在1992 年3月,Enron 公司的子公司Transwestern Pipeline 开始一项新的工程,旨在通过管道网络提高天然气的输送能力,这一管道网络延伸有 1,000 英里,从 Oklahoma和West Texas的天然气现场到中南部的Califonia 的各个点。天然气的流动是由有三个5,000 马力压缩机驱动的多个泵站控制的,在12个泵站的每个压缩机每天24小时都不要间断操作。
传统上,每个泵站都分布在管线上并且配有时钟,每个站都支持三个往复式空气压缩机。为了控制气体流动,在需要开启站内压缩机、调整输出或者停车时都需要从Houston 电话通知操作人员。这个手动过程会随着公共用气消费的降低或者升高而不分昼夜地发生。
直到最近,压缩机才改由一个气动控制系统来操作。旧有的控制系统是由继电器和一些单通
道的调节器来设计完成的。使用这样的控制系统会出现一些问题,包括不容易和位于Houston 的中心操作站联网,难以编程刷新硬布线梯形逻辑代码,有限的报告能力和低质的操作员界面。
在致力于找到一个新的解决方案的过程中,Transwestern Pipeline 与自动化系统供应商
Opto22 公司进行了接触。基于PC的SCADA方法被建议使用;这种策略将标准的基于 486 的个人机与32位Mistic200 控制器、智能 I/O 块、顺序流程图Cyrano 控制软件和Mistic 人机接口软件结合在一起。
在和相同的类似产品比较之后,Transwestern认为Mistic 提供了一个更高的Windows 窗口,更强大的编程能力,更优越的网络性能和更简单的操作界面-也就是一个良好的性能价格比。这一系统的模块化功能为系统结构的进一步更新提供了更大的空间。Transwestern 选择了Thoreau的New Mexico 站点作为一个尝试应用新的控 制系统的站点,最终将代替其他站点的现有设备。
更光明的控制前景
Thoreau 站点的系统共设计有550个I/O 点。每个压缩机都使用144个Opto22 I/O 点,共
包括80个数字点和64个模拟点。新的系统设计有四个Mistic200 控制器,在用于数据交换的层对层组态上运行。Mistic 的一个调节器被设计作为主调节器,其他三个作为从属,所有的调节器都通过ARECNET连在一起。主调节器和三个从属调节器都有各自的数据打印记录仪。
通过卫星链路使用新的系统,Transwestern的Houston 操作中心能够直接发送给主控制器开启,调整或者停机的指令,主调节器再与每个从属调节器进行通讯。操作中心也能监控在每台发动机上超过50个不同点的发动机计时、温度和压力的报警,这是通过个体的PID回路报告给控制器的。
发动机的温度PID控制回路是在I/O 层上由Mistic 的智能模拟I/O 块执行的。空气吸入式二次冷却器辐射式系统全年日夜提供发动机冷却。
智能I/O
监控发动机温度和压力的I/ O 砖是通过对绞线与控制器相连的,这种对绞线可以容许更大的分布式系统。每个砖都包括12位的光学分离I/O模块和一个用于本地智能的插入式主板。模拟砖也用于执行高低限监控,滤波,热电偶线性化,波形发生器,累加,平均,斜坡和更多的功能。对 Transwestern 来说,Mistic 的智能I/O 砖具有显著的劳动力和资金优势 。由于系统必须具备可靠性,旧有的控制系统要求从发动机室到主控制室所有的I/O 都要用硬线连接。
由于Mistic 的分布式砖提供了在I/O 层上的本地控制功能,这样只需要三个从属控制器
与主控制室连线就行了。一个与从属控制器通讯的简单智能砖安装在发动机室用于执行紧急
停车,这样可以避免安装昂贵的、需要花费大量时间建造的硬连接的继电停车板。
危险的操作环境
Mistic 用于一级二等危险操作环境的说明使Transwestern 可以将三个发动机室控制
器放在标准的 NEMA 箱内。没有这一用于危险操作环境说明的控制器必须安放在特别昂贵
的气体净化柜里。
Transwestern 使用多任务控制软件Cyrano编程Mistic 控制器。通过流程图屏幕,Cyrano
提供了清晰的控制逻辑可视化表述。应用是通过画一个"要做什么" 带有行为模块的列表来编
程实现的,这一列表包含很多执行指令,比如" 开阀1 " ,然后再与条件模块的线路连接以测
试是否条件已经满足了,比如说"阀1是否已开?" 在模块之间的连接线路表明了执行操作的
顺序。
调节内部发动机温度和压力的Transwestern的PID回路的复杂性使浮点数学功能成为很重
要的要求。Cyrano 支持IEEE浮点数,是由控制器层的Mistic 数学协处理器执行计算的。
另外一个Transwestern Mistic 的优点是在每个发动机和主控制器上组态实现打印数据记录
功能。使用Mistic ,不需要用分离的 ASCII模块,也不需要用BASIC或者梯形逻辑编程。所有的通讯都是通过Mistic 串口流动的。
人机接口软件
Transwestern 使用新的Mistic 人机接口(MMI )软件编辑操作员接口。Mistic MMI 直接从Cyrano 访问Transwestern 控制层的标签名字,这样消除了繁琐的交叉应用,同时提高了精确性并减少了传统的操作员接口软件所花费的编程时间。使用Mistic MMI ,Transwestern 用权利访问I/O 、控制变量、监控报警状态、记录到磁盘的数据、实时趋势信息等等。Mistic MMI 提供给Transwestern 一个领先的基于对象的画图环境、有三维图表的符号库和标准的ISA符号库。这些特点使Transwestern 的操作员接口开发成为一个简单的过程。
Transwestern 操作员将在现场每个系统上使用Mistic MMI 。当问题被检测到时,操作员能够容易地确定故障源并派送相应的机械或者仪表技术人员。
操作员最初也需要编程更新MMI和Cyrano 控制层软件,但是编程的简单性意味着不是一个经过严格培训的程序员,操作员也能完成简单的维护更新。
随着Thoreau 站建设的完成,Transwestern目前在Arizona 的第三个泵站使用Mistic来更新控
制系统。这个站点计划在几个月内实现联机。其他的站点也正在计划几年内完成控制系统的转换。