基石油长输管道scada系统设计与分析

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1、石油长输管道SCADA系统设计与研究系统的可靠性、安全性和对冗余系统的优化设计是评价长输管道SCADA系统的主要性能指标。本文通过直接参加港枣线SCADA系统的工程实现，对SCADA系统的结构进行了深入的研究，引入遗传算法并结合港枣线的工程实际，设计出了一种基于遗传算法的长输管道冗余系统的优化模型；根据模型的优化结果对港枣线SCADA系统的串．并冗余结构进行了优化设计。为了更好地实现对港枣线各个站场的控制，以提高安全生产的可靠性为目标，本文基于最先进功能的PLC控制器对下位阀门、油泵、油罐等重要设备进行了详细的控制逻辑设计，并进行了调试生产。以功能强大的Oasys上位组态软件对港枣线SCAD

2、A系统上位监控系统各个功能子系统进行了设计，提高整个系统的监控效率。港枣线SCADA系统相对于国内已经投产运行的长输管道SCADA系统来说，具有较强的通讯性能，更高的数据采集速度，同时具有较强的事故追忆能力。1．2国内外相关技术发展状况1．2．1长输管道SCADA系统的发展1．2．1．1SCADA系统发展概况SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。SCADA系统已经从最初最初简单的设备启停控制发展到目前综合复杂的控制系统，目前的SCADA控制系统是一个复杂的具有多层结构的控制网络系统111。90年代按照开放的原则，SCADA系统逐渐发展成为基于分布式计算机网络以及关系数据库技

3、术的能够实现大范围联网的控制系统【2】。可编程控制器PLC由于采用了计算机技术，具有通信、计时控制、数据采集、数据运算和逻辑控制等多种先进功能，具有编程灵活，可靠性高，能适应较恶劣的环境等特点。如今，网络技术发展迅速，各种优秀的网络开发语言逐渐成熟，硬件系统集成程度越来越高，SCADA系统的功能越来越多样，并且控制性能也在不断提高。当前SCADA系统正在逐步向采用Internet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JAVA技术等先进技术的SCADA控制系统方向发展，继续扩大SCADA系统与其它系统的集成、综合安全经济运行以及商业化运营的需要13,41。2北京工商大学硕士学位论文采用各种新技术

4、的SCADA系统的数据开放性是基于数据库的，即SCADA将采集的现场数据存入数据库，其它如能量管理系统(EMS)等分布式应用系统可以从SCADA数据库中取得所用数据。虽然这种方式在技术上可行，但实际上很难做到。因为由SCADA系统、EMS系统、其它高级应用软件所组成的调度自动化系统本身具有分布式应用系统的特点，同时它们往往由不同厂商分别开发完成。由于各厂商基于各自的标准定义数据库，另外也考虑到安全因素，基于数据库的SCADA系统的数据开放性有很大的局限I卯。调度自动化发展到今天对SCADA系统提出更高的要求：1、传统的低速点对点通信方式已经不能满足调度中心与RTU信息交换的要求，目前许多石油

5、天然气管道正在建设覆盖全局各级站场的光纤、数字微波等高速网络，基于TcP／IP的传输协议标准化工作也取得了很大的进展，SCADA系统网络化成为必然趋势【6l。2、由于对控制系统的描述形式和计算机实现方法不同，不同厂家设计的系统的数据模式是不同的，这造成系统的访问接口缺乏统一的标准，致使不同系统异构和互联非常困难，制定统一的访问接口标准提到议事日程。3、SCADA系统负责为调度自动化其它高级应用软件提供实时数据，在分布式应用的环境下，SCADA系统应及时地、方便地将采集的现场数据向其它高级应用软件分发同。’1．2．1．2PI．C控制器发展概况长输管道的SCADA系统的功能实现主要靠下位PLC(

6、可编程逻辑控制器)或RTU和上位组态监控画面来实现的。随着微处理器的出现，大规模，超大规模集成电路技术的迅速发展和数据通讯技术的不断进步，PLC也得到迅速发展。从早期的由继电器执行的顺序控制到采用微处理器作为核心单元，在其能达到的控制功能上也有非常大的改进。在软件方面，除了保持其原有的逻辑运算、计时、计数等功能以外，还增加了算术运算、数据处理和传送、通讯、自诊断等功能。在硬件方面，除了保持其原有的开关模块以外，还增加了模拟量模块、远程I／o模块、各种特殊功能模块。并扩大了存储器的容量，使各种逻辑线圈的数量增加，还提供了～定数量的数据寄存器，使PLC得应用范围得以扩大15’8】。专用逻辑处理芯

7、片的产生，使3石油长输管道SCADA系统设计与研究得PLC软、硬件功能发生了巨大变化，处理速度得到了进一步的提高。港枣线成品油管道控制系统下位PLC采用的是Rockwell公司的ControlLogix5550系列PLC控制器。1．2．2我国长输管道SCADA系统研究现状进入20世纪90年代，我国油气长输管道每年约以400km的建设速度递增。通过在引进先进的控制技术基础上突破创新，基本可独立承担管道工程的设计