油氣管道自動化系統(tǒng)架構(gòu)調(diào)研

宋小鷗(中國石油管道公司,河北 廊坊 065099)

1 調(diào)控中心的功能

調(diào)度控制中心是SCADA系統(tǒng)的核心，主要任務(wù)是對整個油氣輸配管網(wǎng)生產(chǎn)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度與操作任務(wù)下達(dá)，并對工藝對象進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及工藝過程和重要設(shè)備的控制，同時能夠?qū)芫W(wǎng)在線模擬仿真、設(shè)備運(yùn)行優(yōu)化、制定輸送計(jì)劃、泄露檢測及定位、計(jì)量管理、模擬培訓(xùn)等一系列任務(wù)。

2 原油站場系統(tǒng)架構(gòu)

目前，國內(nèi)油氣管道SCADA系統(tǒng)架構(gòu)主要存在兩種構(gòu)成方式，一種是將站控系統(tǒng)和ESD系統(tǒng)分開，每套系統(tǒng)單獨(dú)設(shè)置PLC；另一種是將站控系統(tǒng)和ESD系統(tǒng)融合到一起，共用一套PLC。原油站場系統(tǒng)架構(gòu)調(diào)研方面，本文選擇位于慶鐵三線和慶鐵四線上的梨樹輸油站作為調(diào)研對象。

2.1 梨樹輸油站自動化控制系統(tǒng)基本概況

自動化控制系統(tǒng)方面，慶鐵三線和四線均采用SCADA系統(tǒng)對全線的運(yùn)行進(jìn)行自動監(jiān)控和統(tǒng)一調(diào)度管理，不同的是，慶鐵三線SCADA系統(tǒng)的控制中心只有一個，設(shè)在沈陽調(diào)控中心，北京油氣調(diào)控中心和廊坊分控中心對其只具備監(jiān)視功能，為二級調(diào)控。而慶鐵四線SCADA系統(tǒng)的控制中心有兩個，一個是廊坊分控中心，另一個是沈陽調(diào)控中心，二者均可對其監(jiān)控，目前沈陽調(diào)控中心為主控，廊坊分控中心為備控，北京油氣調(diào)控中心對其只具備監(jiān)視功能。

2.2 梨樹輸油站系統(tǒng)架構(gòu)

2.2.1 梨樹輸油站站控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)配置介紹

站控系統(tǒng)SCS主要由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、可編程序邏輯控制器（PLC）、操作員工作站、數(shù)據(jù)通信接口等構(gòu)成。梨樹輸油站目前擁有站控系統(tǒng)2套，分別為慶鐵三線站控系統(tǒng)和慶鐵四線站控系統(tǒng)，。

2.2.2 慶鐵三線站控系統(tǒng)說明

操作員工作站采用2臺OASyS系統(tǒng)站控機(jī)冗余配置，連接到冗余配置的交換機(jī)上。站控系統(tǒng)PLC與ESD PLC獨(dú)立設(shè)置，分別用于控制站場的工藝設(shè)備和作為工藝站場的緊急切斷系統(tǒng)。爐控系統(tǒng)PLC1套，用于熱媒爐的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控。站控PLC和ESD PLC均采用CPU冗余配置，通過冗余配置的Ethernet通信模塊連接到交換機(jī)上。站控PLC系統(tǒng)有3臺I/O遠(yuǎn)程機(jī)架通過Con?trolnet控制網(wǎng)與CPU機(jī)架連接。ESD PLC系統(tǒng)有1臺I/O遠(yuǎn)程機(jī)架通過Controlnet控制網(wǎng)與CPU機(jī)架連接。二者Controlnet控制網(wǎng)均采用A網(wǎng)、B網(wǎng)冗余配置。站控PLC和ESD PLC的每個CPU機(jī)架都安裝有一個Ethernet通信模塊形成以太網(wǎng)冗余配置。兩臺路由器冗余配置,連接到冗余配置的交換機(jī)上。

1）慶鐵四線站控系統(tǒng)說明

操作員工作站采用1臺OASyS系統(tǒng)站控機(jī)雙屏顯示，連接到冗余配置的交換機(jī)上。站控系統(tǒng)PLC用于控制站場的工藝設(shè)備，同時也作為該工藝站場的緊急切斷系統(tǒng)。可編程序邏輯控制器（PLC）采用CPU冗余配置，它們通過位于同一機(jī)架上冗余配置的ethernet通信模塊連接到交換機(jī)上。站控PLC系統(tǒng)有3臺I/O遠(yuǎn)程機(jī)架通過Controlnet控制網(wǎng)與CPU機(jī)架連接。Con?trolnet控制網(wǎng)分A網(wǎng)、B網(wǎng)冗余配置。CPU機(jī)架各安裝有一個Ethernet通信模塊形成以太網(wǎng)冗余配置。

兩臺路由器冗余配置，連接到冗余配置的交換機(jī)上。

表1 慶鐵三、四線站控系統(tǒng)配置對比

3 典型成品油站場系統(tǒng)架構(gòu)

蘭鄭長成品油管道是一條長距離多種油品順序輸送管道，咸陽輸入泵站在蘭鄭長成品油管道中所處的位置特殊，采用SCADA控制系統(tǒng)及通訊系統(tǒng)，站內(nèi)設(shè)施齊全，功能完善，因此選擇咸陽輸入泵站作為成品油管道典型站場用于研究成品油管道系統(tǒng)架構(gòu)。

3.1 咸陽輸入泵站系統(tǒng)架構(gòu)

咸陽輸入泵站站控系統(tǒng)SCS主要由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、可編程序邏輯控制（PLC）、操作員工作站、數(shù)據(jù)通信接口等構(gòu)成

站控系統(tǒng)說明

站控系統(tǒng)設(shè)置獨(dú)立的PLC系統(tǒng)與獨(dú)立的ESD系統(tǒng)：咸陽輸入泵站站控系統(tǒng)設(shè)置一套獨(dú)立的PLC系統(tǒng)用于控制站場的工藝設(shè)備，還設(shè)置一套獨(dú)立的安全保護(hù)系統(tǒng)—緊急停車（ESD）系統(tǒng)，作為該工藝站場的緊急切斷系統(tǒng)用以完成站內(nèi)的安全邏輯控制。熱備冗余設(shè)置：站場為保證系統(tǒng)的可靠性，操作員工作站、PLC的處理器、PLC的電源、I/O網(wǎng)絡(luò)、LAN等按熱備冗余設(shè)置。

[1]樂嘉謙.儀表工手冊[M].2版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2011：662-807.