西門子ET200 IM 153-1模塊6ES7 153-1AA03-0XB5 原裝
四、 自控系統(tǒng)
4.1 概述
本工程自動控制設(shè)計(jì)內(nèi)容包括涿州首站、保定分輸站、定州分輸站、石家莊末站站控系統(tǒng)和石家莊調(diào)度控制中心等。
涿州首站、保定分輸站、定州分輸站和石家莊末站的站控系統(tǒng)負(fù)責(zé)采集站場工藝過程參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)等，如溫度、壓力、流量及供配電系統(tǒng)等參數(shù)，對閥門的開、關(guān)和故障狀態(tài)、火災(zāi)報(bào)警、可燃?xì)怏w檢測等進(jìn)行監(jiān)測。石家莊調(diào)度控制中心是管線的管理中心和調(diào)度核心，負(fù)責(zé)對管道沿線的涿州首站、保定分輸站、定州分輸站和石家莊末站的運(yùn)行實(shí)行統(tǒng)一調(diào)度管理，監(jiān)視站場重要的運(yùn)行參數(shù)和狀態(tài)，設(shè)定值和各項(xiàng)操作命令能夠從調(diào)度中心準(zhǔn)確地下達(dá)到有關(guān)站場。站場控制系統(tǒng)和調(diào)度中心組成了SCADA系統(tǒng)。
SCADA系統(tǒng)框圖
4.2 自控水平
調(diào)度控制中心、中間各站場站控系統(tǒng)、現(xiàn)場儀表組成一個(gè)三級監(jiān)測、控制管理的系統(tǒng)模式。
第一級：為就地儀表、手動和站場系統(tǒng)監(jiān)控(站場儀表)。
第二級：實(shí)現(xiàn)站控系統(tǒng)值班控制室內(nèi)的集中監(jiān)視控制（站控系統(tǒng)）。
第三級：石家莊設(shè)調(diào)度控制中心集中遠(yuǎn)程監(jiān)視控制（監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即SCADA系統(tǒng)）。 4.3 控制方案
本工程儀表及自動化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、選型以技術(shù)*、經(jīng)濟(jì)實(shí)用為原則，自控系統(tǒng)采用監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)）。在石家莊末站設(shè)調(diào)度控制中心，首站、末站及各分輸站均設(shè)站控系統(tǒng)監(jiān)控全站。經(jīng)過仔細(xì)的考察和比選，采用了羅克韋爾自動化ControlLogix
系列PLC構(gòu)成集中監(jiān)視、分散控制方案。ControlLogix 系列PLC是羅克韋爾自動化公司最新推出的、功能更強(qiáng)大的可編程邏輯控制器。它有以下特點(diǎn)：
模塊化：ControlLogix系統(tǒng)的模塊化的I/O、內(nèi)存及通訊接口為用戶提供了一種即可組態(tài)又便于擴(kuò)展的系統(tǒng)。用戶可以根據(jù)需要靈活配置所需的I/O數(shù)量，內(nèi)存容量以及通訊網(wǎng)絡(luò)。以后當(dāng)用戶需要進(jìn)一步擴(kuò)展系統(tǒng)時(shí)，可隨時(shí)添加I/O，內(nèi)存及通訊接口。最大I/O點(diǎn)數(shù)為128000。
帶電插拔：ControlLogix允許用戶帶電插拔系統(tǒng)中的任何模塊，而不會對模塊造成損壞。這樣用戶就可以在繼續(xù)維持系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)更換故障模塊。
高分辯率I/O：最高16位，可選帶自診斷功能模塊，I/報(bào)告。
高速傳送：ControlLogix
所采用的PRODUCER/CONSUMER技術(shù)使得數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)絡(luò)之間，網(wǎng)絡(luò)的鏈路之間以及通過背板的模塊之間實(shí)現(xiàn)有效的高速傳送。
高強(qiáng)度工業(yè)硬件平臺：ControlLogix采用特殊設(shè)計(jì)的高強(qiáng)度工業(yè)硬件平臺，從而可耐受振動，高溫以及各種工業(yè)環(huán)境下的電器干擾。
分布式處理：通過Ethernet，ControlNet和DeviceNet網(wǎng)絡(luò)將處理器連接起來，可以實(shí)現(xiàn)分布式處理。
IEC-1131-complaint操作系統(tǒng)：該操作系統(tǒng)提供了真正具有優(yōu)先級的多任務(wù)環(huán)境，從而允許用戶通過單獨(dú)排定軟件組件來滿足自己的應(yīng)用要求。這就大大提高了處理器的效率而且降低了成本，因?yàn)樗梢詼p少用戶整個(gè)控制系統(tǒng)的處理器數(shù)量。 4.4 系統(tǒng)組成及特點(diǎn)
本系統(tǒng)中冗余的ControlLogix 站控制系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：
兩個(gè)四槽框架：1756-A4；
兩個(gè)處理器模塊：1756-L55M13；
兩個(gè)ControlNet模塊：1756-CNB/D；
兩個(gè)冗余模塊：1757-SRM；
冗余模塊連接電纜：1757-SRC1；
兩個(gè)I/O框架：包括ControlNet模塊，ENET模塊，串口通訊模塊1756-MVI，相應(yīng)的I/O模塊。用于連接超聲波流量計(jì)、渦輪流量計(jì)、電動球閥和其它現(xiàn)場儀表設(shè)備。主要信號包括4~20mADC、開關(guān)信號、RS485接口信號等。 這個(gè)冗余系統(tǒng)的主要特點(diǎn)有：
控制系統(tǒng)高可靠性的化；
不需要用戶編程；
保證在最高優(yōu)先級任務(wù)邏輯控制下的輸出的無擾動切換；
切換只需100ms；
支持Logix5555處理器及CNB（D系列以上）模塊；
切換相對通過各種網(wǎng)絡(luò)與冗余框架相連的其它設(shè)備來講透明；
從主控制器到從控制器的程序裝載過程透明；
對主控制器在線進(jìn)行的設(shè)置/命令/編輯自動傳遞給從控制器；
用戶可對切換進(jìn)行“取消"或“恢復(fù)"操作。
ControlLogix 冗余系統(tǒng)與I/O框架用ControlNet連接，與上位機(jī)及調(diào)度中心通過以太網(wǎng)連接。 4.5 系統(tǒng)功能
站控制系統(tǒng)主要功能：
數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理；
站場設(shè)備控制；
現(xiàn)場設(shè)備遠(yuǎn)程控制；
站場正常關(guān)閉控制和緊急停車控制；
各系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊；
各系統(tǒng)時(shí)鐘同步；
操作員權(quán)限控制：操作員身份確認(rèn)，行為記錄；
報(bào)警管理：顯示所有存在的報(bào)警和所有返回到正常狀態(tài)下沒有經(jīng)過確認(rèn)的報(bào)警情況，顯示報(bào)警時(shí)間；
趨勢曲線管理：包括時(shí)實(shí)和歷史趨勢曲線；
監(jiān)視控制畫面：準(zhǔn)確形象顯示現(xiàn)場工藝流程，支持快捷鍵操作；
報(bào)表生成：定時(shí)打印生產(chǎn)報(bào)表、歷史報(bào)表等。
上位監(jiān)控軟件使用了開放的面向工業(yè)應(yīng)用的集成開發(fā)軟件Citect。SCADA系統(tǒng)主通信手段為DDN，同時(shí)采用PSTN作為備用通道。調(diào)度控制中心的計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)由服務(wù)器、操作員工作站、工程師工作站、經(jīng)理終端及報(bào)警、報(bào)表打印機(jī)等組成。為提高系統(tǒng)的可靠性，服務(wù)器和局域網(wǎng)（LAN）采用冗余配置，操作員工作站、工程師工作站等均作為局域網(wǎng)上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，共享服務(wù)器的資源。這樣設(shè)計(jì)不僅技術(shù)*、操作簡單，且經(jīng)過工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐考驗(yàn)具有很高可靠性。軟件的配置采用模塊化，以便于版本修改和升級。 調(diào)度控制中心具備了以下多種功能：
全線工藝流程畫面顯示；
數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、顯示和存儲歷史數(shù)據(jù)；
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