现场总线技术在原油长输管道SCADA系统中的应用

2013-08-15王金涛周生霞孙伟栋陆英娣

化工管理 2013年8期

王金涛周生霞孙伟栋陆英娣

1.简介：现场总线技术

20世纪末国际上发展形成的现场总线技术，现场总线技术是现场智能设备互连通讯网络，主要用于制造自动化、楼宇自动化、过程自动化等领域的。它将生产过程现场、控制设备之间和更高控制管理层次的联系相沟通，成为工厂数字通信网络的基础。它的的核心是协议和抗干扰能力，对于工业现场的控制器和智能化仪器仪表，包括执行机构等现场设备间的数字通信问题的解决，还有控制设备和控制系统间信息传递等问题。因为现场总线具备了简便可靠、经济、实用等卓越优点，很多的标准团体和计算机厂商都表示重视与青睐。

2.原油长输管道中SCADA系统分析

SCADA系统平台根据软件开发流程讨论分为功能模块和系统内核。功能模块特别适合于用户定制和系统扩展，部分独立的动态链接库和系统提供基础数据，可灵活组合，还可动态卸出或是装入。系统内核有相当强的可靠性和实用性，主要是精简的架构设计。系统内核是由通过统一的接口进行联络的数据子系统、显示子系统、通信子系统、控制子系统4个子系统构成。关于SCADA系统的应用，总结出一些经验，长输管道的控制层次通常分为3级（站控级、控制中心级、设备控制级），体现现代系统控制的原则被这一结构全部体现出来，一个是集中管理，另一个是分散控制，很适用于这种跨的地域广泛、功能相似系统、大的分散性的原油长输管道的运行、管控。控制中心站使用服务器全线范围实施集中参数采集、监视、控制和调度管理，站控级经由本站的RTU/LED/PLC，对输油站进行监视、控制，对泵机组、加热炉、阀门等工艺设备进行本地控制的是设备控制级。

3.现场总线控制技术的应用

3.1 站控系统主要功能应用

SCADA系统可以确保的是非常及时的通知到值班人员，它使用的报警方式很特别，是声光结合的方式，报警产生的原因将以文字的形式出现在操作界面的报警窗口，包括报警位置也会文字也会一起体现，保证生产的安全进行。

现场仪表可以把管道的各种物理量全部转换为电信号，一般是温度、压力、流量等。这些信息会跟所有开关信号一起发到上位机上，这样就能随时读取在上位机的控制界面显示的相关参数，极大的方便操作人员。

站控RTU系统要采集、整理、分析和计算仪表送来的信号，完毕后对现场进行控制、自动调节，最终向调度中心传送主要参数，调度中心发送控制指令给站控RTU系统，这也是他的主要作用了。

计量功能是读取下位机传输的统计记录的重要计量参数，工作站的操作界面中能显示出来值班人员监控计量的过程；

报警功能包括：进出站压力报警，站场可燃气体报警，，计量仪表连接状态报警、重要阀门开关动作报警、计量支路压差值报警等。

趋势曲线功能提供的是进出站的压力、各计量支路中的压力、以及温度、差压、瞬时流量计量等参数数据的趋势曲线，想要统计出某一时段天然气计量参数变化趋势，就可以根据此曲线分析，此曲线对分析输差，调配气量，检测仪表提供也有重要的辅助作用。

根据需求设定报表，报表内容主要有每个支路计量的参数、进出站的压力值、关键阀门的状态等，这些体现的都是自动生成生产报表功能系统。此报表保存的时间可以依据实际需要调整的功能是由于其于生产来说非常重要，不仅可以调整，还可以依据规定的时间连续保存。根据输气系统实际情况进行界面设计出人性化生产操作界面，实时显示一连串的重要生产数据，包括进出站温度、电动阀状态、计量参数、现场进出站的压力等，所以值班人员如果想要全面的掌握现场生产情况，只要通过查看操作界面即可，相当方便。如果有紧急的失误或者事故发生，通过这个操作界面能够及时的完成切断阀的开关的工作，这一工作在控制室就可以完成，这样生产的安全系数大大提高了。

根据现场的实际情况对参数功能系统进行设定，具体设定的内容包括变送器量程、气体组分等实际工况参数。要确保现场和数值一致、数据准确。

安全可靠性系统采用的是不同操作权限的操作人员对自己权限内的功能进行操作。这样做的目的是避免失误的操作对生产造成影响，更可以保证生产参数的安全性，确保正常生产。

3.2 现场总线控制技术的体现

日前，在国内原油和成品油的长输管道站场控制系统中，现场总线控制技术应用到在线密度计、超声波流量计、计量系统和阀门电动执行机构等单休仪表设备的监控上，不断使系统的功能提升，经济效益也大大增加。特别是在数据采集与监视控制系统中应用现场总线控制技术，表现许多优势:性价比较高，而且很大幅度降低了设计、安装和调试等安装费用，降低了系统综合成本。在使用时数据传输可靠、信息量很大，主要是操作和维护简便。彼此可以互相操作的性质是这个技术的关键技术之一，实现此技术的统一是所有使用者的期望。

技术标准也是一个商业利益的妥协产物，不仅仅是技术规范，所以很长一段时间内，使用者不得不面对的现实是一个多种现场总线控制技术标准共同存在，这就要求我们选择最优的控制方案进行控制。