《電子技術(shù)應(yīng)用》
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PC機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)系統(tǒng)的使用為SCADA操作的應(yīng)用帶來(lái)了希望
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摘要: 在1992 年3月,Enron 公司的子公司Transwestern Pipeline 開始一項(xiàng)新的工程,旨在通過(guò)管道網(wǎng)絡(luò)提高天然氣的輸送能力,這一管道網(wǎng)絡(luò)延伸有 1,000 英里,從 Oklahoma和West Texas的天然氣現(xiàn)場(chǎng)到中南部的Califonia 的各個(gè)點(diǎn)。天然氣的流動(dòng)是由有三個(gè)5,000 馬力壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)泵站控制的,在12個(gè)泵站的每個(gè)壓縮機(jī)每天24小時(shí)都不要間斷操作。
Abstract:
Key words :

        在1992 年3月,Enron  公司的子公司Transwestern  Pipeline 開始一項(xiàng)新的工程,旨在通過(guò)管道網(wǎng)絡(luò)提高天然氣的輸送能力,這一管道網(wǎng)絡(luò)延伸有  1,000 英里,從 Oklahoma和West Texas的天然氣現(xiàn)場(chǎng)到中南部的Califonia 的各個(gè)點(diǎn)。天然氣的流動(dòng)是由有三個(gè)5,000 馬力壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)的多個(gè)泵站控制的,在12個(gè)泵站的每個(gè)壓縮機(jī)每天24小時(shí)都不要間斷操作。
        傳統(tǒng)上,每個(gè)泵站都分布在管線上并且配有時(shí)鐘,每個(gè)站都支持三個(gè)往復(fù)式空氣壓縮機(jī)。為了控制氣體流動(dòng),在需要開啟站內(nèi)壓縮機(jī)、調(diào)整輸出或者停車時(shí)都需要從Houston 電話通知操作人員。這個(gè)手動(dòng)過(guò)程會(huì)隨著公共用氣消費(fèi)的降低或者升高而不分晝夜地發(fā)生。
        直到最近,壓縮機(jī)才改由一個(gè)氣動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)操作。舊有的控制系統(tǒng)是由繼電器和一些單通道的調(diào)節(jié)器來(lái)設(shè)計(jì)完成的。使用這樣的控制系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題,包括不容易和位于Houston 的中心操作站聯(lián)網(wǎng),難以編程刷新硬布線梯形邏輯代碼,有限的報(bào)告能力和低質(zhì)的操作員界面。在致力于找到一個(gè)新的解決方案的過(guò)程中,Transwestern   Pipeline 與自動(dòng)化系統(tǒng)供應(yīng)商Opto22 公司進(jìn)行了接觸?;赑C的SCADA方法被建議使用;這種策略將標(biāo)準(zhǔn)的基于 486    的個(gè)人機(jī)與32位Mistic200 控制器、智能 I/O 塊、順序流程圖Cyrano 控制軟件和Mistic 人機(jī)接口軟件結(jié)合在一起。
        在和相同的類似產(chǎn)品比較之后,Transwestern認(rèn)為Mistic 提供了一個(gè)更高的Windows 窗口,更強(qiáng)大的編程能力,更優(yōu)越的網(wǎng)絡(luò)性能和更簡(jiǎn)單的操作界面-也就是一個(gè)良好的性能價(jià)格比。這一系統(tǒng)的模塊化功能為系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步更新提供了更大的空間。Transwestern 選擇了Thoreau的New Mexico 站點(diǎn)作為一個(gè)嘗試應(yīng)用新的控 制系統(tǒng)的站點(diǎn),最終將代替其他站點(diǎn)的現(xiàn)有設(shè)備。

更光明的控制前景
         Thoreau 站點(diǎn)的系統(tǒng)共設(shè)計(jì)有550個(gè)I/O 點(diǎn)。每個(gè)壓縮機(jī)都使用144個(gè)Opto22 I/O 點(diǎn),共
包括80個(gè)數(shù)字點(diǎn)和64個(gè)模擬點(diǎn)。新的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有四個(gè)Mistic200 控制器,在用于數(shù)據(jù)交換的層對(duì)層組態(tài)上運(yùn)行。Mistic 的一個(gè)調(diào)節(jié)器被設(shè)計(jì)作為主調(diào)節(jié)器,其他三個(gè)作為從屬,所有的調(diào)節(jié)器都通過(guò)ARECNET連在一起。主調(diào)節(jié)器和三個(gè)從屬調(diào)節(jié)器都有各自的數(shù)據(jù)打印記錄儀。
        通過(guò)衛(wèi)星鏈路使用新的系統(tǒng),Transwestern的Houston 操作中心能夠直接發(fā)送給主控制器開啟,調(diào)整或者停機(jī)的指令,主調(diào)節(jié)器再與每個(gè)從屬調(diào)節(jié)器進(jìn)行通訊。操作中心也能監(jiān)控在每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)上超過(guò)50個(gè)不同點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)時(shí)、溫度和壓力的報(bào)警,這是通過(guò)個(gè)體的PID回路報(bào)告給控制器的。
        發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度PID控制回路是在I/O 層上由Mistic 的智能模擬I/O 塊執(zhí)行的。空氣吸入式二次冷卻器輻射式系統(tǒng)全年日夜提供發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻。

智能I/O
        監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和壓力的I/ O 磚是通過(guò)對(duì)絞線與控制器相連的,這種對(duì)絞線可以容許更大的分布式系統(tǒng)。每個(gè)磚都包括12位的光學(xué)分離I/O模塊和一個(gè)用于本地智能的插入式主板。模擬磚也用于執(zhí)行高低限監(jiān)控,濾波,熱電偶線性化,波形發(fā)生器,累加,平均,斜坡和更多的功能。對(duì)  Transwestern 來(lái)說(shuō),Mistic 的智能I/O 磚具有顯著的勞動(dòng)力和資金優(yōu)勢(shì) 。由于系統(tǒng)必須具備可靠性,舊有的控制系統(tǒng)要求從發(fā)動(dòng)機(jī)室到主控制室所有的I/O 都要用硬線連接。由于Mistic 的分布式磚提供了在I/O 層上的本地控制功能,這樣只需要三個(gè)從屬控制器與主控制室連線就行了。一個(gè)與從屬控制器通訊的簡(jiǎn)單智能磚安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)室用于執(zhí)行緊急停車,這樣可以避免安裝昂貴的、需要花費(fèi)大量時(shí)間建造的硬連接的繼電停車板。

危險(xiǎn)的操作環(huán)境
        Mistic 用于一級(jí)二等危險(xiǎn)操作環(huán)境的說(shuō)明使Transwestern 可以將三個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)室控制器放在標(biāo)準(zhǔn)的  NEMA  箱內(nèi)。沒(méi)有這一用于危險(xiǎn)操作環(huán)境說(shuō)明的控制器必須安放在特別昂貴的氣體凈化柜里。
        Transwestern 使用多任務(wù)控制軟件Cyrano編程Mistic 控制器。通過(guò)流程圖屏幕,Cyrano
提供了清晰的控制邏輯可視化表述。應(yīng)用是通過(guò)畫一個(gè)"要做什么" 帶有行為模塊的列表來(lái)編
程實(shí)現(xiàn)的,這一列表包含很多執(zhí)行指令,比如" 開閥1 " ,然后再與條件模塊的線路連接以測(cè)
試是否條件已經(jīng)滿足了,比如說(shuō)"閥1是否已開?"  在模塊之間的連接線路表明了執(zhí)行操作的
順序。

        調(diào)節(jié)內(nèi)部發(fā)動(dòng)機(jī)溫度和壓力的Transwestern的PID回路的復(fù)雜性使浮點(diǎn)數(shù)學(xué)功能成為很重
要的要求。Cyrano 支持IEEE浮點(diǎn)數(shù),是由控制器層的Mistic 數(shù)學(xué)協(xié)處理器執(zhí)行計(jì)算的。

       另外一個(gè)Transwestern Mistic 的優(yōu)點(diǎn)是在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)和主控制器上組態(tài)實(shí)現(xiàn)打印數(shù)據(jù)記錄
功能。使用Mistic ,不需要用分離的 ASCII模塊,也不需要用BASIC或者梯形邏輯編程。所有的通訊都是通過(guò)Mistic 串口流動(dòng)的。

人機(jī)接口軟件
        Transwestern 使用新的Mistic 人機(jī)接口(MMI )軟件編輯操作員接口。Mistic MMI 直接從Cyrano  訪問(wèn)Transwestern 控制層的標(biāo)簽名字,這樣消除了繁瑣的交叉應(yīng)用,同時(shí)提高了精確性并減少了傳統(tǒng)的操作員接口軟件所花費(fèi)的編程時(shí)間。使用Mistic MMI ,Transwestern 用權(quán)利訪問(wèn)I/O 、控制變量、監(jiān)控報(bào)警狀態(tài)、記錄到磁盤的數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)趨勢(shì)信息等等。Mistic MMI 提供給Transwestern 一個(gè)領(lǐng)先的基于對(duì)象的畫圖環(huán)境、有三維圖表的符號(hào)庫(kù)和標(biāo)準(zhǔn)的ISA符號(hào)庫(kù)。這些特點(diǎn)使Transwestern 的操作員接口開發(fā)成為一個(gè)簡(jiǎn)單的過(guò)程。
       Transwestern 操作員將在現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)系統(tǒng)上使用Mistic MMI 。當(dāng)問(wèn)題被檢測(cè)到時(shí),操作員能
夠容易地確定故障源并派送相應(yīng)的機(jī)械或者儀表技術(shù)人員。
        操作員最初也需要編程更新MMI和Cyrano 控制層軟件,但是編程的簡(jiǎn)單性意味著不是一個(gè)經(jīng)過(guò)嚴(yán)格培訓(xùn)的程序員,操作員也能完成簡(jiǎn)單的維護(hù)更新。

        隨著Thoreau 站建設(shè)的完成,Transwestern目前在Arizona 的第三個(gè)泵站使用Mistic來(lái)更新控
制系統(tǒng)。這個(gè)站點(diǎn)計(jì)劃在幾個(gè)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)。其他的站點(diǎn)也正在計(jì)劃幾年內(nèi)完成控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換。

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