BBRTU阀室控制新版系统关键技术专项方案.doc

BB RTU阀室控制系统技术方案1 概述西气东输泰安支干线站控系统拟采取以计算机为关键监控及数据采集（SCADA Supervisory Control And Data Acquisition）系统。其中在各监控阀室、监视阀室和高位检测点分别设置远程终端装置(RTU)作为SCADA系统远方控制单元。RTU是确保天然气输送管道、输油管道自动化监控系统正常运行基础，系统投产运行后能够达成在调度控制中心(MCC)或备用调度控制中心(SCC)对全线进行自动监控技术水平。2 系统描述BristolBabcock企业在全球自控系统领导地位、丰富石油天然气及管道行业经验、和独特系统设计方法确保我们为各监控阀室、监视阀室和高位检测点RTU部分提供一整套处理方案，而且确保该处理方案是最好处理方案。各监控阀室、监视阀室和高位检测点RTU均采取BB企业ControlWave Micro控制器。ControlWave Micro控制器CPU集成了1个RS232、1个RS485串口和2个10010MB以态网口。阀室RTU和通信系统之间采取光通信，将RTU数据同时向上下游站控制系统发送，光通信通道任一处发生故障时，均可确保RTU正常通信，提升整条管线安全性。BristolBabcock企业ControlWave控制器组态软件ControlWave Designer工作在基于32位Windows系统，软件编程支持复制、粘贴、自定义工具栏、快捷方法、I/O仿真、程序离线测试、程序打印等操作，同时软件编辑器提供多种操作向导帮助，能够使操作者轻易完成如：I/O组态、函数和功效块添加删除、关键字添加、变量和数据类型定义等工作。组态软件ControlWave Designer提供五种编程语言（ST, FDB, LD, SFC, IL）。3 系统功效远程终端装置-RTU 对现场工艺变量进行数据采集和处理； 监控线路紧急截断阀； 供电系统监控； 采集和处理阴极保护站相关变量； 可燃气体监视和报警； 数据存放及处理； 逻辑控制； 紧急停车(ESD)； 为调度控制中心提供相关数据； 接收并实施调度控制中心下达命令等。4 系统硬件描述4.1 远程终端装置 (RTU-ControlWave Micro）ControlWave Micro是集成了PLC,RTU和PAC 优点和一体可编程混合控制器，从小规模、中等规模应用到大规模应用场所全部能使控制系统性能达成最大化。它也能无缝兼容ControlWave系列其它产品从而能够实现整个控制系统结构最优化。另外因为产品含有其体积小、功耗低、坚固耐用特点，完全能满足苛刻工厂控制及远程SCADA应用环境。1 ControlWave Micro特点： ARM处理器提供卓越性能和超低功耗 IEC 61131-3编程标准并集成有ACCOL III过程控制功效块库 可选择10/100 Mbps自适应以太网口 多达11个串行通讯接口(包含可选配内置调制解调器和电台通讯端口) 3，4，8槽基础机架，2，4，8槽扩展机架 混合输入/输出卡件满足低成本场所应用 可选配隔离型输入/输出模块 硬件密码锁拒绝无权限人访问 工作温度范围宽(-40到70 ) 适适用于Class I,Div.2危险区域，经过CE认证 开放式编程、网络组态及通讯环境ControlWave Micro 150CPU 32位 ARM 9 处理器：150MHz 睡眠模式满足低功耗应用 程序运行内存：4 MB SDRAM 数据内存：1M SRAM(断电电池保护) 程序、历史归档数据及文件存放内存8M或16M FLASH RAM 实时时钟 硬件密码锁确保安全切换ControlWave Micro 150CPU2. 通讯部分CPU CPU上有两个RS-232、一个RS-485端口， 标准9针D型接口，波特率可达 115.2KB。 一个或二个可选择10/100M以太网口，RJ45接口。可选配扩展通讯模块 每一个CPU机架上最多可插两个通讯扩展模块 每个扩展通讯模块有以下通讯端口： 一个RS-232和一个RS-485端口，标准9针D型接口，波特率可达115.2 KB，RS-485端口隔离电压500VDC 一个可选择内置调制解调器。 一个可选择900兆赫内置扩频电台系统控制模块 5.4V17V直流输入或10.7V30V直流输入 电源故障检测及恢复装置 预留LCD显示/操作面板连接接口 LED状态指示灯:6个故障指示灯,1个看门狗灯,1个CPU IDLE灯及各通讯口收发指示灯。机架 3槽基础机架：8.64 cm x 15.24 cm x 14.7 cm 4槽基础机架：11.43cm x 15.24 cm x 14.7 cm 8槽基础机架：22.86cm x 15.24 cm x 14.7 cm 2槽扩展机架： 5.7 cm x 15.24 cm x 14.7 cm 4槽扩展机架：11.43cm x 15.24 cm x 14.7 cm 8槽扩展机架：22.86cm x 15.24 cm x 14.7 cm环境要求工作温度范围:-40到70,储存最高温度85 相对湿度：15-95%无冷凝 震动：1.0g(10-150Hz), 0.5g(150-Hz) 危险区域认证：无电感情况下工作在Class I, Division 2Groups C & D场所 抗干扰：3V/m 80 MHz 到 1000Mhz (EN50082-2)功耗 不带以太网口Micro 33 CPU ：0. 1W 不带以太网Micro 150CPU ：1W 带以太网Micro 150CPU ：1.2W 系统控制模块：0.08W 扩展通讯模块：0.53W Freewave电台：发送3.8W,接收1.2W MDS TransNet radio ：发送7W,接收1.6W 拨号调制解调器：0.8W5 系统软件概述RTU编程组态软件ControlWave Designer组态软件ControlWave Designer工作在基于32位Windows系统，软件编程支持复制、粘贴、自定义工具栏、快捷方法、I/O仿真、程序离线测试、程序打印等操作，同时软件编辑器提供多种操作向导帮助，能够使操作者轻易完成如：I/O组态、函数和功效块添加删除、关键字添加、变量和数据类型定义等工作。组态软件ControlWave Designer提供五种编程语言（ST, FDB, LD, SFC, IL）ControlWave Designer带ACCOL III功效块库为了降低工程量和开发时间，我们软件采取了PLC编程国际标准IEC61131-3。ControlWave Designer是完全满足IEC61131-3编程环境ControlWave系列产品编程组态软件。ControlWave Designer包含五种IEC61131-3标准编程语言既功效块图、结构文本、次序功效块图、梯形图、命令列表语言。它们能够满足批量、连续及离散控制。ControlWave Designer包含200多个基于IEC61131-3标准功效块和函数，包含： Flip-flops, Counters & Timers 梯形图函数：coils 、contacts等等 数学运算及布尔型函数：Sine, Cosine, Add, Sub, Square Root, And, Or等 选择比较函数及功效块：Min, Max, Greater than, Equal, Less than等等 类型转换函数：Integer to Real, Boolean to Word等等ACCOL III功效块库除了基础功效块及函数外，ControlWave Designer还集成了基于二十多年SCADA及过程控制经验不停完善ACCOL III功效块库。ACCOL III功效块库包含60多个用于石油天然气、水及污水、过程计量及控制应用场所功效块，同时未来还会集成更多实用有意功效块。ACCOL III功效块库关键包含： 平均值计算、比较计算、累积值计算 次序计划功效块 PID及Lead/Lag AGA天然气流量计算、液体流量计算 文件处理除此之外，能够利用ControlWave Designer软件编程组态实现带时间标签报警及历史数据在控制器中存放，当设备和外界通讯中止恢复后，实现数据回填。 6. ControlWave Micro有效性分析1. 平均无故障时间 (Mean Time Between Failures，MTBF)：在此我们以长庆呼和浩特原油管线1#监控阀室RTU为例来计算系统有效性。 1#监控阀室ControlWave Micro控制器总共包含1个 CPU模块、1个机架、1个电源模块、2个AI模块、1个DI模块、1个DO模块，整个系统平均无故障工作时间计算以下：MTBFNO.TYPEQUANTITYMTBF(hour)26504.934621Chassis1154,7632Redundancy Chassis0151,481Availability3CPU1193,0000.4Communication CPU0193,4005Power Supply1196,8006Analog Input Card2197,7167Analog Output Card0192,3338High Speed Counter Card0177,6899Digital Input Card1197,73510Digital Output Card1171,4712. 平均故障修复时间 (MTTR)：能够达成99.9981%，由此可见为本项目所配置Contro Wave Micro控制器有效性全部能满足配置要求。7. I/O Points Summary一. 泰安支干线工程RTU 系统 I/O 列表ItemValve Station NoTypeUser SpecifiedSpareTotalQty of ModulesSystem Provided11#阀室(非阴保站)AI (8)730%10216AO (4)030%000DI (16)1530%20232DO (16)530%711623#阀室(非阴保站)AI (8)730%10216AO (4)030%000DI (16)1530%20232DO (16)530%711638#阀室(阴保站)AI (8)1130%15216AO (4)030%000DI (16)1530%20232DO (16)730%10116413#阀室(阴保站)AI (8)1130%15216AO (4)030%000DI (16)1530%20232DO (16)730%10116514#阀室(非阴保站)AI (8)730%10216AO (4)030%000DI (16)1530%20232DO (16)530%7116618#阀室(阴保站)AI (8)1130%15216AO (4)030%000DI (16)1530%20232DO (16)730%10116