第一采气厂SCADA系统升级与应用

【摘要】本文主要对采气一厂SCADA服务器系统升级原因进行了分析，对系统软、硬件升级内容、通道优化、气量计算方法优化、流程图自动分发功能增加、单量井号定义方式改进等升级措施进行了总结，最后对升级后的运行效果进行了评价。SCADA系统升级优化为全厂数字化建设以及站控系统升级打下良好的基础。

【关键词】scada系统 升级 服务器

SCADA（Supervisory Control And Data

Acquisition）系统，即数据采集与监视控制系统，它是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能，它广泛应用于电力系统、给水系统、石油、化工等诸多领域。长庆油田第一采气厂SCADA系统始建于1997年，由软件系统和硬件系统两部分组成，用于全厂各集、配气站和净化厂生产数据的实时监控。系统软硬件最近一次升级是2005年8月，软件系统包括WINDOWS 2000 SERVER、HONEYWELL PKS R210、ROCKWELL RSLINX OEM等；硬件系统包括4台IBM服务器等。

1 系统升级原因

随着我厂数字化建设的稳步推进及网络结构的不断完善和调整，SCADA系统在软件、硬件方面均已不能满足现有生产的需要，必须对现有系统进行全面升级。

1.1 软件方面

（1）Scada系统服务器现有的操作系统为Windows 2000 SERVER，但目前硬件供应商已经停止生产和提供Windows 2000 SERVER下的服务器，服务器发生故障后无法得到经过HONEYWELL认证的备件，这也是本次系统升级的主要原因。

（2）PKS R210软件配置较低，SCADA系统运行稳定性下降，系统运行和维护中存在一定的隐患。

（3）AB与BB冗余服务器之间通过DSA共享数据，由于经常出现DSA通信中断事件导致系统数据显示不完整。

（4）在定义全厂单量井号时采用调用Acronyms的方式，而用户自定义的Acronyms的上限是1000，无法满足生产的需要。

1.2 硬件方面

SCADA系统硬件主要包括4台服务器，其中AB站和BB站服务器各两台，AB站主从服务器之间互为冗余，BB站主从服务器之间互为冗余。现有操作系统的服务器已停产，服务器发生故障后无法得到经过 HONEYWELL认证的备件，另外服务器硬件长时间运行没有升级，性能和配套设备出现大量问题。主要存在以下几方面的问题：

（1）服务器长期运行导致硬件老化，性能变差，运行速度变慢，处理能力下降。

（2）服务器运行速度变慢，重新启动后经常找不到网卡驱动，导致DSA及集气站下位机通信中断，严重影响全厂数据的实时传输。

（3）服务器风扇长期运行，性能陈旧，散热功能下降，影响运行的稳定性和安全性；目前其中一台服务器的风扇已坏。

2010年AB及BB服务器由于硬件故障各停运1台，导致AB及BB服务器均为单机运行状态，存在严重的隐患。

2 SCADA系统升级内容

2.1 软件升级

系统软件升级主要考虑升级后的软件满足目前生产监控需求，并且新的版本能够解决上述目前软件存在的弊端。

（1）操作系统从当前的Windows 2000 Server升级到Windows Server 2008，从根本上解决服务器发生故障后无法得到经过Honeywell认证的备件的问题。

（2）Honeywell监控软件选原来的一套的PKS R210版本（系统号35804）升级到PKS R400，升级后的软件SCADA点数由30000点升级为50000点、客户端由原来20个增加到35个、新增AB、MODBUS通信接口、SCAN TASK及微软EXCEL数据交换选项，能够解决目前因为软件版本低导致的操作不便以及系统稳定性低的问题。

2.2 硬件升级

硬件系统升级中，将原来的4台DSA冗余服务器升级为2台冗余服务器，这两台服务器负责监控全厂生产数据。升级后的硬件配置如下（DELL R710）：机架式结构，双CPU 2.8 GHz以上至强处理器，内存24GB、3块SCSI硬盘146GB，3块硬盘做RAID5设置，可读写光驱，支持1280×1024精度，双电源及鼠标、键盘等其它标准配置。

升级后的系统服务器处理能力更加强大，运行速度更快，能够解决很多由于系统硬件老化产生的问题；并且新的服务器所需要的密码狗接口是常见的USB接口。

2.3 优化通道

Honeywell PKS版本的软件自带通道数及控制器数均为99个，其中通道数不能扩展，控制数量可以通过命令扩展至999个。升级前，四台服务器由AB和BB服务器分别冗余构成，对于46个AB站 52个BB站来说，每套软件的99个通道数是完全够用。所以升级前服务器的组态信息里每个站对应一个通道一个控制器。升级后，服务器的数量减少为两台，软件变为一套，按照每座站对应一个通道数和一个控制器，数量均已超过99。首先把控制器通过指令扩展到999规模。由于通道数量无法与控制器一一对应，本次升级采用的相同的通信方式对应不同的控制器，同时考虑由于控制器的故障会影响其通道的故障率，从而导致其他控制器通信中断，设计时以通道节点或干线为通道。

2.4 优化气量计算方法

升级前，全厂各类气量计算主要通过两种方式来实现：各作业区总气量是通过编写VB程序来求得，各净化厂集气总量、外输总量、全厂总集气、总产气及各路外供气量是通过点的组态来完成。实际运行维护过程中，VB程序相对运行稳定，偶尔出现停止运行，其它通过组态来进行运算的气量点，一般都是由好几个相关点组合的。随着外供气干线和用户的增多，气量公式也日益增加。在组态点里做公式的方法已经无法满足现状并且不利于后期维护，所以这次升级我们将气量公式用编辑脚本的方式来做。

本次升级，重新优化了气量计算方法，所有气量计算都是通过在组态信息中编写脚本的方式来实现。

2.5 新增流程图自动分发功能

升级前，调度室、各作业区视频岗等所有station客户端的流程图更新工作都是通过从服务器拷贝出更新文件，再分发给各相关用户，将更新文件存放在指定路径位置，打开重新保存，才能完成一个文件的完整更新或添加工作。随着数字化建设及产建项目的不断扩大，服务器流程图更新工作越来越多，原来的手动拷贝再分发保存的方式给维护人员造成了很大的工作量，并且从服务器拷贝文件对服务器自身安全也存在一定的隐患。加之有时候维护人员疏忽会造成有些单位的漏发，造成流程图更新程度参差不齐，部分用户无法在第一时间得到最新的流程图数据。

升级后，在服务中新增了文件自动分发功能，通过在服务器上添加客户端电脑的ip地址以及存储路径就可以实现文件分发。而客户端电脑只要在相应的文件上设置共享，同时关闭防火墙，就可以接受到服务器分发的文件。每个文件夹只能同步16台客户端计算机，暂时服务器使用两个文件夹供客户端同步流程图文件。升级后只要在服务器上更新过的文件，所有的客户端电脑都会第一时间更新。

2.6 改进单量井号定义方式

升级前，服务器单量井号统一在configure Acronyms User里添加，由于configure Acronyms User的上限是1000，现有的configure Acronyms User数量已经无法满足生产需要。所以，本次升级对单量井号的定义进行了优化。升级后，利用在流程图里做脚本的方式来添加单量井号，既解决了configure Acronyms User数量不够的问题，又方便了维护人员操作。

2.7 优化净化厂数据传输方式

全厂三个净化厂自控系统主要采用DELTAV系统系列，其中第一净化厂的3套2 0 0万净化装置及配套设施采用HONEYWELL的TPS系统。DELTAV系统数据通过AB（Allen-Bradley）的RLogix 500来传输数据，TPS系统通过OPC来传输数据。净化厂的重要生产数据都经过以太网进入厂SCADA数据服务器，再通过以太网与厂信息管理网通讯，使厂各终端管理层用户对全厂重要的生产数据进行实时监控和分析，达到有效管理和决策指挥。以下是净化厂数据传输系统的架构图

净化厂原有的数据传输方式如下图1，在 RS Logix500中采用整数型的方式来传输，这种格式必须通过添加量程转化程序来实现。

从净化厂传过来所有数据在Data Files的N7和N9中，但是这种整型类数据无法直接读取，需要转化，因此所有传输过来的F型数据（Input）分别在LAD2至LAD9中通过程序转换为N类型输出（Output）。在日常维护中，如果某一个数据传输异常。查询该点时，既要知道它的N地址，也要知道它的F地址，而且它们分散在LAD2至LAD9中，需要逐一打开查询，相当费时。优化之后，所有数据无需转化，数据的输入输出都是F类型。优化之后的传输方式如下图2：

采用浮点型传输数据的优点是：传输方式大大简化，不需要为了转换量程而单独做程序，净化厂的数据可以直接通过以太网传过来。在AB RS Logix500中读数据，找数据方便快捷，可以看到时时变化的数据，根据F地址找到对应的数据。在PKS中，也采用浮点型组态，和RS Logix500中的数据一一对应，不需要再次转换，对部分流量也不需要任何公式计算。

3 升级效果评价

（1）系统软硬件性能得到提高和完善，运行稳定。

（2）净化厂数据传输更加稳定，净化厂程序优化后，由于采用直接读取数据的方式，AB SLC500 运行负荷大大降低，没有出现过程序报错和停止运行的情况，数据传输稳定。同时由于优化后结构发生变化，传输过程简单明了，故障原因查找方便，使得维护效率大大提高。

（3）客户端用户数据读取更加及时准确。

（4）系统日常维护效率提高。

4 结束语

经过系统升级优化，采气一厂SCADA服务器系统运行平稳，数据传输准确率高，能够很好地满足全厂生产运行的需要。并且通过使用过程中对系统的进一步优化与完善，使得SCADA系统在对全厂生产数据监控、日常生产调度过程中起到了不可替代的作用，为全厂数字化建设以及站控系统升级打下良好的基础。

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