油气长输管道SCADA仿真系统设计与实现

赵虎（中石油西部管道独山子输油气分公司， 新疆 833600）

油气长输管道SCADA仿真系统设计与实现

赵虎（中石油西部管道独山子输油气分公司， 新疆 833600）

本文主要研究油气长输管道中自动化最小仿真系统的设计与实现，利用站场备品备件，将计算机网络技术与工业组态软件、以及可编程控制器PLC有机结合，对油气管道SCADA系统进行了设计研发。通过实践应用可以看出，SCADA最小仿真系统贴合工作实际，便于故障模拟处理与培训演示，其对于长输管道和输油气站场自动化操作人员技能水平的提高具有重要意义。

油气管道；SCADA系统；自控仿真

0 引言

随着近几年输油气长输管道跨越式发展及区域化运行方式调整，中石油西部管道分公司各作业区要同时负责输油管线、输气管线两种介质管线，霍尼韦尔、西技莱克、Telvent三套不同的SCADA上位系统，AB、BB、SM等多种下位PLC系统及现场各种型号执行机构、仪表等自控设备的维护，自动化自主运维对输油气站场自动化技术人员水平提出更高要求。但由于自动化专业特殊性，技术人员独立动手机会较少，能力水平提升速度缓慢，因此急需一种结构简单，贴合现场，能够实现数据采集、控制、显示全功能的SCADA仿真系统。

1 站场自控仿真平台的目标

①克隆或虚拟化OASYS、VIEWSTAR两套上位机，提供工艺仿真、PLC通讯、数据库配置、画面组态等上位机试验平台。②制作模拟工艺系统一套，提供常用现场仪表与自控设备连接、排故等试验平台。③搭建基于AB ControlLogix PLC平台一套，提供常用I/O模块，直流电源、浪涌保护器、继电器等外部设备接线、硬件组态、排故等试验平台。

2 设计与实施

搭建PLC下位系统：

（1）设计设备布局。为方便设备接线、排故，兼顾安全防护、美观及便携性，所有PLC组件安装在800×1000底板上，共分为电源及接地、PLC及浪涌、输入输出端子三大部分。设计AI模拟量输入模块、AO 模拟量输出模块、RTD热电阻输入模块、DI数字量输入模块、DO数字量输出模块接线图。按照布局图固定PLC机架及电源、浪涌保护器、端子排、输出继电器、按钮盒。按照接线图连接电源及输入输出回路进行安装。

（2）PLC硬件组态。 ①搭建PLC下位系统。按装RSlink通讯软件；安装Logix5000 组态软件；第一次通讯时，在RSlink中建立RS-232 DF1 devices，通过CPU模块232接口配置ENBT模块IP地址为10.172.*.*，在RSlink中建立Ethernet devices连接，配置IP后完成通讯配置。打开Logix5000 组态软件，新建工程，选择CPU、机架型号和CPU槽位，输入工程名称。新建IF16、OF6CI、IB32B、IR6I/A、OB16E、ENBT/A模块。在Who Active窗口选择CPU位置，下载程序。②制作模拟工艺系统。根据现有备品备件储备情况，工艺系统计划安装压力变送器、温度变送器、热电阻等仪表；安装泵、变频器、阀门、电加热器等自控设备。③配置上位机系统。 OASYS上位系统安装与配置。由于在物理机中安装OASYS需要license授权，仿真系统OASYS运行在VMware虚拟机。在电脑中安装VMware-workstation软件。虚拟化现有物理机。打开虚拟机。

建立OASYS与PLC通讯，在RSlogix5000-逻辑-映射中建立PLC数据标签与文件号映射。在RSlink中建立Remote Devices via Linx Gateway驱动，驱动名称格式为ADX_PLC_TCP-1.其中ADX_PLC为OASYS通讯连接名。IP为ENBT模块IP。建立名为‘ADX_PLC’连接及RTU并配置OASYS通讯参数。修改OASYS代码。修改OASYS/ command/CMX文件夹下run_processes.pl文件，指定OASYS连接的驱动类型、连接名称和端口号。使用DBput或cmxsql工具修改连接属性。

根据点表建立数据库，使用CAD绘制流程图，将人界界面（HMI）与数据点链接后编译文件。

VIERSTAR上位系统安装与配置。安装VIERSTAR上位软件，通过OPC协议建立VIERSTAR与PLC之间通讯。在启动控制器中添加“OPC DA Client”进程，修改“config”文件，添加启动OPC服务信息。检查通讯状态，根据点表增加模拟量、状态量数据点，修改HMI画面并与数据点链接

编写程序文件。根据控制要求，编写泵、阀门控制PLC逻辑程序，并按照点表建立数据文件。

3 效果检查

现场变送器数据能够传送给仿真系统上位机。泵现场手动启停操作测试正常。上位机远控开关阀门、启停泵与加热器正常，设备反馈信号正常。

4 结语

通过自行设计开发和使用备品备件搭建油气站场最小系统自控仿真平台，为PLC程序测试、自控仿真提供了基础平台，提高了员工自动化研发动手能力，团队合作能力和分析解决问题的能力得到了有效提升。通过利用备品备件，收旧利废等方式搭建本平台，能够提高备品备件利用率，降低库存，减少投入成本。通过上位机虚拟化，能够减少站控系统硬件及授权费用支出，减少后期PLC程序改造和设计中偏差和测试成本。

［1］李桂成.新一代油气管网SCADA系统设计方案及标准化研究［J］.石油化工自动化，2008，（44）.

赵虎（1985- ），男，河南南阳人，本科，助理工程师，研究方向：油气长输管道自动化控制。