1 概述 廣州石化原油輸油管道東起惠州港廣石化碼頭，西至廠內原油罐區，輸油管道全長170.5公里，其中海底管道（Φ610×14.3mm）長10.2公里，陸地管道（Φ610×8mm）長160.3公里，設計年輸油量達1200萬噸。輸油管道采用密閉輸油工藝，全線分首站和末站兩部分，并預設新圩和圓洲兩個中間站，首站設為接卸油和輸油的生產調度中心。控制系統采用了基于工業微機（IPC）和可編程控制器（PLC）的計算機數據采集與監控（SCADA）系統，實現對首站接卸油輪、12個5萬m3原油罐、自備電站、新鮮水和循環水、污水處理、管網、泵房、消防流程和末站收球、原油進罐等流程的計算機監控。首站通過電話線撥號網絡與末站進行數據交換，并通過末站連接到總廠信息管理系統（MIS）網絡，向總廠傳送有效的實時數據。 2 系統結構和說明 輸油管道SCADA系統的首站、末站系統結構圖如圖1和圖2所示。系統為二層結構:基于IPC的操作站層和基于A-B公司PLC的控制層.操作站層通過以太網（Ethernet）相連，顯示所有工藝流程、過程參數、趨勢圖、狀態，監視主要設備運行狀況和輸油過程，實現生產過程的全部操作指令、運算，完成報警和各種管理報表的打印以及外部的數據交換.控制層由熱備冗余處理器、遠程I/O和過程I/O組成，同時通過冗余增強型數據總線（DH+）和操作站層相連，構成一個冗余控制器和網絡的分散控制系統，對生產過程直接控制，執行所有來自操作層的開關操作和回路控制，實現報警和聯鎖保護，確保輸油工藝流程的安全。 2.1 首站 從圖1可見，首站共有8臺IPC、2套具有熱備冗余的PLC-5/40處理器。1#～3#IPC為總控室監控機，其中2#IPC通過調制解調器（Modem）連接撥號網絡。4#IPC為工程師工作站，用于PLC的組態編程。5#IPC通過串口連接雷達液位計（RTG）系統，是SAAB公司雷達液位計罐區計量系統（RTG）專用微機，顯示原油罐的液位、溫度、罐容和輸油排量等參數。6#IPC為上海高創靜水壓液位測量系統（HTG）專用微機，顯示基于差壓變送器的貯罐計量參數，如質量、液位、溫度等。RTG和HTG組成罐區混合測量系統。7#～8#IPC為電站監控機,通過細纜、光纖和中繼器（Repeator）接入以太網。 1#和2#PLC是兩套具有熱備冗余系統的PLC-5/40處理器,1#PLC監控油系統，即原油罐區、工藝管網、泵房和電站等部分，帶10個遠程輸入輸出框架，并配置2個Prosoft公司的MCM通訊模塊，分別連接卸油控制的過程I/O和RTG系統；2#PLC監控水系統，即氧化塘、新鮮水循環水、污水和消防等部分,帶兩個遠程輸入輸出框架。首站一期工程建6個5萬m3原油罐,共有開關量輸入（DI）562點,開關量輸出（DO）394點，模擬量輸入（AI）162點，回路7個。二期工程增建6個5萬m3原油罐，有DI 36點，DO 30點，AI 24點。首站有卸船、輸油、發球和倒罐等工藝流程。 2.2 末站 從圖2可見，末站共有5臺IPC，2套具有熱備冗余的PLC-5/40處理器。1#～3#IPC為末站監控機，其中2#IPC通過Modem與總廠MIS網相連。4#IPC為系統的撥號網絡服務器，通過Modem連接撥號網絡，實現首末站數據采集和交換。5#IPC為工程師工作站，用于PLC的組態編程。 3#和4# PLC是兩套具有熱備冗余系統的PLC-5/40處理器，3# PLC監控末站收球和計量部分,帶2個遠程輸入輸出框架。4#PLC監控末站配套系統即末站罐區部分,帶3個遠程輸入輸出框架。末站共有DI 281點，DO 213點， AI 37點，回路2個，末站罐區信號經過格雷碼轉換接入系統。末站有進罐和收球等工藝流程。 3 系統硬件軟件配置和應用開發 3.1 硬件配置 操作層:首末站IPC（除RTG微機為486DX/100外）都采用Intel Pentium/100CPU以上微機，內存32M，硬盤1.2G，20英寸彩色顯示器，分辨率為1024×768，配2臺24針高速漢字打印機。 控制層：PLC采用美國A-B公司PLC-5系列可編程控制器PLC-5/40，并通過熱備通訊模塊（1785-BCM）和擴展模塊（1785-BEM）配置冗余處理器和網絡系統；全部輸入輸出均采用通用模塊，包括1771-IBD、OBD、IFE、IQ、OW、DB和PD模塊,并裝在遠程輸入輸出框架中。 通訊：操作站與PLC-5/40控制器之間的通訊用A-B公司1784-KT（x）通訊卡通過DH+網實現，通訊速率為57.6kbps，最大傳輸距離為3044m；操作站之間通訊用以太網實現，通訊速率為10Mbps；首、末站通訊通過撥號網絡實現，通訊速率可達38kbps；過程I/O和RTG系統通過MCM通訊模塊接入系統。 3.2 軟件配置 SCADA系統軟件平臺為Microsoft公司中文Windows 95/98，人機接口（MMI）軟件是Wonserware公司的Intouch5.6,PLC組態編程軟件為Rockwell Software公司的Wintelligent Logic 5軟件。 Intouch是開發基于Windows 人機接口應用程序的工具軟件,包括Window Maker面向對象開發環境和Window Viewer運行環境兩大部分。Intouch 不僅可以充分利用Windows 95/98的各種功能,包括鍵的使用、粘貼板、動態數據交換（DDE）、對象嵌入和連接（OLE）等，而且使用方便簡單,易于開發出多種功能強大，能適應不同應用環境的SCADA系統應用程序，所以已被廣泛應用在食品加工、石油和天然氣管道、汽車、化工、造紙和運輸管理等行業部門。 Logic 5是PLC-5系列處理器的編程組態工具軟件，包括Link驅動程序集、Trend數據記錄和趨勢和View人機界面等三部分。用Logic 5可對PLC-5處理器進行離線或在線組態編程。它具有菜單驅動、鼠標操作和編輯靈活快捷等特點。其先進的指令系統包括繼電器觸點指令，定時器、計數器指令、算術和邏輯運算指令、數據轉換和傳送指令等，滿足各種不同的復雜控制方案要求。 3.3 應用開發 軟件的應用開發包括人機界面和控制邏輯開發兩部分。 人機界面開發就是應用Intoch軟件開發工具，開發滿足工藝操作和管理要求的人機接口程序，同時要操作簡單，指令清晰，畫面布局合理,信息詳細等。主要包括： （1）操作級別和操作控制； （2）工藝流程和設備分組及明細顯示； （3）報警顯示； （4）實時和歷史趨勢圖顯示； （5）數據歸檔和打印等。 控制邏輯開發即應用Logic 5組態軟件，用梯形圖編程實現工藝全部控制和操作功能。開發內容包括： （1）控制器冗余程序設計和通訊設置； （2）實時數據采集； （3）閥門、泵等遠程開停及回路調節控制； （4）工藝流程切換； （5）過程I/O控制和RTG數據采集等。 4 系統功能和特點 4.1 功能 實時采集監視輸油管道及其輔助配套裝置生產全過程的主要參數,如溫度、壓力、液位、流量、電壓、電流、泵、閥等設備狀態，同時進行記錄和打印報表；在操作站進行遠程操作控制，并對碼頭卸油和罐區消防系統實現自動順序控制，對重要設置如主油泵、油罐閥門、液位等進行報警和聯鎖保護，確保裝置設備安全和平穩輸油。 4.2 特點 1、采用通用高性能的PLC和冗余分散控制設計，通用性好，可靠性高，易于系統擴展和維護。 2、采用DH+網絡結構和以太網并行，PLC與操作站直接通訊，網絡結構簡化、可靠，PLC和操作站具有最大限度的獨立性和靈活性。 3、漢化人機界面和全鼠標操作，流程狀態、趨勢、棒狀圖和報警等,清晰明了，操作控制窗口靈活、直觀，操作簡單、快捷和方便。 4、操作多級限制保護,不同的操作級別如系統級、工程師級、操作級和訪問級，賦予不同的操作方式和內容，劃分操作區域和防止誤動作，保護系統。 5 結束語 廣石化應用基于工業微機和可編程控制器構成的SCADA系統，在系統結構、通訊方案、數據采集和交換、操作方式等方面,與國內其它長輸管線相比都有其獨特性和先進性，完全滿足輸油管線近期生產要求和今后發展擴充的要求,性能價格比高。系統首站一期工程在1996年9月開始就位安裝，1996年10月開始組態和調試，1997年2月現場調試，3月完成。末站于1997年5月現場調試，7月完成投運，實現與管道輸油同步投運。二期工程在1998年10月開始就位安裝，2000年4月完成，SCADA系統擴展I/O實現監控，投運至今一直運行良好。 SCADA系統主要設備如PLC、通訊模塊和設備、輸入輸出模塊和人機接口等均選用通用、先進的產品，系統性能穩定可靠，易于擴展。通過SCADA系統的應用，培養和鍛煉了一批設計、管理、開發、維護等高層次技術人員，有利于SCADA系統長期可靠運行和深層次的應用開發。