西南联合站SCADA系统改造

2014-12-25丁慎花许贺信

设备管理与维修 2014年3期

门虎丁慎花许贺信

（新疆油田分公司石西油田作业区新疆克拉玛依）

1.系统概述

石南联合处理站是一座集原油处理、注水、污水处理、天然气处理于一体的综合处理站，采用北京安控公司的小型SCADA系统，系统采用intellution公司的ifix 2.1（英文版）开发的分布式集散控制系统，操作系统为WINDOWS NT4.0/SP4，在生产工艺现场分别设有天然气处理、原油处理、导热油炉、注水系统、转水泵房、硫化氢检测、采出水系统、污水处理系统、泄油阀及混输泵站10个远程控制终端（RTU）。天然气处理、原油、导热炉及采出水监控部分由Micro16控制器以及外围扩展模块构成，实现对天然气处理、原油及采出水的监控。下位机与上位机之间的通信通过5905Modbus-TCP/IP转换模块接入以太网，图1为系统结构图。

2.系统存在问题

远程控制终端（RTU）数据通信方式为：原油处理、天然气处理、导热油炉、转水泵房、注水系统RTU与监控站之间为TCP/IP通信，其通信效率较高。每个RTU各用1条通信网络线，其中转水泵房、注水系统RTU公用1条通信网络线，与16口数据交换机相连；由于采出水，污水，硫化氢3套RTU均安装在同一间房子的现场机柜室内，距离仪控室350m左右，考虑到采用TCP/IP数据传输方式通信距离不能满足要求，因此，采用RS-485总线通信方式，通过1条数据通信线传输3套RTU数据，在仪控室通过5905（Ethernet gateway）模块把RS-485通信转换到TCP/IP通信后接入16口数据交换机。在使用过程中采出水、污水处理、硫化氢RTU与操作站之间通信效率较低，在上位机通信速率设置为9600bit/s，数据刷新间隔约2min，无法满足实时监控的需求。因此，需找出通信效率差的原因。

3.通信实验

（1）RS-485总线通信实验。RS-485支持半双工或全双工模式。网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环形或星形网络，最好采用一条总线将各个节点串接起来。从总线到每个节点的引出线长度应尽量短，以便使引出线中的反射信号对总线信号的影响最低。

图1 石南联合站系统结构图

RS-485总线规定了最大总线负载为32个单位负载（UL），可通过增大收发器输入电阻来扩展总线节点数，最大传输距离为1200m。本系统的RS-485总线负载只有3个，采出水、污水处理、硫化氢RTU与操作站之间距离350m左右，在传输距离之内。但经过实地勘察和分析，发现现场与监控站之间RS-485总线存在网络布局不合理的问题。

现场RTU在总线上的引出线与总线采用了不同电缆，采出水处理、污水处理、硫化氢RTU集中在一段总线上紧靠在一起安装，而且有过长的分支线引出总线，会出现阻抗不连续点（图2），所以应该提供一条单一连续的信号通道作为总线。根据这一原则对网络进行了大的整改，采用标准RS-485线屏蔽双绞线作为总线将各个节点串接起来，同时进行接地处理，如图3所示。

图2 实验前的RS-485总线接线图

改造后采出水处理系统RTU与上位机的通信效率有所提高，但是没有达到预期效果。由上述实验可知：RS-485总线存在的问题不是影响采出水处理系统RTU与上位机通信的主要原因。

（2）5905模块负载能力实验。转水泵房、注水系统2个RTU公用1块5905模块，与上位机通信效率很好，而采出水处理、硫化氢、污水处理3个RTU公用1块5905模块，实验主要针对5905模块的负载能力。把联合站SCADA系统的SHINAN-B、SHINAN-P两台服务器各自独立地与下位5905模块采用TCP/IP协议进行网络通信，再把SHINAN-B、SHINAN-P两台服务器与采出水、污水、硫化氢RTU的通信设置相同重做上次的实验，通信效率虽有所下降，但还是比较好。

通过以上实验得到以下的结论：SHINAN-B、SHINAN-P两台服务器与下位5905模块通信采用TCP标准，对采出水、污水、硫化氢RTU与上位机通信效率有一定的影响，但不是通信效率变差的主要原因。