油氣長輸管道SCADA仿真系統設計與實現

趙虎（中石油西部管道獨山子輸油氣分公司， 新疆 833600）

油氣長輸管道SCADA仿真系統設計與實現

趙虎（中石油西部管道獨山子輸油氣分公司， 新疆 833600）

本文主要研究油氣長輸管道中自動化最小仿真系統的設計與實現，利用站場備品備件，將計算機網絡技術與工業組態軟件、以及可編程控制器PLC有機結合，對油氣管道SCADA系統進行了設計研發。通過實踐應用可以看出，SCADA最小仿真系統貼合工作實際，便于故障模擬處理與培訓演示，其對于長輸管道和輸油氣站場自動化操作人員技能水平的提高具有重要意義。

油氣管道；SCADA系統；自控仿真

0 引言

隨著近幾年輸油氣長輸管道跨越式發展及區域化運行方式調整，中石油西部管道分公司各作業區要同時負責輸油管線、輸氣管線兩種介質管線，霍尼韋爾、西技萊克、Telvent三套不同的SCADA上位系統，AB、BB、SM等多種下位PLC系統及現場各種型號執行機構、儀表等自控設備的維護，自動化自主運維對輸油氣站場自動化技術人員水平提出更高要求。但由于自動化專業特殊性，技術人員獨立動手機會較少，能力水平提升速度緩慢，因此急需一種結構簡單，貼合現場，能夠實現數據采集、控制、顯示全功能的SCADA仿真系統。

1 站場自控仿真平臺的目標

①克隆或虛擬化OASYS、VIEWSTAR兩套上位機，提供工藝仿真、PLC通訊、數據庫配置、畫面組態等上位機試驗平臺。②制作模擬工藝系統一套，提供常用現場儀表與自控設備連接、排故等試驗平臺。③搭建基于AB ControlLogix PLC平臺一套，提供常用I/O模塊，直流電源、浪涌保護器、繼電器等外部設備接線、硬件組態、排故等試驗平臺。

2 設計與實施

搭建PLC下位系統：

（1）設計設備布局。為方便設備接線、排故，兼顧安全防護、美觀及便攜性，所有PLC組件安裝在800×1000底板上，共分為電源及接地、PLC及浪涌、輸入輸出端子三大部分。設計AI模擬量輸入模塊、AO 模擬量輸出模塊、RTD熱電阻輸入模塊、DI數字量輸入模塊、DO數字量輸出模塊接線圖。按照布局圖固定PLC機架及電源、浪涌保護器、端子排、輸出繼電器、按鈕盒。按照接線圖連接電源及輸入輸出回路進行安裝。

（2）PLC硬件組態。 ①搭建PLC下位系統。按裝RSlink通訊軟件；安裝Logix5000 組態軟件；第一次通訊時，在RSlink中建立RS-232 DF1 devices，通過CPU模塊232接口配置ENBT模塊IP地址為10.172.*.*，在RSlink中建立Ethernet devices連接，配置IP后完成通訊配置。打開Logix5000 組態軟件，新建工程，選擇CPU、機架型號和CPU槽位，輸入工程名稱。新建IF16、OF6CI、IB32B、IR6I/A、OB16E、ENBT/A模塊。在Who Active窗口選擇CPU位置，下載程序。②制作模擬工藝系統。根據現有備品備件儲備情況，工藝系統計劃安裝壓力變送器、溫度變送器、熱電阻等儀表；安裝泵、變頻器、閥門、電加熱器等自控設備。③配置上位機系統。 OASYS上位系統安裝與配置。由于在物理機中安裝OASYS需要license授權，仿真系統OASYS運行在VMware虛擬機。在電腦中安裝VMware-workstation軟件。虛擬化現有物理機。打開虛擬機。

建立OASYS與PLC通訊，在RSlogix5000-邏輯-映射中建立PLC數據標簽與文件號映射。在RSlink中建立Remote Devices via Linx Gateway驅動，驅動名稱格式為ADX_PLC_TCP-1.其中ADX_PLC為OASYS通訊連接名。IP為ENBT模塊IP。建立名為‘ADX_PLC’連接及RTU并配置OASYS通訊參數。修改OASYS代碼。修改OASYS/ command/CMX文件夾下run_processes.pl文件，指定OASYS連接的驅動類型、連接名稱和端口號。使用DBput或cmxsql工具修改連接屬性。

根據點表建立數據庫，使用CAD繪制流程圖，將人界界面（HMI）與數據點鏈接后編譯文件。

VIERSTAR上位系統安裝與配置。安裝VIERSTAR上位軟件，通過OPC協議建立VIERSTAR與PLC之間通訊。在啟動控制器中添加“OPC DA Client”進程，修改“config”文件，添加啟動OPC服務信息。檢查通訊狀態，根據點表增加模擬量、狀態量數據點，修改HMI畫面并與數據點鏈接

編寫程序文件。根據控制要求，編寫泵、閥門控制PLC邏輯程序，并按照點表建立數據文件。

3 效果檢查

現場變送器數據能夠傳送給仿真系統上位機。泵現場手動啟停操作測試正常。上位機遠控開關閥門、啟停泵與加熱器正常，設備反饋信號正常。

4 結語

通過自行設計開發和使用備品備件搭建油氣站場最小系統自控仿真平臺，為PLC程序測試、自控仿真提供了基礎平臺，提高了員工自動化研發動手能力，團隊合作能力和分析解決問題的能力得到了有效提升。通過利用備品備件，收舊利廢等方式搭建本平臺，能夠提高備品備件利用率，降低庫存，減少投入成本。通過上位機虛擬化，能夠減少站控系統硬件及授權費用支出，減少后期PLC程序改造和設計中偏差和測試成本。

［1］李桂成.新一代油氣管網SCADA系統設計方案及標準化研究［J］.石油化工自動化，2008，（44）.

趙虎（1985- ），男，河南南陽人，本科，助理工程師，研究方向：油氣長輸管道自動化控制。