原油管道新增站場自動控制系統實踐
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摘要：西部原油管道主要擔負著新疆各大油田和中亞進口原油外輸任務。管道沿線設有多個分輸、注入站場，服務沿線油田企業和石化企業。這些分輸、注入站場均是在西部原油管道投產后建設的。隨著信息技術的不斷推廣應用，諸如內部控制系統（DCS及PLC系統）與外部不再隔離。自控系統和網絡通信安全直接影響了生產控制的穩定和安全。如何實現新建站場與西部原油管道既有的控制系統交互連接，確保過程控制系統與ESD（緊急關閉）系統穩定可靠，是新建站場的首要考慮因素。本文介紹了三塘湖原油末站與西部原油管道四堡輸油站自控控制系統交互實踐，為后期管道工程建設提供范例參考。
關鍵詞：西部原油管道新建站場過程控制系統ESD系統
1站場概況
吐哈油田三塘湖原油外輸管道是配合油田地面工程規劃建設的，主要是負責將三塘湖產油區原油通過管道輸送至三塘湖末站。三塘湖末站設有儲存，計量，增壓注入功能，最終將原油注入至西部原油管道干線。三塘湖原油末站于2009年建成，設有過程控制系統一套，控制器型號為AB公司1756-L61。西部原油管道四堡輸油站于2006年投產，設有過程控制系統和ESD系統，過程控制系統使用的是AB公司1756-L62控制器，ESD系統使用的是AB公司1756-L55控制器[1]。西部原油管道站場采用SCADA控制系統，各輸油站設有SCADA監控操作站，主要負責本站監控站場運行參數和設備運行狀態?？刹杉^程控制系統PLC和ESD系統的數據，并下發相應操作指令。各站通過光纜與調度監控中心通信，在調度監控中心，可對全線站場和RTU閥室進行監控。
2自控系統建設
三塘湖末站與四堡輸油站距離約600m，兩座站場通過一條DN350管道連接。兩座站場中間安裝有緊急切斷閥（ESD閥），電動球閥，和單向閥，用來控制工藝流程的連通和截斷。兩座站場間工藝流程如圖1所示。四堡輸油站既有的站控系統和ESD系統，由OASYS人機交互軟件（HMI組態軟件）和ControlLogix5000PLC編程軟件組成。本工程在四堡站原有控制系統和ESD系統基礎上進行擴容，主要分2個部分：一是過程控制系統交組建，目的是實現四堡站SCADA控制系統對三塘湖末站計量區域的工藝管線、設備、儀表信號采集，同時將采集的儀表數據信息上傳至烏魯木齊、北京調度中心。二是ESD系統組建，目的是出現異常工況時，及時觸發安全聯鎖保護。
2.1過程控制系統組建
新增電動閥XV-6509狀態和控制信號，共4個DI數據點，2個DO數據點，接入到四堡站過程控制PLC系統。壓力、溫度信號，共2個AI數據點接入到四堡站過程控制PLC系統。三塘湖油末站給西部管道的信號：儲罐液位信號、刮板流量計信號、油泵的啟動、停止、狀態等控制信號、電動閥的開到位、關到位、故障等信號，此外，應互傳人工確認后的火災報警綜合信號等。西部管道給三塘湖油田原油外輸管道的信號：四堡站注入點緊急切斷閥開關、狀態、故障報警信號、電動閥控制、閥位信號、注入干線壓力信號，此外，雙方互傳人工確認后的火災報警綜合信號等。在四堡輸油站至三塘湖末站機柜間敷設2條16芯單模鎧裝光纜。在四堡輸油站和三塘湖末站PLC機架上新增MVI56E-MCMR串口通信模塊，通過RS485光電轉換器實現雙方信號交互。新增的串口通訊模塊通信接口和工程文件配置接口相互獨立，確保數據不會被對方修改，保證數據傳輸安全。過程控制系統組建如圖2所示。2座站場資產管理屬于不同的企業，需明確各方的調度監控權限。新增注入支線的設備由四堡輸油站負責監控，兩座站場其他管道和設備的運行參數，僅做數據采集和監視，控制權限各自負責。調度監控中心負責下發調度指令，負責注入流程閥門開啟和關閉操作；三塘湖末站負責末站站內工藝流程切換和設備啟停操作；四堡輸油站負責注入管道附屬設備和本站其他設備的工藝參數監護。
2.2ESD系統組建
新增ESDV-06501電液聯動閥門的狀態和控制信號，共4個DI數據點，2個DO數據點，接入到四堡站ESD控制系統中。在四堡站ESD系統輸出命令中并聯ESDV6501閥門關閉命令，當四堡輸油站觸發ESD保護程序后，除了執行原有的保護程序外還會連鎖關閉ESDV6501閥門。確保三塘湖末站與四堡輸油站有效隔離。由于三塘湖末站沒有獨立的ESD保護系統，四堡輸油站ESD觸發信號并不直接控制三塘湖末站。當注入支線ESD閥門關閉后，注入支線壓力快速上漲，末站過程控制PLC下達泵出口壓力高高連鎖保護停泵命令，保護末站工藝管道和設備不超壓。四堡站ESD系統觸發后會產生一個ESD報警信號，報警信號通過交換機傳輸給過程控制PLC，最后通過串口通信傳輸給三塘湖末站。四堡站ESD系統組建如圖3所示。
2.3現場測試
在線修改HMI組態文件，添加新增工藝流程、設備及相關參數監控、報警、記錄等功能。在西部原油管道停輸期間，重新規劃PLC網絡、下載PLC程序、編寫通訊接口。完成現場驗收測試后，將相應的數據上傳至各調度中心。修改四堡輸油站ESD保護程序，開展ESD功能性測試。調度監控中心選擇不同類型的觸發工況，確認ESD保護系統功能完好后投入運行。
3結束語
新建站場自動化控制系統應根據系統信息安全要求，將系統分成不同的區域，不同區域應設定不同的SIL值。同一區域的自控系統的設備和回路應按照同一SIL值進行安裝組建。對于連接不同區域的中間管道和附屬設備（儀表），應結合調度操作原理以及儀表安全等級要求，確定其接入方式，保證區域中的資產和區域之間的連接滿足系統安全要求。新建站場應充分考慮工業通信網絡信息安全，不同區域的過程控制系統進行通信時，推薦采用不可路由的串行通信方式連接，每個PLC均連接到本地交換機上，通過工程師站編程，通過HMI操作，確保不同區域的網絡控制是安全獨立的。
參考文獻
[1]韓曉波.企業工業控制網絡安全技術探討及實現[J].化工自動化及儀表，2012，39（4）；498-503.
作者：郭宏 單位：中國石油西部管道新疆輸油氣分公司