SCADA系统远程维护技术在临濮管线的应用

SCADA系统远程维护技术在临濮管线的应用

汤养浩,张 权,胡 勇

【摘 要】摘要:SCADA系统远程维护技术的应用可以缩短维修时间,降低维护成本,提高SCADA系统的利用率,同时解决企业维护人员匮乏问题。介绍了临濮线SCADA系统的构成及在使用过程中出现问题的处理方式,重点阐述了临濮线SCADA系统远程维护技术的设置过程、方法及处理效果。通过SCADA系统远程维护技术的应用,有效保证了输油生产的安全运行。 【期刊名称】石油化工自动化 【年(卷),期】2011(047)004 【总页数】4

【关键词】关键词:数据采集与监视控制系统;远程维护;长输管道

0 引 言

随着SCADA系统在长输管道的广泛应用,它为生产调度的优化运行和合理指挥提供了重要的数据,在保证安全输油生产方面起到不可替代的作用。但随着时间的推移,设备的故障率相对增加,由于处理周期较长,容易影响全线工艺及设备的安全生产。为保证长输管道SCADA系统正常运行,在系统中使用远程维护技术就显得非常必要。

1 系统概况

临濮输油管线(临邑—濮阳)全长241 km,共有8个输油站,横跨山东、河南两省。2003年10月临濮线进行自动化改造,SCADA系统及建立在其上的管道检漏系统投用。该系统采用了路由器广域网的配置方式,徐州中心与聊城中心以及站控系统采用局域网之间通过路由器实现连接,传输通道为数字通道。具体网络配置

如图1所示。维护中心设在聊城,距首(临邑)末(濮阳)站各120 km。由于没有专业维修人员,全线日常维护由生产科人员兼任。

2 系统维护现状

临濮线SCADA系统的维护流程如图2所示,首先由泵站值班人员发现系统存在故障,向生产科提出,然后生产科派兼职维护人员进行维护,由于SCADA系统的分散性使得系统分布距离可以是几百米、几公里甚至是上百公里,维护人员只好通过电话与现场值班人员确认故障现象,再进行准备,然后去故障现场进行处理,这样SCADA系统的平均故障恢复时间约需2天,更糟糕的情况是当维护人员解决不了问题时,只能再向系统的设计单位求助,最后赶赴现场处理故障,约需7天时间。

3 系统远程维护设置模式

3.1 计算机及人机界面远程维护模式

计算机及人机界面(HM I)是SCADA系统的重要组成部分,不管是在中心系统还是站控系统,它们都需要将数据采集设备所获取的现场仪表的数据进行处理呈现给操作人员,并给出相应的各种报警信息,操作人员通过它们来实现控制现场设备的运行、停止和开、关等,因此计算机及HM I等运行是否正常对于生产的安全起着至关重要的作用。另外,随着生产流程及工艺参数的改变,原来设定的报警参数、仪表量程、工艺流程、控制方式都有可能发生改变,如果维护不及时,将出现SCADA系统不能胜任生产的需要而起不到应有的作用,严重影响生产的安全。 根据临濮线SCADA系统的组成特点,采用了pcAnywhere远程控制软件。由于该软件支持标准的拨号电话线路、直接电缆连接、专用局域网连接等方式,可同时对DOS和W indow s应用程序进行远程控制,因此特别适合完成SCADA系

统中单机的维护或通过网络完成多机的维护。 3.1.1 维护模式

临濮线SCADA系统本身是通过网络形式进行配置的,所以采用了一对多的维护模式进行维护,即通过1台远程主控计算机来实现对网络上计算机节点的维护,被维护的计算机与主控计算机都运行pcA nyw here软件,通过局域网通信协议完成对HM I的修改、组态等,主控计算机通过拨号方式与路由器广域网口(PPP,ISDN,FRAME RELAY,ASDL等)连接,使得该计算机成为SCADA网络的一员。网络拓扑如图3所示。 3.1.2 pcAnywhere软件的设置

通过“pcAnywhere管理器”窗口,确定临濮线电脑连接模式:赵寨子、莘县、濮阳、临邑四输油站为被控端模式,聊城调度中心即是主控又是被控,设计单位为主控端模式,连接类型为网络连接。

为了在远程控制中获得最优化的性能,设计单位对pcA nywhere进行最优性能的设置,降低被控端电脑的屏幕颜色级别,因为降低显示器颜色的数量可以提高远程控制的性能(软件默认的设置是256色)。同时对被控端电脑的屏保、墙纸和电源管理选项进行了禁用设置,添加了密码,防止值班人员随意改动参数,影响使用效果。

3.1.3 被控端电脑设置

对赵寨子、莘县、濮阳、临邑四站计算机内的pcAnywhere软件中“pcAnywhere管理器”窗口下的“被控端”窗口中的连接信息、设置、呼叫者、安全选项、会议、保护项内容进行设置。之后,双击被控端连接项,在等待主控端电脑连接时,软件会自动缩小成一个电脑的小图标到W indow s的系统栏

中,此时可以右键点击小图标查看目前的状态。 3.1.4 主控电脑实现远程控制

设置好被控端电脑后,还需要设置聊城调度中心主控端电脑中的pcAnywhere。 在“pcAnywhere管理器”窗口中,将“主控端”窗口中显示出的连接信息(被控端电脑中相同)、使用的连接方式和登录信息、自动化任务、安全选项、保护项及 File T ransfer进行设置。需要注意的是,主控端电脑和被控端电脑必须使用同类型连接设备。

3.2 站控PLC的远程维护模式

在SCADA系统中,通常采用PLC进行数据采集和控制,由于其采用了模块化设计,因而可根据生产的需要实现灵活配置,系统易用性、扩展性非常强。在SCADA系统中,PLC和现场仪表的维护量较大,因此站控PLC实现远程维护具有实际的重要意义。

在实际应用中,PLC的维护包括故障的查找和排除、系统的扩展、模块的删除、程序的下载等功能,临濮线各站站控使用的PLC专用软件中加入了远程支持,通过网络方式进行连接。同时PLC编程软件也支持以太网TCP/IP的连接,因此利用该种方式实现了临濮线的远程维护,且该方式可以通过一个连接完成对网络内所有PLC的维护。

3.3 系统设计单位远程维护的模式

设计单位利用临濮线SCADA系统中徐州中心这一接口,在徐州中心的路由器中将一WAP口设为拨号连接方式,设定了连接的IP地址和登陆密码。维护时,通过拨号网络建立与路由器的连接,然后在RSLINX中建立TCP/IP驱动,实现对赵寨子、临邑、莘县、濮阳站控PLC的远程维护。

4 应用效果

a)2008年6月15日21∶00濮阳站值班人员报“控制柜中PLC的CPU模块故障指示灯闪烁,系统控制失灵,罐区液位、温度参数无变化,系统不再刷新。”单凭此现象无法知道故障的具体情况,若连夜赶赴现场处理仅单趟路程就约需3 h,于是笔者与设计单位相关维护人员取得联系,借助于远程维护技术对该种情况进行诊断处理,查出故障属于由5槽RTD模块硬性故障产生所导致,维护人员通过电话指导值班人员利用备用模块替换故障模块,远程进行相应的组态后,完成了系统的维护,使濮阳站罐区液位、温度参数恢复了正常,处理过程仅花费约3 h。 b)2009年8月20日9∶00多接到聊城调度中心值班人员报“莘县站出站温度不再刷新。”笔者利用调度中心的SCADA系统服务器直接登录到莘县站的PLC,发现显示出站温度的模块通道已经损坏,需要变换通道并对原有莘县站的PLC重新进行编程。据此将PLC备份文件重新修改,并将出站温度调整到冗余的模块通道上。把修改好的文件下载到PLC中,出站温度显示恢复正常。整个远端故障处理的时间仅花费了1 h。

c)2010年10月6日17∶00接聊城调度中心调度电话“聊城调度中心SCADA系统无法显示赵寨子数据。”当时笔者正在外地出差,无法确定是何种原因造成的故障,于是利用随身携带的电脑通过徐州中心的路由器登陆到聊城调度中心的SCADA系统查找原因。发现服务器除无法收到赵寨子站的数据以外,但可以接收到下属任意站点的数据。怀疑是连接聊城调度中心与赵寨子站之间的物理链路出现故障?但笔者的电脑可以连接到赵寨子站并且读取数据,说明聊城调度中心与赵寨子之间的物理链路正常,故障应该出在SCADA系统服务器上,通过修改服务器的IP地址,仍然无法读取赵寨子站的数据,只好使用SCADA系统服务器