SNAP I/O系統在中原-洛陽原油長輸輸送管線上的應用
2003/6/20 21:16:00
簡介
隨著國內石油化工行業的飛速發展，原油管道輸送行業正面臨新的挑戰和發展機遇，許多已有的原油或成品油輸送管線需改變現有的生產管理狀況才能更好地適應新時期的要求。
中原油田—洛陽煉油廠輸油管線（以下簡稱中洛線）是80年代初期建設原油輸送管線，東起中原油田濮陽首站，西至洛陽末站，中間經滑縣泵站、衛輝泵站、新鄉泵站、武陟泵站、溫縣泵站共五個中間站，全長255公里，采用油罐—泵—油罐的輸送方式，每年輸送250萬噸原油。原油的生產管理方式是用一臺8通道無紙記錄儀記錄泵站內的生產參數，以人工方式啟停泵，值班人員將生產運行和設備的使用情況用電話告知新鄉調度中心，徐州輸油管理局只能通過打電話方式才能了解中洛線的運行狀況。
中洛線SCADA系統在硬件上采用了OPTO 22公司的SNAP I/O系統，軟件上使用的是其配套軟件FactoryFloor Suite軟件，系統運行于Windows NT 4.0平臺。新的控制系統全面改變了原有的控制狀況，實現了管線超高超低壓力的自動保護，自動平衡進出站壓力，實現了泵—泵的全密閉輸送工藝，使每年輸量提高至550萬噸。通過微波系統，各泵站自動向新鄉調度中心、徐州管理中心上傳各泵站的生產參數及設備運行狀況并接收下達控制指令，自動巡線并能在原油發生泄漏時馬上產生報警及精確定位，自動產生管線最優化運行方式的分析報告，可對水擊進行分析及預處理并在發生時實現全線自動保護。
中洛線SCADA控制系統簡介
中洛線SNAP SCADA系統分為就地控制層、泵站控制層，新鄉調度中心遠控，徐州管理中心遠程監視四級控制模式，泵站控制層與調度中心采用2MBPS數字與33.6KBPS模擬通訊相互熱備份，而調度中心與徐州管理中心采用33.6KBPS模擬通訊方式。
其中，就地控制層可實現在緊急狀態的自動聯鎖保護停泵，是獨立于計算機控制系統之外的保護系統，它包括：管線超高壓保護、管線超低壓保護、泄漏保護等等；
泵站控制層實現對輸油泵機組、儲罐、進出站管線及閥組、加熱爐、清管球收發裝置、電氣裝置等設備的狀態監控與報警；具備進出站壓力PID調節、生產設備異常保護與報警；上傳生產信息和數據并接受調度中心下達的指令等功能。
新鄉調度中心是對中洛線生產運行的直接監管者，通過微波系統將各泵站控制層的生產信息和數據集中顯示并保存，監視各站的工藝設備、電氣設備的運行狀況，實現全線密閉輸油。同時，可以實現遠程啟泵、停泵、順序停輸等功能。
調度中心可對全線壓力狀況進行仿真模擬，可以分析壓力波的變化趨勢，實施水擊超前保護，并動態記錄保護時20分鐘以內的壓力變化趨勢。
全線泄漏檢測與定位系統可根據管線的壓力波分析對管線泄漏狀況進行分析與定位，而優化運行系統可以實現全線的生產優化運行。
徐州管理中心通過微波通信系統對中洛線生產運行狀況進行遠程監管
站控系統
站控系統由SNAP I/O、SNAP LCM4控制器、操作員工作站、打印設備、通信設備、防雷設備等組成。全部7個泵站站控系統共實現模擬量參數采控700余點；數字量參數采控970余點。
SNAP I/O是美國OPTO 22公司新一代的智能模塊。它的I/O端與現場端具有4000V光電隔離，模擬量采集模塊有15位以上的分辨率，每個模塊2-4路輸入/輸出，且有狀態/故障指示燈，PID運算及事件聯鎖直接在智能底板上運行。當發生故障時，方便更換SNAP I/O 模塊，使系統具有更好的可靠性和可維護性。
過程控制器
·CPU 32位Motorola 處理器 帶IEEE數字浮點協處理器
·CPU時鐘 33MHz
·RAM內存 4 MB
·Flash EEPROM 2 MB
·串口 4個
高性能SNAP LC-M4控制器用于運行各站控系統的控制方案，SNAP LC-M4控制器通過100Mbps以太網卡接入站控局域網，與I/O端的通信速率為115.2Kbps，其中一個232串口連接調制解調器并以50毫秒為周期上傳管線泄漏分析所需數據；一個485串口連入加熱爐數據，一個485串口連入電氣系統過來的電氣參數。
每個泵站內設有兩臺SNAP LC-M4控制器，兩臺互為熱備用。
操作員工作站
操作員工作站基于Microsoft Windows NT 4.0 SP4中文操作系統，上面運行OptoDisplay 3.1d。操作員工作站采用靈活簡便的人機交互界面，可實現：
○ 分級登錄。分操作員/系統維護工程師/系統管理員三級，各級用戶可在登錄后修改自已的登錄密碼。
○ 站控/遠控切換。系統管理員可通過遠端暫停本站控制，實現遠控。
○ 用戶管理。系統維護工程師可以在登錄后，增刪操作員用戶，同樣，系統管理員可對系統維護工程師進行管理。
○ 數據保存及自動打印。數據可自動保存在SQL數據庫中，打印可按用戶設定的時間自動打印或人工打印，打印時可選擇預覽功能。
○ 事件管理功能。用戶可查看不同時期的報警記錄，操作員對泵/閥的操作記錄，各種登錄記錄等。
○ 其它泵站數據監視。通過網絡可以檢測其它泵站的生產參數及運行狀況。
每個泵站站控系統都是一個獨立的控制及管理系統。它們擁有自已的硬盤和內存，有本地的實時和歷史數據庫，有手動調節及系統自保護功能。如果出現站間通信故障，站控控制系統將接管調度中心的控制而進入單站控制模式。
打印設備
站控系統打印設備用來打印記錄下來的各種數據，包括生產報表、報警、事件等。
防雷設備
站控制系統可以對來自外部供電線路、外部通信線路、油罐高位線路的雷擊起保護作用。
通信設備
每個站控制系統都是一個10/100M局域網，局域網通過路由器與微波設備相連，連接方式有數字方式和模擬兩種，并互為備用。數字通信方式的傳輸速率可達2Mbps，模擬通信方式可達33.6Kbps。
新鄉調度中心
新鄉調度中心對中洛線進行全線集中監控與管理，包括數據服務器、調度員工作站、泄漏分析工作站、工程師站、打印設備、通信設備。
數據服務器基于Windows NT Sever 4.0 SP4，，數據數據庫服務器是中洛線SCADA系統生產數據管理的核心，它由兩臺WINDOWS NT服務器組成，內置兩塊陣列硬盤，接收并鏡像保存各站控系統中的生產數據，接收的實時數據存入實時數據庫，同時進行數據的越限檢查，產生越限報警等。并將實時數據發送到歷史數據庫中作為歷史數據存檔，向應用或開發子系統提供計算和分析的實時數據。
數據服務器運行Opto Display 3.1d/Opto Sever 3.1d/ SQL Sever 7.0軟件，直接從各站控制器交換生產數據。
調度員工作站
調度員工作站，采用Microsoft Windows NT 4.0 Workstation作為操作系統，應用程序運行Opto Display 3.1d，每臺調度員工作站具有相同的功能，互為備用。
調度員工作站具有的主要功能有：
○ 顯示中洛線全線概貌：
○ 各站場概貌及動態實時工藝流程圖的生成；
○ 各站場電氣參數顯示；
○ 報警、事件生成、通信狀態、診斷、故障顯示；
○ 動態趨勢、歷史曲線圖顯示；
○ 水擊分析及優化分析；
○ 具有全線啟輸、順序停輸、緊急停輸等功能；
○ 調度員工作站支持安全權限設定，包括：操作員級、運行維護級、工程師級等。
工程師工作站
工程師工作站采用Microsoft Windows NT 4.0作為操作系統，安裝Opto FactoryFloor Suite 3.1d組件。在工程師工作站上，系統維護工程師用OptoControl在線修改或下裝控制方案，在線診斷通信錯誤；用OptoDisplay修改或組態顯示界面；用OptoSDK進行相應功能的開發。
工程師工作站還可用于系統管理員監視控制軟件的運行情況，開發數據庫或應用程序，軟件安裝等
網絡與通信設備
新鄉調度中心局域網系統可與新鄉辦公局域網相連，并作為新鄉辦公局域網上的一個節點，實現數據共享。
徐州調度管理中心
徐州管理中心是對管道局各條線路實現集中管理的數據中心，對中洛線的生產運行和設備狀況進行數據采集和遠程監視。
隨著國內石油化工行業的飛速發展，原油管道輸送行業正面臨新的挑戰和發展機遇，許多已有的原油或成品油輸送管線需改變現有的生產管理狀況才能更好地適應新時期的要求。
中原油田—洛陽煉油廠輸油管線（以下簡稱中洛線）是80年代初期建設原油輸送管線，東起中原油田濮陽首站，西至洛陽末站，中間經滑縣泵站、衛輝泵站、新鄉泵站、武陟泵站、溫縣泵站共五個中間站，全長255公里，采用油罐—泵—油罐的輸送方式，每年輸送250萬噸原油。原油的生產管理方式是用一臺8通道無紙記錄儀記錄泵站內的生產參數，以人工方式啟停泵，值班人員將生產運行和設備的使用情況用電話告知新鄉調度中心，徐州輸油管理局只能通過打電話方式才能了解中洛線的運行狀況。
中洛線SCADA系統在硬件上采用了OPTO 22公司的SNAP I/O系統，軟件上使用的是其配套軟件FactoryFloor Suite軟件，系統運行于Windows NT 4.0平臺。新的控制系統全面改變了原有的控制狀況，實現了管線超高超低壓力的自動保護，自動平衡進出站壓力，實現了泵—泵的全密閉輸送工藝，使每年輸量提高至550萬噸。通過微波系統，各泵站自動向新鄉調度中心、徐州管理中心上傳各泵站的生產參數及設備運行狀況并接收下達控制指令，自動巡線并能在原油發生泄漏時馬上產生報警及精確定位，自動產生管線最優化運行方式的分析報告，可對水擊進行分析及預處理并在發生時實現全線自動保護。
中洛線SCADA控制系統簡介
中洛線SNAP SCADA系統分為就地控制層、泵站控制層，新鄉調度中心遠控，徐州管理中心遠程監視四級控制模式，泵站控制層與調度中心采用2MBPS數字與33.6KBPS模擬通訊相互熱備份，而調度中心與徐州管理中心采用33.6KBPS模擬通訊方式。
其中，就地控制層可實現在緊急狀態的自動聯鎖保護停泵，是獨立于計算機控制系統之外的保護系統，它包括：管線超高壓保護、管線超低壓保護、泄漏保護等等；
泵站控制層實現對輸油泵機組、儲罐、進出站管線及閥組、加熱爐、清管球收發裝置、電氣裝置等設備的狀態監控與報警；具備進出站壓力PID調節、生產設備異常保護與報警；上傳生產信息和數據并接受調度中心下達的指令等功能。
新鄉調度中心是對中洛線生產運行的直接監管者，通過微波系統將各泵站控制層的生產信息和數據集中顯示并保存，監視各站的工藝設備、電氣設備的運行狀況，實現全線密閉輸油。同時，可以實現遠程啟泵、停泵、順序停輸等功能。
調度中心可對全線壓力狀況進行仿真模擬，可以分析壓力波的變化趨勢，實施水擊超前保護，并動態記錄保護時20分鐘以內的壓力變化趨勢。
全線泄漏檢測與定位系統可根據管線的壓力波分析對管線泄漏狀況進行分析與定位，而優化運行系統可以實現全線的生產優化運行。
徐州管理中心通過微波通信系統對中洛線生產運行狀況進行遠程監管
站控系統
站控系統由SNAP I/O、SNAP LCM4控制器、操作員工作站、打印設備、通信設備、防雷設備等組成。全部7個泵站站控系統共實現模擬量參數采控700余點；數字量參數采控970余點。
SNAP I/O是美國OPTO 22公司新一代的智能模塊。它的I/O端與現場端具有4000V光電隔離，模擬量采集模塊有15位以上的分辨率，每個模塊2-4路輸入/輸出，且有狀態/故障指示燈，PID運算及事件聯鎖直接在智能底板上運行。當發生故障時，方便更換SNAP I/O 模塊，使系統具有更好的可靠性和可維護性。
過程控制器
·CPU 32位Motorola 處理器 帶IEEE數字浮點協處理器
·CPU時鐘 33MHz
·RAM內存 4 MB
·Flash EEPROM 2 MB
·串口 4個
高性能SNAP LC-M4控制器用于運行各站控系統的控制方案，SNAP LC-M4控制器通過100Mbps以太網卡接入站控局域網，與I/O端的通信速率為115.2Kbps，其中一個232串口連接調制解調器并以50毫秒為周期上傳管線泄漏分析所需數據；一個485串口連入加熱爐數據，一個485串口連入電氣系統過來的電氣參數。
每個泵站內設有兩臺SNAP LC-M4控制器，兩臺互為熱備用。
操作員工作站
操作員工作站基于Microsoft Windows NT 4.0 SP4中文操作系統，上面運行OptoDisplay 3.1d。操作員工作站采用靈活簡便的人機交互界面，可實現：
○ 分級登錄。分操作員/系統維護工程師/系統管理員三級，各級用戶可在登錄后修改自已的登錄密碼。
○ 站控/遠控切換。系統管理員可通過遠端暫停本站控制，實現遠控。
○ 用戶管理。系統維護工程師可以在登錄后，增刪操作員用戶，同樣，系統管理員可對系統維護工程師進行管理。
○ 數據保存及自動打印。數據可自動保存在SQL數據庫中，打印可按用戶設定的時間自動打印或人工打印，打印時可選擇預覽功能。
○ 事件管理功能。用戶可查看不同時期的報警記錄，操作員對泵/閥的操作記錄，各種登錄記錄等。
○ 其它泵站數據監視。通過網絡可以檢測其它泵站的生產參數及運行狀況。
每個泵站站控系統都是一個獨立的控制及管理系統。它們擁有自已的硬盤和內存，有本地的實時和歷史數據庫，有手動調節及系統自保護功能。如果出現站間通信故障，站控控制系統將接管調度中心的控制而進入單站控制模式。
打印設備
站控系統打印設備用來打印記錄下來的各種數據，包括生產報表、報警、事件等。
防雷設備
站控制系統可以對來自外部供電線路、外部通信線路、油罐高位線路的雷擊起保護作用。
通信設備
每個站控制系統都是一個10/100M局域網，局域網通過路由器與微波設備相連，連接方式有數字方式和模擬兩種，并互為備用。數字通信方式的傳輸速率可達2Mbps，模擬通信方式可達33.6Kbps。
新鄉調度中心
新鄉調度中心對中洛線進行全線集中監控與管理，包括數據服務器、調度員工作站、泄漏分析工作站、工程師站、打印設備、通信設備。
數據服務器基于Windows NT Sever 4.0 SP4，，數據數據庫服務器是中洛線SCADA系統生產數據管理的核心，它由兩臺WINDOWS NT服務器組成，內置兩塊陣列硬盤，接收并鏡像保存各站控系統中的生產數據，接收的實時數據存入實時數據庫，同時進行數據的越限檢查，產生越限報警等。并將實時數據發送到歷史數據庫中作為歷史數據存檔，向應用或開發子系統提供計算和分析的實時數據。
數據服務器運行Opto Display 3.1d/Opto Sever 3.1d/ SQL Sever 7.0軟件，直接從各站控制器交換生產數據。
調度員工作站
調度員工作站，采用Microsoft Windows NT 4.0 Workstation作為操作系統，應用程序運行Opto Display 3.1d，每臺調度員工作站具有相同的功能，互為備用。
調度員工作站具有的主要功能有：
○ 顯示中洛線全線概貌：
○ 各站場概貌及動態實時工藝流程圖的生成；
○ 各站場電氣參數顯示；
○ 報警、事件生成、通信狀態、診斷、故障顯示；
○ 動態趨勢、歷史曲線圖顯示；
○ 水擊分析及優化分析；
○ 具有全線啟輸、順序停輸、緊急停輸等功能；
○ 調度員工作站支持安全權限設定，包括：操作員級、運行維護級、工程師級等。
工程師工作站
工程師工作站采用Microsoft Windows NT 4.0作為操作系統，安裝Opto FactoryFloor Suite 3.1d組件。在工程師工作站上，系統維護工程師用OptoControl在線修改或下裝控制方案，在線診斷通信錯誤；用OptoDisplay修改或組態顯示界面；用OptoSDK進行相應功能的開發。
工程師工作站還可用于系統管理員監視控制軟件的運行情況，開發數據庫或應用程序，軟件安裝等
網絡與通信設備
新鄉調度中心局域網系統可與新鄉辦公局域網相連，并作為新鄉辦公局域網上的一個節點，實現數據共享。
徐州調度管理中心
徐州管理中心是對管道局各條線路實現集中管理的數據中心，對中洛線的生產運行和設備狀況進行數據采集和遠程監視。
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選擇OPTO 22公司
SNAP PAC系統的
六大理由
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1 簡單易操作
SNAP PAC系統由四個部分統一整合而成：軟件、控制器、智能處理器和I/O。系統建立、調試程序，以及故障維護都更簡便，大大減少了系統開發及投入運行的時間。
2 更低的長期成本
SNAP PAC系統的成本低于許多PLC系統，并且由于軟件是免費的，您不需要投入高昂的費用，便可投入使用該系統。我們為您提供免費的培訓以及技術支持，因此對于設備的整個使用期來測試，系統成本會大幅降低。
3 適用于多類自動應用的SNAP PAC系統
SNAP PAC系統功能強大。一套系統，便可用于多個自動化項目中，幫助您完成過程控制、離散自動化、能耗管理、數據采集，甚至遠程集中監控。
分布式智能，幫助您隨時隨地方便地添加I/O。擁有了有線/無線控制器及I/O，您就可根據實際所需，將有線網絡轉換到無線網絡，或者立即實現兩個網絡的通訊。
靈活的硬件讓您無需浪費更多的投資，節省了金錢及時間。
4 高級編程工具
SNAP PAC系統的編程方式采用直觀的流程圖，也可運用更高級的腳本語言，或者結合兩者一起使用。這兩種方法所包括的指令，用于標準的過程控制以及離散自動化的功能塊、浮點型數字、串行處理、排列、子程序、指針變量等，其他的高級工具用于復雜的應用。
5 連接到第三方軟件及設備
SNAP PAC控制器及智能處理器，支持OPC、Modbus/TCP、EtherNet/IP。可簡易地將數據導入到SQL數據庫系統，并直接從硬件發送郵件。該系統也可以簡單地使用Modbus、DNP、BACnet、CAN或任意基于串口的設備、儀器，進行通訊。
6 業界最好的I/O
憑借著業內最佳的保障：多數SNAP I/O模塊終身保用。每個模塊出廠前都經過獨立測試，而不是抽樣測試。SNAP PAC系統可以配置從幾個I/O點到數千個I/O點。您可按需，根據信號類型，選擇高可靠性的模擬量、數字量、串口模塊。電壓、電流、交流、直流、熱電偶、RTD、電源檢測器、RS-232、RS-485、Profibus、運動控制、應變測試等等，都可與SNAP PAC系統一同連接。
關于SNAP PAC系統
SNAP PAC系統是Opto 22公司出品，軟硬件集成的系統，用于工業控制、遠程監控、數據采集等應用。簡化了對自動化系統了解、選擇和采購的復雜過程，SNAP PAC系統由以下四部分組成：
SNAP PAC控制器－－－－獨立式和基于機架式的工業控制器；有線/無線模塊可選。
SNAP PAC智能處理器－－－－智能I/O處理器，用于分布式控制。也可選擇有線/無線模塊。
SNAP I/O－－－－模擬量、數字量、串口量、特殊功能I/O模塊，可與現場設備、儀器、傳感器相連接。所有I/O模塊可交替與標準的以及有線/無線智能處理器一同工作。
這四個簡單，又具有很大靈活性的系統組成部件，可處理任何情況，從最基本的設備監控到完整的工廠自動化。
通訊網絡及協議
SNAP PAC系統自帶Ethernet網絡協議，因此您無需擔心成本，以及額外添加網絡通訊卡的麻煩。系統中的分布式I/O可運行在以太網或串行網絡，也可同時運行于兩個網絡。另外，您可以與大量的串行設備通訊，例如條形碼閱讀器、RFID閱讀器、串口顯示器、modem等。
由于SNAP PAC系統運行于標準的Ethernet網絡，可直接與計算機、基于Ethernet的設備相互通訊，使用標準的協議包括TCP/IP、UDP/IP、郵件傳輸協議SMTP、網絡管理協議SNMP、Modbus/TCP、及用于Allen-Bradley PLC系統的EtherNet/IP等。
關于OPTO 22
Opto 22公司研發并制造應用于工業自動化、能耗管理、遠程監控、數據采集的軟硬件設備。Opto 22的產品是標準化的，用于商業網絡及計算機技術中，以簡單易用、創新、高品質、高可靠性而聞名世界。Opto 22的輸入/輸出以及控制系統，允許客戶從所有的設備、電子儀器儀表監測、控制、采集數據，這些都是項目運行的關鍵。Opto 22產品適用于自動化終端用戶、OEM，信息技術及操作人員已經為全球10,000套設備安裝了該產品。公司始建與1974年，總部位于美國加州的Temecula。Opto 22的產品通過全球網絡的分銷商及系統集成商出售。預知更多信息，請聯系Opto 22上海代表處，電話：021-58358249，郵箱：optochina@opto22.com。網址：www.opto22.com.cn。
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