成品油管道SCADA系统的设计与实现

论文摘要

成品油管道作为现代国家能源建设的重要组成部分，具有距离长、范围广、生产指挥难度大的特点。由于采用了密闭输送工艺管道，全线构成了统一的水力系统，管道任意点的扰动都将迅速波及全线，为保证管道安全平稳运行，必须对管道输油进行适时的操作监督与精准的运行控制。传统的电话指挥、人工记录、逐级汇报的长输管道监控方式因反应过缓、任务过重，已难以满足密闭输送协调运行、供需变化及安全经济运行的要求。因此，必须建立成品油管道数据采集与监控系统（Supervisory Control and Data Acquisition,简称SCADA），确保输油管道的集中指挥和统一管理，提高了生产调度速度，实现了生产调度快速化、数字化、信息化战略，从而确保了管线安全、平稳、经济的运行。本文以湖南成品油管道SCADA系统的开发建设为背景，设计了SCADA系统的框架结构，并结合成品油管道调度中心和站场系统的功能需求，根据采集输油站场主要设备如泵机组、阀门以及现场测控仪表的I/O信号类型及数量，给出了SCADA系统的硬件配置与设备选型，并详细讨论通过组态软件的开发，实现管道现场设备的数据采集与成品油管道输油工艺逻辑控制。SCADA实时数据库系统采用“体系-层次-点-属性”来描述监控系统的结构，利用动态高速运算的方程式来描述监控对象内部以及监控对象之间的动态行为或行为约束，使SCADA系统的数据更新速度快，监控画面刷新周期短。通过各种监控组态画面，操作人员在站场控制室和控制中心就可以实时了解到站场的生产运行状况，还可通过监控画面的控制按钮直接对站场设备、现场参数、工艺流程等进行远程控制。经过严格的工厂测试和现场验收测试后，SCADA系统各项指标均达到设计要求。三年来的系统运行和管理，管道输送230多个批次，完成油品输送600多万吨。系统运行稳定、可靠，它先进的监控功能是安全、通畅输油的有力保障，自动化管理控制系统性能价格比较高，较好地满足了流程操作、现场管理和生产调度的要求。与国外的同类系统相比，该系统具有较高的性价比，大幅度提高了整个输油过程的自动化水平。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 项目来源和工程背景
• 1.2 SCADA 系统简介
• 1.3 国内外应用现状与发展趋势
• 1.4 论文研究的内容
• 1.5 论文结构与章节安排
• 第2章 系统的需求分析
• 2.1 成品油管道输送工艺
• 2.2 关键技术要求
• 2.3 调度控制中心主要功能需求
• 2.4 输油站场的功能需求
• 2.5 现场设备数据采集需求
• 第3章 系统的硬件配置与选型
• 3.1 SCADA 系统硬件结构概述
• 3.2 站场设备 I/O 信号类型及数量
• 3.3 PLC 控制器的选型
• 3.4 输油站场硬件配置
• 3.5 调度中心硬件配置
• 第4章 SCADA 系统软件开发与组态实现
• 4.1 系统总体方案
• 4.2 PLC 数据采集系统
• 4.2.1 逻辑启输准备
• 4.2.2 全线计划启输
• 4.2.3 全线计划停输
• 4.2.4 联锁报警子系统
• 4.3 服务器实时数据处理系统
• 4.3.1 数据存储设计
• 4.3.2 数据库组成
• 4.3.3 数据库组态工具
• 4.4 客户端人机交互系统
• 4.4.1 HMI 组成
• 4.4.2 创建 HMI 工程前的准备
• 4.4.3 画面组态
• 4.4.4 报表组态
• 第5章 系统测试与上线运行
• 5.1 系统功能测试
• 5.2 系统稳定性测试
• 5.3 系统可靠性测试
• 5.4 系统安全性测试
• 5.5 系统可维护性测试
• 5.6 存在问题及改进方法
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间发表的学术论文