schneiderquantum系列在天然气分输站场的应用-学位论文.doc

毕业论文(设计)题目名称：Schneider quantum系列在天然气分输站场的应用 题目类型： 研究论文 毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 目录长江大学毕业设计(论文)任务书IV毕业论文文献综述VI长江大学毕业设计(论文)指导教师审查意见VI长江大学毕业设计(论文)评阅教师评语VI毕业设计（论文）答辩记录及成绩评定VI中文摘要1外文摘要.11 绪论11.1 课题背景11.2国内外的发展和意义11.3 工程简介52 站场控制系统62.1 站控系统的组成62.2 各部分的功能72.3 本章小结93 系统的集成设计103.1 站控系统流程103.2 PLC的硬件配置103.3 本章小结154 程序编译154.1 分输站场压力系统的描述154.2 PID简介174.3 无扰动切换分析184.4 编程软件及程序编制254.5 程序分段解释394.6 本章小结42结论43参考文献43致谢45附录一46附录二52长江大学毕业设计(论文)任务书1. 毕业设计(论文)题目：Schneider quantum系列在天然气分输站场的应用2. 毕业设计（论文）起止时间：2010年3月15日2010年6月15日3毕业设计(论文)所需资料及原始数据（指导教师选定部分）（1）李桂成. SCADA系统在原油长输管线上的应用. 第四届全国石油和化学工业仪表及自动化技术交流研讨会，2005年第4卷（2） 于庆广. 可编程控制器原理及系统设计. 北京：清华大学出版社，2004：117123（3） 相应的工程图纸及设计要求资料（4） 平风梅，PLC在天然气输送自控系统中的应用，石油化工自动化，2003(1)：1251364毕业设计(论文)应完成的主要内容1 对天然气管道站控SCADA系统结构配置及原理进行分析和研究，掌握站控系统的组成和功能。2 掌握天然气分输站调压监控系统的结构及设计流程。3 掌握Schneider quantum系列PLC的基本原理、配置及I/O模快功能和选型。4 Schneider quantum系列PLC可编程逻辑控制器程序编写及软硬件的配置。5 完成要求的英文翻译。5毕业设计(论文)的目标及具体要求（1） 熟悉输气管道分输站场工艺流程，掌握分输站场工艺要求。（2） 设计一个天然气分输站场的调压监控系统。（3） 熟悉天然气管道站控系统中调压系统的结构和设计要求。（4） 提供工艺顺序控制流程图。（5） 学会用concept软件编写程序并在计算机模拟仿真。（6） 要求图表用计算机绘制，符号、标识清楚规范。6、完成毕业设计(论文)所需的条件及上机时数要求由公司提供modicon quantum 可编程序控制器，由公司提供计算机，由公司的工程师提供硬件和软件。上机学时约100个。任务书批准日期 年 月 日 教研室(系)主任(签字) 任务书下达日期 年 月 日 指导教师(签字) 完成任务日期 年 月 日 学生（签名） I长江大学毕业论文文献综述题 目 名 称Schneider quantum 系列在天然气分输站场的应用院 （系） 电子信息学院专 业 班 级 电气10601学 生 姓 名 赵桥生指 导 教 师 吴凌云辅 导 教 师 吴凌云完 成 日 期 2010年3月26日Schneider quantum 系列在天然气分输站场的应用1 前言20 世纪70 年代以来，天然气产量和贸易量不断增长，消费市场不断扩大。由于世界上新开发的大型气田多远离消费中心；因此，全世界形成了洲际的、多国的、全国性的和地区性的大型供气系统。这样的大型供气系统可将多个气田和成千上万的用户连接起来，具有多气源、多通道供气的特点，能够保证供气的可靠性和灵活性。分输站场的主要功能就是对天然气进行计量，在确保管道安全的情况下，能够实现连续不断的为下游用户供气，满足下游用户对压力和流量的要求。PLC系统是SCADA系统的控制核心，Schneider quantum系列PLC广泛应用于SCADA系统中的站控系统、调压系统及站控PLC系统。目前，西气东输工程运营管理采用了SCADA系统进行数据采集、监控，并通过采用微波、卫星和租用地方邮网方式进行通信。SCADA系统在输气管道的广泛应用，大大提高了生产和运行管理的安全性和可靠性，降低了恶劣工作环境对操作人员的影响，保证了人员的安全，同时提高了预测突发事件的能力以及在紧急情况下的快速反应和处理能力，减少生命和财产的损失，从而带来良好的社会效益和经济效益。2 主体2.1 课题国内外现状PLC系统是SCADA系统的控制核心，Schneider quantum系列广泛应用于SCADA系统中的站控系统、调压系统及站控PLC系统。国外长输天然气管道自动化发展比较早。近年来，随着SCADA技术的发展，早期安装实施的自动化技术系统在设备和功能上已不能满足管线自动化的要求，许多管线都对旧的SCADA系统进行了更新改造。由于发达国家管线的泵站大多数为无人值守泵站，因此，在许多SCADA系统中，主控中心多具有遥测、邀信、遥控、遥调功能。发展更新后的SCADA系统的主要功能为：对全线系统和泵站的主要参数采集监控；动态显示各站运行参数、状态、趋势图、工艺流程和报警情况等；对各被控站进行遥控，控制机泵启、停和阀门开、关；运行、报警、历史数据的存储和记录；运行报表、事故状态报告的打印；运行数据的分析，方案的模拟预测和优化；系统的模拟培训；管线动态泄漏检测，瞬时模拟的报告，清管器跟踪管理；系统组态、扩展，等等。西气东输代表了目前我国天然气管道工程的最高水平。西气东输管道设计输量为120108m3/a；管道全长3898.5 km；管径1016 mm；设计压力10MPa；管道钢级L485(X70)；全线共设工艺站场35座，线路阀室137座，压气站10座。目前我国天然气管道的运营管理采用SCADA系统进行数据采集、在线检测、监控，进行生产管理和电子商务贸易；通信采用微波、卫星和租用地方邮网方式，新建管道将与国际接轨，并用光缆进行通信、天然气计量。2.2 研究主要成果 随着我国长输管道大型项目的不断建设以及通信和网络技术的不断发展，管道的自动控制技术已经达到了国际先进水平。自动控制系统在输油输气管道的广泛应用，使管道自动化技术得到了不断的发展和完善。同时，管道的智能化程度也得到了很大的提高。大量的实时控制信息，维护信息需要沿线各个站场及时传递到调度控制中心，控制中心下达相应管理控制指令对现场进行控制和处理，从而使管道的运营效率得到了很大提高。SCADA系统是集数据采集、监视、控制为一体的自动化控制系统。SCADA 系统通过下位机(PLC)系统，完成分布式的数据采集和控制功能，再通过上位机HMI(Human Machine Interface 人机界面)系统，完成数据处理和显示功能，通过下位机和上位机的有机结合，以达到控制操作的目的。目前自动控制在站控自动化方面有了很大发展，根据目前SCADA系统的应用和经验总结，管道SCADA系统的控制层次通常分为三级：控制中心级、站控级和设备控制级，该结构充分体现了集中管理、分散控制的现代系统控制原则，特别适用于长输管道这种分散性大、跨地域广、功能相似系统的运行管理和控制。控制中心对全线进行集中参数采集、监视、控制和调度管理，站控级通过PLC/RTU控制器来实现对工艺站场进行控制与监视，设备控制级是对泵机组、加热炉、压缩机、阀门等工艺设备进行本地控制。同时现场具备就地手动控制功能。在正常情况下，由调度控制中心对全线进行监视和控制。调度和操作人员在调度控制中心通过计算系统完成对全线的监视、操作和管理。通常，沿线各站无须人工干预，各站的站控系统在调度控制中心的统一指挥下完成各自的工作。控制权限由调度控制中心确定，经调度控制中心授权后，才允许操作人员通过站控系统对各站进行授权范围内的工作。当数据通信系统发生故障或调度控制中心主计算机发生故障或系统检修时，由站控系统完成对本站的监视控制。当进行设备检修或紧急停车时，可就地控制。管道沿线的站场均处于调度控制中心的监控之下；另外，重要部位的线路紧急截断阀和高点压力检测点也直接纳入调度控制中心的监控范围之内。全线的压力和流量控制由调度控制中心根据输送计划和模拟计算，通过通信信道将压力或流量设定点和相关指令传送给有关的站控系统执行。在非正常情况下，根据沿线的工作情况改变相关的压力或流量设定值，使管道在新的条件下安全、稳定地运行。3 总结随着计算机网络和通信技术的进一步发展，新的SCADA系统将提供更加开放的系统结构，同时向着智能化、网络化的更高层次发展。保证原油管道的经济、可靠、安全运行SCADA系统未来的发展是朝着声音控制识别，提高数据处理能力，更快的时钟速度，更大的内存方向发展，应用软件的功能也将在现有的基础上更加完善，多媒体技术将被越来越多的应用，以提高系统操作的可视性和安全性。而Schneider quantum系列PLC也将向以下几个方面发展：集成化、向开放性转变、发展集成技术及容错技术。总之，研究国外自动化技术发展的最新动态，尽快消化吸收先进技术并在我国各天然气分输站上推广应用，对提高PLC在我国天输气分输应用，最终在加快我国在天然气输送方面的自动控制、智能控制和提高经济效益方面具有十分重要的意义。参考文献1 江秀汉，李琳，孟立宏. 长输管道自动化技术. 西安：西北工业大学出版社，2003.3：30452 李顺德. 我国油气长输管道的建设与发展. 油气田地面工程，2005，24(11)：16173 彭武强. SCADA系统在原油长输管线中的应用. 石油化工自动化，2004：981024 钱建华. 关于中国石化油气管道发展的思考. 油气储运，2003，22(09)：78815 曾叶丽，董秀成，朱敏等. 新时期我国天然气工业发展战略转变探讨. 天然气工业，2007，27(2)：1311336 Kelly Doran .SCADA certification program confirms professional skills. Pipeline & Gas Journal.2005,232(2):24-297 李桂成. SCADA系统在原油长输管线上的应用. 第四届全国石油和化学工业仪表及自动化技术交流研讨会，2005年第4卷8 于庆广. 可编程控制器原理及系统设计. 北京：清华大学出版社，2004：1171239 相应的工程图纸及设计要求资料10 平风梅，PLC在天然气输送自控系统中的应用，石油化工自动化，2003(1)：12513611 刘善增. PLC控制系统的可靠性设计. 工业控制计算机，2004(07)：222512 王树立，赵会军. 输气管道设计与管理. 北京：化学工业出版社，2006：496913 Jerry DeBeaumont; Ron Kutzler .Williston basin improves gas control system .Pipeline & Gas Journal.2005,232(2):36-40.5 指导教师审查II长江大学毕业设计(论文)指导教师审查意见指导教师职 称评 审日 期评审参考内容：学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业设计（论文）的质量和水平，毕业设计（论文）的难度及工作量，学生的学习态度和组织纪律，毕业设计（论文）的优特点及不足。审查意见： 指导教师签名： 评定成绩（百分制）：_分长江大学毕业设计(论文)评阅教师评语评阅教师职 称评 阅日 期评阅参考内容：学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业设计（论文）的质量和水平，毕业设计（论文）的难度及工作量，毕业设计（论文）的优特点及不足。评语：评阅教师签名： 评定成绩（百分制）：_分毕业设计（论文）答辩记录及成绩评定学生姓名班 级 毕业设计(论文)题目答辩时间 年 月 日 时答辩地点一、答辩小组组成答辩小组组长：委 员：二、会议记录摘要答辩小组提问（分条摘要列举）学生回答情况三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_分答辩小组组长(签名) ：秘书 (签名) ： 年 月 日院(系)答辩委员会主任(签名)： 院(系)(盖章) 毕业设计(论文)最终成绩评定(依据指导教师评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业设计(论文)评分的相关规定)等级(五级制)：_摘要Schneider quantum 系列在天然气分输站场的应用学生：赵桥生，电子信息学院指导教师：吴凌云，长江大学 摘要SCADA数据采集与监控系统和可编程逻辑控制器应用于石油天然气管道自动化行业大大提高了其运营和管理的自动化程度。本论文主要研究Schneider公司生产的Modicon quantum PLC在青山分输站场的自动控制系统方面的应用，论文首先介绍了站场自动控制系统国内外的发展和意义，SCADA数据采集与监控系统和可编程逻辑控制器的发展，列举了青山典型站控系统的配置、组成以及各系统的功能作用，然后介绍站场的控制流程，PLC选型、硬件配置、各个I/O模块的功能，最后通过利用Schneider公司生产的modicon quantum系列PLC及相关编程软件concept编程，利用其中的PID模块，来调节分输站场的压力和流量，从而来实现分输站场压力流量调节比选控制，保证天然气压力控制在所需范围内，以充分满足下游用户对天然气压力、流量的要求，最终完成调压系统的调压过程，体现出PLC在分输站场自动控制系统中的重要作用。关键词PLC、分输站场、调压系统、流量、压力、调节、比选控制、PIDVIAbstractSchneider quantum series in the natural gas sub-transmission station applicationsStudent: Zhao Qiao Sheng, School of Electronics and InformationInstructor: Wu Ling Yun，yangtze universityAbstractSupervisory Control and Data Acquisition SCADA systems and programmable logic controller used in oil and gas pipeline industry automation greatly enhance its operational and management automation.In this thesis, Schneiders Modicon quantum PLC company sub-transmission station in Castle Peak field application of automatic control systems, the paper first introduces the station control system and the significance of the development at home and abroad, SCADA control and data acquisition systems and programmable logic controller development, citing the Castle Peak typical station control system configuration, composition and function of each system, and then describes the control flow station, PLC type, hardware configuration, all I / O module features, and finally through the use of Schneider produced modicon quantum series PLC and related programming software programming concept, using one of the PID modules, sub-transmission station to adjust the pressure and flow, and thus to achieve the sub-transmission station Selection of control pressure and flow regulation to ensure the gas pressure control within the required to fully meet the downstream user of natural gas pressure and flow requirements, the final surge to complete the process of voltage regulation system, embodied in the sub-transmission station PLC control system an important role.Keywords PLC, sub-transmission station, voltage regulation system, flow, pressure, regulation, selection control,PIDVII绪论Schneider quantum 系列在天然气分输站场的应用1 绪论1.1 课题背景随着我国经济近年来的飞速发展，能源的开发与供应将是我国经济发展的重心之一。石油与天然气作为方便与高效的能源，在我国的能源规划中处于不可替代的重要的地位。石油和天然气的管道运输，作为石油和天然气的主要运输方式，在我国的建设步伐不断加快。开发管道运行的自动化管理系统，在当前具有相当现实的意义。SCADA系统作为石油和天然气管道运行的监测和控制体系，在我国管道自动化领域中的应用越来越多，极大地提高了管道运行的自动化，保证了管道安全、可靠、平稳的运行。伴随着SCADA系统在管道运行应用上的日益普及，产生了对管道运行管理自动化的需求。与此同时，它的普及，又为管道运行管理的自动化提供了硬件体系和低层运行自动化的基础，为管道运行管理信息系统在工程上的应用提供了广阔的市场和网络体系的支持1,2。随着当今自动化技术的不断发展与完善，对于仪表与阀门的控制已不再是我们印象中的手动控制，而是通过由PLC、现场仪表、上位机软件、通讯设备等共同构成的一个SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition数据采集与监控)系统，智能化的对输气管道和站场的各种阀门调节进行控制。SCADA控制系统包括计算机控制系统和PLC检测控制仪表系统，调度控制中心将有关信息通过卫星信道与沿线各个站场的站控系统进行数据通信。调度控制中心完成对该管道进行数据采集、数据处理及存储归档、设备控制、故障处理、安全保护、报警等任务，同时完成批量计划、批量跟踪、顺序输送、泄漏检测、仪表故障诊断及分析等功能。调度控制中心的调度和操作人员通过PLC采集的管道系统工艺过程的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息，完成对管道全线的监控及运行管理。调度人员还可通过调度管理计算机完成批量计划等调度管理工作。沿线各站场的站控PLC系统将完成对该站的数据采集、保护等任务，并为调度控制中心提供有关数据，接收和自动执行调度控制中心下达的指令3,4。1.2 国内外的发展和意义国外长输天然气管道自动化发展比较早，从20世纪50年代，苏联就开始了长输天然气管道的建设，经过半个多世纪的发展，国外(以美国和西方国家为代表)天然气管道自动化工程有了很大发展。特别是运用高度自动化的计算机监控与数据采集SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)系统，对全线主要参数采集监控，在控制中心的调度人员通过计算机可实现管道流量、压力及阀门开、关等设备的自动控制，清管器跟踪管理，系统组态、扩展，仿真系统软件可完成泄漏检测、定位、设备优化配置、运行模拟、培训模拟等功能。我国的天然气管道发展比较晚，在20世纪90年代我国天然气管道自动化方面才有了较快的发展，西气东输代表了当时我国天然气管道工程的最高水平，运营管理采用了SCADA系统进行数据采集、监控，并通过采用微波、卫星和租用地方邮网方式进行通信。目前新建管道与国际接轨，并用光缆进行通信，传输信息量大。随着我国长输管道大型项目的不断建设以及通信和网络技术的不断发展，管道的自动控制技术已经达到了国际先进水平5,6。自动控制系统在输气管道及其分输站的广泛应用，大大提高了生产和运行管理的安全性和可靠性，降低了恶劣工作环境对操作人员的影响，保证了人员的安全，同时提高了预测突发事件的能力以及在紧急情况下的快速反应和处理能力，减少生命和财产的损失，从而带来良好的社会效益和经济效益7。1.2.1 SCADA系统的发展SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，全名为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，它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。SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域8。SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。SCADA系统发展到今天已经经历了三代，第四代已具雏形。第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统，这一阶段是从计算机运用到SCADA系统时开始到70年代。如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统以及在日本日立公司为我国铁道电气化远动系统所设计的H-80M系统；第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统，在第二代中，广泛采用VAX等其它计算机以及其它通用工作站，操作系统一般是通用的UNIX操作系统。第一代与第二代SCADA系统的共同特点是基于集中式计算机系统，并且系统不具有开放性，因而系统维护，升级以及与其它联网构成很大困难；第三代是90年代按照开放的原则，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的SCADA系统称为第三代。这一阶段也是我国SCADA系统发展最快的阶段，在电力系统、给水系统、石油、化工等领域得到广泛应用；第四代SCADA系统的基础条件已经或即将具备。该系统的主要特征是采用Internet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JAVA等技术，继续扩大SCADA系统与其它系统的集成，综合安全经济运行以及商业化运营的需要。SCADA系统在不断完善，不断发展，其技术进步一刻也没有停止过9,10。根据目前SCADA系统的应用和经验总结，管道SCADA系统的控制层次通常分为三级：控制中心级、站控级和设备控制级，该结构充分体现了集中管理、分散控制的现代系统控制原则，特别适用于长输管道这种分散性大、跨地域广、功能相似系统的运行管理和控制。控制中心对全线进行集中参数采集、监视、控制和调度管理，站控级通过PLC/RTU控制器来实现对工艺站场进行控制与监视，设备控制级是对泵机组、加热炉、压缩机、阀门等工艺设备进行本地控制。同时现场具备就地手动控制功能。在正常情况下，由调度控制中心对全线进行监视和控制。调度和操作人员在调度控制中心通过计算系统完成对全线的监视、操作和管理。通常，沿线各站无须人工干预，各站的站控系统在调度控制中心的统一指挥下完成各自的工作。控制权限由调度控制中心确定，经调度控制中心授权后，才允许操作人员通过站控系统对各站进行授权范围内的工作。当数据通信系统发生故障或调度控制中心主计算机发生故障或系统检修时，由站控系统完成对本站的监视控制。当进行设备检修或紧急停车时，可就地控制。管道沿线的站场均处于调度控制中心的监控之下；另外，重要部位的线路紧急截断阀和高点压力检测点也直接纳入调度控制中心的监控范围之内。全线的压力和流量控制由调度控制中心根据输送计划和模拟计算，通过通信信道将压力或流量设定点和相关指令传送给有关的站控系统执行。在非正常情况下，根据沿线的工作情况改变相关的压力或流量设定值，使管道在新的条件下安全、稳定地运行。全线各站的工艺操作以站控系统为主，控制制中心主要完成全线的灾害保护和全线联合运行的调控，在站控系统出现故障时也可以利用就地操作按钮或手柄、手轮等对泵、阀等设备进行单独的操作11。1.2.2 Schneider quantum系列PLC的发展Schneider quantum 系列PLC和其他可编程控制器一样,是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程序的存贮器，用来在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。从结构上，它分为固定式和组合式(模块式)两种。固定式PLC包括CPU板、I/O板、显示面板、内存块、电源等，这些元素组合成一个不可拆卸的整体。模块式PLC包括CPU模块、I/O模块、内存、电源模块、底板或机架，这些模块可以按照一定规则组合配置。Schneider quantum 系列近十年来有了飞速的发展，1982年正式打入中国市场,我国也是从80年代初开始认识使用PLC，随着成套设备、专用设备引进了不少国外的PLC，最近几年，美国、日本、德国等国的PLC产品大量进入我国市场，Schneider quantum系列在中国面临强大的竞争压力。它之所以成功，不仅具有在于它将编程面向生产、面向工程技术人员。编程语言易懂，是适用于工程、工艺人员使用的图形语言。发展到目前形成三大流派，一是梯形逻辑图LAD(Ladder)，二是连续功能图(Continuous Function Chart CFC)，三是语句表语言(Statement List-STL)，更重要的是时刻都要求自身的质量。PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。随着技术的发展PLC也面临着其它行业工控产品的挑战，Schneider quantumn也一样面临着类似的挑战，所以它正采取措施不断改进产品，主要表现为以下几个方面：(1)微型、小型PLC功能明显增强推出高速、高性能、小型、特别是微型的PLC，而功能却有所增强，使PLC的应用领域扩大到远离工业控制的其它行业，如快餐厅、医院手术室、旋转门和车辆等，甚至引入家庭住宅、娱乐场所和商业部门。(2)集成化发展趋势增强由于控制内容的复杂化和高难度化，使PLC向集成化方向发展，PLC与PC集成、PLC与DCS集成、PLC与PID集成等，并强化了通讯能力和网络化，尤其是以PC为基的控制产品增长率最快。PLC与PC集成，即将计算机、PLC及操作人员的人机接口结合在一起，使PLC能利用计算机丰富的软件资源，而计算机能和PLC的模块交互存取数据。以PC机为基的控制容易编程和维护用户的利益，开放的体系结构提供灵活性，最终降低成本和提高生产率。(3)向开放性转变PLC存在严重的缺点,主要是PLC的软、硬件体系结构是封闭而不是开放的,绝大多数的PLC是专用总线、专用通信网络及协议,编程虽多为梯形图,但各公司的组态、寻址、语文结构不一致,使各种PLC互不兼容。国际电工协会(IEC)在1992年颁布了IEC1131-3可编程序控制器的编程软件标准,为各PLC厂家编程的标准化铺平了道路。现在开发以PC为基、在WINDOWS平台下,符合IEC1131-3国际标准的新一代开放体系结构的PLC正在规划中。(4)发展集成技术及容错技术随着专用集成电路和表面安装技术在PLC硬件设计上的应用，使得PLC产品硬件元件数量更少，集成度更高，体积更小，可靠性更高，同时，为了进一步提高系统的可靠性，PLC产品还采用了硬件冗余或容错技术，或者采用双机热备并机工作。用户可以通过选择CPU模块、通信模块、电源模块或I/O模块甚至整个系统的冗余配置，以及整个PLC系统的可靠性得到进一步加强。另外，PLC产品还可以广泛采用计算机信息处理技术，网络通信技术和图形显示技术，使PLC系统的生产控制功能和信息管理功能融为一体，实现控制与管理功能的一体化。随着微处理器、网络通信、人机界面技术的迅速发展,工业自动化技术日新月异,各种产品竞争激烈,新产品不断涌现。Schneider quantum plc也由最初的只能处理开关量而发展到可以处理模拟量和数据,加之与DCS、PID调节器、工业PC等技术相结合,使之不再是一种简单的控制设备,而且必将随着自动控制技术的不断发展而发展生存下去。1.3 工程简介1.3.1 西气东输工程概述西气东输管道工程横贯中国东西部，起点是新疆塔里木的轮南，终点是上海市西郊的白鹤镇，全长3900公里，管道全线设有工艺站场35座（其中压气站10座、分输站17座、独立的中间清管站8座）、远控线路截断阀室138座、操作区管理处6座（新第 5 页 (共 58 页)站场控制系统疆、甘肃、陕宁、山西、豫皖和苏浙沪）和调度控制中心2座（上海调度控制中心1座和北京后备控制中心1座）。压缩机站和分输站设站控系统（SCS-Station Control System），中间清管站和远控线路截断阀室设远程终端装置（RTU-Remote Terminal Unit）。SCS和RTU作为SCADA系统的远方控制单元，不但能独立完成对所在工艺站场的数据采集和控制，而且能将有关信息传送给操作区管理处和调度控制中心并接受调度控制中心下达的命令。操作区管理处设SCADA系统远方只读监视终端，以便于区域管理部门掌握本区域及了解全线的运行工况，保证对本区域管线与工艺站场的管理和维护。调度控制中心的主要任务是通过各站的站控系统（SCS）或远程终端装置（RTU）对该管道进行数据采集及控制，同时实现管道模拟、输送计划、泄漏检测及定位、设备运行优化、计量管理、模拟培训等任务。站控系统采用SCADA系统，该系统将达到对全线各压气站进行监控、调度、管理的自动化水平。系统投产后，操作人员在调度控制中心通过SCADA系统可完成对管道的监控和运行管理，达到“有人值守，无人操作”的运行管理水平。自动控制系统是由调度控制中心系统、站控系统、现场数据采集传输控制设备组成，共同完成系统控制，实现了三级控制。同时现场具备就地手动控制功能14。2 站场控制系统2.1 站控系统的组成站控系统(Station Control System)是保证SCADA系统正常运行的基础，站控系统SCS采用以PLC系统为硬件基础组成控制系统，可以独立完成对所在站场的数据采集和控制，由本地PLC控制器实现逻辑和算法的运算，形成一个功能完整的控制系统。同时，站控系统SCS还要与调度中心进行通讯，向调度中心提供本站内的工艺设备的运行参数，并接受调度控制中心的调度指令和参数设置。中心与各SCS的主数据信道为专用光纤信道，双向点对点通信15。图2.1 站控配置系统图如图一所示，典型站控系统由操作员工作站、RCI、PLC、ESD控制系统、交换机、路由器、打印机等设备组成站控局域网。2.2 各部分的功能站控系统SCS的主要功能为：对现场的工艺变量进行数据采集和处理；对电力设备及其相关变量的监控；对阴极保护站的相关变量的检测；站场可燃气体的监视和报警；消防系统的监控；显示动态工艺流程；显示各种工艺变量、其它有关参数和报警一览表；数据储存及处理；显示实时趋势曲线和历史曲线；压力、流量控制；流量计算；逻辑控制；联锁保护；对压缩机组的监控；紧急停车；打印报警、事件报告以及生产报表；执行SCADA系统调度控制中心发送的指令，向调度控制中心发送带时间标志的实时数据；数据通信管理等。站控系统SCS采用以PLC系统为硬件基础组成控制系统，可以独立完成本站内所有监控对象和