對克-獨DN350管道SCADA系統的改進
??? 摘? 要：克拉瑪依至獨山子是我國第一條長距離管道，全長146公里。本文論述了對該SCADA系統的進一步改進，整個管線密封輸油已實行了高水平的自動化。
??? 關鍵詞：SCADA系統? 輸油自動化

1 目前DN350管道SCADA系統簡介
1.1 系統概況
??? 全線由調度管理中心，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。各個站控系統由以下幾部分構成：WINDOWS? NT 4．0操作平臺的SCAN3000服務器和操作站，ALLEN-BRADLEY公司的PLC-5-40E系列可編程序邏輯控制器(PLC)，打印設備，網絡與通信設備，UPS，每臺服務器均配有10/100Mbps自適應的以太網網卡，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器，均裝有SCAN3000軟件和冗余管理軟件，兩個服務器構成雙機備份，一個作為主服務器，另一個作為備用服務器，在主服務器發生硬件或軟件故障時，后備服務器將接管系統操作，成為主服務器。另外各個系統由兩個網絡構成：工業以太網和終端網，兩個網絡均采用TCP／IP通信協議。全線采用微波通訊，各系統有一臺路由器，實現調度中心與各站站控系統的廣域網(WAN)連接。
1.2 系統主要功能
??? 調度管理中心通過路由器以廣域網的形式與各站聯接，通過讀取各站的服務器數據和發送數據到各站的服務器來負責全線數據采集、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模板來完成站內工藝過程的數據采集與控制，利用通信模板采用MODBUS? RTU通訊協議與流量計、密度計、大罐液位計，閥門控制器等外部設備基于RS-485通信接口進行通信，讀取其相關數據，同時，PLC能夠處理各種生產的異常信號，通過程序編制按要求完成相關的ESD。由于水擊專用軟件沒有完成，所以全線無法實現密閉輸送。
1.3 系統存在的主要問題和缺陷
??????? (1)軟件施工單位沒有作過長輸原油管道全線密閉的技術和經驗，對全線水擊保護、投球清管、批輸三個專用軟件沒有能力編寫，至今沒有交工，是導致全線無法實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器上讀取，各站服務器不冗余，當某站的服務器發生故障時，調度中心無法讀數據和發送指令，影響全線的保護。另外調度中心的服務器冗余切換時間過長，不能滿足全線密閉輸送的生產要求。
??????? (3)系統設計的過于復雜，工藝流程程序編制復雜，很多功能在實際生產中無法使用，服務器與PLC的通訊設備，是通過串行設備連接，設備多，當某個設備出現問題，就會影響整個系統的數據采集，在實際使用的過程經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的通訊協議不兼容，導致通訊時間長，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，無法實現冗余切換。??
2 改進方案?
2.1 克-獨DN350管道SCADA系統原有的配置圖

2.2 克-獨DN350管道SCADA系統改進后的配置圖

2.3 改進方案的可行性?
??? ● 這次改造，可以有兩種方案，一是繼續采用SCAN3000的升級版，但是，通過考察國內的原油長輸管道，SCAN3000的應用效果不是很好，另外SCAN3000本身在國內原油長輸管道自動化應用成功的實例比較少，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，這種軟件在國內長輸原油管道自動化上有大量應用成功的實例。?
??? ● 對總站的三菱PLC進行更換，選擇AB PLC遠程適配器，這在技術上都可行。
??? ● 對各站服務器與PLC的連接，直接采用AB PLC-5／40E的以太網通道連接，克服串行設備多，某一設備出現問題而影響全線的數據采集，影響設備的安全保護。?
??? ● 總站的工藝優化的基礎上納入自動化控制的范疇之內，減少人員操作，減低勞動量，這些都是可行的，可以大大地提高公司的自動化管理水平。?
2.4 改進后系統的安全保護?
??? 改進后，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，進行自動保護，另外全線實現密閉輸送，減少油氣蒸發損耗，減少環境污染，提高效益。?
2.5 優點分析?
??? ● 全線實現密閉輸送，設備、管道參數處于可控狀態，減少油氣蒸發損耗，減少環境污染，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器通訊速度慢的狀態，使其符合要求，另外對總站的轉油泵房進行改造，實行自動化控制，實現無人職守，減人增效。?
??? ● 直接利用PLC-5／40E的以太網通道，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處理器進行數據通訊，可克服某站的一臺服務器發生故障，影響調度中心對站控數據的采集，無法達到調度中心對全線的控制。?
??? ● 還有調度中心的服務器冗余系統的冗余切換時間為90秒，遠遠滿足不了全線水擊保護的需求，SCAN3000的數據采集掃描時間最少為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性誤差導致讀數不準，這些硬件都在這次改造中進行更換，克服其不足。
2.6 密閉輸送的經濟效益和安全保護
??? ● 密閉輸送可減少原油輕質成分的損耗，克-獨原油管道中間站有兩座3000方、兩座2000方旁接罐，在旁接輸送的過程中大罐存在大呼吸和小呼吸，不但造成浪費，而且污染環境，通過測算這些罐的年呼吸損耗量為257噸，價值約30萬元，系統改造后，實行密閉輸送，可減少這些損失，同時可減少環境污染。
??? ● 站控系統良好，自控系統運行可靠，泵房崗位、加熱爐崗位可實行無人職守，首站、四站、六站都撒消此崗位，可減少操作人員24人，每人按4萬元／年的成本計算，可減少資金96萬元。?
??? ● 實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27萬元。?
??? ● 這次改造約需資金268萬，改造成功后，2年就可收獲投入資金。
3 結束語
??? 實行密閉輸送是長輸管道自動化發展的方向，目前，國內庫-鄯線，鐵-大線等都實行了密閉輸送，大大地減少工人的勞動強度，減少了操作人員，提高了管道、設備的安全保護，提高了效益，同時可減少環境污染，提高企業的管理水平，是大勢所趨，很有必要。