎn)報(bào)表功能系統(tǒng)。此報(bào)表保存的時(shí)間可以依據(jù)實(shí)際需要調(diào)整的功能是由于其于生產(chǎn)來(lái)說(shuō)非常重要，不僅可以調(diào)整，還可以依據(jù)規(guī)定的時(shí)間連續(xù)保存。根據(jù)輸氣系統(tǒng)實(shí)際情況進(jìn)行界面設(shè)計(jì)出人性化生產(chǎn)操作界面，實(shí)時(shí)顯示一連串的重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)，包括進(jìn)出站溫度、電動(dòng)閥狀態(tài)、計(jì)量參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)出站的壓力等，所以值班人員如果想要全面的掌握現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，只要通過(guò)查看操作界面即可，相當(dāng)方便。如果有緊急的失誤或者事故發(fā)生，通過(guò)這個(gè)操作界面能夠及時(shí)的完成切斷閥的開(kāi)關(guān)的工作，這一工作在控制室就可以完成，這樣生產(chǎn)的安全系數(shù)大大提高了。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況對(duì)參數(shù)功能系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)定，具體設(shè)定的內(nèi)容包括變送器量程、氣體組分等實(shí)際工況參數(shù)。要確保現(xiàn)場(chǎng)和數(shù)值一致、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

安全可靠性系統(tǒng)采用的是不同操作權(quán)限的操作人員對(duì)自己權(quán)限內(nèi)的功能進(jìn)行操作。這樣做的目的是避免失誤的操作對(duì)生產(chǎn)造成影響，更可以保證生產(chǎn)參數(shù)的安全性，確保正常生產(chǎn)。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的體現(xiàn)

日前，在國(guó)內(nèi)原油和成品油的長(zhǎng)輸管道站場(chǎng)控制系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)應(yīng)用到在線密度計(jì)、超聲波流量計(jì)、計(jì)量系統(tǒng)和閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等單休儀表設(shè)備的監(jiān)控上，不斷使系統(tǒng)的功能提升，經(jīng)濟(jì)效益也大大增加。特別是在數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)，表現(xiàn)許多優(yōu)勢(shì):性價(jià)比較高，而且很大幅度降低了設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試等安裝費(fèi)用，降低了系統(tǒng)綜合成本。在使用時(shí)數(shù)據(jù)傳輸可靠、信息量很大，主要是操作和維護(hù)簡(jiǎn)便。彼此可以互相操作的性質(zhì)是這個(gè)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，實(shí)現(xiàn)此技術(shù)的統(tǒng)一是所有使用者的期望。

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也是一個(gè)商業(yè)利益的妥協(xié)產(chǎn)物，不僅僅是技術(shù)規(guī)范，所以很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，使用者不得不面對(duì)的現(xiàn)實(shí)是一個(gè)多種現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)共同存在，這就要求我們選擇最優(yōu)的控制方案進(jìn)行控制。

結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是專門為自動(dòng)控制過(guò)程所設(shè)計(jì)通信技術(shù)，優(yōu)點(diǎn)在于一種高效、可靠，給予獨(dú)立現(xiàn)場(chǎng)設(shè)計(jì)之間的各種類型的通信，這些設(shè)備包括監(jiān)控計(jì)算機(jī)、PLC,RTU、智能儀表等。現(xiàn)場(chǎng)總線具有高性能價(jià)格比的通信載體，為在原油長(zhǎng)輸管道SCADA系統(tǒng)中充分發(fā)揮總線技術(shù)優(yōu)勢(shì)提供了有力的支持。

[1]項(xiàng)曉春，劉廣魁.SCADA系統(tǒng)及應(yīng)用[J]自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用.2009.10

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[3]丁恩杰.監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線[M].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社.2003.10

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