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罗克韦尔上海大众燃气SCADA系统

--罗克韦尔上海大众燃气SCADA系统

供稿:罗克韦尔自动化(中国)有限公司 2008/12/26 9:10:00

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  • 关键词: 编码器 电机 opc
  • 摘要:上海大众燃气SCADA系统监测范围包括: 3个储配站、20个调压站,5个流量站,监测通讯量为每分钟470条工况数据,近8MB数据流量,形成完整的、相对独立的远程实时监测网络。同时,调度室与公司本部、输配所以及市燃气处组成广域网结构。本系统的设备主要分布在各远程站现场、供气部调度中心、公司本部和输配所。该系统是大型的广域实时监控SCADA系统,系统目前所采用的技术水平处于先进和实用的水平,采用了罗克韦尔自动化先进的RSView SE和ControlLogix产品,该系统特别在系统通讯方面提供了通信方式和管道,体现了本系统的最大特色。

摘要:上海大众燃气SCADA系统监测范围包括:
3个储配站、20个调压站,5个流量站,监测通讯量为每分钟470条工况数据,近8MB数据流量,形成完整的、相对独立的远程实时监测网络。同时,调度室与公司本部、输配所以及市燃气处组成广域网结构。本系统的设备主要分布在各远程站现场、供气部调度中心、公司本部和输配所。该系统是大型的广域实时监控SCADA系统,系统目前所采用的技术水平处于先进和实用的水平,采用了罗克韦尔自动化先进的RSView SE和ControlLogix产品,该系统特别在系统通讯方面提供了通信方式和管道,体现了本系统的最大特色。
关键词:计算机 自动化控制 RSView SE ControlLogix

一、系统概述
     上海大众燃气有限公司承担着上海市苏州河与黄浦江之间地区的城市燃气供应任务,随着上海城市建设快速发展和人民生活水平的不断提高,人们对城市燃气的供应服务质量和燃气供应量提出了越来越高的要求,并且,上海城市燃气的现代化水平也必须与上海作为国际性大都市的形象和地位相适应。因此,上海大众燃气有限公司建立具有先进水平的燃气SCADA系统是势在必行的。

  上海大众燃气SCADA系统项目于2002年7月正式进入实施阶段,新建的燃气SCADA系统的监测范围包括: 3个储配站、23个数据采集站点,监测通讯量为每分钟470条工况数据,近8MB数据流量,形成完整的、相对独立的远程实时监测网络。同时,调度室与公司本部、输配所以及市燃气处组成广域网结构。

  SCADA系统中心调度室,不仅实时采集各远程监测站点的管网工况信息,并直接存入SQL
Server数据库,同时将各类信息分别处理,根据燃气处、公司本部、以及公司其他部门对不同信息的需求,向各部门提供有关的数据,使中心调度室成为上海大众燃气有限公司全面掌握全区域内燃气输配运行工况的信息中心,以及公司内的各部门间、公司与燃气行业间的有关输配生产数据传递的信息枢纽。

二、SCADA系统监测对象
  本SCADA系统的监测对象包括:扬高路储配站、漕宝路储配站、徐泾储配站、焦化厂计量站、扬家渡计量站、苏州河吴淞路桥管流量站、苏州河成都路桥管流量站、20个调压站、3个流量检测点。系统规模共计1个调度中心、23个远程监测站点,从而构成具有一定规模的、布局合理的城市区域燃气输配监测网。

  压力站点所监测和控制的工况数据主要是:调压站中压压力值、低压压力值、压力报警限值、站点通讯状态。流量计量站实时采集一次流量仪表输出的累积流量、瞬时流量、校正流量等数值,经PLC处理后,通过通讯信道向调度室传送。

三、SCADA系统总体框架
  上海大众燃气有限公司SCADA系统,是一个具有一定规模、较为复杂的多类型混合系统,不同类型的远程站,有不同的数据要求,而不同远程站的环境条件和数据内容,需要有不同的通信方式相匹配,系统既有工业控制范畴的内容,又有信息管理的技术要求。  

  基于大众燃气调度SCADA系统的技术条件,本系统在总体网络结构上,分成三个层次:
底层为基本监测站点层,即23个PLC现场数据采集终端,其主要任务是采集所在调压站或流量站的实时工况数据,进行现场处理,并通过远程通讯网络向上转发站点工况数据,接受调度端的远程指令。
中间层为实时监测层,即调度室互为冗余的上位机监测平台,接受从远程通讯网络传送上来的站点实时工况信息,并接受信息层调度主机的调度控制指令。

  最上一层是信息管理层,除了调度室的调度主机、群集服务器外,还包括与公司本部、输配部以及市燃气处的远程广域网。

  大众燃气SCADA系统分层结构如图一所示:
  作为一种分析的方法,系统以各部分设备的不同定位来响应系统各技术层面不同的功能要求,在图一中,系统按功能特点划分了三层,其中,信息层追求的是信息的完整性,该层面强调的是“量”。控制层着重的是数据的可靠性,因此,该层面突出的是“质”。而设备层要求的是数据的真实性,因此,该层面必须确保数据的“真”。按照这种分析的方法,可将系统按信息层结构组成和控制层结构组成示意如图二和图三。

 

  本系统的总体结构框图如图三所示。
  1、本系统在结构上以供气调度室为核心,以群集服务器系统为数据枢纽,以SCADA系统为基础数据源,形成公司燃气输配生产的信息平台,该信息平台的中心内容是所有输配生产信息的汇集、分类和信息流程的控制。

  2、在该系统中,供气调度室承担燃气输配生产环节信息中心的任务,所有有关输配生产的信息均汇集于公司调度室的群集服务器,并由供气调度室提供信息分类整理和递送的服务。

  3、供气调度室是整个系统信息层和控制层的结合处,信息层与控制层的信息交换通过本地局域网,并按TCP/IP传输协议进行通信,但内层协议采用EtherNet/IP。EtherNet/IP是一种在现有商用以太网基础上开发的以太网工业(应用)协议,它利用了现有以太网的通讯芯片、物理介质和TCP/IP
套件,在工业控制应用中进行实时控制、网络组态和数据采集。

  4、根据对信息的传送量、信息的传送速度以及经济上的考虑,采用多种通信模式,其中信息层之间的远程通信采用帧中继、控制层之间大信息量站点的通信采用X.25、小信息量站点的通信采用Mobitex,漕宝路储配站则采用无线扩频通信。

  5、信息层内设备间的通信,供气调度室内设备间的通信通过本地局域网,供气调度室与外部网络的远程通信通过帧中继方式,所有信息层内设备间的通信均采用普通的TCP/IP协议。

  6、所有控制层内设备间的通信均在供气调度室与远程站之间,其中通过X.25和无线扩频的通信采用外层为TCP/IP、内层为EtherNet/IP的通信协议,通过Mobitex的通信采用DF1协议的UDP方式。

  7、在供气调度室中,作为信息平台的实时数据部分,PLC将完成所有的控制层信息的远程通信和实时数据的缓存,为信息层提供全部的实时数据映射。而作为信息平台的历史数据部分,由服务器的SQL Server完成所有历史数据库的管理。

  8、供气调度室的实时监测计算机,以实时数据库为核心,该实时数据库主要用于管网工况趋势图查询分析、管网报警和操作事件的记录和查询。

  9、服务器的RSSql和RSLinx完成实时数据向历史数据的转移,通过RSSql和RSLinx与PLC的数据绑定以及时间段的设置,服务器将自动获得SQL数据库的定时记录。

四、SCADA系统的通信
  在SCADA系统中,实时调度网的通信技术性能是全面衡量整个系统技术经济指标的重要内容,实时工业网络的通信技术性能包括通信拓扑结构、网络规划、网络规约等。根据大众燃气供气输配调度的管网区域规模和监测站点数量规模,以及实际调度管理和信息管理情况,本系统采用了多种类型的通讯方式,并对不同的通讯方式进行整合,使得所有调度监测数据都可以透明地传送到供气调度室,而与采用什么样的通讯手段无关。

  1.Mobitex卫星通讯:
       Mobitex是一种通过基站和卫星传输数据的网络平台,建立在蜂窝移动通信技术基础上,采用分组交换传输方式。系统由网络控制中心、交换机、基站、卫星等部分组成。
在本系统中Mobitex承担了管网测压点、部分桥管和计量站以及徐泾储配站等大部分调度区域站点的数据传输任务。Mobitex通信链路如下所示:

 

      由于Mobitex通过基站和卫星进行数据传输,特别是Mobitex提供了对通讯的检测和控制手段,从而使得通讯的可靠性和效率有了很大的提高。

      考虑到管网监测的通讯成本,本系统对Mobitex的运行经济性作了进一步的探究。由于Mobitex采用按信息流量计费的方式进行结算,为此,本系统各测压站点采用“逢变即报”的方式,基本的通信过程以各子站作为启动方,采用事件启动方式和时间启动方式,主站作为接收方。压力测点的各子站(包括测压点和调压站)设置压力变化阈值,事件启动方式以压力变化过阈值作为通信启动事件,目前已配置或将要配置的仪表有满量程分别为100kPa和10kPa中压和低压变送器,均为4~20mA的输出范围,中压和低压的变化阈值分别设为1kPa和0.1kPa,压力测点PLC的现场数据采集扫描周期设定为60秒,当数值<

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