簡述秦京輸油管道SCADA系統(tǒng)維檢修常用方法

夏秀占

（秦皇島輸油氣分公司,河北 秦皇島 066000）

0 引言

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在長輸管道控制系統(tǒng)中應用廣泛。其主要是以工控機為HMI界面，PLC及現(xiàn)場儀器儀表設備為基礎的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)，它可以對現(xiàn)場的運行輸油氣設備進行遠程監(jiān)視和控制，最終實現(xiàn)重要參數(shù)的測量、數(shù)據(jù)采集、信號報警、設備控制、參數(shù)調(diào)節(jié)等各項功能[1-3]。

長輸管道屬于高危行業(yè)，安全生產(chǎn)是天字號工程，沒有安全就沒有一切。SCADA系統(tǒng)就好比監(jiān)視輸油生產(chǎn)的眼睛，其工作的穩(wěn)定性直接關系著輸油生產(chǎn)的穩(wěn)定性，問題發(fā)生時必須及時解決。俗話說：工欲善其事，必先利其器，解決問題的關鍵，是對該系統(tǒng)的深入了解。

1 秦京輸油管線SCADA系統(tǒng)簡介

秦皇島輸油氣分公司所轄秦京原油管線（以下簡稱秦京線）附屬6個輸油站和1個中心調(diào)度室。秦京線所使用的數(shù)據(jù)采集及監(jiān)視控制系統(tǒng)（以下簡稱SCADA系統(tǒng)）以中控、站控設備為核心，檢測儀表和控制儀表為現(xiàn)場單元，完成輸油生產(chǎn)運行參數(shù)的顯示、記錄、報警及保護。

調(diào)度中心控制系統(tǒng)主要包括AB公司的PLC、中心路由器、交換機及操作員工作站；各站控制系統(tǒng)主要包括PLC、SLC、路由器、現(xiàn)場溫度變送器、壓力變送器及操作員工作站，如圖1所示。

圖1 秦京線SCADA系統(tǒng)構成示意圖Fig.1 Qin jing line SCADA system structure diagram

2 秦京線SCADA系統(tǒng)故障排除及解決方法

依據(jù)當前的秦京線設備種類和控制要求，將各站控制系統(tǒng)大體分為3種：

1）輸油泵機組監(jiān)視控制系統(tǒng)。

2）工藝聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。

3）熱媒爐監(jiān)視控制系統(tǒng)。

輸油泵機組控制系統(tǒng)監(jiān)視參數(shù)主要包括輸油泵及電機的各項溫度、輸油泵進出口壓力等，工藝聯(lián)鎖控制系統(tǒng)監(jiān)視參數(shù)主要包括進出站壓力、溫度等，熱媒爐控制系統(tǒng)監(jiān)視參數(shù)主要包括熱媒爐系統(tǒng)中各項溫度、壓力、流量。

2.1 SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及顯示

秦京線各站的數(shù)據(jù)采集主要通過羅克韋爾（AB）公司PLC和SLC實現(xiàn)。其中，PLC主要采集輸油泵系統(tǒng)及工藝系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，SLC主要采集熱媒爐系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)顯示主要通過工控機監(jiān)視畫面及觸摸屏來實現(xiàn)，工控機顯示所有輸油泵機組運行參數(shù)、工藝系統(tǒng)參數(shù)及熱媒爐系統(tǒng)部分主要參數(shù)；觸摸屏顯示所有熱媒爐運行參數(shù)。各站工控機監(jiān)視畫面顯示數(shù)據(jù)中，工藝系統(tǒng)及輸油泵系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源于PLC，而熱媒爐的數(shù)據(jù)來源于SLC。同時，PLC與SLC通訊，從SLC中直接采集熱媒爐數(shù)據(jù)，并與其他數(shù)據(jù)一起打包，發(fā)送給調(diào)度中心PLC。調(diào)度中心的PLC5匯總數(shù)據(jù)后，最終全部顯示到調(diào)度中心的工控機監(jiān)控畫面里。

2.2 秦京線SCADA系統(tǒng)常見故障

總結以往SCADA系統(tǒng)發(fā)生過的問題，主要有以下幾種：

1）調(diào)度（站控）中心上位機監(jiān)視畫面中數(shù)據(jù)與實際不符。

2）調(diào)度中心顯示與各站通訊時好時壞。

3）工控機監(jiān)控畫面中數(shù)據(jù)出現(xiàn)“？？？”。

4）觸摸屏顯示“與PLC通訊中斷”，無顯示數(shù)據(jù)。

5）工藝系統(tǒng)中，無紙記錄儀數(shù)據(jù)正常，上位機數(shù)據(jù)為“？？？”。

2.3 故障排除方法

問題出現(xiàn)時，部分維修人員面對問題往往無從下手，原本很簡單的問題，卻因為維修人員的盲目而無法解決，即使最終解決了，也多做了許多無用功。

例如：某站1#熱媒爐觸摸屏顯示數(shù)據(jù)丟失，提示“與PLC通訊中斷”，維修人員看到此現(xiàn)象，就盲目的斷定是SLC出了問題，直接從SLC查起，由于對SLC又不了解，不知從何查起。其實，針對該問題，可以這樣入手，發(fā)現(xiàn)觸摸屏數(shù)據(jù)丟失后，不是上來就從SLC查，而是先看下工控機中相應的數(shù)據(jù)是否正常。

正常，那么就不是SLC的問題，只要檢查觸摸屏與交換機之間的通信情況就可以了。

不正常，則首先查看下另一臺爐的數(shù)據(jù)是否正常，正常則直接查看問題爐的SLC工作狀態(tài)及其與交換機連接的線路是否有松動，另一臺爐也不正常那么直接查看爐后交換工作是否正常就行了。當然，以上方法是基于維修人員對當前系統(tǒng)的熟悉。

下面以某站為例，介紹一下如何運用排除法和比較法進行故障排除，如圖2所示。

故障1：操作員工作站監(jiān)控畫面顯示1#、2#爐數(shù)據(jù)均為“？？？？”，觸摸屏顯示正常。

原因分析及排除方法：

上位機畫面顯示熱媒爐數(shù)據(jù)來源于SLC，工作站與SLC之間的鏈路中設備包括：SLC、交換機、TP-Link、工控機，通訊模式為以太網(wǎng)通訊，連接線為網(wǎng)線，下面逐一比較、排除。

第一步：觸摸屏數(shù)據(jù)正常，排除現(xiàn)場檢測設備故障原因，排除SLC與交換機設備問題，證明之間的線路正常。

第二步：查看上位機其它數(shù)據(jù)是否正常。工藝系統(tǒng)參數(shù)正常，排除TP-Link、工作站設備及之間的線路問題。

那么現(xiàn)在就可以斷定是交換機和TP-Link之間的線路問題了，只要查看一下兩端設備接口狀態(tài)及網(wǎng)線有無松動即可解決。

故障2：工藝系統(tǒng)參數(shù)工控機顯示全為“？？？？”。

原因分析及排除方法：

從現(xiàn)場變送器到上位機，中間主要設備包括：現(xiàn)場變送器、PLC、TP-Link、上位機及其線路，下面注意比較，排除。

第一步：查看工控機熱媒爐系統(tǒng)數(shù)據(jù)是否正常。

不正常，則直接查TP-Link工作狀態(tài)、工控機網(wǎng)卡及TP-Link與工控機之間的連線是否正常即可。

正常，則證明工控機網(wǎng)卡及到TP-Link之間的線路正常，TP-Link設備正常。

第二步：查PLC工作狀態(tài)。

故障燈亮，則證明PLC故障。

狀態(tài)正常，則再查PLC到TP-Link之間的連接是否正常。大部分均由網(wǎng)線松動造成。

故障3：工藝系統(tǒng)參數(shù)工控機監(jiān)控畫面顯示為“？？？？”或者“0”，以出站溫度為例。

原因分析：

從現(xiàn)場變送器到上位機，中間主要設備包括：現(xiàn)場變送器、信號分配器、PLC5、TP-Link、上位機及線路，排除方法如下。

第一步：查看一下無紙記錄儀顯示是否正常。

不正常，則直接查現(xiàn)場變送器、信號分配器及之間鏈路。

正常，則證明現(xiàn)場變送器信號分配器這段鏈路、設備及接線正常。

第二步：工控機中其它工藝參數(shù)正常則證明PLC到工控機這段鏈路及設備正常，直接查，信號分配器到PLC對應通道之間接線即可解決。

3 結束語

文中談到的問題解決方法，都是基于SCADA系統(tǒng)中信號流的走向、畫面數(shù)據(jù)顯示的比較來逐項排除，解決問題。快速排除問題的關鍵在于檢修人員對系統(tǒng)及信號流的走向的了解程度，熟知各節(jié)點的功能，只有這樣才能在面對問題時，從源頭查起，抓住關鍵點，在最短時間內(nèi)解決問題。

[1]王華忠.監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)及其應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2013.

[2]黃澤俊,虞獻正,尹旭東.石油天然氣管道SCADA系統(tǒng)技術[M].北京:石油工業(yè)出版社,2013.

[3]閆書磊.局域網(wǎng)組建與維護[M].北京:人民郵電出版社,2012.