石油/天然氣管道SCADA方案

背景

隨著IT技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線越來(lái)越成熟、采用數(shù)字化技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備越來(lái)越普遍。因此，對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)字化水平、綜合集成性能、可靠性、直觀性、信息化程度及維護(hù)簡(jiǎn)便性均提出了更高的要求。

在石油\天然氣管道行業(yè)，包括原油、成品油和天然氣管道，傳統(tǒng)的自控SCADA方案，仍然采用電信號(hào)的方式，通過(guò)PLC的IO卡件來(lái)連接壓力表、溫度表、電動(dòng)閥門(mén)、流量計(jì)、泵等的信號(hào)和控制，只有少量的專(zhuān)用子系統(tǒng)才采用串行通信的方式接入站控的PLC系統(tǒng)中。這種傳統(tǒng)方案，造成了需要采用大量的連接電纜和PLC的IO卡件、過(guò)長(zhǎng)的施工周期和復(fù)雜的施工難度，以至在設(shè)計(jì)時(shí)即時(shí)刻需要考慮次要信息的取舍，從而使運(yùn)營(yíng)維護(hù)變得困難，對(duì)于設(shè)備或系統(tǒng)的升級(jí)也存在施工復(fù)雜的障礙。

因此，如何使石油\天然氣管道SCADA系統(tǒng)更簡(jiǎn)化、更可靠、更高效、信息量更大和自動(dòng)化水平更高、使用更簡(jiǎn)單、維護(hù)更方便，根本在于整個(gè)SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

上海藍(lán)昱電子憑借業(yè)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)豐富的SCADA專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)、產(chǎn)品研發(fā)團(tuán)隊(duì)，致力于開(kāi)發(fā)未來(lái)智能化的SCADA系統(tǒng)產(chǎn)品。結(jié)合當(dāng)前上海藍(lán)昱電子的全冗余型閥門(mén)環(huán)網(wǎng)通信控制器、全冗余型通用現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議網(wǎng)關(guān)、全冗余型多協(xié)議SCADA廣域通信單元和安全數(shù)據(jù)隔離模塊等產(chǎn)品，以及當(dāng)前的成熟的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和基于UNIX或WINDOWS的大區(qū)域SCADA軟件系統(tǒng)，設(shè)計(jì)智能、簡(jiǎn)潔、高效及安全可靠的SCADA系統(tǒng)。

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站控SCADA系統(tǒng)方案

系統(tǒng)硬件全部采用高可靠性的冗余硬件構(gòu)成，控制網(wǎng)絡(luò)也采用冗余結(jié)構(gòu)，現(xiàn)場(chǎng)總線采用分段環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)軟件也采用雙機(jī)冗余架構(gòu)，充分保證系統(tǒng)的高可靠性和高實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下。

現(xiàn)場(chǎng)采用帶Hart協(xié)議或Modbus協(xié)議的壓力表和溫度表等，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線環(huán)網(wǎng)由冗余型XGW網(wǎng)關(guān)接入PLC系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)采用Hart協(xié)議或Modbus協(xié)議或Profibus協(xié)議的流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、密度計(jì)和色譜分析儀等，也通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線環(huán)網(wǎng)由冗余型XGW網(wǎng)關(guān)接入PLC系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)大量的電動(dòng)閥門(mén)，則通過(guò)專(zhuān)門(mén)的閥門(mén)環(huán)網(wǎng)通信控制器接入PLC系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)采用Modbus協(xié)議的液位計(jì)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線環(huán)網(wǎng)由冗余型XGW網(wǎng)關(guān)接入PLC系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)泵組的RTD、震動(dòng)等信號(hào)，則通過(guò)安裝在現(xiàn)地的冗余型XPU單元接入PLC系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)采用Modbus協(xié)議的可燃?xì)怏w探測(cè)器也通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線環(huán)網(wǎng)由冗余型XGW網(wǎng)關(guān)接入PLC系統(tǒng)；現(xiàn)場(chǎng)剩余的少量IO，則由PLC系統(tǒng)所帶的IO卡件接入。

通過(guò)分區(qū)域、分協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線環(huán)網(wǎng)，高速高可靠的把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、儀表、傳感器等接入PLC系統(tǒng)，減少了站控系統(tǒng)所占用的空間、機(jī)柜和IO卡件，減少了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、儀表、傳感器到PLC機(jī)柜的連接電纜，使控制間極為簡(jiǎn)潔，現(xiàn)場(chǎng)走線簡(jiǎn)單明了。

在系統(tǒng)功能上，由于采用了數(shù)字化通信技術(shù)，除了傳統(tǒng)獲取的單點(diǎn)儀表信號(hào)外，還能夠獲取儀表、設(shè)備的狀態(tài)，以及能行遠(yuǎn)程進(jìn)行診斷、設(shè)置修改等，豐富了信息量，滿足遠(yuǎn)程維護(hù)、診斷和恢復(fù)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)需求；采用全冗余的硬件和現(xiàn)場(chǎng)總線環(huán)網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)，則滿足了SCADA系統(tǒng)對(duì)高可靠性和故障快速恢復(fù)的要求。

該SCADA方案的類(lèi)似方案在國(guó)外也有提出，但由于缺少采用現(xiàn)場(chǎng)總線環(huán)網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)的高可靠性全冗余硬件，很難滿足系統(tǒng)對(duì)高可靠性高實(shí)時(shí)性的要求，而很少采用該方案實(shí)施，有個(gè)別案例的實(shí)施，也存在復(fù)雜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、功能不足，而沒(méi)有真正做到簡(jiǎn)化系統(tǒng)的目的。

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大區(qū)域/總部調(diào)度中心SCADA系統(tǒng)方案

作為管道行業(yè)，屬于國(guó)家或地區(qū)城市的基礎(chǔ)設(shè)施，無(wú)論是原油、成品油、天然氣還是水利、自來(lái)水、污水處理等等，都是大范圍、大區(qū)域的運(yùn)營(yíng)管理，需要一個(gè)或多個(gè)調(diào)度中心來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度。

藍(lán)昱公司作為一個(gè)專(zhuān)業(yè)的SCADA方案和服務(wù)供應(yīng)商，擁有一個(gè)專(zhuān)業(yè)的SCADA系統(tǒng)團(tuán)隊(duì)，團(tuán)隊(duì)成員均為在管道、水利、電力等行業(yè)具有十多年的實(shí)際工程經(jīng)驗(yàn)，成功實(shí)施多個(gè)中石化、中石油、國(guó)家級(jí)水利項(xiàng)目的大型大區(qū)域SCADA系統(tǒng)。主要管理人員具有美國(guó)PMP項(xiàng)目管理證書(shū)。

作為大型調(diào)度中心SCADA系統(tǒng)，具體的方案均需要具體的項(xiàng)目需求，進(jìn)行量身定制，以保證系統(tǒng)的可靠、安全、高效、經(jīng)濟(jì)、維護(hù)簡(jiǎn)便等。以下針對(duì)當(dāng)前大型調(diào)度中心SCADA系統(tǒng)中最大的缺點(diǎn)-缺少能夠滿足冗余要求的站場(chǎng)協(xié)議通信單元，通過(guò)采用藍(lán)昱公司最新開(kāi)發(fā)的多協(xié)議站場(chǎng)協(xié)議通信單元，來(lái)實(shí)現(xiàn)高效高可靠性的SCADA系統(tǒng)方案。

該協(xié)議通信單元采用工業(yè)級(jí)寬溫器件，CPU、電源、網(wǎng)絡(luò)等全部采用硬件冗余設(shè)計(jì)，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)、通信協(xié)議采用軟件冗余設(shè)計(jì)，支持包括IEC104、DNP3.0等國(guó)際通用SCADA協(xié)議，并能支持多調(diào)度中心、多鏈路冗余通信。