XX联合站自动化中央控制系统技术方案.docx

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XX联合站自动化中央控制系统技术方案

XXXX站自动化中央控制系统

技

术

方

案

第一部分

自

动

化

中

央

控

制

系

统

一、现状及要求

XXXX站自动化中央控制系统用于实现输油岗、脱水岗、注水岗各生产运行参数的实时监控：

实时显示各监视参数值、相关控制点的实时控制、实时和历史数据的显示和存储、生产报表和事件记录的打印、声光报警提示。

现在系统规模、技术性能等方面要求如下：

1、系统规模

1）模拟量输入（AI）点数：

101

2）数字量输入（DI）点数：

84

3）数字量输出（DO）点数：

87

4）注水岗3台变频器电流，电压和频率通过网络Modbus协议接入中心控制系统

5）两套原有的过滤器及水质在线监测通过以太网TCP/IP协议接入中控室中心控制系统

2、控制点明细

1）输油岗

序号

点名

点类型

1

1#输油罐液位

模拟量输入

2

2#输油罐液位

模拟量输入

3

3#输油罐液位

模拟量输入

4

4#输油罐液位

模拟量输入

5

5#输油罐液位

模拟量输入

6

缓冲罐液位

模拟量输入

7

注水罐液位

模拟量输入

8

XXX-XXX干线压力（进口）

模拟量输入

10

XXX-XXX干线压力（出口）

模拟量输入

11

XXX-XXX干线流量（进口）

模拟量输入

12

XXX-XXX干线流量（出口）

模拟量输入

13

XXX-XXX干线温度（进口）

模拟量输入

14

XXX-XXX干线温度（出口）

模拟量输入

15

XXX-XXX干线压力（进口）

模拟量输入

16

XXX-XXX干线压力（出口）

模拟量输入

17

XXX-XXX干线流量（进口）

模拟量输入

18

XXX-XXX干线流量（出口）

模拟量输入

19

XXX-XXX干线温度（进口）

模拟量输入

20

XXX-XXX干线温度（出口）

模拟量输入

21

1#加热炉温度

模拟量输入

22

1#加热炉压力

模拟量输入

23

2#加热炉温度

模拟量输入

24

2#加热炉压力

模拟量输入

25

3#加热炉温度

模拟量输入

26

3#加热炉压力

模拟量输入

27

4#加热炉温度

模拟量输入

28

4#加热炉压力

模拟量输入

29

5#加热炉温度

模拟量输入

30

5#加热炉压力

模拟量输入

31

XXX来油干线压力

模拟量输入

32

XXX来油干线温度

模拟量输入

33

XXX来油干线流量

模拟量输入

34

XXX来油干线压力

模拟量输入

35

XXX来油干线温度

模拟量输入

36

XXX来油干线流量

模拟量输入

37

XXX三来油干线压力

模拟量输入

38

XXX三来油干线温度

模拟量输入

39

XXX三来油干线流量

模拟量输入

40

XXX来油干线压力

模拟量输入

41

XXX来油干线温度

模拟量输入

42

XXX来油干线流量

模拟量输入

43

XXX外输流量1#流量

模拟量输入

44

XXX外输流量1#温度

模拟量输入

45

XXX外输流量1#压力

模拟量输入

46

XXX外输流量2#流量

模拟量输入

47

XXX外输流量2#温度

模拟量输入

48

XXX外输流量2#压力

模拟量输入

49

塔后1#流量

模拟量输入

50

塔后1#温度

模拟量输入

51

塔后1#压力

模拟量输入

52

塔后2#流量

模拟量输入

53

塔后2#温度

模拟量输入

54

塔后2#压力

模拟量输入

共计：

54个模拟量输入点

1

1#输油罐进出口电动阀开关信号（2个进口阀，2个出口电动阀）

共8路开关输出量（每个阀一开一关）

2

1#输油罐进出口电动阀开关到位信号（2个进口阀，2个出口电动阀）

共8路开关输入量（每个阀一开到位，一关到位）

3

2#输油罐进出口电动阀开关信号（4个进口阀，4个出口电动阀）

共16路开关输出量（每个阀一开一关）

4

2#输油罐进出口电动阀开关到位信号（4个进口阀，4个出口电动阀）

共16路开关输入量（每个阀一开到位，一关到位）

5

3#输油罐进出口电动阀开关信号（4个进口阀，3个出口电动阀）

共14路开关输出量（每个阀一开一关）

6

3#输油罐进出口电动阀开关到位信号（4个进口阀，3个出口电动阀）

共14路开关输入量（每个阀一开到位，一关到位）

7

4#输油罐进出口电动阀开关信号（2个进口阀，3个出口电动阀）

共10路开关输出量（每个阀一开一关）

8

4#输油罐进出口电动阀开关到位信号（2个进口阀，3个出口电动阀）

共10路开关输入量（每个阀一开一关）

10

5#输油罐进出口电动阀开关信号（1个进口阀，1个出口电动阀）

共4路开关输出量（每个阀一开一关）

11

5#输油罐进出口电动阀开关到位信号（1个进口阀，1个出口电动阀）

共4路开关输入量（每个阀一开一关）

共计：

52个开关输入量，52个开关输出量

2）脱水岗

序号

点名

点类型

1

1#三相油位

模拟量输入

2

1#三相水位

模拟量输入

3

2#三相油位

模拟量输入

4

2#三相水位

模拟量输入

5

一级缓冲罐液位

模拟量输入

6

二级缓冲罐液位

模拟量输入

7

湿气压力

模拟量输入

8

湿气温度

模拟量输入

9

湿气流量

模拟量输入

10

进站输油管线压力

模拟量输入

11

进站输油管线温度

模拟量输入

12

进站输油管线流量

模拟量输入

共计：

12个模拟量输入点

3）注水岗

序号

点名

点类型

1

除油罐液位

模拟量输入

2

1#缓冲罐液位

模拟量输入

3

2#缓冲罐液位

模拟量输入

4

1#注水罐液位

模拟量输入

5

2#注水罐液位

模拟量输入

6

污水池液位

模拟量输入

7

污油池液位

模拟量输入

8

沉降罐液位

模拟量输入

9

污泥池液位

模拟量输入

10

除油器出口污水PH值

模拟量输入

11

调储罐液位

模拟量输入

12

污泥池出口流量

模拟量输入

13

污水池出口流量

模拟量输入

14

钭管器出口流量

模拟量输入

15

XXX输水流量

模拟量输入

16

XXX区注水流量

模拟量输入

17

XXX区注水流量

模拟量输入

18

过滤器至注水罐流量

模拟量输入

19

烧碱加药泵频率

模拟量输入

20

絮凝剂加药泵A频率

模拟量输入

21

絮凝剂加药泵B频率

模拟量输入

22

1#注水泵压力

模拟量输入

23

1#注水泵流量

模拟量输入

24

2#注水泵压力

模拟量输入

25

2#注水泵流量

模拟量输入

26

3#注水泵压力

模拟量输入

27

3#注水泵流量

模拟量输入

28

XXX输水流量

模拟量输入

29

XXX输水压力

模拟量输入

30

3#提升泵压力

模拟量输入

31

3#提升泵流量

模拟量输入

32

3#提升泵频率

模拟量输入

33

4#提升泵压力

模拟量输入

34

4#提升泵流量

模拟量输入

35

4#提升泵频率

模拟量输入

共计：

35个模拟量输入

1

沉降罐排泥动力管电动阀开关信号

2路开关输出信号（一开一关）

2

沉降罐排泥动力管电动阀开关到位信号

2路开关输入信号（开到位和关到位）

3

沉降罐排泥管1电动阀开关信号

2路开关输出信号（一开一关）

4

沉降罐排泥管1电动阀开关到位信号

2路开关输入信号（开到位和关到位）

5

沉降罐排泥管2电动阀开关信号

2路开关输出信号（一开一关）

6

沉降罐排泥管2电动阀开关到位信号

2路开关输入信号（开到位和关到位）

7

除油罐排泥动力管电动阀开关信号

2路开关输出信号（一开一关）

8

除油罐排泥动力管电动阀开关到位信号

2路开关输入信号（开到位和关到位）

9

除油罐排泥管1电动阀开关信号

2路开关输出信号（一开一关）

10

除油罐排泥管1电动阀开关到位信号

2路开关输入信号（开到位和关到位）

11

除油罐排泥管2电动阀开关信号

2路开关输出信号（一开一关）

12

除油罐排泥管2电动阀开关到位信号

2路开关输入信号（开到位和关到位）

13

注水排泥动力管电动阀开关信号

2路开关输出信号（一开一关）

14

注水排泥动力管电动阀开关到位信号

2路开关输入信号（开到位和关到位）

15

注水排泥管1电动阀开关信号

2路开关输出信号（一开一关）

16

注水排泥管1电动阀开关到位信号

2路开关输入信号（开到位和关到位）

17

注水排泥管2电动阀开关信号

2路开关输出信号（一开一关）

18

注水排泥管2电动阀开关到位信号

2路开关输入信号（开到位和关到位）

19

排泥泵启停信号

2路开关输出信号（一启一停）

20

排泥泵启停状态信号

2路开关输入信号（运行状态和停止状态）

21

烧碱加药泵启停

2路开关输出信号（一启一停）

22

烧碱加药泵状态信号

3路开关输入信号（运行，停止状态和故障）

23

絮凝剂加药泵A启停

2路开关输出信号（一启一停）

24

絮凝剂加药泵A状态信号

3路开关输出信号（运行，停止状态和故障）

25

絮凝剂加药泵B启停

2路开关输出信号（一启一停）

26

絮凝剂加药泵B状态信号

3路开关输出信号（运行，停止状态和故障）

27

调储罐进出口电动阀开关输出（共3个阀）

6路开关输出信号（每个阀门一开一关）

28

调储罐进出口电动阀开关到位（共3个阀）

6路开关输入信号（每个阀门一开到位一关到位）

共计：

32个开关量输出，35个开关量输入

3、目的和要求

1）建设目的

XXXX站原有的输油岗、脱水岗、注水岗等岗位的监控系统分散独立，而且输油岗及脱水岗的监测数据只通过几块仪表显示，数据时实报警等功能无法实现.而且不便于集中管理。

为了实现站内所有的数据集中操作管理，减轻工人的操作工作量，需引入自动化中央控制系统。

2）建设要求

Ø实现原有监控系统的所有功能；

Ø开发更适于现场流程的控制、组态软件；

Ø根据岗位功能在中央控制室建立各岗位子操作站，具有监视和控制功能；

Ø在中央控制将全站的各生产运行参数集中显示。

二、技术方案

1、系统概述

本中央控制系统主要用于XXXX站自动化监控，时实准确检测现场温度和压力、流量、罐位、现场变频器频率、电流电压等参数，而且对现场阀门实现准确的开关控制；根据生产工艺要求XXXX站自动化中央控制系统在配置规模、系统功能、技术性能等方面要求如下：

1）主站单元采用冗余结构，用于生产过程数据采集和控制；

Ø处理器、通讯模块为冗余结构

Ø模拟量输入（AI）点数：

101

Ø数字量输入（DI）点数：

84

Ø数字量输出（DO）点数：

87

2）操作员站兼工程师站一台，用于生产过程的监视、操作、参数调整，以及系统组态；操作员站一台，用于生产过程的监视、操作等；要求分权限限制不同级别的操作员、工程师所能处理的数据范围；

3）打印机一台，用于打印生产报表和事件记录。

整个中央控制系统采用冗余结构的PLC（可编程控制器）作为整个监控系统的核心，使整个中央控制系统的可靠性和稳定性大大的提高。

采用双CPU硬件冗余结构，能够在主处理器故障时，无扰动的切换到后备处理器，其切换时间可达到0.04μS，保障系统正常工作。

操作员站兼工程师站使中央控制系统能够同时分别进行生产操作、工艺流程的监视和获取报警信息，并能各自输出、保存报表和进行事件记录等等。

2、系统结构

系统选用AB的CoMPactLogixt系列PLC组成冗余结构控制系统，对设备和现场仪表进行采集和控制；操作站兼工程师站通过千兆TCP/IP工业以太网与中心单元通信；中央控制室HMI（HumanMachineInterface的缩写，叫人机界面，是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介。

）部分采用多操作员站模式，提高系统可靠性，HMI软件选用力控软件，保障工艺流程界面的人性化监控，提高工作效率。

图1：

系统结构图

3、系统组成

本中央控制系统由冗余结构的中心控制控单元、监控操作单元和现场数据处理单元三个部分组成。

中心控制单元由中央控制柜、进线柜、继电器柜组成，用于整个联合站生产过程中现场仪表、设备数据的采集和控制；监控操作单元由操作员兼工程师站、操作员站和打印机组成，用于生产过程的监视、操作、参数调整、系统组态以及生产报表和事件记录等；现场数据处理单元由现场仪表和现场控制仪表的输入输出信号构成，用于完成冗余控制单元的数据采集和控制要求。

1）中心控制单元

中心控制控单元选用AB的ComPactLogix系列主控器及I/O模块，通过以态网模块将数据接入千兆网交换机，本单元采用热备软冗余结构，这样极大的提高了系统的可靠性及时实性，满足过程生产、控制、优化与管理的需求。

冗余控制单元原理图如下：

图2：

冗余结构原理图

根据系统所需监控的I/O点，配置7块16路模拟量输入模块、1块4路模拟量输出模块、3块32路数字量输入模块、3块32路数字量输出模块，使系统具有10％以上的扩展余量，保证以后如有新增的点数可以接入现有的系统。

同时，配置重要控制单元的备用模块，当控制单元故障时，备用控制器立即投入运行，支持带电热插拔功能，1分钟内完成替换，确保系统稳定可靠运行。

2）监控操作单元

监控操作单元配置3台操作员站及1台打印机，过程控制单元与操作员站通过千兆工业以太网高速通信，三台操作员站可同时分别对各组态画面中的设备进行监视、操作、报表打印等操作。

三台操作员站的上位机硬件选用主流配置的工控机，性能和稳定性好。

选用IntelCoreCPU/2048MDDR3内存/512M独立显卡/500G硬盘/22’液晶显示器的电脑配置来更好的实现对生产过程的监控；为配合报表的生成，选择高速全自动激光打印机，用于打印生产报表、事件记录和数据存档等。

3）现场采集单元

现场采集单元主要由现场传感器、电动开关阀、执行机构的远传信号组成，现场设备将实时采集到的监测参数传送到相应的检测单元；过程控制单元处理检测单元的信号，根据工艺需求输出控制信号，并完成控制动作及相关信息反馈。

数字量信号的采集与控制均采用光电隔离的输入、输出形式，并与地隔离；模拟量信号的采集采用I/O电路抗干扰、内外电路隔离的形式。

三、系统功能

1、显示功能

1）操作人员画面（在操作站上，供工艺操作人员操作和监视工艺过程的画面）

*系统主画面*系统菜单画面

*各工艺流程画面*监测点趋势画面

*实时报表画面*历史报表查询画面

*实时报警画面*历史报警查询画面

*用户登录画面

2）工程技术人员画面（工程技术人员进行系统生成，用户流程图及各类图形的生成，以及生成各类记录、报表等）

*系统组态画面*用户管理画面

*监测点参数设置画面*报警值设定画面

*用户图形生成画面*控制逻辑组态画面

*联机记录和报表生成画面*系统退出画面

3）维护人员画面（提供设备状态、系统发生故障的位置、为系统维修提供依据）

*系统诊断画面*系统维护画面

*系统资源使用情况画面*设备状态画面

*系统退出画面

2、报警功能

报警主要分为过程变量报警和系统诊断报警；无论是过程变量报警还是系统诊断报警发生时，都会在操作员现行操作的画面上给予声、光报警提示。

并且对系统中所有的报警均进行记录、存储；并且可以打印报警报表，报警打印结果包括报警的位号、报警数值、发生日期、时间等。

1）过程变量的报警

过程变量的报警值由操作人员设定或由工程技术人员在组态时设定，并由组态指定报警发生后过程变量的颜色，在没被确认前，报警的过程变量以闪动的方式显示，并且具有报警优选级和识别第一报警功能。

报警类型如下：

*绝对值及偏差报警*设定点超限报警

*开启/停止报警*变送器故障报警

*热偶断路报警*输出超限报警

*变化率超限报警*模拟信号超限/异常报警

*开关量输出及阀位反馈报警*机、泵热过载报警

2）系统诊断报警

对系统进行诊断和系统内部自诊断的结果显示在系统诊断画面上，如诊断出故障则以声、光报警的形式通知相关人员。

3、记录/打印功能

本系统配置打印机，用于报警报表和过程数据报表的打印。

根据用户需要在组态时所编制的各类报表（如：

过程数据定时监测报表、操作综述报表、各类联机记录报表、报警报表等）都能在打印机上输出。

4、系统数据通讯功能

通讯网络分装置、远程I/O网、局域网。

各级网络通讯规程均符合IEEE802规程，同时满足各级网络的通讯速率和通讯距离。

四、系统特点

1、结构的开放性和合理性

在中央控制系统中，为了确保系统的开放性，我们完全采用标准的开放网络：

◇在企业管理层采用标准的100Mbps以太网（TCP/IP协议），可以与企业原有的管理网直接相连；

◇在系统操作层，采用100Mbps以太网，支持光缆、同轴电缆和双绞线，支持交换器工作方式和普通方式；

2、结构模块化和国际标准化

本中央控制系统全部采用模块化的控制系统，框架式安装，符合国际标准的开放现场总线协议，系统具有良好方便的扩展性；PLC控制柜及配套的PLC进线柜和继电器柜，按照国家相关标准并参照ISO国际标准进行设计制造，控制元件、线路均按照国家相关标准和规定进行选型与布置，并可方便的实现扩充，满足生产过程仪表、设备增加所需的监控要求。

3、开放的操作系统

操作层采用WindowsXP操作系统，并提供ODBC和OPC接口，保证系统软件的开放性和高性能的人机界面要求；

控制站采用成熟的实时多任务操作系统QNX以确保控制系统的实时性、安全性和可靠性。

4、系统性能

◇模入处理：

每路一个A/D转换器，16位分辨率。

信号处理精度：

大信号不大于0.1%，小信号不大于0.2%；巡检周期可调，最小50ms。

◇模出处理：

每路一个12位D/A转换器，精度不大于0.2%；

◇开关量输入/输出处理：

快速及时；

◇系统控制回路周期：

一般模拟回路125ms，采用回路控制模块可达20ms，逻辑回路为50ms；

◇系统图形画面分辨率为1280⨯1024，响应时间≤1s，数据刷新时间≤1s。

5、软件应用方便性

◇丰富的全汉字图形组态，可以实现复杂漂亮的图形界面，并支持动画技术、图形缩放技术、各种数据、曲线、棒图、各种仪表盘等的实时显示；

◇功能强大的控制组态可实现各种批处理流程、PID回路、复杂回路、逻辑回路、混合回路以及先进控制算法和特殊的配方控制等；

◇报表组态与Excel相互转换，可以支持各种报表和图形打印功能；

◇丰富的历史记录分析和处理、日志记录处理、报警记录的统计报告、事故追忆的统计分析报告等；

◇系统提供丰富的自诊断显示信息与故障报警功能；

6、系统硬件可靠性

◇在I/O处理单元上采用小模块结构（模拟量8点，开关量32点），在A/D处理上采用每路一个A/D转换器，使危险进一步分散；

◇每路信号在接口处都增加了多重过压和过流保护措施，使得模板在大信号干扰下不损坏；

◇模块和底座之间采用欧式针型连接器，保证连接可靠；

◇小模块结构和工业化设计，适应-45︒C~85︒C的工业环境;

7、操作员站和工程师站

由于中央控制系统是在中文WindowsXP环境下开发的软件，具有良好的操作界面，所有的操作画面、操作面板、帮助文件、报警提示和弹出窗口都为中文，操作人员可很方便地学习和操作，能准确掌握装置工况。

操作站是操作人员监视、控制生产过程、维护设备和处理事故的人机接口。

操作站的软件操作环境完全能适应化工装置过程控制的操作需要，可以根据操作者的权限访问和调用工艺流程图、过程参数、数据记录、参数报警以及各种可用数据，并能有效地调整控制回路的输出和设定参数

系统配置操作站，各自管理指定区域，并能随时进行切换。

操作站装有操作系统WindowsXP和力控系统操作软件，可方便地进行现场操作以及历史数据、实时数据的调用和处理。

操作站支持画面显示：

菜单画面、流程图画面、控制分组画面、趋势图、报警画面。

操作站可直接调用数据库的数据，进行实时和历史数据报表打印

操作员站具有组网能力，支持TCP/IP协议。

五、系统要求

1、供电要求

交流电源：

220V±10%，50HZ。

2、环境要求：

最低温度：

-20℃最高温度：

65℃

最小湿度：

8％最大湿度：

95％

海拔高度：

＜4000米大气压：

1000KPa

3、接地要求：

系统需要两种接地：

保护地和屏蔽地，保护地线接地电阻≤4Ω，信号地线接地电阻≤4Ω，两地之间距离不小于10米。

六、实用案例（略）

第二部分

安

全

防

范

监

控

系

统

一、实施意义及设计依据

1、实施意义

根据XX省安全技术防范管理的规定的要求，为了加强XXXX的安全防范，通过在油区各重要部位建立安全防范监控系统，及时有效的形成对犯罪分子强大的威慑力，预防入侵盗窃、抢劫、破坏等刑事犯罪，保障人身和财产的安全，并且可以将相关视频图像作为直接的犯罪证据；在提高现场管理、远程控制水平的同时也促进了企事业单位自身管理的智能化、信息化，给内保人员的工作带来了很大的方便，减轻了内保工作的压力。

1、能实时全天候监控每一个重要布控点，跟踪每一监控现场，增强对突发事件的快速反应能力，提高了效率。

2、科学严密的安全防范监控系统，加强控制，确保安全，防止犯罪，更有效地提高防范及综合管理能力。

3、监控系统对重要布控点进行实时记录、存储，及时防范各种事件，加强管理。

4、高效智能化的管理，把工作人员从艰巨频繁，责任重大，单一的工作中解脱出来，在提高安全性的同时，减轻了工作强度。

2、设计依据

本技术方案设计遵循或参照以下国家或行业相关部门制定的设计标准或规范要求。

主要包括：

1、GB50348-2004《安全防范工程技术规范》

2、GB50395-2007《视频安防监控系统工程设计规范》

3、GB16796-1997《安全防范报警设备安全要求和试验方法》

4、GA/T367-2001《视频安全防范监控系统技术要求》

5、GA308-2001《安全防范工程系统验收规则》

6、GA/T74-2000中华人民共和国公安部《安全防范监控系统通用图形符号》

7、GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷技术规范》

二、设计思路

根据XX省安全技术防范管理的规定的要求，存储易燃、易爆、剧毒等危险物品的场所必须安装公共安全技术防范设施。

为此，综合考虑现场的实际情况，本项目完成后，所建成安全防范监控系统主要可用于四个方面：

防盗防窃：

通过安全防范监控系统对涉及的机关办公楼、停车场及车棚、采油队队部办公区域等场所进行实时监视及录像，杜绝不法分子盗窃行为的发生；

安全生产：

通过安全防范监控系统涉及的采油队拉油点、集油站、轻烃站等重要高危险生产场所进行实时监视及录像，及时发现泄露、违章操作、闲杂人员进入工作场所等严