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陕京输气管道的站控系统

  天然气与石油陕京输气管道的站控系统祁国成,魏巍,李国海,付建湘(北京天然气集输公司,北京100101)气管道,它采用的SCADA系统的吸收了国外90年代油气管线的先进技术和思想,站控系统是SCADA系统【关键词20】的控制基础本文希望通过对陕京输气管道站控系统的结构、组成、功能及其通讯方式的介绍,从而对国内油气管线站控系统的设计和应用起到!定的借鉴作用。   计量站由看出,计量站的控制系统为网络配置,网络协议为Modbusplus(间称MB+),网络节点设备有工控PC机、PLC BM85与北京调控中心(DCC)通讯采用主、备路由方式,主路由通过专用的VSAT设备进行通讯,备用路由通过MODEM接入邮电公网进行通讯和报表打印机,工控软件选用USDATA公11,外挂中文之星中文系统主要完成工艺流程画面显示站场动态数据监视趋势曲线、数据归档处理事件/报警产生和报表打印等任务辑控制、数据处理、与DCC进行数据通讯等功能CPU和电源模块采用冗余配置,确保系统的可靠性PLC的逻辑程序采用通用的梯形图语言编制。   1控制原则陕京输气管线的SCADA系统采用三级控制原则,调控中心(DCC)主要完成对全线数据的监测、归档、分析处理和下达站ESD命令,站控ACS系统主要完成站场的全部数据检测、自动控制、计量、数据处理等任务,所有站场设备均可由操作员在本地进行手工操作。全线共设有4座计量站、7座清管站、9座带RTU的线路截断阀室。   2站控系统的结构陕京输气管线站控ACS系统按照其功能划分为计量站清管站和RTU截断阀室,从资源配置来看计量站设备较多,而清管站和阀室设备相对较少,功能也相对简单,和分别显示了这两类大小站场控制系统的典型结构工作在北京天然气集输公司生产调度处,负责并参与了陕京输气管道SCADA系统的设计。安装。调试。投产和生产运行墨理等工作kAcademi 3站控系统的组成3.1控制系统阀门、MMI系统(仅4座计量站有)和操作开关等组成3.2计量系统由孔板节流装置、绝压变送器组合差压变送器A级铂电阻和流量计算机(FC)及在线色谱(GC)组成计量系统。选用Solatron7951型流量计算机,流量计算标准采用ISO5167,压缩因子计算采用AGA8/NX-19【关键词62】,进行全组分和温压补偿计算,计算标准体积、毛体积、质量和能量流量。陕京线流量计算机采用一对一配置;差压变送器采用高、中、低量程配置,由流量计算机自动切换;FC可通过RS485网与GC进行直接通讯,当该通讯路径出现中断,FC自动接受来自PLC的GC数据所有数据均纳入ACS系统。   由于琉璃河分输站和永清分输站的位置与北京末站较近,陕京线输送天然气的组分赫由他设备、场检测呢电Lnic毙小故未设。GCri藏所用的组分数据是从调控中心下载的北京末站数据3.3分析系统陕京输气管道在靖边首站和北京末站分别设置了天然气在线分析系统,其目的是一方面监视进出气的气质变化,另一方面为计量系统提供气体组分数据点分析仪组成,三台分析仪自成系统,有各自的取样系统仪器测量分析部分置于靠近采样点的分析小屋内,控制和显示部分安装在控制室分析仪机柜内。   分析系统进行在线分析,提供天然气高/低热值、相对密度、CiC6mol含量、CO2N2mol含量水露点值、BSPPM含量,GC H2S均采用在线自动标定。所有数据均纳入ACS系统3.4火灾与气体监测系统陕京线在所有带RTU的站场均选用英国Crowcon公司的产品进行火灾和气体泄漏监测报警,该监视系统由GASMONITER主机APLLO烟感式探头、DI9气体探头和报警器组成所有【关键词18】数据均纳入ACS系统5阴极保护系统陕京线在靖边、琉璃河、永清3个计量站和7座清管站都设有阴极保护设备,9座RTU阀室可检测管地电位在阴保数据测试期间,所有阴保站可通过PLC接受DCC的控制指令,实现3秒断12秒通“的测量方式所有阴保设备同步输出”中断3秒接通12秒“的周期信号,全线同步测量3秒断电期间的管地电位4站控系统的功能1控制方式ACS/PLC的控制方式分为PID控制和逻辑顺序控制。PID控制主要为计量站的压力调节控制辑,顺序控制是本本项目中的主要控制任务,通过一系列互锁和关联的逻辑判断来指挥工艺设备的动作,完成相应的工艺控制。   4.2自动控制功能4.2.1站场自动启动4个计量站全部具备站场自动启动功能,操作员可通过MMI下达一个站启动命令,PLC将按照预先设定好的逻辑顺序自动完成站场启动,天然气将自动通过,完成该站的输气任务。   4.2.2站场自动ESD功能所有带RTU的站场和阀室均具备不同的ESD功能,DCC可对所有带RTU的站场和阀室下达远程ESD命令,PLC将按照预先设定好的逻辑顺序自动完成站场关闭;计量站操作员可通过站MMI下达站ESD命令,PLC执行程序同远程ESD―样;在紧急情况下计量站操作员可以触发紧急ESD按扭,PLC除完成关站程序外,还将自动打开放空阀门,将站内天然气全部放空4.2.3分离器自动切换4个计量站全部具备分离器自动切换功能,PLC可按照预先设定好的逻辑顺序根据流量变化自动确定分离器的投用数量;按照分离器二端差压和分离器回路流量(靖边站加液位判断)自动选择和切换分离器,所有启停全部按照操作员设定的优先级顺序进行。   4.2.4计量回路自动切换4个计量站全部具备计量回路自动切换功能,PLC可按照预先设定好的逻辑顺序根据孔板差压变化自动确定计量回路的投用数量,当任意一路差压大于50kPa时自动打开优先级高的计量回路;当所有回路差压均小于5kPa时自动关闭优先级低的计量回路。   4.2.5调压回路自动切换4个计量站全部具备调压回路自动切换ic功能―gCff按照预先设定好的逻辑顺序自动选择并投用调压回路。   4.2.6自动清管功能带有收发球筒的4座计量站和7座清管站,均具备半自动收发球功能,在正常收发球过程中,操作员只需手动操作快开盲板和进行装御清管球(器),其它清管球位置指示(发出或到达)工艺流程的切换全部由PLC按照预先设定好逻辑顺序自动完成4.3监视计量站站控系统提供一套MMI系统完成对现场工艺状况和参数的监视在其显示器上操作员可以通过不同的工艺画面,监视全站的工艺参数和工艺设备状态,操作员还可以通过观察趋势曲线和归档的数据进行分析研究4.4报警事件当生产出现异常状况时,ACS系统会提供相应的声音和视觉报警,工艺参数的报警分为故障报警和超限报警,计算机对所有发生的报警和定义为事件的操作全部记录归档,并自动打印5报表站控系统对采集数据进行归档处理,并按照定义好的格式和时间进行报表打印,目前设置有实时报表和历史报表打印5站控系统的通讯1通讯协议协议Modbus协议是主从协议,主机发出问询,从机给出响应Modbus协议的通讯方式分为RTU方式和ASC方式,RTU方式有着比ASC方式更高的通讯效率,本管线采用的是RTU方式ModbusPlus协议是一个对等协议,在该网络上的设备都处于同等的地位,既可以当主机又可以当从机当一对设备建立了通讯关系,问询的设备是主机,响应的设备为从机反过来,曾作过从机的也可以变成主机,主机也可以变成从机2计量站的通讯设备如RTUIPCBM85作为网络节点相互通讯(见)大站有2台BM85设备,其中一台用作与调控中心通讯,它的ModbusPlus口接ModbusPlus网络,4个Modbus口中1个接VSAT,一个接Modem,通讯速5.3清管站/RTU阀室的通讯该类站的设备较少,它没有MMI设备,与调控中心的通讯是直接通过PLC模块进行的。主路由卫星通讯电缆接在CPU模块口上,备用路由的Modem电缆接在NOM通讯模块的Modbus口上,通讯速率为2400bps5. 4通讯轮询组目前陕京管线共有4个计量站、9个清管站和7个带RTU的阀室,北京调控中心的前端处理机(FEP)负责全线各站场数据的收发和处理站控系统与调控中心之间的数据通讯是通过轮询组方式进行的,每轮询组包含了N个控制站场目前陕京管道设计了7个轮询组(多可达8个)进行通讯,每个计量站设置为一个轮询组,其它16个小站分成3个轮询组,FEP能并行处理这7个轮询组的数据(审稿人工程师谢安俊)
 
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