1 概述 廣州石化原油輸油管道東起惠州港廣石化碼頭，西至廠內(nèi)原油罐區(qū)，輸油管道全長170.5公里，其中海底管道（Φ610×14.3mm）長10.2公里，陸地管道（Φ610×8mm）長160.3公里，設(shè)計年輸油量達1200萬噸。輸油管道采用密閉輸油工藝，全線分首站和末站兩部分，并預(yù)設(shè)新圩和圓洲兩個中間站，首站設(shè)為接卸油和輸油的生產(chǎn)調(diào)度中心。控制系統(tǒng)采用了基于工業(yè)微機（IPC）和可編程控制器（PLC）的計算機數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控（SCADA）系統(tǒng)，實現(xiàn)對首站接卸油輪、12個5萬m3原油罐、自備電站、新鮮水和循環(huán)水、污水處理、管網(wǎng)、泵房、消防流程和末站收球、原油進罐等流程的計算機監(jiān)控。首站通過電話線撥號網(wǎng)絡(luò)與末站進行數(shù)據(jù)交換，并通過末站連接到總廠信息管理系統(tǒng)（MIS）網(wǎng)絡(luò)，向總廠傳送有效的實時數(shù)據(jù)。 2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和說明 輸油管道SCADA系統(tǒng)的首站、末站系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1和圖2所示。系統(tǒng)為二層結(jié)構(gòu):基于IPC的操作站層和基于A-B公司PLC的控制層.操作站層通過以太網(wǎng)（Ethernet）相連，顯示所有工藝流程、過程參數(shù)、趨勢圖、狀態(tài)，監(jiān)視主要設(shè)備運行狀況和輸油過程，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全部操作指令、運算，完成報警和各種管理報表的打印以及外部的數(shù)據(jù)交換.控制層由熱備冗余處理器、遠程I/O和過程I/O組成，同時通過冗余增強型數(shù)據(jù)總線（DH+）和操作站層相連，構(gòu)成一個冗余控制器和網(wǎng)絡(luò)的分散控制系統(tǒng)，對生產(chǎn)過程直接控制，執(zhí)行所有來自操作層的開關(guān)操作和回路控制，實現(xiàn)報警和聯(lián)鎖保護，確保輸油工藝流程的安全。 2.1 首站 從圖1可見，首站共有8臺IPC、2套具有熱備冗余的PLC-5/40處理器。1#～3#IPC為總控室監(jiān)控機，其中2#IPC通過調(diào)制解調(diào)器（Modem）連接撥號網(wǎng)絡(luò)。4#IPC為工程師工作站，用于PLC的組態(tài)編程。5#IPC通過串口連接雷達液位計（RTG）系統(tǒng)，是SAAB公司雷達液位計罐區(qū)計量系統(tǒng)（RTG）專用微機，顯示原油罐的液位、溫度、罐容和輸油排量等參數(shù)。6#IPC為上海高創(chuàng)靜水壓液位測量系統(tǒng)（HTG）專用微機，顯示基于差壓變送器的貯罐計量參數(shù)，如質(zhì)量、液位、溫度等。RTG和HTG組成罐區(qū)混合測量系統(tǒng)。7#～8#IPC為電站監(jiān)控機,通過細纜、光纖和中繼器（Repeator）接入以太網(wǎng)。 1#和2#PLC是兩套具有熱備冗余系統(tǒng)的PLC-5/40處理器,1#PLC監(jiān)控油系統(tǒng)，即原油罐區(qū)、工藝管網(wǎng)、泵房和電站等部分，帶10個遠程輸入輸出框架，并配置2個Prosoft公司的MCM通訊模塊，分別連接卸油控制的過程I/O和RTG系統(tǒng)；2#PLC監(jiān)控水系統(tǒng)，即氧化塘、新鮮水循環(huán)水、污水和消防等部分,帶兩個遠程輸入輸出框架。首站一期工程建6個5萬m3原油罐,共有開關(guān)量輸入（DI）562點,開關(guān)量輸出（DO）394點，模擬量輸入（AI）162點，回路7個。二期工程增建6個5萬m3原油罐，有DI 36點，DO 30點，AI 24點。首站有卸船、輸油、發(fā)球和倒罐等工藝流程。 2.2 末站 從圖2可見，末站共有5臺IPC，2套具有熱備冗余的PLC-5/40處理器。1#～3#IPC為末站監(jiān)控機，其中2#IPC通過Modem與總廠MIS網(wǎng)相連。4#IPC為系統(tǒng)的撥號網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，通過Modem連接撥號網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)首末站數(shù)據(jù)采集和交換。5#IPC為工程師工作站，用于PLC的組態(tài)編程。 3#和4# PLC是兩套具有熱備冗余系統(tǒng)的PLC-5/40處理器，3# PLC監(jiān)控末站收球和計量部分,帶2個遠程輸入輸出框架。4#PLC監(jiān)控末站配套系統(tǒng)即末站罐區(qū)部分,帶3個遠程輸入輸出框架。末站共有DI 281點，DO 213點， AI 37點，回路2個，末站罐區(qū)信號經(jīng)過格雷碼轉(zhuǎn)換接入系統(tǒng)。末站有進罐和收球等工藝流程。 3 系統(tǒng)硬件軟件配置和應(yīng)用開發(fā) 3.1 硬件配置 操作層:首末站IPC（除RTG微機為486DX/100外）都采用Intel Pentium/100CPU以上微機，內(nèi)存32M，硬盤1.2G，20英寸彩色顯示器，分辨率為1024×768，配2臺24針高速漢字打印機。 控制層：PLC采用美國A-B公司PLC-5系列可編程控制器PLC-5/40，并通過熱備通訊模塊（1785-BCM）和擴展模塊（1785-BEM）配置冗余處理器和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)；全部輸入輸出均采用通用模塊，包括1771-IBD、OBD、IFE、IQ、OW、DB和PD模塊,并裝在遠程輸入輸出框架中。 通訊：操作站與PLC-5/40控制器之間的通訊用A-B公司1784-KT（x）通訊卡通過DH+網(wǎng)實現(xiàn)，通訊速率為57.6kbps，最大傳輸距離為3044m；操作站之間通訊用以太網(wǎng)實現(xiàn)，通訊速率為10Mbps；首、末站通訊通過撥號網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)，通訊速率可達38kbps；過程I/O和RTG系統(tǒng)通過MCM通訊模塊接入系統(tǒng)。 3.2 軟件配置 SCADA系統(tǒng)軟件平臺為Microsoft公司中文Windows 95/98，人機接口（MMI）軟件是Wonserware公司的Intouch5.6,PLC組態(tài)編程軟件為Rockwell Software公司的Wintelligent Logic 5軟件。 Intouch是開發(fā)基于Windows 人機接口應(yīng)用程序的工具軟件,包括Window Maker面向?qū)ο箝_發(fā)環(huán)境和Window Viewer運行環(huán)境兩大部分。Intouch 不僅可以充分利用Windows 95/98的各種功能,包括鍵的使用、粘貼板、動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）、對象嵌入和連接（OLE）等，而且使用方便簡單,易于開發(fā)出多種功能強大，能適應(yīng)不同應(yīng)用環(huán)境的SCADA系統(tǒng)應(yīng)用程序，所以已被廣泛應(yīng)用在食品加工、石油和天然氣管道、汽車、化工、造紙和運輸管理等行業(yè)部門。 Logic 5是PLC-5系列處理器的編程組態(tài)工具軟件，包括Link驅(qū)動程序集、Trend數(shù)據(jù)記錄和趨勢和View人機界面等三部分。用Logic 5可對PLC-5處理器進行離線或在線組態(tài)編程。它具有菜單驅(qū)動、鼠標(biāo)操作和編輯靈活快捷等特點。其先進的指令系統(tǒng)包括繼電器觸點指令，定時器、計數(shù)器指令、算術(shù)和邏輯運算指令、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和傳送指令等，滿足各種不同的復(fù)雜控制方案要求。 3.3 應(yīng)用開發(fā) 軟件的應(yīng)用開發(fā)包括人機界面和控制邏輯開發(fā)兩部分。 人機界面開發(fā)就是應(yīng)用Intoch軟件開發(fā)工具，開發(fā)滿足工藝操作和管理要求的人機接口程序，同時要操作簡單，指令清晰，畫面布局合理,信息詳細等。主要包括： （1）操作級別和操作控制； （2）工藝流程和設(shè)備分組及明細顯示； （3）報警顯示； （4）實時和歷史趨勢圖顯示； （5）數(shù)據(jù)歸檔和打印等。 控制邏輯開發(fā)即應(yīng)用Logic 5組態(tài)軟件，用梯形圖編程實現(xiàn)工藝全部控制和操作功能。開發(fā)內(nèi)容包括： （1）控制器冗余程序設(shè)計和通訊設(shè)置； （2）實時數(shù)據(jù)采集； （3）閥門、泵等遠程開停及回路調(diào)節(jié)控制； （4）工藝流程切換； （5）過程I/O控制和RTG數(shù)據(jù)采集等。 4 系統(tǒng)功能和特點 4.1 功能 實時采集監(jiān)視輸油管道及其輔助配套裝置生產(chǎn)全過程的主要參數(shù),如溫度、壓力、液位、流量、電壓、電流、泵、閥等設(shè)備狀態(tài)，同時進行記錄和打印報表；在操作站進行遠程操作控制，并對碼頭卸油和罐區(qū)消防系統(tǒng)實現(xiàn)自動順序控制，對重要設(shè)置如主油泵、油罐閥門、液位等進行報警和聯(lián)鎖保護，確保裝置設(shè)備安全和平穩(wěn)輸油。 4.2 特點 1、采用通用高性能的PLC和冗余分散控制設(shè)計，通用性好，可靠性高，易于系統(tǒng)擴展和維護。 2、采用DH+網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和以太網(wǎng)并行，PLC與操作站直接通訊，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡化、可靠，PLC和操作站具有最大限度的獨立性和靈活性。 3、漢化人機界面和全鼠標(biāo)操作，流程狀態(tài)、趨勢、棒狀圖和報警等,清晰明了，操作控制窗口靈活、直觀，操作簡單、快捷和方便。 4、操作多級限制保護,不同的操作級別如系統(tǒng)級、工程師級、操作級和訪問級，賦予不同的操作方式和內(nèi)容，劃分操作區(qū)域和防止誤動作，保護系統(tǒng)。 5 結(jié)束語 廣石化應(yīng)用基于工業(yè)微機和可編程控制器構(gòu)成的SCADA系統(tǒng)，在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、通訊方案、數(shù)據(jù)采集和交換、操作方式等方面,與國內(nèi)其它長輸管線相比都有其獨特性和先進性，完全滿足輸油管線近期生產(chǎn)要求和今后發(fā)展擴充的要求,性能價格比高。系統(tǒng)首站一期工程在1996年9月開始就位安裝，1996年10月開始組態(tài)和調(diào)試，1997年2月現(xiàn)場調(diào)試，3月完成。末站于1997年5月現(xiàn)場調(diào)試，7月完成投運，實現(xiàn)與管道輸油同步投運。二期工程在1998年10月開始就位安裝，2000年4月完成，SCADA系統(tǒng)擴展I/O實現(xiàn)監(jiān)控，投運至今一直運行良好。 SCADA系統(tǒng)主要設(shè)備如PLC、通訊模塊和設(shè)備、輸入輸出模塊和人機接口等均選用通用、先進的產(chǎn)品，系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠，易于擴展。通過SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用，培養(yǎng)和鍛煉了一批設(shè)計、管理、開發(fā)、維護等高層次技術(shù)人員，有利于SCADA系統(tǒng)長期可靠運行和深層次的應(yīng)用開發(fā)。