石油/天然氣管道SCADA方案

背景

隨著IT技術的發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)場總線越來越成熟、采用數(shù)字化技術的現(xiàn)場設備越來越普遍。因此，對自動化系統(tǒng)的數(shù)字化水平、綜合集成性能、可靠性、直觀性、信息化程度及維護簡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，仍然采用電信號的方式，通過PLC的IO卡件來連接壓力表、溫度表、電動閥門、流量計、泵等的信號和控制，只有少量的專用子系統(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、過長的施工周期和復雜的施工難度，以至在設計時即時刻需要考慮次要信息的取舍，從而使運營維護變得困難，對于設備或系統(tǒng)的升級也存在施工復雜的障礙。

因此，如何使石油\天然氣管道SCADA系統(tǒng)更簡化、更可靠、更高效、信息量更大和自動化水平更高、使用更簡單、維護更方便，根本在于整個SCADA系統(tǒng)的設計方案。

上海藍昱電子憑借業(yè)內經驗豐富的SCADA專家團隊、產品研發(fā)團隊，致力于開發(fā)未來智能化的SCADA系統(tǒng)產品。結合當前上海藍昱電子的全冗余型閥門環(huán)網通信控制器、全冗余型通用現(xiàn)場總線協(xié)議網關、全冗余型多協(xié)議SCADA廣域通信單元和安全數(shù)據(jù)隔離模塊等產品，以及當前的成熟的工業(yè)網絡通信技術和基于UNIX或WINDOWS的大區(qū)域SCADA軟件系統(tǒng)，設計智能、簡潔、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成，控制網絡也采用冗余結構，現(xiàn)場總線采用分段環(huán)網結構，系統(tǒng)軟件也采用雙機冗余架構，充分保證系統(tǒng)的高可靠性和高實時性。系統(tǒng)結構圖如下。

現(xiàn)場采用帶Hart協(xié)議或Modbus協(xié)議的壓力表和溫度表等，通過現(xiàn)場總線環(huán)網由冗余型XGW網關接入PLC系統(tǒng)；現(xiàn)場采用Hart協(xié)議或Modbus協(xié)議或Profibus協(xié)議的流量計、調節(jié)閥、密度計和色譜分析儀等，也通過現(xiàn)場總線環(huán)網由冗余型XGW網關接入PLC系統(tǒng)；現(xiàn)場大量的電動閥門，則通過專門的閥門環(huán)網通信控制器接入PLC系統(tǒng)；現(xiàn)場采用Modbus協(xié)議的液位計通過現(xiàn)場總線環(huán)網由冗余型XGW網關接入PLC系統(tǒng)；現(xiàn)場泵組的RTD、震動等信號，則通過安裝在現(xiàn)地的冗余型XPU單元接入PLC系統(tǒng)；現(xiàn)場采用Modbus協(xié)議的可燃氣體探測器也通過現(xiàn)場總線環(huán)網由冗余型XGW網關接入PLC系統(tǒng)；現(xiàn)場剩余的少量IO，則由PLC系統(tǒng)所帶的IO卡件接入。

通過分區(qū)域、分協(xié)議的現(xiàn)場總線環(huán)網，高速高可靠的把現(xiàn)場設備、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、機柜和IO卡件，減少了現(xiàn)場設備、儀表、傳感器到PLC機柜的連接電纜，使控制間極為簡潔，現(xiàn)場走線簡單明了。

在系統(tǒng)功能上，由于采用了數(shù)字化通信技術，除了傳統(tǒng)獲取的單點儀表信號外，還能夠獲取儀表、設備的狀態(tài)，以及能行遠程進行診斷、設置修改等，豐富了信息量，滿足遠程維護、診斷和恢復的運營維護需求；采用全冗余的硬件和現(xiàn)場總線環(huán)網通信結構，則滿足了SCADA系統(tǒng)對高可靠性和故障快速恢復的要求。

該SCADA方案的類似方案在國外也有提出，但由于缺少采用現(xiàn)場總線環(huán)網通信結構的高可靠性全冗余硬件，很難滿足系統(tǒng)對高可靠性高實時性的要求，而很少采用該方案實施，有個別案例的實施，也存在復雜的系統(tǒng)結構設計、功能不足，而沒有真正做到簡化系統(tǒng)的目的。

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大區(qū)域/總部調度中心SCADA系統(tǒng)方案

作為管道行業(yè)，屬于國家或地區(qū)城市的基礎設施，無論是原油、成品油、天然氣還是水利、自來水、污水處理等等，都是大范圍、大區(qū)域的運營管理，需要一個或多個調度中心來進行生產調度。

藍昱公司作為一個專業(yè)的SCADA方案和服務供應商，擁有一個專業(yè)的SCADA系統(tǒng)團隊，團隊成員均為在管道、水利、電力等行業(yè)具有十多年的實際工程經驗，成功實施多個中石化、中石油、國家級水利項目的大型大區(qū)域SCADA系統(tǒng)。主要管理人員具有美國PMP項目管理證書。

作為大型調度中心SCADA系統(tǒng)，具體的方案均需要具體的項目需求，進行量身定制，以保證系統(tǒng)的可靠、安全、高效、經濟、維護簡便等。以下針對當前大型調度中心SCADA系統(tǒng)中最大的缺點-缺少能夠滿足冗余要求的站場協(xié)議通信單元，通過采用藍昱公司最新開發(fā)的多協(xié)議站場協(xié)議通信單元，來實現(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)級寬溫器件，CPU、電源、網絡等全部采用硬件冗余設計，實時操作系統(tǒng)、通信協(xié)議采用軟件冗余設計，支持包括IEC104、DNP3.0等國際通用SCADA協(xié)議，并能支持多調度中心、多鏈路冗余通信。