石油化工自动化中以太网技术的应用

1973年国际电气与电子工程师协会（IEEE）指定了Ethernet的C***A/CD 802.3标准。1983年C***A/CD 802.3标准正式确定并被采用。近几年来，随着计算机和网络技术的发展，引发了控制领域深刻的技术变革，Ethernet逐渐的进入工业领域。据统计，目前在工业领域有超过100种通讯协议被应用于各种各样的工业计算机平台之间的数据交换，从智能传感器到参域的监控系统都在应用Ethernet。Ethernet是目前可用的***常见的网络协议，因而控制系统结构向网络化、开放性方向发展将是控制系统技术发展的主要潮流，以太网作为目前应用***为广泛的局域网技术，在工业自动化和过程控制领域将会得到了越来越多的应用。

基于以太网的SCADA系统

 现代输油管道自动化管理多采用SCADA系统（分布式数据采集和监控系统），在国内外输油管道设计中，SCADA系统已成为必不可少的选择和管道系统管理与控制的标准化设施，计量站、调压站、清管站、阴极保护站等均由SCADA系统实行遥测、遥控。

1   SCADA系统的基本配置

1.1  中心控制级（控制中心）

      调度控制中心是SCADA系统的***，对管道进行连续的监控和管理。系统应能够确保数据采集和储存的完整性、及时性、准确性、安全性、可靠性，同时系统应具有支持开放性，支持用户开发、补充和完善应用功能。

      调度控制中心的计算机系统一般按客户机/服务器结构，设置使用实时任务操作系统，服务器和局域网采用热备冗余配置。该控制中心配有操作员工作站、工程师站、经理终端站、大屏幕投影系统、路由器（冗余配置）、调制解调器等。

1.2  站场控制级（站控系统）

      站控系统是SCADA系统的远方监控站，是保证SCADA系统正常运行的基础，分别设置分布在各地控制室内。站控制系统主要由过程控制单元、操作员工作站、数据通信接口等构成。过程控制单元采用技术性能优、可靠性高的可编程逻辑控制器（PLC）和I/O框架的连接网络。做为人机接口的操作员工作站采用工业级工作站型计算机。

      站控系统硬件配置包括：PLC，操作员工作站、激光打印机、路由器、操作台等。

1.3  系统同步

      为保证SCADA系统各部分数据的一致性，保持整个系统的同步非常重要。首先在调度控制中心设置了GPS时钟作为全系统的标准时间，并要求各站控系统硬件时钟误差不超过1s。系统时钟同步是由前端机向各现场发送时钟校核一次；RTU重新启动时必须校核；中断的通信获得***时应该校验。

     系统的接地和保护。自控系统接地采用等电位连接。各站控制室内操作站、操作台、机柜等均应做保护接地，保护接地接至电气的安全接地网。

     仪表信号回路接地端和屏蔽接地端接至信号接地网。保护接地和信号接地电阻均小于4Ω，信号接地网与电气的安全接地网分别接至电位接地极。

2   SCADA系统的硬件组成

     组成SCADA系统的主要是PLC和DCS[4]。

     SCADA系统属中小规模的测控系统。它集成了PLC的现场测控功能强和DCS的组网通讯能力强的两大优点，性能价格比高。

3   新一代以太网的SCADA系统[5]

     随着计算机技术、通讯技术的深刻变化，大范围输油管道工程中监控系统的实现手段也必将发生本质的变化。而传统的建立在穿行CDT/POLLING规约基础上的SCADA系统难以满足大规模输气网络监控要求。

     输油工程的各个系统之间（输油调度监控系统等）联系越来越紧密，必须统一考虑。所以提出以太网（局域网、城域网、广域网）为通信基础的面向整个输油系统的大对象。通过计算机软件平台（UNIX，Linux，Windows，J***a等）集成了SCADA功能。首先，需要各地分配站到调度中心铺设光纤。基本思路是以路由器、光纤网络交换机、光纤构建一个以千兆光纤以太网为骨干，百兆光纤为子网或分支的高速网络。

     控制中心间通信协议I***可使一个输油控制中心与同一企业的其他输油控制中心，其他输油企业、联营企业、区域控制中心、***采用部门等通过广域网（WAN）进行数据交换，交换的信息由输油系统监视和控制用的实时数据和历史数据组成。包括测量数据、计划数据、输油量结算数据及操作信息。

     控制中心模型包括几类基本的主机处理器；SCADA，负荷管理，分布式应用，显示处理器。在SCADA系统中SCADA主机是***主要的处理器，通过数据采集单元（DAUS）和远方终端装置（RTUS）收集处理模拟和数字信号来监视数据，控制中心通常都配置了处于“热备用”状态的冗余的SCADA 主机。分布式应用主机则进行各种庞杂的分析调度计划。显示处理器方便操作人员显示数据流量和控制用。通常控制中心由一个或多个局域网（LAN）间将这些主机连接起来，并常常通过中间的通信处理器访问各广域网。

   石油化工自动化的发展趋势应该是分布式、开放化和信息化。分布式的结构是一种能确保网络中每个智能的模块能够***的工作的网络，达到系统***分散的概念；开放化则是系统结构具有与外界的接口，实现系统与外界网络的连接；信息化则是使系统信息能够进行综合处理能力，与网络技术结合实现网络自动化和管控一体化。基于以太网技术的自动化具有低成本和开放性，可以实现远程控制，易于与管理结合，实现管控一体化。

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