羅克韋爾自動化公司的產品在中國管道的自動控制中，應用十分廣泛，其良好的質量以及信譽保障，已經在中國管道業中得到廣泛贊譽。在中國西部大開發的兩項重點工程澀寧蘭天然氣管道和蘭成渝成品油管道中，全部選用RockWell公司的ControlLogix系統作為核心控制系統來進行管道的所有功能的控制。 一、澀寧蘭天然氣管道工程： 澀寧蘭天然氣管道工程是指澀北—西寧—蘭州天然氣輸氣管道工程，起于澀北一號氣田集氣總站旁，沿線經過青海省格爾木市、大小柴旦地區、德令哈市、烏蘭縣、共和縣、湟源縣、貴德縣、湟中縣、平安縣、樂都縣、民和縣；甘肅省永靖縣、蘭州市，終止于蘭州市西固區。管道全長950km，管徑φ660mm。管道設計最高操作壓力為6.4MPa。最大輸氣能力20億立方米/每年。管道全線共設輸氣站場11座，分別為澀北首站、羊腸子溝清管站、德令哈分輸站、烏蘭清管站、大水橋清管站、湖東清管站、西寧分輸站、民和分輸站和蘭州末站,以及蘭鋁、蘭炭兩個輸氣門站。除清管站均為無人值守站外，其它站均為有人值守站，設置站控系統。控制中心設在廊坊和蘭州，分別設置中心的控制系統。 本工程地處青藏高原，沿線氣候惡劣、環境艱苦，為確保該管道安全、平穩、高效、經濟地運行，自動控制系統采用監控和數據采集系統（以下簡稱SCADA系統），對管道全線的運行情況進行集中監視和生產運營管理。澀寧蘭工程SCADA系統的中心部分為計算機數據采集、處理系統，通過VSAT（主通訊信道）和Modem撥號（備用通訊信道）實現與PLC通訊，將過程變量實時采集到中心的實時數據庫，以列表、趨勢和動態控制流程圖的形式將工藝過程以直觀、豐富的形式顯示出來，并提供各種數據記錄和分析工具，為操作員分析工藝運行情況、預測工藝運行趨勢和診斷整條管道安全運行的隱患作出直觀分析。站控系統使用代表羅克韋爾自動化最新控制系統技術的ControlLogix系統作為核心控制器，采集管道的溫度、壓力、調節閥位和重要的計量結果和參數等，并接受中心和站場的控制命令，對閥和流程進行控制。采用ControlLogix系統使控制系統實現了控制器、控制網絡的熱備冗余，同時還通過通訊模板實現與其他系統的通訊。整個SCADA系統的配置祥見下圖： SCADA系統配置圖 下面我們按照功能，詳細介紹如下： （一）、CPU的雙機、雙電源和雙機架的冗余： ControlLogix的硬件直接支持CPU的雙機冗余，而不用像以前那樣還需要用戶編程實現冗余切換。這樣，用戶只需要安裝好硬件和連線，然后用軟件簡單組態一下，就可以實現CPU的冗余熱備。如右圖所示，兩個CPU分別放在機架A和機架B里面，同時掛在ControlNet網上，兩塊冗余模板間通過光纜連接。這樣，在兩塊CPU同步后，主CPU和備CPU之間通過冗余模板進行數據和程序的同步。當主CPU出現故障時，對現場的控制自動轉到備用CPU，同時備CPU轉為主CPU。故障CPU則可以停電檢修，而不會影響對現場設備的控制，檢修完成后，更可以自動實現與當前主CPU的程序和數據的同步，大大提高了系統的可靠性。經過時間的檢驗，澀寧蘭工程SCADA系統的CPU冗余已經非常成功的得以使用。 （二）、利用通訊模板實現與其它設備的通訊： 澀寧蘭全線的計量使用從在首站從氣田集氣站色譜分析儀采集的氣體組分數據來提高計量精度。同時計量結果還要讀入到CPU中，這樣就涉及到ControlLogix系統與其他設備通訊的問題。在澀北首站，CPU到氣田集氣站色譜分析儀的距離超過了100多米，我們采用RS-485連線解決距離問題，利用通訊模板的一個應用口與氣田的流量計算機通訊，采集氣體組分和流量計量結果。其余三個站的計量是通過CPU同流量計算機間的通訊實現，CPU將從中心得到的氣田的組分數據寫入到流量計算機中，流量計算機利用這些數據計算出流量，然后將結果送到CPU中。因為每一個站都有幾路計量回路，所以CPU要循環采集各個流量計算機的值。我們把通訊模板的應用口與流量計算機的通訊口連接成RS-485網，使用MODBUS協議進行通訊。通訊模板循環采集流量計算機的數據并通過高性能的、無源多主線背板將數據送到CPU中。見下圖： （三）、PID控制： 在澀北首站設置一臺壓力調節閥，起著根據全線輸量的大小，調節整條管道壓力的重要作用。我們在PLC程序中利用RSLogix 5000編程軟件所提供的PID指令，并結合多年的工程作經驗成功的實現了對調節閥的控制。與其他軟件PID指令相比，RSLogix 5000提供的PID指令，可以自動實現手/自動切換，并可以設置調節死區和模板通道出現錯誤時的預給定值等，開發時可以給用戶帶來很大的便利。在我們現場調試后，調節閥可以很好的發揮調節全線輸量的作用。 （四）、遠程系統維護： 在中心和各站場分別設路由器，中心和站場通過路由器和衛星進行通訊。這樣不僅可以在中心采集各個站的數據和實現控制功能，也可以利用RSLogix 5000編程軟件和非常好用的RockWell RSLinx通訊軟件上載或下載各個站CPU中的程序。這就是說，工程師在控制中心就可以進行全線系統的一些維護。 （五）、工程中的所有模板支持帶電熱插拔： 在工程中應用的所有模板都支持帶電插拔，保證在運行中對某一塊模板進行維護時不會影響到系統其他的部分。這給系統的調試和系統的維護帶來很大的便利。 二、蘭成渝成品油輸油管道： 蘭成渝成品油管道起始于甘肅省蘭州市蘭州煉油廠附近，經四川省成都市到達重慶市。蘭州-成都-重慶輸油管道全長1247km，設計年均輸量為500×104t（最大可達580×104t），輸送油品主要為#90汽油、#93汽油和#0柴油（隨市場需求情況還可以輸送航煤、LPG和其它石油產品）。管道沿途大小站場共有31個。由于成品油管道的特殊性和地勢地形的特殊性，控制邏輯相當復雜。同時由于管道全線采用自動控制，所以對自動控制系統的可靠性、穩定性有十分嚴格的要求。根據以往的工程應用，以及考慮到今后的發展情況，我們選用了ControlLogix系統。在系統中，最新的Logix 5555處理器、SLC 5/05和PanelView圖形終端共同完成了重慶、成都和蘭州等所有泵站和分輸站場的自動控制。 蘭成渝成品油管道同樣充分利用了ControlLogix系統的CPU冗余、ControlNet網絡介質冗余、大容量I/O點等特性。 另外他還有自己的獨到應用之處： （一）、CPU的任務分配： ControlLogix系統看起來像一個可編程控制器，但它不限于次。 ControlLogix結構體系是一個技術先進的控制平臺，它集成了多個控制功能：順序控制、運動控制、傳動及過程控制等；在任何尺寸大小上都是模塊化的，用戶可以根據具體應用來選擇合適的內存量、控制器個數和網絡類型；ControlLogix的這種柔性結構允許用戶在同一個機架內使用多個控制器、網絡和I/O模塊。這樣用戶便可以在多個控制器間合理分配資源和劃分應用任務。 在蘭成渝管道各個站的配置中，合理的利用了這個特性，將非常重要的ESD功能分給一個專門的CPU；其他常規的控制功能則由冗余的CPU執行。而在重慶站由于油罐較多，消防變得尤為重要，但重慶I/O點多，主CPU的任務較重，所以消防的任務就交給了另外一組冗余的CPU。這樣通過任務分配，既充分利用了整個系統的資源，又提高了系統的可靠性。 （二）、多個CPU之間的信息共享： 在同一個系統中有那么多的CPU共存，它們之間的通訊也就變得十分必要。因為，當一個CPU處理它的任務時，其它的CPU有可能需要進行一些相關的處理任務。比如當ESD命令發出后，ESD的處理CPU進行一些緊急關閉電動閥和停泵的操作，而此時在主CPU中則要進行關閉相關泵進、出口電動閥的操作。這樣，就要求ESD的CPU將ESD命令信息發送到主CPU中。這些都可以通過ControlLogix的生產者/客戶的技術得以輕松實現。用戶只需要在相關的CPU中組態基于生產者/客戶技術的標簽，就可以實現ControlLogix CPU間的通訊。 在重慶和成都站，計量撬座的電動閥有單獨的控制器SLC來控制，并且所有的狀態點只送到了SLC中。但在主CPU中由于分輸等控制邏輯需要采集計量撬座的電動閥的狀態 和控制電動閥門的開關，于是要求ControlLogix的CPU和掛在以太網上的SLC進行通訊。由于ControlLogix系統可以很輕易的于SLC、PLC集成到一塊，通訊就變得十分簡單，只需在程序中使用MSG信息指令即可以實現。 結構示意圖如下所示： （三）、PanelView作為備用控制MMI，增加大型泵站的控制可靠性： 管道的蘭州、成都和重慶站都是大型的泵站，有數量眾多的大型變頻泵、閥門需要控制。雖然已經在該三個站設置冗余的MMI系統，但考慮到這三個站的站控系統的穩定運行直接關系到大型設備的安全和全線輸油的正常運行，決定在這些站設置工作穩定性要比計算機高很多的PanelView作為計算機的備用MMI，以在站控計算機出現故障時，仍然可以使用PanelView對全站的生產運行進行監控。PanelView直接掛接在ControlNet網上，通過控制網同ControlLogix的CPU通訊。PanelView同樣提供形象的動態流程圖顯示，并提供設備、流程的控制面板和該流程的動態流程圖的組合顯示，使操作員對于流程操作的過程進度和結果了然于胸，極大的方便了操作員對過程的操作。 另外，在ControlLogix的CPU中，去掉了以前的文件存儲的存儲方式，改用變量存儲方式，這樣不僅可以使處理器的處理能力提高，還可以使用戶可以很輕易的將PLC數據庫和MMI軟件的數據庫統一，減少開發的重復性工作，并使最終用戶的維護更簡單易行。我們在工程開發中，PanelView的數據庫完全是由RSLogix 5000軟件中的數據庫導入而建，這對于如重慶站這種I/O點數高達4000多點的大型系統而言，節約的時間非常可觀。 [ALIGN=CENTER] PanelView提供的動態流程圖[/ALIGN] 目前，兩個工程均已經正常運行兩年以上，總體來說ControlLogix系統在這兩個重大工程中的應用是非常成功的。除了上述一些特性的應用，Logix 處理器和各種模板都可以提供豐富的自診斷信息，使得系統對于硬件的錯誤可以有更靈活、更快速的應對手段，來提高系統對意外事件的處理能力，進一步來提高系統的智能程度。靈活、簡單的可擴展性，更可以滿足日后的系統擴容，而不必為擴容時舊系統的去留大傷腦筋。 在應用中我們感受到：ControlLogix以其合理的設計理念贏得了中國管道業的關注；更會以其成功的實踐檢驗得到用戶的肯定和信賴。