XX输油站SCADA系统设计方案
一、项目概述
XX站位于XX市内，是典型的分输下载站，主要有纯油下载清管球接收和发送以及泄压等流程，整条管线密闭顺序输送90#、93#、0#等油品。管线采用调度控制中心中心控制、站场控制以及设备就地控制相结合的方式实现设备的监控和工况的调节等功能。控制系统拟采用霍尼韦尔公司PKS系统，实现和调度控制中心系统的兼容。
SCADA系统设计流程
三、XX站工艺流程简介
1、油品下载流程：
油品自上游站场来后，经过进站阀08101、08102、过滤器、下载减压阀以及计量区经过计量交接后下载进入油罐内。
2、清管球接收流程：
清管球自上游站场发射后，经过08101、08103后进入收球筒S-1内。
3、清管球发射流程：
清管球经过发球筒F-1、08303、08301出站。
4、泄压流程：
进站压力超过泄压值后，油品经过08111、泄压阀PRY08112、08113、08201后进入泄压罐G-1内。
5、越站流程：
油品进站后通过08101、越站阀08321、单向阀、08301后出站。
三、单台远传仪表IO点分类统计
根据设计，XX站远传仪表有电动（电液）执行机构、压力变送器、超声波流量计、液位计、液位开关、流量开关、清官指示器、热电阻，对于SCADA系统来说，单台远传仪表IO点信号统计如下：
远传仪表 信号 信号类型
电动（电液）
执行机构
就地远程信号 开关量（DI） 全开反馈信号 开关量（DI） 全关反馈信号 开关量（DI） 过扭矩信号（电液执行机构无） 开关量（DI） 故障信号 开关量（DI） 开阀控制信号 开关量（DO） 关阀控制信号 开关量（DO） 压力变送器 压力变送信号 模拟量（AI） 超声波流量计 流量信号 模拟量（AI） 液位计 液位变送信号 模拟量（AI） 液位开关 液位开关信号 开关量（DI） 流量开关 流量开关信号 开关量（DI） 清管指示器 清管器指示信号 开关量（DI） 热电阻 热电阻信号(RTD) 模拟量（AI）
四、全站远传仪表IO点分类统计
根据设计，XX站总共有 40台电动（电液）执行机构，12个压力变送器，1个超声波流量计、2个液位计、1个液位开关、1个流量开关、2个清官指示器、4个热电阻，对于SCADA系统来说，单台远传仪表IO点信号统计如下：
仪表类型 数量 信号类型 电动执行机构（开关型） 34 开关量 电动执行机构（调节型） 4 开关量、模拟量 电液执行机构（调节型） 2 开关量、模拟量 压力变送器 12 模拟量 热电阻 4 模拟量 流量开关 1 数字量 液位开关 1 数字量 液位计 2 模拟量 清管指示器 2 开关量 超声波流量计 1 模拟量 结合单台远传仪表的信号统计表可得，所有的远程仪表IO点统计如下：
信号类型 数量 卡件数量（16通道） 模拟量输入信号（AI） 19 2 模拟量输出信号 (AO) 4 1 开关量输入信号(DI) 184 12 开关量输出信号(DO) 68 5 热电阻信号(RTD) 4 1 汇总 277 21
五、控制方案设计
系统结构原理图如图所示，现场的所有常规仪表均通过IO卡件进行数据采集和控制，如压力变送器信号通过4-20mA 标准信号的模拟量输入卡件进行采集，开关型执行机构的反馈信号通过开关量输入卡件进行采集等。
六、控制逻辑实现
Experion的控制策略用Configuration Studio（组态工作室）的Control Builder生成，在Control Builder中进行控制策略的设计，生成控制策略的文档，并可进行在线监控。Honeywell提供的各种功能块，用以实现不同控制功能。每一个功能块带有一系列的参数，用于实现不同控制功能。功能块之间的互联，可以通过“软接线”的方式非常方便地实现，以构建控制策略或应用。Control Builder还支持多用户控制策略开发和纠错环境。基于TCP/IP或者UDP/IP通讯协议，可以通过各种网络介质连接，实现对工程数据库的远程访问。
由于PKS系统的控制编程语言和IEC 61131-3中定义的FBD编程语言类似，因此本方案基于IEC 61131-3标准进行组态。
IEC 61131-3是IEC61131编制的第三部分，其定义了常用的5种控制系统编程语言，分别为FBD功能块图，LD梯形图，SFC顺序功能图，ST结构化文本，IL指令表。在过程工业中，常用的两种编程语言为功能模块图和梯形图。
在XX站控制逻辑实现中，我们用FBD功能模块图对设备的控制以及联锁控制进行编程。
电动执行机构的控制逻辑
变量声明如下所示：
序号 变量类型 备注 OPEN_VALVE BOOL（全局、带物理IO地址） CLOSE_VALVE BOOL（全局、带物理IO地址） OPEN_COMMAND BOOL(全局、脉冲指令) 5S脉冲 CLOSE_COMMAND BOOL(全局、脉冲指令) 5S脉冲 OPEN_FEEDBACK BOOL（全局、带物理IO地址） CLOSE_FEEDBACK BOOL（全局、带物理IO地址） YI_FEEDBACK BOOL（全局、带物理IO地址） NA_FEEDBACK BOOL（全局、带物理IO地址） UA_FEEDBACK BOOL（全局、带物理IO地址）
OPEN_VALVE
YI_FEEDBACK
UA_FEEDBACK
NA_FEEDBACK
CLOSE_VALVE
YI_FEEDBACK
以上控制逻辑中的RS触发器的逻辑如下：
逻辑关系：
Rˉ Sˉ Q 动作说明 0 0 不定 禁止 0 1 0 复位 1 0 1 置位 1 1 Q 保持
由以上表格可得：当R=1（即Rˉ=0）时，Q都无法输出（处于禁止或复位状态）。因此，电动执行机构的开关通过RS触发器的逻辑控制，实现了双稳态锁位。
2、流量计算机和控制器之间的数据采集和控制实现。
XX站设计有两台流量计算机设备，实现和油库的油品计量交接，流量计算机采集现场的质量流量计脉冲信号，实现油品的计量、累计以及批次切换等功能，SCADA通过Modbus通讯协议采集流量计算机的数据，并通过该协议向流量计算机内写油品种类信号实现油品种类的批次切换功能。原理图如下：
脉冲信号
Modbus协议
油品种类切换原理如下：
与流量计算机厂家约定油品种类编号：1代表柴油，2代表90#汽油、3代表93#汽油、4代表97#汽油,可以通过串行通讯卡通过Modbus协议向流量计算机指定的寄存器写入油品编码数据即可。
SCADA系统需要通过Modbus协议读取流量计算机的瞬时流量、总累积流量以及批次累积量等数据。
3、联锁保护控制逻辑
XX站联锁保护回路有:下载减压阀后压力超高联锁、泄压罐高液位联锁关闭进罐阀门和紧急停车联锁3个回路。
下载减压阀后压力超高联锁：
减压阀后压力超高信号
联锁复位信号
泄压罐高液位联锁保护控制逻辑：
液位开关信号
关08201指令
联锁复位信号
当现场液位开关液位超高联锁触发后，控制器内对应的变量为“真”，在联锁投用的情况下，即联锁投用/切除信号也为“真”时，通过RS触发器触发关阀信号，导致现场阀门动作关闭。当液位超高联锁信号为“假”时，由于联锁关阀信号通过RS触发器将信号锁存，联锁关阀信号会一直存在，直到人工通过联锁复位信号对RS触发器进行复位。
在联锁切除的情况下，即联锁投用/切除信号为“假”，不会触发联锁信号。
紧急停车联锁保护控制逻辑：
紧急停车信号
联锁信号（关闭进出站阀）
联锁投用/切除
联锁复位信号
五、监控画面设计
上位机监控画面采用霍尼韦尔公司的HMI Display Builder画面软件进行绘制。HMIWeb Display Builder是面向对象，全集成化的用户画面组态工具，用于生成用户专用的显示图形画面。动态显示可以简单地通过鼠标点击组态迅速生成。通过使用脚本程序（VBScript和Jscript）和ActiveX（人机交互界面软件）组件，可以显著地增强图形画面功能。系统还提供了大量的标准显示画面：菜单导航、报警汇总、事件汇总、趋势、操作组、点细目、系统报警、回路调节、诊断和维护等。
1
OPEN_COMMAND
CLOSE_COMMAND
AND
RS触发器
OR
OR
OR
RS触发器
AND
流量计
流量计算机
SCADA系统
AND
关下载减压阀前电动球阀
RS触发器
联锁投用/切除信号
AND
AND
RS触发器
联锁投用/切除信号
AND
RS触发器
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