1项目概况
        西南成品油管线始于广东茂名，终至云南昆明，途径广东，广西，贵州,云南四省区，全长2000公里。全线设 21 个站场，8个远控切断阀和2 个调度控制中心。它是一条长距离、多品种、多分输点、单管密闭顺序输送成品油的输油管道,所有泵站和管路构成一个统一的水力系统。管道输送介质包括0#柴油、97#汽油、93#汽油三种油品，管道运行管理及控制要求采用先进可靠的SCADA系统，对全线各个站场、关键设备进行远距离数据采集、传输和记录、处理，对管道进行监控、统一调度和控制，并具有报警、联锁保护、紧急关断等安全保护功能。成品油管道的站场分为首站、中间分输泵站、中间泵站、中间分输站、末站、集输站等。其中，调度控制中心及SCADA系统是输油管道的神经中枢，通常由全线中心控制、站场控制和就地控制三级组成。目前，整条管线通过EPKS（中心控制SCADA和站控Process系统两部分）系统集中监控、统一调度，实现中心控制、站控和就地控制相结合的控制方式。站控和就地控制相结合的控制方案是通过设置于站场EPKS (Process功能部分)系统实现了基础设备的数据采集和控制，并且通过分布式系统结构 (Distributed System Architecture) ，数据共享给调度控制中心，从而实现了全局数据库信息的调用，不需重复组态，简单方便。同时，相邻的站场也具备了数据的互访功能。强大的开放性功能组件选择DNP3协议实现了站控系统服务器和8个远控切断阀室-RTU的数据采集和监督控制，从而完成整条管线的数据采集和控制。 本文将 EPKS和成品油管线监视和控制过程工艺相结合，具体阐述了管线操作应用功能的实现方法，包括设备基本操作、初始投油、停输再启、全线停输、水击保护和批次计划等设计过程，同时也重点讲解了设计中所选用的重要参数管理。
        2分布式网络系统结构的选取 

        分布式系统网络结构(Distributed System Architecture) ，简称为DSA，实现了全局数据库信息的调用，分别位于各个服务器的SQL数据库通过一定的授权形成了全局共享结构，通过严格的数据访问权限和用户验证模式的设置，保证了系统的高度安全性。其中在SQL服务器的数据多发布、多分发和订阅，采用多种数据的复制模型，达到了数据优化、网络优化的高效数据库。以上提到了有关系统数据库和网络结构的特点，确保DSA网络优化中SQL数据库数据的高效传输，特别需要注意如下事项： 采用多播的方式。多播的传输方式将同一数据包分别发送给不同进行请求的服务器，能够大大降低网络中的数据流，并通过指定的地址（225.7.4.103）和端口（2911）进行有效传输。EPKS系统使用多播方式提供服务器的状态和连接状态的侦听。【1】因此DSA在广域网中必须在相关的网络通讯设备中进行配置。一般路由器等网络设备此端口是关闭的，必须进行网络传输的端口开通和配置。但是， 针对本网络中调度中心服务器请求各站场的服务器数据的星形网络的需求，必须关闭多播。 本管线整个广域网络采用光纤传输，每个站场内部构成一个独立的局域网，采用百兆网络，由相关的控制器、操作站、服务器、其他第三方通讯设备、交换机和路由器组成。网络结构层冗余容错以太网FTE（Fault Tolerance Ethernet）的划分和组态，以及实现了路由器和交换机的冗余切换机制。其中仅在服务器的网络节点中设置网关，使调度中心网络仅对站场服务器层进行数据交换，与控制层相隔离，达到更高的安全性。
        其中DSA相关的配置注意事项如下： 由于DSA网络中的节点众多，数据量大，调度中心数据调用时采用放在服务器内置缓存中进行数据的传输，所以在规划时数据变量不能采用相同的名字，21个站场变量名字前分别按站场添加相应的数字1至21进行区别，保证各个站控制点名的唯一性。 分布式网络（DSA）采用系统专用管理级账户（mngr），要求在所有系统专用管理级帐户时采用相同的密码，便于统一安全认证管理。每个站控有一对冗余服务器和冗余控制器，位于调度控制中心的为一对冗余服务器。管线站控服务器为21个数据发布者，向中控和相邻站场数据库提供控制和操作数据。其中8个远程阀室的数据通过DNP3协议直接递交给相邻的一个站场，然后传递给调度控制中心服务器。站间服务器也进行数据通讯，也通过分布式网络结构实现，并且可以任意选取站间信息、事件和报警信息的显示。
        3设计及实现重点和难点
        3.1报警事件信息的区域管理和设计
        报警管理对于如此庞大的一个网络而言，需要采用统一的分级分区管理模式，调度控制中心的调度员只负责对工艺报警进行管理，站场操作员兼有操作和巡检的功能，因此需要对系统报警进行确认，以便及时发现问题上报处理。对于每个站场进行分区域处理，如控制器、卡件等分配在系统区，其他工艺逻辑组态分配在操作区。然后在操作方式上无论选择操作员模式还是操作站模式都可以通过简单的设置实现，Experion PKS 系统在报警组态上实现了控制层和操作层的统一结合。其中这样的区域管理也便于操作级别上的管理和设置。设计中如下表：　

        图表 2报警区域划分设计表

        3.2域控管理和电子签名体制
        本项目中设计服务器、操作站约有50个节点，在整个网络设计中采用主备域控制器进行网络管理的方式，对域内访问的用户进行限制和管理。其优点如下： 对于各个级别如管理员、工程师、监管员、操作员，如果采用域帐户时，进行访问时登陆必须经过域控制器的校验，提高了各个级别安全性。 对于系统中预制的用户只需要进行一个权限的修改变可访问设定的共享文件夹。如HMI Abstract/Data Mapping/Report/  对于Control Builder 等组态软件用域控用户进行管理，有效的进行记录，便于工作的整理和变更记录输出，并具备严格的电子签名记录。 对于与其它第三方应用软件进行通讯的设置中，如OPC，有利于对DCOM 等端口的进行用户安全设置和管理。

        图表 3权限等级划分表

        3.3权限划分及实现
        控制设备操作等级分为就地、站场、中控三个级别，就地和站场的切换是由现场执行机构的现场开关进行切换的www.cechina.cn，因此需要考虑到软的操作级别切换即站场和中控的操作切换权限的设计。正常情况下，由中控对全线管线进行操作控制，以下情况下站场可以进行抢夺操作： 中控和站控的失去通讯 站控处于维护阶段或是其它紧急状况
        实现方法：
        在HMI设计中进行权限限制，如泵、阀门等设备的操作面板。在Control Builder控制器算法组态中设置切换和抢夺两个变量，经过运算后在每一类设备的操作面板中判断权限后然后再进行相应的操作命令。而主备调控中心主要组态中设置切换变量，进行提示。操作员以操作员模式的不同身份进行登陆确认进行操作和控制。

        图表 4权限判断逻辑标志图

        3.4过程数据（Process ）组态的单体启动、组启动、站启动的逻辑设计
        对于每个站场，都是一个过程数据控制系统。设计规划中充分利用各基本模块的功能，操作命令的基本调用，特别是在全线逻辑中的循环调用。要充分发挥控制器设计的简单和稳定性高的特点，将大部分程序设计在此中实现完成。如分别设置单体启动的逻辑标志，在组启动中调用所选用的单体逻辑，在站启动中调用组启动中的组逻辑，从而简化了逻辑实现的过程。

        图表 5程序调用逻辑顺序图

        3.5各个站场数据的相互访问逻辑判断和操作
        对于全线启输逻辑控制、全线停输操作、水击保护逻辑等程序需要综合各个站场的过程数据，进行逻辑运算后发出相应的指令到相应的站场执行，因此必须在调度控制中心EPKS SCADA系统的服务器上进行数据综合运算，其提供两种运算方式，分别是Server Scripts 和Points Scripts两种，分别由自动或者手动脚本引擎（Scripts Engine）进行管理，在以上两类脚本的使用过程中，我们在设计时需要注意以下两点： Server Scripts为周期性扫描处理方式，对引擎中的脚本的数量有严格限制； Points Scripts为事件触发式处理方式，对引擎中的脚本的数量没有太多的限制控制工程网版权所有，能够有效的优化程序的运行，降低系统负荷。
        根据管线的以上操作和控制属于触发式方式控制工程网版权所有，因此选择Points Scripts进行各个站场数据的相互访问逻辑判断和操作才是合理的。在整个管线的启停操作和水击逻辑联锁保护中，涉及到各个数据库数据的逻辑判断和控制操作，其中具体的控制逻辑执行过程由远程站场的控制器（C200）实现。这里仅阐述各个数据的相互调用，采用EPKS中的专用软件包Quick Builder 实现，关于所有数据的监测采用变化然后判断的机制。实现过程简述如下： 首先在Quick Builder中建立中间变量，根据原始数据运算判断结果赋予中间变量，中间变量发生变化后，使用Server VB Script中的脚本引擎，对中间变量的变化进行判断，然后执行各个站场相应的命令控制操作。所有这些以嵌入数据库的VB Script为依据。 使用Quick Builder软件包的专用算法如PV 传递和逻辑运算简化判断逻辑。此部分实现了管线操作中的全线启停和水击保护部分的逻辑，一下对逻辑中关键的标志参数进行说明：
        3.5.1全线启输操作说明：
        首站只需执行本站启动命令即可，以下对中间站全线启输操作说明：需要同时具备以下四个条件同时为真： 收到全线启动输油命令 上站起动成功标志 本站压力上升到一个门槛值 本站确认需要启动
        3.5.2全线停输操作说明：
        需要同时具备以下两个条件同时为真：
        本站收到停输命令 上游站停输完成
        或： 下游站已停输 下游站非正常停输条件标志满足
        3.5.3水击保护逻辑说明：
        SCADA系统在水击发生时能够有效的对管道进行操作，阻断压力的传播。主要包括各段管道水击条件的判断，并执行非正常停输操作。需要同时具备以下各个条件为真，且延时固定时间后仍为真，则需要进行紧急停输，水击发生时，对各个条件形成日志和事件报警www.cechina.cn，将异常停输标志和停输的水击条件同时作为停相关站场的停输条件。
        本站进站泄压阀开始泄压三分钟后压力仍然达到水击保护值。本站出站泄压阀开始泄压三分钟后压力仍然达到水击保护值中间截断阀室突然关闭（压力、流量、阀位反馈等多个标志量同时满足）
        3.6油品置换、均匀分输和库区计量的信息交互和操作
        在当前的工业控制系统应用中，控制系统的厂家经常要与各个厂家油品计量的专业软件进行操作信息的交互和操作，因此在这个过程中的工艺过程接口的安全和原理操作设计尤为重要，但是这个过程接口往往称为不同的专业负责，关于此部分设计不够详细，划分不够清晰www.cechina.cn，造成设计和实现的盲点。例如，成品油管道中油品计量是非常重要的一部分，在均匀分输过程中，某种油品计量达一定的数量后，由流量计算机付出指令给控制系统，对相应的油品切换阀门进行操作。其中批次计划的信息可以由批次计划表给出，有序安排油品输送和油品下载计划。因此在设计和实现时要注意以下事项： 对于信息交互的方式，设计中一般操作控制的数据点采用硬接线的方式，保证信号的可靠性。对于部分如质量、流量、密度等信息采用串行通讯的方式进行数据传输和交换。 目前通用的为MODBUS RTU协议，由于多厂家的校验方式、启停止位、数据起始地址的差异，包括各个厂家产品的相互干扰，有时现场二次表传输时将雷击引入室内，因此在设计时最好将各个设备仪表进行隔离，并考虑到抗干扰措施和防雷措施，避免后续工作各个设备的相互影响和损坏。
        3.7HMI与控制的有效结合，简化组态
        管线中的HMI画面一般都要求根据设备开启的状态和设备流动情况变化实现管线流程的状态颜色变化，便于操作员的监视过程，具体实现时一方面要考虑尽可能减小对画面调用速度的影响，同时简化实现管线变色判断的方式，一般有方法如下： 使用VB Script在General 页面中定义Function 实现，有限制，大量使用会降低静态画面的更新速率。因此在选用时要考虑系统画面的更新时间，合理使用控制层的运算过程点。 使用Breakpoints对管线进行条件判断，进行变色条件的判断和处理。
        3.8其它管道应用部分功能开放性端口：OPC协议
        作为OPC服务器，同时为管线的其它应用功能如仿真、批次跟踪、泄漏检测等功能提供数据。但是考虑到优化系统服务器在工业控制中的高效性能，因此对于OPC客户端的访问数量必须要有严格的优化。OPC数据传输对单点信息传输包的数据包括了控制点的所有参数，因此对刷新频率和组中项的个数进行严格的限制，才能保证系统的高效运算和处理能力。
        4结束语
        EPKS 系统 Process部分在石油化工等行业发挥着广泛的作用，通过以上简述和项目的实现过程，我们认识到EPKS系统SCADA结合Process部分以它独特的技术方案应用在长距离成品油管道，它集成使用了传统工控系统各个方面的功能，有效了实现了成品油管道的运行和管理，在管道生产和实践运行中也逐渐证明了它应用的良好效果，希望能够给以后的设计提供有效的参考，进一步挖掘它的应用特点，更好的为生产服务。