在1992 年3月,Enron 公司的子公司Transwestern Pipeline 開始一項新的工程,旨在通過管道網(wǎng)絡提高天然氣的輸送能力,這一管道網(wǎng)絡延伸有 1,000 英里,從 Oklahoma和West Texas的天然氣現(xiàn)場到中南部的Califonia 的各個點。天然氣的流動是由有三個5,000 馬力壓縮機驅動的多個泵站控制的,在12個泵站的每個壓縮機每天24小時都不要間斷操作。
傳統(tǒng)上,每個泵站都分布在管線上并且配有時鐘,每個站都支持三個往復式空氣壓縮機。為了控制氣體流動,在需要開啟站內壓縮機、調整輸出或者停車時都需要從Houston 電話通知操作人員。這個手動過程會隨著公共用氣消費的降低或者升高而不分晝夜地發(fā)生。
直到最近,壓縮機才改由一個氣動控制系統(tǒng)來操作。舊有的控制系統(tǒng)是由繼電器和一些單通道的調節(jié)器來設計完成的。使用這樣的控制系統(tǒng)會出現(xiàn)一些問題,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,有限的報告能力和低質的操作員界面。在致力于找到一個新的解決方案的過程中,Transwestern Pipeline 與自動化系統(tǒng)供應商Opto22 公司進行了接觸?;赑C的SCADA方法被建議使用;這種策略將標準的基于 486 的個人機與32位Mistic200 控制器、智能 I/O 塊、順序流程圖Cyrano 控制軟件和Mistic 人機接口軟件結合在一起。
在和相同的類似產(chǎn)品比較之后,Transwestern認為Mistic 提供了一個更高的Windows 窗口,更強大的編程能力,更優(yōu)越的網(wǎng)絡性能和更簡單的操作界面-也就是一個良好的性能價格比。這一系統(tǒng)的模塊化功能為系統(tǒng)結構的進一步更新提供了更大的空間。Transwestern 選擇了Thoreau的New Mexico 站點作為一個嘗試應用新的控 制系統(tǒng)的站點,最終將代替其他站點的現(xiàn)有設備。
更光明的控制前景
Thoreau 站點的系統(tǒng)共設計有550個I/O 點。每個壓縮機都使用144個Opto22 I/O 點,共
包括80個數(shù)字點和64個模擬點。新的系統(tǒng)設計有四個Mistic200 控制器,在用于數(shù)據(jù)交換的層對層組態(tài)上運行。Mistic 的一個調節(jié)器被設計作為主調節(jié)器,其他三個作為從屬,所有的調節(jié)器都通過ARECNET連在一起。主調節(jié)器和三個從屬調節(jié)器都有各自的數(shù)據(jù)打印記錄儀。
通過衛(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,調整或者停機的指令,主調節(jié)器再與每個從屬調節(jié)器進行通訊。操作中心也能監(jiān)控在每臺發(fā)動機上超過50個不同點的發(fā)動機計時、溫度和壓力的報警,這是通過個體的PID回路報告給控制器的。
發(fā)動機的溫度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??諝馕胧蕉卫鋮s器輻射式系統(tǒng)全年日夜提供發(fā)動機冷卻。
智能I/O
監(jiān)控發(fā)動機溫度和壓力的I/ O 磚是通過對絞線與控制器相連的,這種對絞線可以容許更大的分布式系統(tǒng)。每個磚都包括12位的光學分離I/O模塊和一個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 Transwestern 來說,Mistic 的智能I/O 磚具有顯著的勞動力和資金優(yōu)勢 。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)動機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,這樣只需要三個從屬控制器與主控制室連線就行了。一個與從屬控制器通訊的簡單智能磚安裝在發(fā)動機室用于執(zhí)行緊急停車,這樣可以避免安裝昂貴的、需要花費大量時間建造的硬連接的繼電停車板。
危險的操作環(huán)境
Mistic 用于一級二等危險操作環(huán)境的說明使Transwestern 可以將三個發(fā)動機室控制器放在標準的 NEMA 箱內。沒有這一用于危險操作環(huán)境說明的控制器必須安放在特別昂貴的氣體凈化柜里。
Transwestern 使用多任務控制軟件Cyrano編程Mistic 控制器。通過流程圖屏幕,Cyrano
提供了清晰的控制邏輯可視化表述。應用是通過畫一個"要做什么" 帶有行為模塊的列表來編
程實現(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
試是否條件已經(jīng)滿足了,比如說"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。
調節(jié)內部發(fā)動機溫度和壓力的Transwestern的PID回路的復雜性使浮點數(shù)學功能成為很重
要的要求。Cyrano 支持IEEE浮點數(shù),是由控制器層的Mistic 數(shù)學協(xié)處理器執(zhí)行計算的。
另外一個Transwestern Mistic 的優(yōu)點是在每個發(fā)動機和主控制器上組態(tài)實現(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Mistic 串口流動的。
人機接口軟件
Transwestern 使用新的Mistic 人機接口(MMI )軟件編輯操作員接口。Mistic MMI 直接從Cyrano 訪問Transwestern 控制層的標簽名字,這樣消除了繁瑣的交叉應用,同時提高了精確性并減少了傳統(tǒng)的操作員接口軟件所花費的編程時間。使用Mistic MMI ,Transwestern 用權利訪問I/O 、控制變量、監(jiān)控報警狀態(tài)、記錄到磁盤的數(shù)據(jù)、實時趨勢信息等等。Mistic MMI 提供給Transwestern 一個領先的基于對象的畫圖環(huán)境、有三維圖表的符號庫和標準的ISA符號庫。這些特點使Transwestern 的操作員接口開發(fā)成為一個簡單的過程。
Transwestern 操作員將在現(xiàn)場每個系統(tǒng)上使用Mistic MMI 。當問題被檢測到時,操作員能
夠容易地確定故障源并派送相應的機械或者儀表技術人員。
操作員最初也需要編程更新MMI和Cyrano 控制層軟件,但是編程的簡單性意味著不是一個經(jīng)過嚴格培訓的程序員,操作員也能完成簡單的維護更新。
隨著Thoreau 站建設的完成,Transwestern目前在Arizona 的第三個泵站使用Mistic來更新控
制系統(tǒng)。這個站點計劃在幾個月內實現(xiàn)聯(lián)機。其他的站點也正在計劃幾年內完成控制系統(tǒng)的轉換。