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石油化工自動化中以太網技術的應用
石油化工自動化中以太網技術的應用
現代輸油管道自動化管理多采用SCADA系統（分布式數據采集和監控系統），在國內外輸油管道設計中，SCADA系統已成為選擇和管道系統管理與控制的標準化設施，計量站、調壓站、清管站、陰極保護站等均由SCADA系統實行遙測、遙控。
1 SCADA系統的基本配置
1.1 中心控制級（控制中心）
調度控制中心是SCADA系統的中樞，對管道進行連續的監控和管理。系統應能夠確保數據采集和儲存的完整性、及時性、準確性、安全性、可靠性，同時系統應具有支持開放性，支持用戶開發、補充和完善應用功能。
調度控制中心的計算機系統一般按客戶機/服務器結構，設置使用實時任務操作系統，服務器和局域網采用熱備冗余配置。該控制中心配有操作員工作站、工程師站、經理終端站、大屏幕投影系統、路由器（冗余配置）、調制解調器等。
1.2 站場控制級（站控系統）
站控系統是SCADA系統的遠方監控站，是保證SCADA系統正常運行的基礎，分別設置分布在各地控制室內。站控制系統主要由過程控制單元、操作員工作站、數據通信接口等構成。過程控制單元采用技術性能優、可靠性高的可編程邏輯控制器（PLC）和I/O框架的連接網絡。做為人機接口的操作員工作站采用工業級工作站型計算機。
站控系統硬件配置包括：PLC，操作員工作站、激光打印機、路由器、操作臺等。
1.3 系統同步
為保證SCADA系統各部分數據的一致性，保持整個系統的同步非常重要。首先在調度控制中心設置了GPS時鐘作為全系統的標準時間，并要求各站控系統硬件時鐘誤差不超過1s。系統時鐘同步是由前端機向各現場發送時鐘校核一次；RTU重新啟動時必須校核；中斷的通信獲得恢復時應該校驗。
系統的接地和保護。自控系統接地采用等電位連接。各站控制室內操作站、操作臺、機柜等均應做保護接地，保護接地接至電氣的安全接地網。
儀表信號回路接地端和屏蔽接地端接至信號接地網。保護接地和信號接地電阻均小于4Ω，信號接地網與電氣的安全接地網分別接至電位接地極。
2 SCADA系統的硬件組成
組成SCADA系統的主要是PLC和DCS[4]。
SCADA系統屬中小規模的測控系統。它集成了PLC的現場測控功能強和DCS的組網通訊能力強的兩大優點，性能價格比高。
3 新一代以太網的SCADA系統[5]
隨著計算機技術、通訊技術的深刻變化，大范圍輸油管道工程中監控系統的實現手段也必將發生本質的變化。而傳統的建立在穿行CDT/POLLING規約基礎上的SCADA系統難以滿足大規模輸氣網絡監控要求。
輸油工程的各個系統之間（輸油調度監控系統等）聯系越來越緊密，必須統一考慮。所以提出以太網（局域網、城域網、廣域網）為通信基礎的面向整個輸油系統的大對象。通過計算機軟件平臺（UNIX，Linux，Windows，Java等）集成了SCADA功能。首先，需要各地分配站到調度中心鋪設光纖。基本思路是以路由器、光纖網絡交換機、光纖構建一個以千兆光纖以太網為骨干，百兆光纖為子網或分支的高速網絡。
控制中心間通信協議ICCP可使一個輸油控制中心與同一企業的其他輸油控制中心，其他輸油企業、聯營企業、區域控制中心、獨立采用部門等通過廣域網（WAN）進行數據交換，交換的信息由輸油系統監視和控制用的實時數據和歷史數據組成。包括測量數據、計劃數據、輸油量結算數據及操作信息。
控制中心模型包括幾類基本的主機處理器；SCADA，負荷管理，分布式應用，顯示處理器。在SCADA系統中SCADA主機是最主要的處理器，通過數據采集單元（DAUS）和遠方終端裝置（RTUS）收集處理模擬和數字信號來監視數據，控制中心通常都配置了處于“熱備用”狀態的冗余的SCADA 主機。分布式應用主機則進行各種龐雜的分析調度計劃。顯示處理器方便操作人員顯示數據流量和控制用。通常控制中心由一個或多個局域網（LAN）間將這些主機連接起來，并常常通過中間的通信處理器訪問各廣域網。
石油化工自動化的發展趨勢應該是分布式、開放化和信息化。分布式的結構是一種能確保網絡中每個智能的模塊能夠獨立的工作的網絡，達到系統危險分散的概念；開放化則是系統結構具有與外界的接口，實現系統與外界網絡的連接；信息化則是使系統信息能夠進行綜合處理能力，與網絡技術結合實現網絡自動化和管控一體化。基于以太網技術的自動化具有低成本和開放性，可以實現遠程控制，易于與管理結合，實現管控一體化