浙大中控 WebField JX-300X DCS在石油储运上的应用

摘 要： 　　本文简要介绍了Webfield JX-300X DCS特点，叙述了控制系统的总体设计方案，重点说明了JX-300X DCS与其他智能设备间通讯的实现和储运管理信息管理的实现。 关键词： 石油储运；DCS；数据通讯；信息化管理 Abstract: This text has introduced the WebField JX-300X DCS characteristics briefly and narrated the overall design plan of the control system. The main content is about the realization of communication, the management of warehousing, transportation and information between the JX-300X DCS and other intellectual equipments. Keyword: Petroleum warehousing and transportation; DCS; Communication of the data; the informatilization management 0.引 言 　　大庆石油储运销售分公司南三油库位于大庆油田的西南部，地处大庆市大同区,为年外输计量交接原油4000多万吨和存储能力60万立方米的大型油库，总占地面积约80万平方米，是国家一级要害生产单位和计量单位。南三油库主要担负着大庆油田80%左右的原油计量以及向林源炼油厂、联谊石化总厂外输原油计量等任务，年进出库原油约1100万吨。 　　此次大庆石油储运集团南三油库通过社会招标，最终选择采用JX-300X DCS，我们克服了监测区域面积大、参数实时准确性要求高、现场通讯互联设备多等困难，很好的完成了实现现场数据的实时采集和信息化管理，大大的提高了南三油库石油储运工作的效率，降低了岗位工人的劳动强度。 1.WebField JX-300X DCS 　　JX-300X DCS的基本组成包括工程师站（ES）、操作站（OS）、控制站（CS）和通讯网络SCnet II。在通讯网络上挂接通信接口单元（CIU）可实现JX-300X DCS与PLC等数字设备的连接；通过多功能计算站（MFS）和相应的应用软件AdvanTrol-PIMS可实现与企业管理计算机网的信息交换，从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集成综合自动化。JX-300X DCS覆盖了大型集散系统的安全性、冗余功能、网络扩展功能、集成的用户界面及信息存取功能,系统规模变换灵活，可以实现从一个单元的过程控制，到全厂范围的自动化集成。 　　JX-300X DCS控制网络SCnet Ⅱ连接工程师站、操作站、控制站和通讯处理单元。通讯网络采用总线形或星形拓扑结构，曼彻斯特编码方式，遵循开放的TCP/IP协议和IEEE802.3标准。SCnet Ⅱ采用1∶1冗余的工业以太网，TCP/IP的传输协议辅以实时的网络故障诊断。其特点是可靠性高、纠错能力强、通信效率高。SCnet Ⅱ真正实现了控制系统的开放性和互连性。通过配置交换器（SWITCH），操作站之间的网络速度达100Mbps，而且可以接多个SCnet Ⅱ子网，形成一种组合结构。 2.装置控制系统总体设计 　　大庆油田南三油库现下设主要计量岗位4个，即：集输队计量站、1＃泵房计量站、2＃泵房计量站和总外输计量站。根据南三油库的实际情况，JX-300X DCS主要由7个分散的单元组成，各个单元间的距离较远，分别为集输队计量站主控制室、1＃泵房控制室、2＃泵房控制室、总外输控制室、队部调度室、队部交换机房和队部调度室。 集输队计量站控制站为本地主控制站、工程师站兼做数据监测站；1＃泵房控制站、2＃泵房控制站均为远程I/O单元、数据监测站，通过JX-300X DCS内部远程I/O通讯线实现与集输队计量站本地控制站之间的联网通讯；总外输控制室设置与Foxboro I/A系统、北京安控阴极保护RTU系统通讯的数据监测站；队部调度室设置远程数据监测站；队部交换机房设立SQL SERVER网关服务器，构成信息化管理SQL数据库，为油库信息化管理网提供实时数据和历史数据；总外输交换机房作为网络调度室，负责所有监测单元的网络数据交换。系统的结构组成见 图1。 　　JX-300X DCS控制站通过主控制卡、数据转发卡和多功能智能I/O卡件实现现场过程信号的采集、处理、控制等。系统监测点为油库设备550台套，其中主要设备有：5万立方米储油罐12座；输油泵房两座，机泵23台，输油计量间两座，流量计32台（其中有刮板流量计20台），标准体积管两套，大型进库油阀组间两座，大型消汽器间一座， 9台消汽器及5套收球装置。JX-300X DCS将各个分散的控制单元的石油储运数据，例如各条石油管道中原油的温度、压力、流量等实时参数及各台储油泵、输油泵的运行电流、电压等实时参数数据集中采集监测，并通过JX-300X DCS的内部算法实现石油储运瞬时流量的累计的监测。 　　大庆南三油库JX-300X DCD中主控制卡、数据转发卡及控制系统内部、外部网络均按冗余设置，控制站的所有卡件，都按智能化要求设计，均采用专用的微处理器，负责该卡件的控制、检测、运算、处理以及故障诊断等工作，在系统内部实现了全数字化的数据传输和数据处理。 3．DCS与其他智能设备的通讯实现 　　大庆南三油库JX-300X DCS工程实施中涉及与UBG-II仪表液位数据通讯，与总外输控制站Foxboro I/A系统通讯，以及与北京安控阴极保护RTU系统通讯等通讯工作，通过JX-300X DCS中的SP244通讯接口网关卡、JX-Extend OPC客户端软件和MisInter Mis接口软件很好地完成了安全可靠的通讯数据交换。 3.1 JX-300X DCS与UBG-II仪表液位数据通讯 　　大庆南三油库所使用的UBG系列光导电子液位仪是北京航天科智科技有限公司产品。该系列仪表由现场一次表（安装结构件及变送器）和控制室二次仪表组成，与JX-300X DCS一起构成罐区监控管理系统。现场安装的液位仪型号为UBG-II型，共有UBG-IIA一台，UBG-IICH十二台。其中，UBG-IIA二次仪表提供输出RS485专用接口。 （1）通讯模式、通讯接口电气标准： 符合RS-232、RS-485国际标准。 （2）通讯协议： ◆ 采用串行通讯方式，自定义协议； ◆ 通讯参数：波特率9600，无奇偶校验，8位数据位，1位停止位； ◆ 通讯控制方式：采用主从控制方式，SP244通讯接口网关卡为主站，通讯转换器为从站； ◆ 通讯数据格式：上位机（网关卡）发送报文格式：0FFH，站号，01H，站号，00H,00H,81H；下位机应答报文格式（141个字节）：11个字节的字头，60个字节的液位数据，4个分割字节，60个温度数据，4个分割字节，2个结束标志。 （3）硬件配置 ◆ JX-300X DCS SP244通讯接口网关卡1块； ◆ 通讯信号转换仪一台，型号为MODBUSCOMMCARD，RS485-RS232接口； ◆ 1根“UBG”专用通讯电缆，用于从二次表引出RS-485信号至通讯信号转换仪； ◆ 1根232串行通讯电缆，从转换仪引出RS-232信号至SP244卡。 （4）实施方法 在工程实施中，我们使用JX-300X DCS SCX语言自定义通讯函数读取UBG仪表监测的12座储油罐数据，并写入到JX-300X DCS自定义位号中，在通过上位机编程实现上位机数据实时监测。 3.2 JX-300X DCS 与其他智能设备的OPC 通讯实现 3.2.1 JX-300X DCS与总外输控制站Foxboro I/A系统通讯 　　大庆南三油库总外输计量站运用Foxboro I/A系统对各条石油管道中原油的温度、压力、流量等实时参数数据集中采集监测。由于不同控制系统采用的通讯格式和数据结构都不一样，此次采用JX-300X DCS JX-Extend OPC客户端软件与Foxboro I/A系统进行数据通讯，以获取Foxboro I/A系统监测数据参数。 　　在工程实施过程中，将Foxboro I/A系统从原来的AW51B升级到AW51F，增加一台Foxboro操作站(SUN)，SUN操作站配置：CPU处理机为64位UltraSPARC B5RISC芯片，内存为512MB，1.44MB软驱40GB硬盘，一个以太网卡，644MBCD-ROM，21”显示器，分辨率为1280×1024，鼠标，工程师键盘，输入电压220Vac，功耗120W。在老的Foxboro系统操作站中插入一块通讯卡，数据通过此通讯卡送到增加的SUN工作站中进行处理，处理后的数据在送入网关计算机中，Foxboro I/A系统AIM*AT OPC Server、浙大中控的OPC-Client JX-Extend OPC客户端接口软件安装在网关计算机内，将SUN操作站和网关计算机通过以太网连接起来，数据先在SUN操作站内处理后变成以太网数据送到网关计算机，然后通过OPC接口再送入JX-300X DCS内部。 (1)实现方法： ◆ Foxboro I/A系统提供的AIM*AT OPC Server将当前控制信息转化为标准的数据格式 ◆ JX-Extend OPC客户端软件负责从AIM*AT OPC Server中读取数据，并且把那些已被原控制系统或智能设备转化后的标准数据映射为JX-300X DCS相应的自定义变量 ◆ 再把从AIM*AT OPC Server中取到的已被转化为标准格式的数据通过以太网传输，写到JX-300X DCS自定义变量中去 ◆ JX-300X DCS再把写到自定义变量中的数据通过以太网传输，在JX-300X DCS监控软件中反映出来，实现对Foxboro I/A系统监测数据参数的监测。工作原理见 图2。 (2) OPC 接口软件介绍 ◆ JX-Extend OPC客户端接口软件实现OPC客户端的功能，与OPC服务器传递数据，并把数据传递到JX-300X DCS的下位机的自定义变量中去。 ◆ AIM*AT OPC Server提供符合OPC Specifications标准的接口，为OPC Clients提供实时数据 (OPC DA) 和历史数据(OPC HDA)。该Server支持OPC Data Access Custom Interface standard V1.0和V 2.04，以及OPC Historical Data Access Custom Interface standard V1.0。 ◆ 软件运行平台 网关计算机硬件系统：计算机（微处理器PIV1.8G，256MB内存，40G硬盘，40速光驱，3.5"软驱，标准键盘，鼠标），17"显示器，卧式机箱 网关计算机操作系统：Win2