2009-07-27
二.工艺介绍
1. CB30A中心平台站控系统
CB30A中心平台站控系统由过程控制系统（简称PCS）、紧急关断系统（ESD）和火气监控系统（F&G）三部分组成，负责中心平台自身的生产管理和过程控制。
（1）过程控制系统（简称PCS）
过程控制系统（简称PCS）完成中心平台原油处理系统、辅助系统等工艺过程的测量和控制，保障工艺系统可靠、平稳的运行，实现工艺系统参数的显示、数据处理、报警和数据归档。
（2）紧急关断系统（ESD）
紧急关断系统（ESD）完成工艺系统的紧急关断，保障生产和生活的安全，紧急关断分为四级。
· 一级关断：全站关断。在重大事故发生时，手动启动该级关断，该级关断全站所有工艺、公共设施，以确保操作人员及设施的安全。一级关断信号启动广播系统。
· 二级关断：火气关断。火灾发生时，手动关断生产系统，仪表风系统不关断，二级关断信号启动广播系统。为了减少火灾造成的损失，火气关断为泄压关断。
· 三级关断：工艺系统关断。工艺系统故障时，手动关断生产系统，，三级关断信号启动广播系统。为了关断后利于生产恢复，工艺系统关断为不泄压关断。
· 四级关断：单元联锁关断。由单元故障引起的关断，该级关断仅关断故障单元，其它系统不受影响。
（3）火气监控系统（F&G）
火气监控系统（F&G）由现场探测设备和中控室火气控制柜组成,现场火气探测设备探测到可燃气体泄漏或火灾时，发出信号给火气监控系统，以声光形式报警，提示操作人员确认火情，启动全厂报警和消防系统，完成有关的紧急关断。
2. 井组平台远程控制站（简称RTU）
CB30A中心平台所属井组平台为：已建的CB302、CB303单井平台，新建CB30B、CB306井组平台，二期工程待建的CB30C井组平台、CB305井组平台和CB301单井平台，以及充分考虑将来的扩建，扩展容量预计达20座井组平台。井组平台由远程控制站完成采油平台的数据采集、处理、判断、控制、关断, 并将数据通过光缆信道传往CB30A中心平台SCADA系统, 同时接收CB30A中心平台SCADA系统发来的控制命令, 实现井组平台的遥测遥控。
3. 工业数字电视监视系统
CB30A中心平台和所属井组平台工艺装置区、井口及无人值班的操作间和设备间设置工业数字电视监视系统。
4. 数据通信系统
CB30A中心平台和所属井组平台采用主、备数据通信方案，主、备数据通信自动切换，主数据通信采用8芯海底光缆（光缆与动力电缆在同一根电缆内），备数据通信采用数传电台。其中，单井平台仅采用数传电台数据通信。海底光缆完成SCADA系统冗余主数据通信、工业数字电视监视系统冗余主数据通信、电力自动化冗余主数据通信。
5. I/O数据表
（1） CB30A中心平台PCS系统I/O数据表
（2） CB30A中心平台ESD系统I/O数据表
（3） 井组平台RTU I/O数据表
三. SCADA系统基本配置
1. 调度控制中心
SCADA系统的调度控制中心安装在CB30A中心平台中心控制室（CCR），调度控制中心包括一套完整的带有标准的（非用户设计的）硬件与软件的计算机系统，详见SCADA系统配置图附图一。主要包括：
2台操作员工作站（双CRT）
1台PLC的远程维护及故障处理站
1台工程师站（带1台A4彩色激光打印机）
1台针式宽行打印机（打印报警及事件）和1台A3激光打印机（打印报告及报表）
2台互为冗余的SCADA系统服务器及磁盘阵列系统；
一部大屏幕投影仪（2mX2m），通讯采用局域网。
上述的这些操作站、服务器及投影仪作为该局域网的节点，并通过工程师站（或具有工程师站功能的操作站）进行组态。调度控制中心还包括必要的接口硬件、软件及通讯协议。SCADA系统的通讯协议应是基于TCP/IP的工业以太网协议，如DNP 3.0、IEC 60870-5等。
2. CB30A中心平台PCS系统
PCS系统安装在CB30A中心平台中心控制室（CCR），主要包括：
2台操作员工作站，其中一台兼用作工程师站,用于系统组态,互为热备用。进行画面显示、数据处理、报警、数据归档及操作控制。
PCS机柜（包括端子柜）由卖方根据系统的规模合理配置，并在报价中给出机柜的数量和规格。PCS系统控制网络1：1冗余，PCB30ACS系统的控制器处理模块、电源模块、通讯模块考虑1：1冗余，配置各PLC通讯接口模块，I/0模块的配置依据PCS系统I/O数据表。
3. CB30A中心平台ESD系统
紧急关断系统采用冗余、容错的控制器，安全级别达TUV3-4级，确保紧急情况下关断系统实现关断，紧急关断系统的信号通过数据通讯在PCS操作站上显示。
4. CB30A中心平台所属井组平台RTU
井组平台RTU控制器处理模块、电源模块、通讯模块考虑1：1冗余。紧急停车及安全联锁系统（ESD&SIS）由RTU内相对独立的特定卡件完成，与ESD有关的I/O点通道冗余，卡件冗余。
5. 工业数字电视监视系统
1）CB30A中心平台工业数字电视监视系统配置数字视频服务器、画面处理器、离线存储器、21“彩色监视器.
2）CB30A中心平台和所属井组平台工艺装置区、井口及无人值班的操作间和设备间设置数字摄象机具体参见下表：
评论1
楼主 2009/7/27 13:20:05
四. SCADA系统基本功能
1. 调度控制中心功能
SCADA系统调度控制中心完成以下功能：
SCADA系统服务器将持续扫描所有的井组平台RTU的数据、状态、报警信息，检查数据的有效性，并更新SCADA系统数据库。
SCADA系统调度控制中心完成对CB30A中心平台有关信息传送、接受和下达的执行命令。
SCADA系统调度控制中心完成对埕岛油田陆地中心站有关信息传送、接受和下达的执行命令。
提供最新的报警状态及可选择的数天的历史报警记录。
生成小时及日报表包括：当前报警状态、当前设备状态、井口压力及温度、单井原油计量。
生成用户报表。
所有井组平台数据的实时及历史趋势，包括系统压力、温度、流量、阀状态、计算值等。
SCADA系统服务器数据库应为各操作站提供持续的数据获取服务。
所有的操作站均应配置相同的硬件及操作系统软件。
所有的操作站均应有运行任何一种应用软件的能力。
调度控制中心应具有0.9999的系统可靠性。
合适的冗余能力。
CB30A中心平台所属井组平台油井启、停控制功能。
紧急关断指令下达；及时关断所属井组平台油井、安全阀、海管进出口关断阀等。
提供中文人机对话的窗口，可实现交接班日志的综合管理及生产指令发布的联机综合管理。
汉化功能。包括画面、报警提示、命令条、数据、报表等。
2. CB30A中心平台站控系统的功能
站控制系统除完成对CB30A中心平台的监视控制及生产管理任务外，还作为将来SCADA系统的现场控制单元，负责将有关信息传送给调度控制中心并接受和执行其下达的命令。其主要功能（不限于此）：
对现场的工艺变量进行数据采集和处理；
对发电机及电力设备相关变量的监控
压力、流量控制
流量计量
中心平台可燃气体的监视和报警；
火灾系统的监视和报警
逻辑控制
连锁保护
显示动态工艺流程
显示各种工艺参数和其他有关参数；
显示报警一览表
显示实时趋势曲线和历史曲线
打印报警和事件报告
打印生产报表
数据通信管理
3. CB30A中心平台井组平台RTU的功能
井组平台RTU除完成对井组平台的测量和控制外，还作为将来SCADA系统的现场控制单元，负责将有关信息传送给调度控制中心并接受和执行其下达的命令。其主要功能（不限于此）：
对现场的工艺变量进行数据采集和处理；
对电力设备相关变量的监控
流量计量
可燃气体的监视和报警；
火灾系统的监视和报警
逻辑控制
连锁保护
紧急关断控制
五. 基于全集成自动化思想的新一代过程控制系统PCS7
随着工业自动化过程控制理论和计算机技术的迅猛发展，以及对工业自动化过程控制系统的可靠性、复杂性、功能的完善性、系统的可维护性、人机界面的友好性、数据的可分析可管理性等各个方面都提出了愈来愈高的要求, 同时也为工业自动化过程控制系统的发展指明了方向:
系统之间的横向数据交换日益增加
系统与管理层和现场仪表级的数据交换日益增加
现场总线的应用越来越广泛
厂商的产品日益开放，通过OPC、SQL等技术使得不同系统之间的准确、高速、大量的数据交换得以实现
全集成，一体化的解决方案
因此，传统的DCS系统已经不能满足90年代自动化过程控制系统的设计标准和要求，SIMATIC PCS7过程控制系统就是在这种形势下开发的新一代过程控制系统，它是一个全集成的、结构完整、功能完善、面向整个生产过程的过程控制系统。
SIMATIC PCS7是西门子公司结合最先进的计算机软、硬件技术，在西门子公司S5，S7系列可编程控制器及TELEPERM系列集散系统的基础上，面向所有过程控制应用场合的先进过程控制系统。
SIMATIC PCS7采用优秀的上位机软件WinCC作为操作和监控的人机界面，利用开放的现场总线和工业以太网实现现场信息采集和系统通讯，采用S7自动化系统作为现场控制单元实现过程控制，以灵活多样的分布式I/O接收现场传感检测信号。
SIMATIC PCS7是基于全集成自动化思想的系统，其集成的核心是统一的过程数据库和唯一的数据库管理软件，所有的系统信息都存储于一个数据库中而且只需输入一次，这样就大大增强了系统的整体性和信息的准确性。
SIMATIC PCS7的通讯系统采用的是工业以太网和PROFIBUS现场总线。工业以太网 用于系统站之间的数据通讯， SIMATIC PCS7采用符合IEC－1131－3国际标准的编程软件和现场设备库，提供连续控制、顺序控制及高级编程语言。现场设备库提供大量的常用的现场设备信息及功能块，可大大简化组态工作，缩短工程周期。SIMATIC PCS7具有ODBC、OLE等标准接口，并且应用以太网、PROFIBUS现场总线等开放网络，从而具有很强的开放性，可以很容易地连接上位机管理系统和其它厂厂商的控制系统。
全集成自动化系统控制网络总图操作员站和服务器采用客户机/服务器结构，客户机与服务器之间通过100MHz以太网通讯。服务器与AS417H自动化系统的CPU之间采用光缆介质连接，通过100MHz的工业以太网来交换数据.
PCS7系统的工程师站同时挂在两个网络上，即连接客户机/服务器的100MHz以太网和连接自动化系统的CPU的100MHz工业以太网。工程师站可以完成控制画面和控制策略的组态。
AS417H自动化系统与远程I/O子站的通讯采用PROFIBUS-DP。AS417H通过PROFIBUS-DP的专用双绞线直接与远程I/O子站相连接。其它AS417H将通过冗余的光缆和冗余的接口模块与各自的远程I/O子站进行通讯，满足分散控制系统技术规范书中(1.5工厂及装置简况)提出的要求。
六.生产实时系统
生产实时系统采用WinCC MULTI-CLIENT方式，主服务器作为WinCC CLIENT 并作为WEB SERVER，与办公室标准以太网相连。网络通讯协议采用TCP/IP。在工程师站上进行工艺操作画面、报警画面、历史趋势、报表等功能的组态（这些都是WINCC的基本功能），然后在SERVER和CLIENT上运行组态的项目。由于实时系统的工位号容量为2000个，所以选用64K点的WINCC运行系统。
WinCC SERVER完成与DCS之间的数据交换。服务器位于各DCS控制室，由局域网相连， 通过WINDOWS共享机制实现数据共享。为了与WINCC CLIENT通讯, WINCC SERVER端运 行于WINDOWS NT4.0 SERVER或WINDOWS 2000 SERVER操作系统,并安装WinCC 和 WinCC SERVER选件软件包。WINCC SERVER向WINCC CLIENT提供数据。每台SERVER 最多可以带 16台CLIENT站， 在本系统中，连接5台WINCC CLIENT。
WinCC Web Navigator选件包：
WinCC可选软件包Web Navigator使用户可以通过Internet、LAN或公司局域网浏览或操作 WinCC过程画面。根据系统需要，设置可以通过WEB浏览生产过程画面的用户，并分配不同的权限，以进一步提高安全性。
软件配置：
1. Server端：WinCC V6+Web Navigator Server
2. Client端：IE+Web Navigator Clien
七. 项目中的难点:
1. CB30A中心平台: 泵,阀的时间联锁控制关系.倒泵计量程序控制.
2. 紧急关断系统（ESD）:S7400FH故障安全系统的软硬件调试.
3. 远程井组平台控制器S7300H软冗余程序的调试,投运.远程无线通讯调试.
不过,SIMATIC PCS7采用符合IEC－1131－3国际标准的编程软件和现场设备库，提供连续控制、顺序控制及高级编程语言SCL。SCL是一种类PASCAL的高级语言，它采用IEC－1131的标准。利用SCL可以很方便地编制用户功能块。用SCL生成的功能块可在CFC中被多次调用。用户可以把过程的数学模型和优化控制策略用SCL编成功能块，直接下载到控制器中运行。这样，可以把过程的优化控制放在控制器中，全面实现对工艺过程的优化控制。如能熟练使用连续控制、顺序控制及高级编程语言SCL就可大大简化组态工作，缩短工程周期。许多工艺控制上的难点就会迎刃而解.
八. 结束语
系统的投入时间:2004/11/20
运行情况:良好.
九.应用体会
项进行当中，使用西门子自动化产品的体会:
1. 具有过程控制系统的所有特性和功能,过程控制简单而安全、方便信息网络和现场总线及仪表的集成，设计模块化，系统的扩展性强.
2. 现场总线技术,大量节省了电缆的费用，也相应节省了施工调试以及系统投运后的维护时间和费用.
3. SIMATIC PCS7采用符合IEC－1131－3国际标准的编程软件和现场设备库，提供连续控制、顺序控制及高级编程语言。现场设备库提供大量的常用的现场设备信息及功能块，可大大简化组态工作, 缩短工程周期.
4. SIMATIC PCS7具有ODBC、DDE、OPC、OLE等标准接口，并且应用以太网、PROFIBUS现场总线等开放网络，从而具有很强的开放性，可以很容易地连接上位机管理系统和其它厂厂商的控制系统。
5. S7400FH故障安全系统是第一次在中国应用,其软件编程和硬件的接线调试方式都有别于S7400H系统,约束条件较多,故障安全理念比较复杂.但真正了解后,系统的安全和稳定性还是很不错的.
6. S7-300软冗余系统在七个远程无人职守油井平台得到应用,此系统刚调试阶段,很不稳定,但了解和掌握其规律后,系统运行一年多非常稳定.
7. 西门子的网络系统非常稳定强大,特别是在中心平台通过无线网络系统对远程几公里外的S7300H系统进行软件参数修改,调试,下载,非常安全,顺利.此性能得到用户的高度赞赏.
8. 西门子的Web Navigator功能安装调试非常简单方便. 此性能也得到用户的高度赞赏
9. 西门子的Wincc Server-Client结构在对归档数据,和历史趋势时间同步的实施过程比较复杂,且容易出错,需要改进.
