對克-獨DN350管道SCADA系統的改進(jìn)

1 目前DN350管道SCADA系統簡(jiǎn)介
1.1 系統概況
全線(xiàn)由調度管理中心，首站站控系統，四站站控系統，六站站控系統，獨山子末站站控系統組成。各個(gè)站控系統由以下幾部分構成：WINDOWS NT 4．0操作平臺的SCAN3000服務(wù)器和操作站，ALLEN-BRADLEY公司的PLC-5-40E系列可編程序邏輯控制器(PLC)，打印設備，網(wǎng)絡(luò )與通信設備，UPS，每臺服務(wù)器均配有10/100Mbps自適應的以太網(wǎng)網(wǎng)卡，21寸的顯示器，主機為96M內存，主頻266HZ，其中調度管理中心有兩臺服務(wù)器，均裝有SCAN3000軟件和冗余管理軟件，兩個(gè)服務(wù)器構成雙機備份，一個(gè)作為主服務(wù)器，另一個(gè)作為備用服務(wù)器，在主服務(wù)器發(fā)生硬件或軟件故障時(shí)，后備服務(wù)器將接管系統操作，成為主服務(wù)器。另外各個(gè)系統由兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )構成：工業(yè)以太網(wǎng)和終端網(wǎng)，兩個(gè)網(wǎng)絡(luò )均采用TCP／IP通信協(xié)議。全線(xiàn)采用微波通訊，各系統有一臺路由器，實(shí)現調度中心與各站站控系統的廣域網(wǎng)(WAN)連接。
1.2 系統主要功能
調度管理中心通過(guò)路由器以廣域網(wǎng)的形式與各站聯(lián)接，通過(guò)讀取各站的服務(wù)器數據和發(fā)送數據到各站的服務(wù)器來(lái)負責全線(xiàn)數據采集、控制與管理，各站站控系統負責本站的設備、設施的數據采集和控制。PLC處理器利用I／O模板來(lái)完成站內工藝過(guò)程的數據采集與控制，利用通信模板采用MODBUS RTU通訊協(xié)議與流量計、密度計、大罐液位計，閥門(mén)控制器等外部設備基于RS-485通信接口進(jìn)行通信，讀取其相關(guān)數據，同時(shí)，PLC能夠處理各種生產(chǎn)的異常信號，通過(guò)程序編制按要求完成相關(guān)的ESD。由于水擊專(zhuān)用軟件沒(méi)有完成，所以全線(xiàn)無(wú)法實(shí)現密閉輸送。
1.3 系統存在的主要問(wèn)題和缺陷
(1)軟件施工單位沒(méi)有作過(guò)長(cháng)輸原油管道全線(xiàn)密閉的技術(shù)和經(jīng)驗，對全線(xiàn)水擊保護、投球清管、批輸三個(gè)專(zhuān)用軟件沒(méi)有能力編寫(xiě)，至今沒(méi)有交工，是導致全線(xiàn)無(wú)法實(shí)現密閉輸送的重要原因。
(2)調度中心讀各站站控系統的數據是從各站的服務(wù)器上讀取，各站服務(wù)器不冗余，當某站的服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)，調度中心無(wú)法讀數據和發(fā)送指令，影響全線(xiàn)的保護。另外調度中心的服務(wù)器冗余切換時(shí)間過(guò)長(cháng)，不能滿(mǎn)足全線(xiàn)密閉輸送的生產(chǎn)要求。
(3)系統設計的過(guò)于復雜，工藝流程程序編制復雜，很多功能在實(shí)際生產(chǎn)中無(wú)法使用，服務(wù)器與PLC的通訊設備，是通過(guò)串行設備連接，設備多，當某個(gè)設備出現問(wèn)題，就會(huì )影響整個(gè)系統的數據采集，在實(shí)際使用的過(guò)程經(jīng)常出現數據采集不上的現象。
(4)系統部分配置不合理，如總站三菱PLC和AB PLC的通訊協(xié)議不兼容，導致通訊時(shí)間長(cháng)，影響設備的安全保護和操作。
(5)總站三菱PLC不冗余，當其出現故障時(shí)，無(wú)法實(shí)現冗余切換。
2 改進(jìn)方案
2.1 克-獨DN350管道SCADA系統原有的配置圖

2.2 克-獨DN350管道SCADA系統改進(jìn)后的配置圖

2.3 改進(jìn)方案的可行性
● 這次改造，可以有兩種方案，一是繼續采用SCAN3000的升級版，但是，通過(guò)考察國內的原油長(cháng)輸管道，SCAN3000的應用效果不是很好，另外SCAN3000本身在國內原油長(cháng)輸管道自動(dòng)化應用成功的實(shí)例比較少，克-烏成品油管道，起先也用SCAN3000，但是使用效果差，也進(jìn)行了更換，權衡利弊，這次改造選用通用中文版IFIX 2．6軟件，這種軟件在國內長(cháng)輸原油管道自動(dòng)化上有大量應用成功的實(shí)例。
● 對總站的三菱PLC進(jìn)行更換，選擇AB PLC遠程適配器，這在技術(shù)上都可行。
● 對各站服務(wù)器與PLC的連接，直接采用AB PLC-5／40E的以太網(wǎng)通道連接，克服串行設備多，某一設備出現問(wèn)題而影響全線(xiàn)的數據采集，影響設備的安全保護。
● 總站的工藝優(yōu)化的基礎上納入自動(dòng)化控制的范疇之內，減少人員操作，減低勞動(dòng)量，這些都是可行的，可以大大地提高公司的自動(dòng)化管理水平。
2.4 改進(jìn)后系統的安全保護
改進(jìn)后，可大大地提高管道、設備的安全保護，當管道、設備運行參數超出限定值時(shí)，進(jìn)行自動(dòng)保護，另外全線(xiàn)實(shí)現密閉輸送，減少油氣蒸發(fā)損耗，減少環(huán)境污染，提高效益。
2.5 優(yōu)點(diǎn)分析
● 全線(xiàn)實(shí)現密閉輸送，設備、管道參數處于可控狀態(tài)，減少油氣蒸發(fā)損耗，減少環(huán)境污染，提高效益。
● 升級主機，更換上位機軟件為中文版IFIX 2．6，使其運行速度加快。
● 克服總站設備與服務(wù)器通訊速度慢的狀態(tài)，使其符合要求，另外對總站的轉油泵房進(jìn)行改造，實(shí)行自動(dòng)化控制，實(shí)現無(wú)人職守，減人增效。
● 直接利用PLC-5／40E的以太網(wǎng)通道，這樣的設備連接可提高通訊速度，減少通訊故障。
● 調度中心直接與PLC處理器進(jìn)行數據通訊，可克服某站的一臺服務(wù)器發(fā)生故障，影響調度中心對站控數據的采集，無(wú)法達到調度中心對全線(xiàn)的控制。
● 還有調度中心的服務(wù)器冗余系統的冗余切換時(shí)間為90秒，遠遠滿(mǎn)足不了全線(xiàn)水擊保護的需求，SCAN3000的數據采集掃描時(shí)間最少為2秒，數據更新速度慢，另外一些站的大罐液位由于變送部分和設備存非線(xiàn)性誤差導致讀數不準，這些硬件都在這次改造中進(jìn)行更換，克服其不足。
2.6 密閉輸送的經(jīng)濟效益和安全保護
● 密閉輸送可減少原油輕質(zhì)成分的損耗，克-獨原油管道中間站有兩座3000方、兩座2000方旁接罐，在旁接輸送的過(guò)程中大罐存在大呼吸和小呼吸，不但造成浪費，而且污染環(huán)境，通過(guò)測算這些罐的年呼吸損耗量為257噸，價(jià)值約30萬(wàn)元，系統改造后，實(shí)行密閉輸送，可減少這些損失，同時(shí)可減少環(huán)境污染。
● 站控系統良好，自控系統運行可靠，泵房崗位、加熱爐崗位可實(shí)行無(wú)人職守，首站、四站、六站都撒消此崗位，可減少操作人員24人，每人按4萬(wàn)元／年的成本計算，可減少資金96萬(wàn)元。
● 實(shí)行密閉輸送可充分利用站間余壓利用，兩座中間站都按30M計算，年可減少耗電量78×10.4KW．H，節約電費27萬(wàn)元。
● 這次改造約需資金268萬(wàn)，改造成功后，2年就可收獲投入資金。
3 結束語(yǔ)
實(shí)行密閉輸送是長(cháng)輸管道自動(dòng)化發(fā)展的方向，目前，國內庫-鄯線(xiàn)，鐵-大線(xiàn)等都實(shí)行了密閉輸送，大大地減少工人的勞動(dòng)強度，減少了操作人員，提高了管道、設備的安全保護，提高了效益，同時(shí)可減少環(huán)境污染，提高企業(yè)的管理水平，是大勢所趨，很有必要。