西气东输二线SCADA系统仿真平台的搭建及应用

2022-09-11

作为输气站场, SCADA系统是确保站内安全平稳运行的核心系统, SCADA系统的完善程度, 直接决定着整个输气站场自动化水平的高低, 决定着中国天然气管道行业跻身国际先进管道行列的步伐还有多远。通过仿真实验平台的搭建, 给我们日后升级改造, 以及未来实现无人站场, 描绘了一个美好的前景, 避免了编程缺陷、功能缺失、反复调试等一系列问题, 并把运行风险降到最低, 更好的实现监控, 为实现国际化先进水平管道又迈进了一步。

一、仿真实验平台搭建

西气东输二线西段各主要输气站场使用的下位机是AB公司controllogic 1756系列PLC, 霍尼韦尔PKS通讯服务器和上位机。

为了与之搭配, 此次虚拟平台所选取的编程软件是RSLogix 5000, 通讯组态软件是:RSLinx Classic, 上位机软件:RSView32 Works, 硬件仿真软件:RSLogix Emulate 5000。以Windows XP系统为平台, 通过OPC虚拟通讯组件, 建立不同设备之间的通讯。OPC全称是OLE for Process Control, 它是基于Windows的应用程序和现场过程控制的桥梁, 可以实现不同自动化设备和应用程序之间的通讯[1]。

二、仿真实验平台搭建步骤

1.建立仿真控制器:用Rslogix Emulate5000仿真软件建立控制器。在背板第一槽位建立RSLogix 5000 Emulator控制器, 这也是仿真硬件的基础。

2.建立通讯, 打开RSlinx Classic软件, 在此网络下, 可以搜索到步骤 (1) 中建立的仿真控制器RSLogix 5000 Emulator, 同时通过配置OPC topic, 建立与上位机RSView32 Works之间通讯。

3.硬件组态, 并通过communication-RSwho需找到控制器RSLogix 5000 Emulator, 并Goline。实现Run Mode和Controller OK模式, 标志下位机虚拟平台已经搭建完成。

4.通过RSLinx Classic软件配置OPC topic, 通过OPC接口, RSview32 works便可以访问到RSLogix Emulate 5000内部的变量。

这样从下位机到上位机仿真、通讯服务器的虚拟, 我们可以通过我们的电脑搭建起虚拟的硬件平台, 从而不用购买高昂的硬件设备, 就可实现编程, 在线, HMI画面编辑, 数据库建立等功能。仿真实验平台搭建完成。

三、仿真实验平台的应用

1. 应用实例说明

由于霍尔果斯分输压气首站伊宁分输为新捷燃气公司供气, 供给伊犁地区的用户, 出站阀1401上游为我方管理, 下游为新捷燃气公司管理, 为加强霍尔果斯首站伊宁分输天然气大量泄漏风险管控, 增加如下升级程序:主干线压降速率监控, 管线压力有大量泄漏的情况 (压降) 便会产生报警, 提醒值班作业岗人员。

2. 实例应用步骤

(1) 变量建立和程序编写[2] (以下数据设置, 不是现场实际设置, 实验数据更加直观)

编程思路:以定时器 (T1) 为基础, 当前采样值与之前采样值做减法, 与设定值进行比较。定时器设定时间为600 00 ms, 压降速率设定值为2Mpa, 即每分钟超过2 MPa报警输出。为了防止信号波动, 或者误报警, 增加定时器T2, 当压降大于2 MPa/min并保持300 00 ms, 产生报警并锁存, 需要复位按钮进行复位, 才能确认报警。

建立所需变量, 也可先编程同时建立变量。

(2) 建立RSView32 Works与下位机通讯标记。通过RSLinx Classic软件配置OPC topic, 通过topic, RSview32可以访问到Emulate 5000内部的变量。

(3) 编辑HMI画面并和虚拟下位机进行通讯。程序激活后可以对所编程序进行验证, 见图1所示。

设定PT1401每分钟压降设定值为2 MPa, 先前实时现场模拟值为8 MPa, 每分钟压降设定值为2 MPa/min, 然后在模拟值输入4 MPa, 这样保持30 s后便会产生报警, 需要复位按钮进行复位。程序验证成功。 (此部分参数设置为实验参数)

程序验证成功后, 我们便可以在实际硬件平台下进行在线程序并在线升级改造原程序。

结论

综上所述, SCADA系统下位机虚拟平台的搭建, 可以实现下位机程序的在线仿真, 通过HMI上位机软件通过OPC进行通讯, 实现模拟PKS或VIEWSTAR的上位机仿真, 从而验证程序, 是否有Bug, 及时验证与调试, 为实际硬件连接及调试程序带来了极大的方便并且规避了风险。同时也为大家平时学习程序的编写积累了经验。

摘要：SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) 系统, 即数据采集、监视与控制系统, 是西气东输二线霍尔果斯分输压气首站自动化专业的核心设备。主要由上位机、通讯服务器、下位机以及现场仪表设备 (过程仪表系统) 组成。过程仪表控制系统主要由AB公司的逻辑过程控制器controllogic系列PLC担当。随着现场设备的复杂、工艺运行的变化, 对下位机程序的升级改造工作, 势在必行。为了减少运行风险, 我们需要建立逻辑控制器仿真实验平台并在HMI实现其功能, 这样加强了霍尔果斯作业区运检维一体化的管理。

关键词：SCADA:PLC,通讯服务器,HMI,仿真实验