SCADA系统在大型罐区中的应用

摘 要：针对石油化工企业新建的大型罐区内罐组多、地域分散的情况，为改善传统罐区监控系统施工繁琐、投资高、可靠性不高的现状，将SCADA系统应用于大型罐区中，采用分站分区域采集信号、总线组网的方式，实现了施工简单、降低投资、提高可靠性的目的。

关键词：SCADA系统 大型罐区 分站分区域 总线组网 RTU

一、概述

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监控系统，是生产过程和事物管理自动化最为有效的计算机软硬件系统之一。包含两个层次的含义：一是分布式的数据采集系统，即远程终端单元（RTU）。一是集中式的数据处理和显示系统，即监控中心。本文文主要介绍SCADA系统的组成、特性以及在新疆奎山宝塔石化有限公司800万吨/年重油制烯烃芳烃项目配套罐区中的应用。

远程终端单元相对于监控中心为多站点分布式设置，用以进行现场数据采集和就地控制。

RTU可以独立完成数据采集和数据处理、顺序控制、逻辑控制、反馈控制、前馈控制等工业上常用的控制、调节功能，还作为一个远程数据通信单元，完成或相应本站或其他RTU的通信和遥控任务。RTU所能执行的任务取决于下装到RTU的程序。

监控中心在接受到远程终端单元的信息后，以适当的形式如声音、图形、图像等方式显示给用户，以达到监视的目的，同事数据经过处理后，告知用户设备各种参数的状态（报警、正常或报警恢复），这些处理后的数据可能会保存到数据库中，还可以接受操作人员的只是，将控制信号发送到远程终端单元，以达到控制的目的。由远程终端单元和监控中心组成的SCADA系统还可能作为一个远程终端单元和其它远程终端单元一起与高一级别的监控中心组成更大范围的SCADA系统。

二、系统架构

罐区SCADA监控系统，由监控系统上位机器、RTU（防爆远程终端单元）站（含冗余PLC、I/O模块）、电源和通讯电缆、现场仪表组成。RTU站对于分散在各罐区单元的各种信号就地进行精确采集和信号处理，再由RTU通过以太网总线进入控制室内罐区监控系统，进行集中显示和控制。系统中现场采集的各路测量信号进RTU站，RTU站采用隔爆机柜，达到dIIBT4的隔爆等级。RTU站分布在各个罐区现场防火堤外，通过通讯光缆和上位机相连。上位机系统对采集的数据进行各种显示、记录、并同时具有系统诊断等功能。上位机与RTU站之间实行严格的电气隔离，具有较高的传输电平和噪声容量，抗干扰能力强。

用于新疆奎山宝塔石化有限公司800万吨/年重油制烯烃芳烃及配套循环经济综合利用项目罐区的SCADA控制系统架构如下：

系统设置一个控制室、八个RTU远程终端单元，在八个RUT单元各设置一套PLC控制站，控制站提供RS485接口，采用MODBUS通讯协议，各PLC控制站相连，接入控制室以太网连接协议转换器，实现RTU远程终端单元数据远传；监控站连接厂管理部门局域网，为RealMIS/ERP或PLC系统提供接口，接受厂管理部门业务指令并将数据回传管理部门，形成以厂管理部门为集中监控单元，现场RTU远程终端单元为分散独立控制单元的集散控制系统，实行整个系统监控管理集中、控制风险分散的目的，保证系统安全、环保、可靠、高效地运行。

三、组成部分的内容：

1.上位机系统

用于完成现场数据的采集和存储、工艺流程画面显示、生产过程监控、数据管理、数据库接口和查询、生产报表的生成。上位机系统主要由微计算机、工业组态软件、网络系统构成。

2.罐区RTU远程终端单元

本系统RTU远程终端单元由于放置于罐区现场，配一套防爆机柜，机柜内部安装冗余PLC控制器、I/O模块、通讯模块、电源模块、安全防雷设备等，用于对现场传感器、开关信号、变送器、阀门状态信号的采集、运算以及生产过程的自动化控制。各RTU远程终端单元均为独立的控制系统，数据通过RS485方式通讯到上位机系统。

3.现场仪表部分

罐区现场仪表包括：温度检测仪表、压力变送器、液位变送器、流量变送器、液位开关、控制阀信号等。

四、罐区SCADA系统的优点

采用防爆RTU为采集控制单元组成的新型SCADA系统有以下优势：

1.分布式系统是当今控制系统发展的主要趋势。

2.分布式系统结构清晰，设计、施工均方便。

3.所有现场变送器、执行器连接电缆只要就近接入防爆RTU，不用拉至远方控制室，可以节省大量电缆、电缆桥架及其敷设工程的费用。从各个防爆RTU至控制室只要拉一根价格低廉的通信电缆（或光缆）。如使用光缆，可避免雷电对系统的损害。

4.监控中心可以只需要一台PC机及一套SCADA组态软件，今后现场扩容，只要现场增加防爆RTU，控制室内只要通过软件组态就可以，不必增加设备。控制室至现场只要一根通信电缆（或光缆），控制室只要求很小空间，可以布置成精致的人性化环境。这些优点对今后需要不断扩容的用户来说，是极具吸引力的。

五、结束语

通过SCADA系统在大型储罐区中的应用案例，对系统的硬件组成、软件功能以及在工程项目设计建设中的优点进行了较为全面的描述。在储罐数量多、区域分散的大型储罐区或油库中使用罐区SCADA监控系统，具有方便设计、施工、方便扩容、节省投资等多方面的优势，在系统稳定、可靠的前提下达到降低成本、易用、易维护的目的。罐区SCADA系统在新建或改扩建的罐区项目中均具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1]陆德民，张振基，黄步余.石油化工自动控制设计手册【M】.3版.北京：化学工业出版社2000.

[2]张 权，胡 勇，翟广洪.调整SCADA系统提高数据传输的稳定性【J】.石油化工自动化，2011.47（1）：79-81.

作者简介：辛（1987―），男，现就职于宁夏宝塔石化集团设计院（有限公司），主要从事石油化工自控设计工作，任助理工程师。