SNAP I/O系统在中原-洛阳原油长输输送管线上的应用
2003/6/20 21:16:00
简介
随着国内石油化工行业的飞速发展，原油管道输送行业正面临新的挑战和发展机遇，许多已有的原油或成品油输送管线需改变现有的生产管理状况才能更好地适应新时期的要求。
中原油田—洛阳炼油厂输油管线（以下简称中洛线）是80年代初期建设原油输送管线，东起中原油田濮阳首站，西至洛阳末站，中间经滑县泵站、卫辉泵站、新乡泵站、武陟泵站、温县泵站共五个中间站，全长255公里，采用油罐—泵—油罐的输送方式，每年输送250万吨原油。原油的生产管理方式是用一台8通道无纸记录仪记录泵站内的生产参数，以人工方式启停泵，值班人员将生产运行和设备的使用情况用电话告知新乡调度中心，徐州输油管理局只能通过打电话方式才能了解中洛线的运行状况。
中洛线SCADA系统在硬件上采用了OPTO 22公司的SNAP I/O系统，软件上使用的是其配套软件FactoryFloor Suite软件，系统运行于Windows NT 4.0平台。新的控制系统全面改变了原有的控制状况，实现了管线超高超低压力的自动保护，自动平衡进出站压力，实现了泵—泵的全密闭输送工艺，使每年输量提高至550万吨。通过微波系统，各泵站自动向新乡调度中心、徐州管理中心上传各泵站的生产参数及设备运行状况并接收下达控制指令，自动巡线并能在原油发生泄漏时马上产生报警及精确定位，自动产生管线最优化运行方式的分析报告，可对水击进行分析及预处理并在发生时实现全线自动保护。
中洛线SCADA控制系统简介
中洛线SNAP SCADA系统分为就地控制层、泵站控制层，新乡调度中心远控，徐州管理中心远程监视四级控制模式，泵站控制层与调度中心采用2MBPS数字与33.6KBPS模拟通讯相互热备份，而调度中心与徐州管理中心采用33.6KBPS模拟通讯方式。
其中，就地控制层可实现在紧急状态的自动联锁保护停泵，是独立于计算机控制系统之外的保护系统，它包括：管线超高压保护、管线超低压保护、泄漏保护等等；
泵站控制层实现对输油泵机组、储罐、进出站管线及阀组、加热炉、清管球收发装置、电气装置等设备的状态监控与报警；具备进出站压力PID调节、生产设备异常保护与报警；上传生产信息和数据并接受调度中心下达的指令等功能。
新乡调度中心是对中洛线生产运行的直接监管者，通过微波系统将各泵站控制层的生产信息和数据集中显示并保存，监视各站的工艺设备、电气设备的运行状况，实现全线密闭输油。同时，可以实现远程启泵、停泵、顺序停输等功能。
调度中心可对全线压力状况进行仿真模拟，可以分析压力波的变化趋势，实施水击超前保护，并动态记录保护时20分钟以内的压力变化趋势。
全线泄漏检测与定位系统可根据管线的压力波分析对管线泄漏状况进行分析与定位，而优化运行系统可以实现全线的生产优化运行。
徐州管理中心通过微波通信系统对中洛线生产运行状况进行远程监管
站控系统
站控系统由SNAP I/O、SNAP LCM4控制器、操作员工作站、打印设备、通信设备、防雷设备等组成。全部7个泵站站控系统共实现模拟量参数采控700余点；数字量参数采控970余点。
SNAP I/O是美国OPTO 22公司新一代的智能模块。它的I/O端与现场端具有4000V光电隔离，模拟量采集模块有15位以上的分辨率，每个模块2-4路输入/输出，且有状态/故障指示灯，PID运算及事件联锁直接在智能底板上运行。当发生故障时，方便更换SNAP I/O 模块，使系统具有更好的可靠性和可维护性。
过程控制器
·CPU 32位Motorola 处理器 带IEEE数字浮点协处理器
·CPU时钟 33MHz
·RAM内存 4 MB
·Flash EEPROM 2 MB
·串口 4个
高性能SNAP LC-M4控制器用于运行各站控系统的控制方案，SNAP LC-M4控制器通过100Mbps以太网卡接入站控局域网，与I/O端的通信速率为115.2Kbps，其中一个232串口连接调制解调器并以50毫秒为周期上传管线泄漏分析所需数据；一个485串口连入加热炉数据，一个485串口连入电气系统过来的电气参数。
每个泵站内设有两台SNAP LC-M4控制器，两台互为热备用。
操作员工作站
操作员工作站基于Microsoft Windows NT 4.0 SP4中文操作系统，上面运行OptoDisplay 3.1d。操作员工作站采用灵活简便的人机交互界面，可实现：
○ 分级登录。分操作员/系统维护工程师/系统管理员三级，各级用户可在登录后修改自已的登录密码。
○ 站控/远控切换。系统管理员可通过远端暂停本站控制，实现远控。
○ 用户管理。系统维护工程师可以在登录后，增删操作员用户，同样，系统管理员可对系统维护工程师进行管理。
○ 数据保存及自动打印。数据可自动保存在SQL数据库中，打印可按用户设定的时间自动打印或人工打印，打印时可选择预览功能。
○ 事件管理功能。用户可查看不同时期的报警记录，操作员对泵/阀的操作记录，各种登录记录等。
○ 其它泵站数据监视。通过网络可以检测其它泵站的生产参数及运行状况。
每个泵站站控系统都是一个独立的控制及管理系统。它们拥有自已的硬盘和内存，有本地的实时和历史数据库，有手动调节及系统自保护功能。如果出现站间通信故障，站控控制系统将接管调度中心的控制而进入单站控制模式。
打印设备
站控系统打印设备用来打印记录下来的各种数据，包括生产报表、报警、事件等。
防雷设备
站控制系统可以对来自外部供电线路、外部通信线路、油罐高位线路的雷击起保护作用。
通信设备
每个站控制系统都是一个10/100M局域网，局域网通过路由器与微波设备相连，连接方式有数字方式和模拟两种，并互为备用。数字通信方式的传输速率可达2Mbps，模拟通信方式可达33.6Kbps。
新乡调度中心
新乡调度中心对中洛线进行全线集中监控与管理，包括数据服务器、调度员工作站、泄漏分析工作站、工程师站、打印设备、通信设备。
数据服务器基于Windows NT Sever 4.0 SP4，，数据数据库服务器是中洛线SCADA系统生产数据管理的核心，它由两台WINDOWS NT服务器组成，内置两块阵列硬盘，接收并镜像保存各站控系统中的生产数据，接收的实时数据存入实时数据库，同时进行数据的越限检查，产生越限报警等。并将实时数据发送到历史数据库中作为历史数据存档，向应用或开发子系统提供计算和分析的实时数据。
数据服务器运行Opto Display 3.1d/Opto Sever 3.1d/ SQL Sever 7.0软件，直接从各站控制器交换生产数据。
调度员工作站
调度员工作站，采用Microsoft Windows NT 4.0 Workstation作为操作系统，应用程序运行Opto Display 3.1d，每台调度员工作站具有相同的功能，互为备用。
调度员工作站具有的主要功能有：
○ 显示中洛线全线概貌：
○ 各站场概貌及动态实时工艺流程图的生成；
○ 各站场电气参数显示；
○ 报警、事件生成、通信状态、诊断、故障显示；
○ 动态趋势、历史曲线图显示；
○ 水击分析及优化分析；
○ 具有全线启输、顺序停输、紧急停输等功能；
○ 调度员工作站支持安全权限设定，包括：操作员级、运行维护级、工程师级等。
工程师工作站
工程师工作站采用Microsoft Windows NT 4.0作为操作系统，安装Opto FactoryFloor Suite 3.1d组件。在工程师工作站上，系统维护工程师用OptoControl在线修改或下装控制方案，在线诊断通信错误；用OptoDisplay修改或组态显示界面；用OptoSDK进行相应功能的开发。
工程师工作站还可用于系统管理员监视控制软件的运行情况，开发数据库或应用程序，软件安装等
网络与通信设备
新乡调度中心局域网系统可与新乡办公局域网相连，并作为新乡办公局域网上的一个节点，实现数据共享。
徐州调度管理中心
徐州管理中心是对管道局各条线路实现集中管理的数据中心，对中洛线的生产运行和设备状况进行数据采集和远程监视。
随着国内石油化工行业的飞速发展，原油管道输送行业正面临新的挑战和发展机遇，许多已有的原油或成品油输送管线需改变现有的生产管理状况才能更好地适应新时期的要求。
中原油田—洛阳炼油厂输油管线（以下简称中洛线）是80年代初期建设原油输送管线，东起中原油田濮阳首站，西至洛阳末站，中间经滑县泵站、卫辉泵站、新乡泵站、武陟泵站、温县泵站共五个中间站，全长255公里，采用油罐—泵—油罐的输送方式，每年输送250万吨原油。原油的生产管理方式是用一台8通道无纸记录仪记录泵站内的生产参数，以人工方式启停泵，值班人员将生产运行和设备的使用情况用电话告知新乡调度中心，徐州输油管理局只能通过打电话方式才能了解中洛线的运行状况。
中洛线SCADA系统在硬件上采用了OPTO 22公司的SNAP I/O系统，软件上使用的是其配套软件FactoryFloor Suite软件，系统运行于Windows NT 4.0平台。新的控制系统全面改变了原有的控制状况，实现了管线超高超低压力的自动保护，自动平衡进出站压力，实现了泵—泵的全密闭输送工艺，使每年输量提高至550万吨。通过微波系统，各泵站自动向新乡调度中心、徐州管理中心上传各泵站的生产参数及设备运行状况并接收下达控制指令，自动巡线并能在原油发生泄漏时马上产生报警及精确定位，自动产生管线最优化运行方式的分析报告，可对水击进行分析及预处理并在发生时实现全线自动保护。
中洛线SCADA控制系统简介
中洛线SNAP SCADA系统分为就地控制层、泵站控制层，新乡调度中心远控，徐州管理中心远程监视四级控制模式，泵站控制层与调度中心采用2MBPS数字与33.6KBPS模拟通讯相互热备份，而调度中心与徐州管理中心采用33.6KBPS模拟通讯方式。
其中，就地控制层可实现在紧急状态的自动联锁保护停泵，是独立于计算机控制系统之外的保护系统，它包括：管线超高压保护、管线超低压保护、泄漏保护等等；
泵站控制层实现对输油泵机组、储罐、进出站管线及阀组、加热炉、清管球收发装置、电气装置等设备的状态监控与报警；具备进出站压力PID调节、生产设备异常保护与报警；上传生产信息和数据并接受调度中心下达的指令等功能。
新乡调度中心是对中洛线生产运行的直接监管者，通过微波系统将各泵站控制层的生产信息和数据集中显示并保存，监视各站的工艺设备、电气设备的运行状况，实现全线密闭输油。同时，可以实现远程启泵、停泵、顺序停输等功能。
调度中心可对全线压力状况进行仿真模拟，可以分析压力波的变化趋势，实施水击超前保护，并动态记录保护时20分钟以内的压力变化趋势。
全线泄漏检测与定位系统可根据管线的压力波分析对管线泄漏状况进行分析与定位，而优化运行系统可以实现全线的生产优化运行。
徐州管理中心通过微波通信系统对中洛线生产运行状况进行远程监管
站控系统
站控系统由SNAP I/O、SNAP LCM4控制器、操作员工作站、打印设备、通信设备、防雷设备等组成。全部7个泵站站控系统共实现模拟量参数采控700余点；数字量参数采控970余点。
SNAP I/O是美国OPTO 22公司新一代的智能模块。它的I/O端与现场端具有4000V光电隔离，模拟量采集模块有15位以上的分辨率，每个模块2-4路输入/输出，且有状态/故障指示灯，PID运算及事件联锁直接在智能底板上运行。当发生故障时，方便更换SNAP I/O 模块，使系统具有更好的可靠性和可维护性。
过程控制器
·CPU 32位Motorola 处理器 带IEEE数字浮点协处理器
·CPU时钟 33MHz
·RAM内存 4 MB
·Flash EEPROM 2 MB
·串口 4个
高性能SNAP LC-M4控制器用于运行各站控系统的控制方案，SNAP LC-M4控制器通过100Mbps以太网卡接入站控局域网，与I/O端的通信速率为115.2Kbps，其中一个232串口连接调制解调器并以50毫秒为周期上传管线泄漏分析所需数据；一个485串口连入加热炉数据，一个485串口连入电气系统过来的电气参数。
每个泵站内设有两台SNAP LC-M4控制器，两台互为热备用。
操作员工作站
操作员工作站基于Microsoft Windows NT 4.0 SP4中文操作系统，上面运行OptoDisplay 3.1d。操作员工作站采用灵活简便的人机交互界面，可实现：
○ 分级登录。分操作员/系统维护工程师/系统管理员三级，各级用户可在登录后修改自已的登录密码。
○ 站控/远控切换。系统管理员可通过远端暂停本站控制，实现远控。
○ 用户管理。系统维护工程师可以在登录后，增删操作员用户，同样，系统管理员可对系统维护工程师进行管理。
○ 数据保存及自动打印。数据可自动保存在SQL数据库中，打印可按用户设定的时间自动打印或人工打印，打印时可选择预览功能。
○ 事件管理功能。用户可查看不同时期的报警记录，操作员对泵/阀的操作记录，各种登录记录等。
○ 其它泵站数据监视。通过网络可以检测其它泵站的生产参数及运行状况。
每个泵站站控系统都是一个独立的控制及管理系统。它们拥有自已的硬盘和内存，有本地的实时和历史数据库，有手动调节及系统自保护功能。如果出现站间通信故障，站控控制系统将接管调度中心的控制而进入单站控制模式。
打印设备
站控系统打印设备用来打印记录下来的各种数据，包括生产报表、报警、事件等。
防雷设备
站控制系统可以对来自外部供电线路、外部通信线路、油罐高位线路的雷击起保护作用。
通信设备
每个站控制系统都是一个10/100M局域网，局域网通过路由器与微波设备相连，连接方式有数字方式和模拟两种，并互为备用。数字通信方式的传输速率可达2Mbps，模拟通信方式可达33.6Kbps。
新乡调度中心
新乡调度中心对中洛线进行全线集中监控与管理，包括数据服务器、调度员工作站、泄漏分析工作站、工程师站、打印设备、通信设备。
数据服务器基于Windows NT Sever 4.0 SP4，，数据数据库服务器是中洛线SCADA系统生产数据管理的核心，它由两台WINDOWS NT服务器组成，内置两块阵列硬盘，接收并镜像保存各站控系统中的生产数据，接收的实时数据存入实时数据库，同时进行数据的越限检查，产生越限报警等。并将实时数据发送到历史数据库中作为历史数据存档，向应用或开发子系统提供计算和分析的实时数据。
数据服务器运行Opto Display 3.1d/Opto Sever 3.1d/ SQL Sever 7.0软件，直接从各站控制器交换生产数据。
调度员工作站
调度员工作站，采用Microsoft Windows NT 4.0 Workstation作为操作系统，应用程序运行Opto Display 3.1d，每台调度员工作站具有相同的功能，互为备用。
调度员工作站具有的主要功能有：
○ 显示中洛线全线概貌：
○ 各站场概貌及动态实时工艺流程图的生成；
○ 各站场电气参数显示；
○ 报警、事件生成、通信状态、诊断、故障显示；
○ 动态趋势、历史曲线图显示；
○ 水击分析及优化分析；
○ 具有全线启输、顺序停输、紧急停输等功能；
○ 调度员工作站支持安全权限设定，包括：操作员级、运行维护级、工程师级等。
工程师工作站
工程师工作站采用Microsoft Windows NT 4.0作为操作系统，安装Opto FactoryFloor Suite 3.1d组件。在工程师工作站上，系统维护工程师用OptoControl在线修改或下装控制方案，在线诊断通信错误；用OptoDisplay修改或组态显示界面；用OptoSDK进行相应功能的开发。
工程师工作站还可用于系统管理员监视控制软件的运行情况，开发数据库或应用程序，软件安装等
网络与通信设备
新乡调度中心局域网系统可与新乡办公局域网相连，并作为新乡办公局域网上的一个节点，实现数据共享。
徐州调度管理中心
徐州管理中心是对管道局各条线路实现集中管理的数据中心，对中洛线的生产运行和设备状况进行数据采集和远程监视。
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选择OPTO 22公司
SNAP PAC系统的
六大理由
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1 简单易操作
SNAP PAC系统由四个部分统一整合而成：软件、控制器、智能处理器和I/O。系统建立、调试程序，以及故障维护都更简便，大大减少了系统开发及投入运行的时间。
2 更低的长期成本
SNAP PAC系统的成本低于许多PLC系统，并且由于软件是免费的，您不需要投入高昂的费用，便可投入使用该系统。我们为您提供免费的培训以及技术支持，因此对于设备的整个使用期来测试，系统成本会大幅降低。
3 适用于多类自动应用的SNAP PAC系统
SNAP PAC系统功能强大。一套系统，便可用于多个自动化项目中，帮助您完成过程控制、离散自动化、能耗管理、数据采集，甚至远程集中监控。
分布式智能，帮助您随时随地方便地添加I/O。拥有了有线/无线控制器及I/O，您就可根据实际所需，将有线网络转换到无线网络，或者立即实现两个网络的通讯。
灵活的硬件让您无需浪费更多的投资，节省了金钱及时间。
4 高级编程工具
SNAP PAC系统的编程方式采用直观的流程图，也可运用更高级的脚本语言，或者结合两者一起使用。这两种方法所包括的指令，用于标准的过程控制以及离散自动化的功能块、浮点型数字、串行处理、排列、子程序、指针变量等，其他的高级工具用于复杂的应用。
5 连接到第三方软件及设备
SNAP PAC控制器及智能处理器，支持OPC、Modbus/TCP、EtherNet/IP。可简易地将数据导入到SQL数据库系统，并直接从硬件发送邮件。该系统也可以简单地使用Modbus、DNP、BACnet、CAN或任意基于串口的设备、仪器，进行通讯。
6 业界最好的I/O
凭借着业内最佳的保障：多数SNAP I/O模块终身保用。每个模块出厂前都经过独立测试，而不是抽样测试。SNAP PAC系统可以配置从几个I/O点到数千个I/O点。您可按需，根据信号类型，选择高可靠性的模拟量、数字量、串口模块。电压、电流、交流、直流、热电偶、RTD、电源检测器、RS-232、RS-485、Profibus、运动控制、应变测试等等，都可与SNAP PAC系统一同连接。
关于SNAP PAC系统
SNAP PAC系统是Opto 22公司出品，软硬件集成的系统，用于工业控制、远程监控、数据采集等应用。简化了对自动化系统了解、选择和采购的复杂过程，SNAP PAC系统由以下四部分组成：
PAC Project 软件套件－－－－简单易用的基于流程图的编程方式、HMI（人机界面）、可选的OPC客户端以及数据库连接软件。
SNAP PAC控制器－－－－独立式和基于机架式的工业控制器；有线/无线模块可选。
SNAP PAC智能处理器－－－－智能I/O处理器，用于分布式控制。也可选择有线/无线模块。
SNAP I/O－－－－模拟量、数字量、串口量、特殊功能I/O模块，可与现场设备、仪器、传感器相连接。所有I/O模块可交替与标准的以及有线/无线智能处理器一同工作。
这四个简单，又具有很大灵活性的系统组成部件，可处理任何情况，从最基本的设备监控到完整的工厂自动化。
通讯网络及协议
SNAP PAC系统自带Ethernet网络协议，因此您无需担心成本，以及额外添加网络通讯卡的麻烦。系统中的分布式I/O可运行在以太网或串行网络，也可同时运行于两个网络。另外，您可以与大量的串行设备通讯，例如条形码阅读器、RFID阅读器、串口显示器、modem等。
由于SNAP PAC系统运行于标准的Ethernet网络，可直接与计算机、基于Ethernet的设备相互通讯，使用标准的协议包括TCP/IP、UDP/IP、邮件传输协议SMTP、网络管理协议SNMP、Modbus/TCP、及用于Allen-Bradley PLC系统的EtherNet/IP等。
关于OPTO 22
Opto 22公司研发并制造应用于工业自动化、能耗管理、远程监控、数据采集的软硬件设备。Opto 22的产品是标准化的，用于商业网络及计算机技术中，以简单易用、创新、高品质、高可靠性而闻名世界。Opto 22的输入/输出以及控制系统，允许客户从所有的设备、电子仪器仪表监测、控制、采集数据，这些都是项目运行的关键。Opto 22产品适用于自动化终端用户、OEM，信息技术及操作人员已经为全球10,000套设备安装了该产品。公司始建与1974年，总部位于美国加州的Temecula。Opto 22的产品通过全球网络的分销商及系统集成商出售。预知更多信息，请联系Opto 22上海代表处，电话：021-58358249，邮箱：optochina@opto22.com。网址：www.opto22.com.cn。
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