1、1BB RTU阀室控制系统技术方案1 概述西气东输泰安支干线站控系统拟采用以计算机为核心的监控及数据采集（SCADA Supervisory Control And Data Acquisition）系统。其中在各监控阀室、监视阀室和高位检测点分别设置远程终端装置(RTU)作为SCADA系统的远方控制单元。RTU 是保证天然气输送管道、输油管道自动化监控系统正常运行的基础，系统投产运行后可以达到在 调 度 控 制 中 心(MCC)或 备 用 调 度 控 制 中 心 (SCC)对 全 线 进 行 自 动 监 控 的 技 术 水 平 。2 系统描述BristolBabcock公司在全球自控系统的领
2、导地位、丰富的石油天然气及管道行业经验、以及独特的系统设计方法保证我们为各监控阀室、监视阀室和高位检测点RTU部分提供一整套解决方案，并且保证该解决方案是最佳的解决方案。各监控阀室、监视阀室和高位检测点RTU均采用BB公司的ControlWave Micro控制器。ControlWave Micro控制器CPU集成了1 个RS232 、 1个RS485 串口和2 个10010MB以态网口。阀室RTU与通信系统之间采用光通信，将 RTU的数据同时向上下游的站控制系统发送，光通信通道任一处发生故障时，均可保证RTU的正常通信，提高整条管线的安全性。BristolBabcock公司的ControlW
3、ave控制器组态软件ControlWave Designer工作在基于32 位的Windows系统，软件编程支持复制、粘贴、自定义工具栏、快捷方式、I/O 仿真、程序离线测试、程序打印等操作，同时软件编辑器提供各种操作的向导帮助，可以使操作者容易的完成如：I/O 的组态、函数和功能块的添加删除、关键字的添加、变量和数据类型的定义等工作。组态软件ControlWave Designer提供五种编程语言（ST, FDB, LD, SFC, IL）。23 系统功能远程终端装置-RTU对现场的工艺变量进行数据采集和处理；监控线路紧急截断阀；供电系统的监控；采集和处理阴极保护站的相关变量；可燃气体的监视
4、和报警；数据存储及处理；逻辑控制；紧急停车(ESD) ；为调度控制中心提供有关数据；接受并执行调度控制中心下达的命令等。4 系统硬件描述4.1 远程终端装置 (RTU-ControlWave Micro）ControlWave Micro是集成了PLC,RTU和PAC 的优点与一体的可编程混合控制器，从小规模、中等规模的应用到大3规模的应用场合都能使控制系统性能达到最大化。它也能无缝的兼容ControlWave系列其它产品从而可以实现整个控制系统的结构最优化。另外由于产品具有其体积小、功耗低、坚固耐用的特点，完全能满足苛刻的工厂控制及远程SCADA应用环境。1 ControlWave Micr
5、o 特点： ARM处理器提供卓越的性能和超低功耗 IEC 61131-3编程标准并集成有ACCOL III过程控制功能块库 可选择的10/100 Mbps自适应以太网口 多达11个串行通讯接口(包括可选配的内置调制解调器和电台通讯端口) 3，4，8槽基本机架，2，4 ，8槽扩展机架 混合输入/ 输出卡件满足低成本的场合应用 可选配的隔离型输入/输出模块 硬件密码锁拒绝无权限的人访问 工作温度范围宽(-40 到 70 ) 适用于Class I,Div.2危险区域，通过CE认证 开放式的编程、网络组态及通讯环境ControlWave Micro 150CPU 32位 ARM 9 处理器：150MH
6、z 睡眠模式满足低功耗应用 程序运行内存：4 MB SDRAM4 数据内存：1M SRAM(断电电池保护) 程序、历史归档数据及文件存储内存8M或16M FLASH RAM 实时时钟 硬件密码锁保证安全切换ControlWave Micro 150CPU2. 通讯部分CPU CPU上有两个 RS-232、一个RS-485端口， 标准9针D型接口，波特率可达 115.2KB。 一个或二个可选择10/100M以太网口，RJ45接口。可选配扩展通讯模块 每一个CPU机架上最多可插两个通讯扩展模块 每个扩展通讯模块有以下通讯端口： 一个RS-232和一个RS-485端口，标准9针D型接口，波特率可达
7、115.2 KB，RS-485 端口隔离电压500VDC 一个可选择的内置调制解调器。 一个可选择的900 兆赫内置扩频电台系统控制模块 5.4V17V直流输入或者10.7V30V直流输入 电源故障检测及恢复装置 预留LCD显示/操作面板连接接口5 LED状态指示灯:6个故障指示灯,1个看门狗灯,1个CPU IDLE灯及各通讯口收发指示灯。机架 3槽基本机架：8.64 cm x 15.24 cm x 14.7 cm 4槽基本机架：11.43cm x 15.24 cm x 14.7 cm 8槽基本机架：22.86cm x 15.24 cm x 14.7 cm 2槽扩展机架： 5.7 cm x 1
8、5.24 cm x 14.7 cm 4槽扩展机架：11.43cm x 15.24 cm x 14.7 cm 8槽扩展机架：22.86cm x 15.24 cm x 14.7 cm环境要求工作温度范围:-40到70,储存最高温度85 相对湿度：15-95%无冷凝 震动：1.0g(10-150Hz), 0.5g(150-2000Hz) 危险区域认证：无电感情况下工作在Class I, Division 2Groups C & D场合 抗干扰：3V/m 80 MHz 到 1000Mhz (EN50082-2)功耗 不带以太网口的Micro 33 CPU ：0. 1W 不带以太网的Micro 150C
9、PU ：1W 带以太网的Micro 150CPU ：1.2W6 系统控制模块：0.08W 扩展通讯模块：0.53W Freewave电台：发送3.8W,接受1.2W MDS TransNet radio ：发送7W,接受1.6W 拨号调制解调器：0.8W5 系统软件概述RTU 编程组态软件ControlWave Designer组态软件ControlWave Designer工作在基于32位的Windows系统，软件编程支持复制、粘贴、自定义工具栏、快捷方式、I/O 仿真、程序离线测试、程序打印等操作，同时软件编辑器提供各种操作的向导帮助，可以使操作者容易的完成如：I/O 的组态、函数和功能块
10、的添加删除、关键字的添加、变量和数据类型的定义等工作。组态软件ControlWave Designer提供五种编程语言（ST, FDB, LD, SFC, IL）ControlWave Designer 带 ACCOL III 功能块库为了减少工程量和开发时间，我们软件采用了PLC编程的国际标准IEC61131-3。ControlWave Designer是完全满足IEC61131-3编程环境的ControlWave系列产品编程组态软件。ControlWave Designer包括五种IEC61131-3标准编程语言既功能块图、结构文本、顺序功能块图、梯形图、命令列表语言。它们可以满足批量、连
11、续及离散控制。ControlWave Designer包括 200多个基于IEC61131-3标准的功能块和函数，包括：7 Flip-flops, Counters & Timers 梯形图函数：coils 、contacts 等等 数学运算及布尔型函数：Sine, Cosine, Add, Sub, Square Root, And, Or等 选择比较函数及功能块：Min, Max, Greater than, Equal, Less than等等 类型转换函数：Integer to Real, Boolean to Word等等ACCOL III 功能块库除了基本的功能块及函数外，Cont
12、rolWave Designer还集成了基于二十多年SCADA 及过程控制经验不断完善的ACCOL III功能块库。ACCOL III功能块库包括60多个用于石油天然气、水及污水、过程计量及控制应用场合的功能块，同时将来还会集成更多实用有意的功能块。ACCOL III 功能块库主要包括： 平均值计算、比较计算、累积值计算 顺序计划功能块 PID及Lead/Lag AGA天然气流量计算、液体流量计算 文件处理除此之外，可以利用ControlWave Designer软件编程组态实现带时间标签的报警及历史数据在控制器中的存储，当设备与外界通讯中断恢复后，实现数据的回填。 86. ControlWa
13、ve Micro的有效性分析1. 平均无故障时间 (Mean Time Between Failures，MTBF)：在此我们以长庆呼和浩特原油管线 1#监控阀室 RTU 为例来计算系统的有效性。1#监控阀室 ControlWave Micro 控制器总共包括 1 个 CPU 模块、1 个机架、1 个电源模块、2 个 AI 模块、 1 个 DI 模块、1 个 DO 模块，整个系统的平均无故障工作时间计算如下：MTBF NO. TYPE QUANTITY MTBF(hour)26504.93462 1 Chassis 1 154,7632 Redundancy Chassis 0 151,481
14、Availability 3 CPU 1 193,0000.999981136 4 Communication CPU 0 193,4005 Power Supply 1 196,8006 Analog Input Card 2 197,7167 Analog Output Card 0 192,3338 High Speed Counter Card 0 177,6899 Digital Input Card 1 197,73510 Digital Output Card 1 171,47192. 平均故障修复时间 (MTTR)：可以达到 99.9981%，由此可见为本项目所配置的 Cont
15、ro Wave Micro 控制器的有效性都能满足配置要求。107. I/O Points Summary一. 泰安支干线工程 RTU 系统 I/O 列表Item Valve Station No Type User Specified Spare Total Qty of Modules System ProvidedAI (8) 7 30% 10 2 16AO (4) 0 30% 0 0 0DI (16) 15 30% 20 2 321 1#阀室(非阴保站)DO (16) 5 30% 7 1 16AI (8) 7 30% 10 2 16AO (4) 0 30% 0 0 0DI (16) 1
16、5 30% 20 2 322 3#阀室(非阴保站)DO (16) 5 30% 7 1 16AI (8) 11 30% 15 2 16AO (4) 0 30% 0 0 0DI (16) 15 30% 20 2 323 8#阀室(阴保站)DO (16) 7 30% 10 1 16AI (8) 11 30% 15 2 16AO (4) 0 30% 0 0 0DI (16) 15 30% 20 2 324 13#阀室(阴保站)DO (16) 7 30% 10 1 16AI (8) 7 30% 10 2 16AO (4) 0 30% 0 0 0DI (16) 15 30% 20 2 325 14#阀室(非阴保站)DO (16) 5 30% 7 1 16AI (8) 11 30% 15 2 166 18#阀室(阴保站)AO (4) 0 30% 0 0 011DI (16) 15 30% 20 2 32DO (16) 7 30% 10 1 16
