1 前言
《萊州－昌邑液體化工輸送管道工程》是中化集團自籌資金新建的由重質(zhì)化工原料管道和液體化工產(chǎn)品管道組成管線,。
重質(zhì)化工原料管道工程起點為萊州市,，終點為昌邑市,，管道全長116km,，管徑φ660mm 設(shè)計壓力6～8MPa,。該管線以萊州港東方油庫內(nèi)預(yù)留泵站為首站,，昌邑石化重質(zhì)化工原料庫現(xiàn)有場地為末站。全線共設(shè)2座工藝站場,，即萊州首站和昌邑末站,。管道沿線設(shè)5座線路截斷閥室，其中包括2座遠程監(jiān)控閥室,。
液體化工產(chǎn)品管道工程起點為昌邑市,，終點為萊州市，管道全長116km,，管徑φ406mm 設(shè)計壓力8MPa,。該管線以昌邑石化重質(zhì)化工原料庫現(xiàn)有場地為首站，萊州港東方油庫內(nèi)預(yù)留泵站為末站,。全線共設(shè)共2座工藝站場,，包括：昌邑首站、萊州末站,。管道沿線設(shè)5座截斷閥室,，其中包括2座遠程監(jiān)控閥室。重質(zhì)化工原料管道和液體化工產(chǎn)品管道為逆向輸送管道,，2條管道同溝敷設(shè)，站場和閥室合建,。
本工程是GEIP產(chǎn)品首次在中國石油管輸SCADA系統(tǒng)上最全面的應(yīng)用,，對未來GEIP的產(chǎn)品更好地應(yīng)用在中國石油管道運輸行業(yè)有非常可貴的借鑒和參考價值,。
2 GEIP SCADA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點及應(yīng)用
2.1 SCADA系統(tǒng)的要求
《萊州－昌邑液體化工輸送管道工程》對SCADA系統(tǒng)的設(shè)計要求是非常高的,，整個輸送管線采用的是以計算機為核心的全線監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)，在調(diào)度控制中心(MCC)實現(xiàn)對全線的自動化監(jiān)控,，同時采用當(dāng)今廣泛采用的三級調(diào)控方式：
第一級：調(diào)度中心(MCC)遙控,，接收調(diào)度中心調(diào)度人員遠程控制管線系統(tǒng)運行工況和設(shè)備命令，自動完成有關(guān)控制操作,。
第二級：站控系統(tǒng)（SCS）（SCS——Station Control System）,，各輸送站操作人員可以在站控室監(jiān)視和控制本站的系統(tǒng)運行工況和輸送備，自動或是半自動的完成有關(guān)操作,。
第三級：就地操作,，根據(jù)就地安裝的顯示儀表，在現(xiàn)場操作按鈕,，可以控制泵站的有關(guān)設(shè)備,，禁止調(diào)度中心遙控和站控功能。 通過上述的控制體系完成該輸送管道安全,、可靠,、平穩(wěn),、高效、經(jīng)濟地運行,，SCS和RTU（RTU——Remote Terminal Unit）作為SCADA系統(tǒng)的遠方控制單元,，是保證SCADA系統(tǒng)正常運行的基礎(chǔ)，為調(diào)度控制中心調(diào)度,、管理與控制命令的遠方執(zhí)行單元,，是SCADA系統(tǒng)中最重要的監(jiān)控級。SCS和RTU不但能獨立完成對所在工藝站場的數(shù)據(jù)采集和控制,，而且將有關(guān)信息傳送給調(diào)度控制中心并接受其下達的命令,。
2.2 SCADA系統(tǒng)框架
圖1：萊州-昌邑SCADA系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖
2.3 軟件架構(gòu)
Proficy HMI/SCADA iFIX組態(tài)軟件是全球最領(lǐng)先的HMI/SCADA自動化監(jiān)控組態(tài)軟件,，已有超過300，000套以上的軟件在全球運行,，廣泛的應(yīng)用在石油化工,、石油天然氣等各種工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中，iFIX獨樹一幟地集強大功能,、安全性,、通用性和易用性于一身，使之成為任何生產(chǎn)環(huán)境下全面的HMI/SCADA解決方案,。 利用iFIX各種領(lǐng)先的專利技術(shù),，可以幫助企業(yè)制定出更快、更有效的商業(yè)及生產(chǎn)決策,，以使企業(yè)具有更強的競爭力,，為此GEIP在全線采用的是iFIX軟件,通過iFix SCADA軟件的應(yīng)用來實現(xiàn)整條管線的輸送的監(jiān)視和控制。
GEIP的Proficy HMI/SCADA iFIX構(gòu)建起萊州—昌邑液體化工輸送管道SCADA工程軟件架構(gòu)模式見調(diào)控中心的系統(tǒng)配置圖2,， SCADA總體數(shù)據(jù)流向見圖3,。
圖2：調(diào)控中心的系統(tǒng)配置圖
圖3：SCADA總體數(shù)據(jù)流向圖
此調(diào)控中心系統(tǒng)配置以及SCADA總體數(shù)據(jù)流向為Proficy HMI/SCADA iFIX組態(tài)軟件典型的系統(tǒng)配置- C/S（Client/Server）結(jié)構(gòu)，即大家熟知的客戶機和服務(wù)器結(jié)構(gòu),，它是軟件系統(tǒng)體
系結(jié)構(gòu),，通過它可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢，將任務(wù)合理分配到Client端和Server端來實現(xiàn),，降低了系統(tǒng)的通訊開銷,。
整條管線的SCADA系統(tǒng)調(diào)控中心硬件平臺采用工作站，關(guān)鍵設(shè)備采用冗余的配置，通過高性能的硬件給軟件提供平穩(wěn)可靠的平臺,。
整條管線的SCADA的總體數(shù)據(jù)流,，采用以MCC為中心，和SCS,、RTU之間通過冗余的信道進行數(shù)據(jù)的交換,，通過Proficy HMI/SCADA 軟件實現(xiàn)SCS的站控系統(tǒng)之間的信息交換（ESD與Pac之間，ESD與操作員工作站之間,，現(xiàn)場其他第三方設(shè)備與PAC（主）/（備）之間,等等）,，以及通過站控軟件實現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和控制，MCC通過Proficy HMI/SCADA 軟件實現(xiàn)對RTU的監(jiān)控,。
2.3.1 Proficy HMI/SCADA iFIX組態(tài)軟件的特點
Proficy HMI/SCADA iFIX組態(tài)軟件的特點如下：
1） 軟件的全面漢化-操作界面以及所有的組件等均漢化,。
2） 易于擴展和集成-由于運用了直觀的圖形工具，iFIX的用戶可以快速上手,，簡單快捷地為他們的生產(chǎn)過程創(chuàng)建高性能的過程窗口,。
3） 分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)-提供真正的分布式、客戶/服務(wù)器結(jié)構(gòu),，為系統(tǒng)提供最大的可擴展性,。iFix系統(tǒng)圖見圖4。
圖4：iFix系統(tǒng)圖
4） HMI/SCADA服務(wù)器- iFIX server直接連接到物理I/O點,，并維護過程數(shù)據(jù)庫,。
5） iClient技術(shù)- iFIX server直接連接到物理I/O點，并維護過程數(shù)據(jù)庫,。
6） iClientTS技術(shù)- iClientTS是具有iClient功能的 Internet 瘦客戶端方案,，它使用了微軟的Windows 2000終端服務(wù)(Terminal Server) 技術(shù)。
7） iWebServer技術(shù)- iWebServer是GEIP另外一種Internet瘦客戶端解決方案,。
2.3.2 Proficy HMI/SCADA iFIX的核心技術(shù)的應(yīng)用
Proficy HMI/SCADA iFIX的核心技術(shù)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在如下八個方面：
1） 全局技術(shù)-iFIX的全局技術(shù)使得對一點的修改可以在整個應(yīng)用內(nèi)發(fā)生作用，減少開發(fā)時間,。
2） 即插即解決技術(shù) (Plug and Solve)-GEIP 獨特的專利技術(shù),。它是微軟組件對象模型 (COM) 的應(yīng)用，使得GEIP的產(chǎn)品方便地集成其他第三方的COM組件,，用戶可根據(jù)需要把最優(yōu)秀的第三方組件集成于整個系統(tǒng)中,。
3） iCore框架-是iFIX的技術(shù)核心，是GEIP 特有技術(shù)和微軟DNA技術(shù)相結(jié)合而形成的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)框架,。
4） OPC (OLE for Process Control)-GEIP作為制定 OPC 標(biāo)準(zhǔn)的公司成員之一,，全面支持OPC標(biāo)準(zhǔn)。
5） ODBC/SQL-iFIX全面支持ODBC API接口,，可直接把實時數(shù)據(jù)寫入一個或多個關(guān)系數(shù)據(jù)庫,。
6） 使用VBA構(gòu)造圖符-當(dāng)圖符觸發(fā)編輯事件，用戶可以通過VBA腳本編輯圖符,。
7） 安全管理-iFIX提供系統(tǒng)安全級管理,，增強Windows NT系統(tǒng)的安全性,。
8） 強大的冗余功能-iFIX提供了強大而靈活的多重冗余功能，保證系統(tǒng)的不間斷監(jiān)控,，包括備份SCADA服務(wù)器,、LAN冗余以及利用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)服務(wù)器和iFIX診斷顯示程序監(jiān)視、控制網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài),。
SCADA系統(tǒng)軟件的配置主要根據(jù)管線的采集監(jiān)控的I/O數(shù)量和系統(tǒng)的功能確定SCADA軟件的配置和選項,，MCC配置了冗余的實時數(shù)據(jù)庫和冗余的歷史數(shù)據(jù)庫以及一定數(shù)量的操作員站和工程師站，每個SCS配置了操作員站和工程師站,，通過冗余物理鏈路構(gòu)建起整個輸送管線的SCADA系統(tǒng),。
2.4 硬件架構(gòu)
《萊州－昌邑液體化工輸送管道工程》站控系統(tǒng)（SCS）采用是GEIP的先進的PAC家族的PAC3i系統(tǒng)，PAC3i是GEIP在2003年推出來的,，結(jié)合當(dāng)今最新技術(shù)和理念的新一代的混合控制器,。短短幾年已經(jīng)在很多行業(yè)廣泛地應(yīng)用，得到了用戶的認(rèn)可,。GEIP在《萊州－昌邑液體化工輸送管道工程》站控系統(tǒng)（SCS）采用是冗余的系統(tǒng)配置,，控制層采用工業(yè)級100M以太網(wǎng)的冗余鏈路實現(xiàn)冗余的控制器和I/O的鏈接，CPU和I/O之間采用GEIP特有的全局變量-EGD（EtheNet Globel Data）數(shù)據(jù)交換方式實現(xiàn)CPU對I/O控制等功能,。SCS典型的系統(tǒng)配置見圖5,。
圖5：站控系統(tǒng)配置圖
站場的ESD控制系統(tǒng)采用是AB的安全控制器，同時通過Modbus通訊方式實現(xiàn)把ESD信號傳送到SCS,，保證過程控制系統(tǒng)（動態(tài)）與安全控制系統(tǒng)（靜態(tài)）信號的各自的完整性和獨立性,，實現(xiàn)站場緊急情況下的安全保證，閥室的遠程控制單元-RTU(Remote Terminal Unit) 采用的摩托羅拉的控制器,，實現(xiàn)調(diào)控中心對閥室的信號的監(jiān)控,，系統(tǒng)配置見圖6。
圖6：RTU閥室系統(tǒng)配置圖
2.4.1 GEIP的PAC3i冗余硬件系統(tǒng)的特點
1） 完全統(tǒng)一開發(fā)環(huán)境
?? 應(yīng)用于所有GEIP硬件產(chǎn)品的統(tǒng)一開發(fā)環(huán)境,，包括用于開發(fā)MMI, Motion, OP和多目標(biāo)控制應(yīng)用等多種產(chǎn)品和方案,；
?? 支持IEC 61131 標(biāo)準(zhǔn)；
?? 便于用戶非常便捷的學(xué)習(xí)和掌握產(chǎn)品
2） 控制器CPU的高性能指標(biāo)
?? CPU處理速度最高可達1GHz,，
?? 背板總線速率27M Byte/s,，
?? 支持32K DI, 32K DO, 32K AI, 32K AO
?? 5 M Word的中間寄存器
?? 64 M用戶編程內(nèi)存 ＋ 64 M閃存(用于程序永久存儲)，可以存儲項目信息 (文檔, 變量表, 注釋..),，例如:CAD圖紙,，word文檔等不同烈性的文件，方便用戶的文件恢復(fù)以及快速維護等,。
3） 硬件冗余（IC695RMX128）的高性能指標(biāo)
?? 基于 GEIP Control Memory Xchange 技術(shù)
?? 128MB 內(nèi)存?zhèn)鬏斏儆?/span> 4 microseconds
?? 同步通訊采用RMX高速通訊模塊（2.12G波特率）
?? 同步通訊采用光纖,，最大距離100ft
?? 可以通過開關(guān)強制切換主備控制器
?? 同步通訊支持冗余配置，每個冗余機架可配配置1or 2 同步模件，實現(xiàn)冗余的同步物理連接,，實現(xiàn)更高系統(tǒng)的可用性
?? 系統(tǒng)同步在邏輯的開始和結(jié)尾,，保持所有變量完全相同每個掃描周期進行2次同步，第一次同步輸入數(shù)據(jù),，第二次同步輸出數(shù)據(jù)同步數(shù)據(jù)包括時間日期,、強制狀態(tài)、上跳沿和故障點
?? I/O 只接受主控制器發(fā)送的數(shù)據(jù)
?? I/O 無擾動的自動進行切換
4） I/O的高性能指標(biāo)
?? 智能模塊
?? 先進的診斷功能
?? 支持熱插拔HTP（hot-plugging）即帶電插拔等
5） 支持主流的通訊協(xié)議
?? Modbus,、Modbus TCP/IP,、Profibus、Genius,、HART, 和 DeviceNet等通訊協(xié)議,，方便與站場內(nèi)三方通訊設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和控制。
3 總結(jié)
在本工程中GEIP的SCADA軟件和硬件的完美組合,，同時結(jié)合與其他廠家的控制系統(tǒng)無縫鏈接構(gòu)建起萊州－昌邑液體化工輸送管道工程的SCADA系統(tǒng),，將會給用戶帶來全新控制理念，同時通過GEIP的SCADA系統(tǒng)和廣泛的應(yīng)用經(jīng)驗保證用戶完成該輸送管道安全,、可靠,、平穩(wěn)、高效,、經(jīng)濟地運行,。
關(guān)于GE智能平臺
GE智能平臺是一個提供高新技術(shù)的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動化控制的軟件,、硬件和技術(shù)服務(wù)以及嵌入式計算,。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋€獨特的，靈活的,，超可靠的技術(shù)基礎(chǔ),，使得他們在包括能源、水處理,、消費品,、國防和防御，以及通訊等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域獲得持續(xù)的優(yōu)勢,。GE智能平臺是一家總部設(shè)在美國弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業(yè),，是GE企業(yè)解決方案集團公司的一員,。想獲取更多信息,，請訪問：www.ge-ip.com。