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石油化工自動(dòng)化中以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用
石油化工自動(dòng)化中以太網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用
現(xiàn)代輸油管道自動(dòng)化管理多采用SCADA系統(tǒng)（分布式數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)）,，在國(guó)內(nèi)外輸油管道設(shè)計(jì)中,，SCADA系統(tǒng)已成為選擇和管道系統(tǒng)管理與控制的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)施，計(jì)量站,、調(diào)壓站,、清管站、陰極保護(hù)站等均由SCADA系統(tǒng)實(shí)行遙測(cè),、遙控,。
1 SCADA系統(tǒng)的基本配置
1.1 中心控制級(jí)（控制中心）
調(diào)度控制中心是SCADA系統(tǒng)的中樞，對(duì)管道進(jìn)行連續(xù)的監(jiān)控和管理,。系統(tǒng)應(yīng)能夠確保數(shù)據(jù)采集和儲(chǔ)存的完整性,、及時(shí)性、準(zhǔn)確性,、安全性,、可靠性，同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)具有支持開放性,，支持用戶開發(fā),、補(bǔ)充和完善應(yīng)用功能。
調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般按客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu),，設(shè)置使用實(shí)時(shí)任務(wù)操作系統(tǒng),，服務(wù)器和局域網(wǎng)采用熱備冗余配置。該控制中心配有操作員工作站,、工程師站,、經(jīng)理終端站、大屏幕投影系統(tǒng),、路由器（冗余配置）,、調(diào)制解調(diào)器等。
1.2 站場(chǎng)控制級(jí)（站控系統(tǒng)）
站控系統(tǒng)是SCADA系統(tǒng)的遠(yuǎn)方監(jiān)控站,，是保證SCADA系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ),，分別設(shè)置分布在各地控制室內(nèi)。站控制系統(tǒng)主要由過程控制單元,、操作員工作站,、數(shù)據(jù)通信接口等構(gòu)成。過程控制單元采用技術(shù)性能優(yōu),、可靠性高的可編程邏輯控制器（PLC）和I/O框架的連接網(wǎng)絡(luò),。做為人機(jī)接口的操作員工作站采用工業(yè)級(jí)工作站型計(jì)算機(jī),。
站控系統(tǒng)硬件配置包括：PLC，操作員工作站、激光打印機(jī),、路由器、操作臺(tái)等,。
1.3 系統(tǒng)同步
為保證SCADA系統(tǒng)各部分?jǐn)?shù)據(jù)的一致性,，保持整個(gè)系統(tǒng)的同步非常重要。首先在調(diào)度控制中心設(shè)置了GPS時(shí)鐘作為全系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間,，并要求各站控系統(tǒng)硬件時(shí)鐘誤差不超過1s,。系統(tǒng)時(shí)鐘同步是由前端機(jī)向各現(xiàn)場(chǎng)發(fā)送時(shí)鐘校核一次；RTU重新啟動(dòng)時(shí)必須校核,；中斷的通信獲得恢復(fù)時(shí)應(yīng)該校驗(yàn),。
系統(tǒng)的接地和保護(hù)。自控系統(tǒng)接地采用等電位連接,。各站控制室內(nèi)操作站,、操作臺(tái)、機(jī)柜等均應(yīng)做保護(hù)接地,，保護(hù)接地接至電氣的安全接地網(wǎng),。
儀表信號(hào)回路接地端和屏蔽接地端接至信號(hào)接地網(wǎng)。保護(hù)接地和信號(hào)接地電阻均小于4Ω,，信號(hào)接地網(wǎng)與電氣的安全接地網(wǎng)分別接至電位接地極,。
2 SCADA系統(tǒng)的硬件組成
組成SCADA系統(tǒng)的主要是PLC和DCS[4]。
SCADA系統(tǒng)屬中小規(guī)模的測(cè)控系統(tǒng),。它集成了PLC的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控功能強(qiáng)和DCS的組網(wǎng)通訊能力強(qiáng)的兩大優(yōu)點(diǎn),，性能價(jià)格比高。
3 新一代以太網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)[5]
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù),、通訊技術(shù)的深刻變化,，大范圍輸油管道工程中監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)手段也必將發(fā)生本質(zhì)的變化。而傳統(tǒng)的建立在穿行CDT/POLLING規(guī)約基礎(chǔ)上的SCADA系統(tǒng)難以滿足大規(guī)模輸氣網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控要求,。
輸油工程的各個(gè)系統(tǒng)之間（輸油調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)等）聯(lián)系越來越緊密,，必須統(tǒng)一考慮。所以提出以太網(wǎng)（局域網(wǎng),、城域網(wǎng),、廣域網(wǎng)）為通信基礎(chǔ)的面向整個(gè)輸油系統(tǒng)的大對(duì)象。通過計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)（UNIX,，Linux,，Windows，Java等）集成了SCADA功能,。首先,，需要各地分配站到調(diào)度中心鋪設(shè)光纖,。基本思路是以路由器,、光纖網(wǎng)絡(luò)交換機(jī),、光纖構(gòu)建一個(gè)以千兆光纖以太網(wǎng)為骨干，百兆光纖為子網(wǎng)或分支的高速網(wǎng)絡(luò),。
控制中心間通信協(xié)議ICCP可使一個(gè)輸油控制中心與同一企業(yè)的其他輸油控制中心,，其他輸油企業(yè)、聯(lián)營(yíng)企業(yè),、區(qū)域控制中心,、獨(dú)立采用部門等通過廣域網(wǎng)（WAN）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，交換的信息由輸油系統(tǒng)監(jiān)視和控制用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)組成,。包括測(cè)量數(shù)據(jù),、計(jì)劃數(shù)據(jù)、輸油量結(jié)算數(shù)據(jù)及操作信息,。
控制中心模型包括幾類基本的主機(jī)處理器,；SCADA，負(fù)荷管理,，分布式應(yīng)用,，顯示處理器。在SCADA系統(tǒng)中SCADA主機(jī)是最主要的處理器,，通過數(shù)據(jù)采集單元（DAUS）和遠(yuǎn)方終端裝置（RTUS）收集處理模擬和數(shù)字信號(hào)來監(jiān)視數(shù)據(jù),，控制中心通常都配置了處于“熱備用”狀態(tài)的冗余的SCADA 主機(jī)。分布式應(yīng)用主機(jī)則進(jìn)行各種龐雜的分析調(diào)度計(jì)劃,。顯示處理器方便操作人員顯示數(shù)據(jù)流量和控制用,。通常控制中心由一個(gè)或多個(gè)局域網(wǎng)（LAN）間將這些主機(jī)連接起來,，并常常通過中間的通信處理器訪問各廣域網(wǎng),。
石油化工自動(dòng)化的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)該是分布式、開放化和信息化,。分布式的結(jié)構(gòu)是一種能確保網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)智能的模塊能夠獨(dú)立的工作的網(wǎng)絡(luò),，達(dá)到系統(tǒng)危險(xiǎn)分散的概念；開放化則是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有與外界的接口,，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與外界網(wǎng)絡(luò)的連接,；信息化則是使系統(tǒng)信息能夠進(jìn)行綜合處理能力，與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化和管控一體化,?；谝蕴W(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化具有低成本和開放性，可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制,，易于與管理結(jié)合,，實(shí)現(xiàn)管控一體化