Quantum系列 PLC在西气东输一线SCADA系统的应用.pdf

电气 自动化} 2 0 1 4年第 3 6卷 第 5期 自动控 制系统 与装 A u t o ma t ic Co n t r o l S y s t e ms＆ Eq u ip me n Qu a n t u m 系列 P L C在西气 东 输一线 S C AD A系统的应用 朱金辉 ，梁怿 ，张丽 ，马铁量 1 ． 中国石油西气东输管道公司厦门管理处， 福建厦门3 6 1 0 0 6 ； 2 ． 中国石油西气东输管道公司压缩机处， 湖北武汉4 3 0 0 7 3 ； 3 ． 中国石油天然气管道工程有限公司上海分公司， 上海2 1 7 0 0 摘要介绍了西气东输一线输气管道中使用的Q u a n t u m系列 P L C系统的应用情况， 简述了Q u a n t u m系列P L C在西气东输一线管道的 系统运行环境， 列出了P L C系统在西气东输一线输气管道承担的功能， 从硬件组成和模块功能两方面详述了系统硬件情况， 从 硬件组态 ， 点表配置， 程序编写 ， 程序下装四个方面详述了系统软件情况。基于 Q u a n t u m P L C系统十年运行的情况， 分析了 Q u a n t u m P L C的性能 ， 提 出了可行性运行建议 ， 提高 了西气东输一线管道 自动化系统控制技术水平和管理水平。 关键词 西气东输 ； Q u a n t u m P L C ； 硬件情况 ； 软件情况 ； 可行性运行建议 D OI 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j i s s n ． 1 0 0 0- 3 8 8 6 ． 2 0 1 4 ． 0 5 ． 0 3 3 [ 中图分类号]T P 2 7 2 [ 文献标志码]A[ 文章编号]1 0 0 03 8 8 6 2 0 1 4 0 5 0 0 9 4 0 3 Ap p l i c a t i o n o f Qu a n t u m Se r i e s PL C i n t h e SCADA S y s t e m o f W e s t - Ea s t Na t u r a I Ga s Tr a n s mis s i o n Pi p e l i n e 1 Z HU J i n h u i 。L I ANG Yi ，Z HANG L i ，MA T i e ． 1 i a n g 1 ．X i a m e n Ma n a g e m e n t O f fic e o fC N P C ￡ 一 E a s t N a t u r a l G a s P ip e l i n e C o m p a n y ， X i a m e n 3 6 1 0 0 6 ，C h i n a ； 2 ．C o m p r e s s o r D i v i s i o n of C N P C W e s t E a s t N a t u r a l G a s P ip e l i n e C o m p a n y ， Wu h a n 4 3 0 0 7 3 ，C h i n a ； 3 ．S h a n g h a i B r a n c h o f C N P C t E a s t N a t u r a l G a s P i p e l i n e C o m p a n y ， S h a n g h a i 2 1 7 0 0 ， C h i n a A b s t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e a p p l i c a t i o n o f Q u a n t u m S e r i e s P L C i n We s t E a s t N a t u r a l G a s T r a n s m i s s i o n P i p e l i n e 1 ．I t b r i e fl y d e s c ri b e s o p e r a t i o n al e n v i r o n me n t o f Q u a n t u m P L C i n We s t E a s t G a s T r a n s m i s s i o n P i p e l i n e 1 ， l i s t s t h e f u n c t i o n s o f t h e P L C s y s t e m i n P i p e l i n e 1，p r e s e nt s d e t a i l s o f t he s y s t e m h a r d wa r e wi t h r e s pe c t t o h a r d ware c o mp o s i t i o n a n d mo d ul e f u nc t i o ns，a nd de s c r i be s d e t a i l s o f s y s t e m s o f t wa r e wi t h r es p e c t t o hardware c o n fig ur a t i o n，d a t a po i n t c o n fig ur a t i o n，p r o g r a mmi ng a nd p r o g r a m d o wnl o a d i n g ．Ba s e d o n i 0一y e a r o p e r a t i o n o f Q u a n t u m P L C s y s t e m。 i t a n a l y z e s t h e p e r f o r m a n c e o f Q u a n t u m P L C a n d p u t s f o r w a r d a f e a s i b i l i t y o p e r a t i o n p r o p o s a l ， t h u s i mp r o v i n g t h e t e c h n i c a l l e v e l a n d ma n a g e me n t l e v e l o f t h e a u t o ma t i o n s y s t e m o f We s t E a s t Na t u r al Ga s T r a n s mi s s i o n P i p e l i n e 1 ． Ke ywor ds we s t e a s t n a t ur a l g a s t r an s mi s s i o n；q u a nt u m P LC；h a r d wa r e；s o ftwa r e；f e a s i bi l i t y o pe r a t i o n p r o p o s a l I ， 引 置 西气东输一线管道肩负着对管道内天然气升压 ； 对下游用户 进行分输等重要生产任务， 对站场的自动化水平提出了较高的要 求。西气东输各站场均设有独立的 S C A D A系统， 以承担站场数 据采集与监控的需要。在西一线 S C A D A系统中， 采用 Q u a n t u m 系列 P L C 以下简称 Q u a n t u m P L C 作为过程控制系统， 用于实现 站场的自动化生产， 如现场电动阀门的远程控制， 站场变送器数 据的采集， P I D自动分输功能的启用 ， 站场正常启站、 停站、 设备 故障切换等各种连锁逻辑的实现。P L C系统在站场 S C A D A系统 中占有举足轻重的作用⋯。 1 西一线 S C A D A系统介绍 西气东输 S C A D A系统的控制模式为中心集中监视和调控、 工艺站场具体控制、 站场大型单体设备就地操作。在正常情况 下， 由北京调控中心对全管道进行监视、 调度； 由站场控制系统下 发控制命令， 行使具体控制功能； 当站场控制系统发生故障时， 进 行就地操作。 S C A D A系统对站场数据采集的模式为 P L C系统从现场传 定稿 日期 2 0 1 31 11 4 9 4 E l e c t r ic a I A u t o ma t io n 感器采集信号， 通过远程通讯接 E l 服务器将 P L C传送来 的信号 进 行协 议转 换 ， 由 Mo d b u s 协议转换 成 I E C 1 0 4后传 送 至 V i e w s t a r 系统 J 。P L C系统采用 Q u a n t u m P L C ， E S D系统采 用 H I M A P L C， 远程接 口通讯服务器采用 A C P 1 0 1 0 ， 站控 H MI 系统采用 v i e w s t a r 2 0 0 0系统。 2 Qu a n t u m P L C 系统架构 Q u a n t u m P L C采用模块化、 可扩展型体系结构， 可按照站场 的功能设计， 选取相应的模块。西一线 Q u a n t u m P L C采取冗余的 架构， 主要表现为 系统设置了冗余的控制器 主备控制器通过光 纤跳线实现热备 ； 机架间基于冗余的同轴电缆实现通讯； 所有机 架均安装了冗余的电源模块。冗余的架构有力的提升了系统的 容错功能， 保障了站场生产过程的连续性。 Q u a n t u m P L C系统由主备机架与远程机架构成。主备机架 互相热备， 两机架的模块数量和类型完全相 同。主备机架采用 1 0槽机架 ， 装载有 C P S模块 、 C P U模块、 C HS模块 、 N O E模块和 C R P模块 ， 各模块的功能与数量如表 1 所示 J 。 远程机架采用 1 6槽机架， 主要用于装载 C P S模块 、 1 0模块 和 C R A模块， 模块与机架的数量根据站场类型和功能不同而不 同， 远程机架上各模块的功能如表2所示。 电气自动化 2 0 1 4年第3 6 卷 第 5 期 自 动控制 系统与装置 Au t o ma t ic Co n t r o I Sy s t e ms＆ E q u ipme D o w n l o a d的 方 式进行 ； 若是基于 控制器 中的 已有 程序进行修改， 则 可 以使用 下装修 改 D o w n l o a d C h a n g e 的方式。 西 气 东输 一 线Q u a n t u m P L C 系统配置组 态 的 过程如 图 2 。 4 Q u a n t u m 眦在西一线 的运行情况 自西气东输 一 线 2 0 0 4年 9月 投 产 以来 ， Q u an一 。 图 2 n t u m P LQ u a n t u m c系统编程组态过程 年 。 在 十 年 的 运 图 2 c系统编程组态过程 行过程中， Q u a n t u m P L C运行较为稳定， 设备故障率较低 ， 但 由于 运行时间过长， 设备逐渐出现老化现象 ， 以2 0 1 2年西气东输一 线 4 9个站场的全年运行情况为例， 期间 Q u ant u m P L C系统共 出 现设备故障9次， 具体情况如表4 。 表 4 2 0 1 2年西气东输一线 Qu a n t u m P LC 系统 出现 的主要设备故 障 上 接第 4 7页 4系统监控界面 的设计 太阳能空调系统作为上海电气集团股份有限公司中央研究 院分布式能源研究室 承担 的分 布式能 源集成技 术应用 示范 工程 市科委项 目 的有机组成部分 ， 其所有的运行控制参数需上传 至微网控制总系统中， 并作为能量管理调节系统的输入参数参与 整体工程的能量匹配工作。图8所示为监控界面的实际截图。 在该监控系统中， 实现了对光热工作状态遥信量、 系统数据 遥测量的监视以及对系统启停的遥控 ， 可以实现无人值守功能。 5 结束语 在太阳能空调采暖系统中， 采用 P L C自动监控系统是切实 可行的， P L C控制系统可以有效地保证其工作稳定、 可靠、 便于维 护， 且具有很强的扩展性和性价比。同时以 P L C为核心的监控 系统实现了对系统各部件或子系统之间的协调控制和有效监测 采集系统运行数据 ， 为太阳能空调采暖系统的进一步推广和研究 9 6 E l e c t d c a I A u t o ma t io n 5 Qu a n t u m P L C系统的可行性建议 1 西一线 Q u a n t u m P L C系统的主备控制器不能自动同步， 维护人员在对系统程序进行修改后需手动对控制器进行同步， 否 则在主备控制器进行切换时容易造成设备误动作或误报警。 2 修改系统程序后下装时， 建议采用“ D o w nl o a d C h a n g e ” 的模式进行下装， 若采用“ D o w nlo a d ” 模式下装， 容易在控制器重 启时引起常“ 1 ” 数据点初始化为⋯ 0’ ， 造成设备误动作和误报警。 3 Q u a n t u m P L C的控制器模块有 s t a r t 和 m e m p r t 内存写 保护 两种运行模式， 其中 s t a r t 模式下支持远程对系统程序进行 修改， 容易引起非法修改和误操作 ， 所以宜将运行模式设置为 m e m p rt， 对程序进行写保护 。 6 结束语 西气东输工程作为中国至今为止最为重大的天然气管道工 程 ， 具有非 常重大 的政 治意义 和经济 意义。因此 ， 管道 系统 的安 全 、 可靠 、 高效运行就成 为一个 重要 的技 术指 标 。P L C系统 作 为 管道自动化系统的控制中心， 在保障站场的自动化运行中起到了 举足轻重的作用。Q u a n t u m P L C系统经过 1 0年的运行 ， 经受住 了各种恶劣环境和各种特殊情况的考验， 为管道系统安全平稳的 运行提供了可靠的保证。 参考文献 [ 1 ]苍松 ， 王海峰 ， 田家兴 ， 等． A l l e nB r a d l e y系列 P L C在西气 东输二 线 输气管道 中的应用[ J ] ． 电气 自动化 ， 2 0 1 2 ， 3 4 5 7 4 7 5 ． [ 2 ]梁怿， 韩建强， 王磊． 远控 自动分输功能在西气东输甘塘站的应用 [ J ] ． 油气储气 ， 2 0 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工程师， 硕士， 2 0 1 2年毕 业于上海 交通 大学工程硕士 专业， 现任职 于上海 电气集 团股份 有 限公 司 中央研 究院， 主要研究方向为电气 自动化控制 。