O/SY
中国石油天然气集团公司企业标准
Q/SY201.9—2015
油气管道监控与数据采集系统
通用技术规范
第9部分：站场控制系统设计与集成
General specification of supervisory control and data acquisition system for oil and gas pipelines Part 9: Station control system design and integration
2015一11-01实施
201508-04发布
中国石油天然气集团公司 发布 Q/SY201.9—2015
目 次
前言 1 范围 2 规范性引用文件 3 术语、定义和缩略语 4 集成原则 5 站场控制系统集成工作内容 6 PLC系统集成 7 PLC机柜集成 00 上位机系统集成 9 控制网络集成· 10 RTU系统集成 11 站场控制系统检验和测试
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20 Q/SY201.9—2015
前 言
Q/SY201《油气管道监控与数据采集系统通用技术规范》分为10个部分：
第1部分：功能设置：第2部分：系统安全：第3部分：设备编码：第4部分：数据需求与管理：第5部分：报警管理：第6部分：人机画面：第7部分：控制器程序编制；第8部分：过程控制逻辑图：第9部分：站场控制系统设计与集成：第10部分：数据网络。
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本部分为Q/SY201的第9部分本部分按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则
起草。
本部分由中国石油天然气集团公司标准化委员会天然气与管道专业标准化技术委员会提出并归口。
本部分起草单位：管道分公司、北京油气调控中心、西部管道分公司、西气东输管道分公司、北京天然气管道有限公司。
本部分主要起草人：贾立东、张超、李官政、余冬、董秀娟、闫峰、徐德腾、陈超声、莫巨华、 杨立萍。
Ⅱ Q/SY201.9-2015
油气管道监控与数据采集系统通用技术规范
第9部分：站场控制系统设计与集成
1范围
Q/SY201的本部分规定了天然气，原油，成品油管道站场控制系统设计与集成的原则及系统配置的要求，对机柜集成、控制设备选型。上位机集成。站场控制系统检验和测试等方面进行了要求。
本部分适用于油气管道新建管道项目。油气管道改造项目可参照执行。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 15969.3 可编程序控制器第3部分：编程语言 GB/T17626.2电硅兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验 GB/T20438 电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全 GB/T 21109 过程工业领域安全仪表系统的功能安全 Q/SY201.6--2015油气管道监控与数据采集系统通用技术规范第6部分：人机画面 Q/SY1422油气管道监控与数据采集系统验收规范 IEC60999连接器件铜导线螺纹型和无螺纹型夹紧件的安全要求（Connectingdevices-
Electrical copper conductors-Safety requirements for screw - type and screwless - type clamping units)
UL1449 UI standard for safety surge protective devices fourth edition
3术语，定义和缩略语
3.1术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1
站场控制系统集成station control system 将现场仪表。第三方设备：PLC/RTU操作员工作站通过通信系统进行连接，并对站场设备实
现远程控制。 3.1.2
误码率symbol error rate(SER）在一定时间内收到的数字信号中发生差错的比特数与同一时间所收到的数字信号的总比特数之
比，也可叫做“误比特率”。
注：误码率是衡量数据在规定时间内数据传输精确性的指标。误码率=错误码元数/传输总码元数。 3. 1.3
丢包率packet lossrate（PLR）测试中所丢失数据包数量占所发送数据包的比率，通常在吞吐量范围内测试。 Q/SY201.9-2015
3.2缩略语
下列缩略语适用于本文件。 HAZOP：危险与可操作性分析（harzardandoperabilitystudy） I/O：输人/输出(input/output) UPS：不间断电源（uninterrupted power system） SOE：事件顺序记录系统（sequenceofevent）
4集成原则
4.1·站场控制系统主要由可编程序逻辑控制器（PLC）/远程终端单元（RTU）系统，人机界面（HMI）：网络设备组成。 4.2站场控制系统除完成对所处站场的监控任务外，同时应将有关信息传送至中控系统，并接受和执行其下达的命令 4.3站场控制系统应采用元余网络结构。站场、阀室控制系统IP地址的分配按照中国石油油气管道 SCADA系统建设网络规划进行设置。 4.4# 控制系统的硬件和软件配置及其功能应与工艺过程的规模和控制要求相适应。 4.5合建站场的站控室合建，站控PLC宜独立设置，HMI宜合建。 4.6 安全仪表系统的设计应遵循以下原则：
a） 优先原则：安全仪表系统的动作应优先于过程控制系统。 b）最简原则：应减少安全仪表系统的中间环节，逻辑控制单元与检测元件，执行元件间均应
采用硬线方式直接连接。 c） 故障安全原则：开关量检测元件应为常闭或带诊断功能的接点：执行元件电磁阀应为励磁回
路；系统内发生故障时，应能按照故障安全的方式停机。
4.7 硬件应在结构上是模块化的，在容量和功能上易于扩展和维护。系统的各种插卡应能带电在线插拔、更换，且不会影响外部接线或引起系统停机。 4.8控制系统的硬件和软件的可利用率（可用性）应达到99.9%。当系统同时完成打印，编程，画面显示时，实时采集系统不能被中断。 4.9系统应具有良好的安全性和可靠性。系统应设置防病毒措施。支持离线升级的病毒库。防病毒软件应与控制系统软件兼容。 4.10 自动化系统计算机设备应满足以下要求：
a）3 系统响应时间小于25。 b) 操作员工作站的画面刷新时间小于25 c) 系统的开关量的响应时间小于25。 d) SCADA系统内部各种设备的时钟应保持同步，同步误差不大于0.15。
4.11站场控制系统通信性能应满足以下指标：
a) 误码率应小于10。 b）丢包率不应超过0.01%
4.12 阀室控制系统应具备2个以太网口，可设置不同的IP地址，并可设置独立网关。 4.13设计时每个标准机柜端子至少预留30%的余量。每种1/0类型通道至少预留30%的余量 I/O模块空槽位至少预留15%的余量。 4.14当安全完整性等级为SIL2及以上时，安全仪表系统与过程控制系统应分开设置。 4.15安全仪表系统与过程控制系统合用时，共用部分应与安全完整性等级相适应。 2 Q/SY201.9-2015
4.16安全仪表系统的控制器、电源模块、通信接口和全部板卡应取得GB/T21109规定的相应等级认证。
5站场控制系统集成工作内容
5.1 资料收集
建设方应配合提供以下资料： a) SCADA、站场控制系统技术规格书。 b) 现场远传仪表技术规格书。说明书。 c) 相关受控设备技术规格书。说明书。 d) 操作原理及设计变更。 e) 1/O点表。 f) 第三方通信点表。 g) 工艺及仪表控制流程图。 h) 逻辑图。
5.2 集成与施工
施工方应完成以下工作内容： a) 系统IP分配表。 b) 系统配置图。 ) 卡件排列表。 d) 机柜布置图。 e) 机柜模块接线原理图。 f) 机柜端子接线图。 g) 机柜回路供电端子接线图。 h) 机柜接地图。 i) 第三方通信布置图。 j) 系统服务器硬件/软件配置、系统数据库组态。 k) PLC/RTU硬件/软件配置。 1) PLC数据库的创建及程序的编制。 m) HMI数据库的创建及画面组态。 n) PLC机柜及网络机柜集成。 0) 交换机与路由器配置。
6PLC系统集成 6.1一般要求 6.1.1站场控制系统选定的PLC其控制器，电源，通信和I/O模块均应为同一系列产品。安全仪表系统PLC应满足GB/T20438的相关规定。 6.1.2站场控制系统和安全仪表系统所选用的PLC控制器应能接受、处理同品牌同系列其他拷贝来的子程序。控制器的版本升级应采用固件升级方式，而不用更换控制器。对硬件的地址分配设置、 I/O的量化等应采用组态的方式完成。
3 Q/SY201.9--2015
6.1.3站场控制系统的PLC同时支持的数据访问端不应小于6个。 6.1.4站场控制系统的控制器，I/O网络，电源，LAN等应按余配置设计。系统的控制器模块电源模块：通信模块采用1：1余配置。 6.1.5PLC运行指标应满足以下要求：
PLC扫描周期不宜大于100ms
a
b）PLC内存使用率不应超过50%，CPU使用率不应超过50%。
安全仪表系统控制器的CPU具有容错功能，如果系统的一个CPU发生故障，不影响系统的运行，系统容错期间·系统的通信正常。
6.1.6SIL1级安全仪表功能，可采用余逻辑控制器。SIL2级安全仪表功能宜采用元余逻辑控制器。SIL3级安全仪表功能，应采用完余逻辑控制器。各种元余系统应满足如下要求：
a）系统元余：对于要求系统元余的SIS系统，控制器CPU、电源模块、通信模块以及机架应
按1：1穴余配置：采用完余网络结构。
b）系统不余：对于要求系统不元余的安全仪表系统。其控制单元整体SIL等级认证需满足
SIL评估结果要求。 c） 混合控制器：对于采用混合控制器的安全仪表系统，安全仪表系统与过程控制系统共用
PLC，但合用PLC选用允许混合应用的PLC产品，其中控制程序、I/O模块，回路供电独立应用，其混合应用和安全回路应用部分要求取得不低于SIL.2的权威认证。
6.2PLC选型原则 6.2.1PLC控制器模块
PLC控制器模块应满足如下要求： a) 站场控制系统及安全仪表系统PLC控制器应以32bitCPU为基础。当电源掉电恢复后，控
制器应自动重新启动而无需人工干预。控制器应带有满足本系统性能和数量的通信接口，网络接口和编程接口。
b) 站场控制系统及安全仪表系统存储器应采用锂电池支持的CMOS（存储时间不少于六个月）
或不易失效的其他类型的存储器。存储器应可用软件将其分区·分别用于存储控制程序和数据表。
c)1 站场控制系统的PLC控制器内存不应小于8M。安全仪表系统的PLC控制器内存不应小
于4M. d) 站控制PLC系统的热备系统在主机PLC意外发生故障时备用机PLC自动切换为主机
双机热备系统保证实现主备机之间平稳，无缝的硬切换。切换对于过程而言是透明的，系统对过程的监控不会中断。切换时间不大于50ms。 站场控制系统与控制中心通信采用2个独立的网段。 站场控制系统及安全仪表系统PLC控制器的处理能力应有50%以上的余量。
D
g） 安全仪表系统控制器、电源单元与通信单元宜采用余配置，并分别放置在两个不同机架
中。元余控制器能够自动切换。控制器应具完善的CPU自诊断、控制器温度检测及I/O模块故障检测功能。
h) 安全仪表系统的控制器模块对模拟量和开关量均可附加实时10ms时间值，以便做分析
使用。 i) 安全仪表系统的控制器应配有安全锁，以便进行离线测试，并防止未经授权的程序修改。
6.2.21/O模块 6.2.2.1 站场控制系统PLC的输人模块和输出模块应有故障自诊断功能，且应具有抗电涌保护功 4 Q/SY201.9—2015
能。输出模块应是故障输出保持或置于预先设置的安全输出值。安全仪表系统的输人模块应具有信号通道的回路检测及保护功能。对每个控制回路具有自诊断功能（包括I/O模块的诊断、执行元件的回路诊断等），当回路异常时应自动产生报警。 6.2.2.2 站场控制系统I/O模块宜提供仪表回路内供电模式，同时可支持外供电模式。 6.2.2.31 站场控制系统I/O模块应是低密度、多通道，通道数量不宜大于下列要求：
a） 模拟输人模块16通道。 b) 模拟输出模块8通道。 c) 数字量输人模块32通道。 d) 数字量输出模块32通道。 e） 热电阻输人模块8通道。
6.2.2.4 模拟输人模块应满足如下要求：
） 站场控制系统的模/数转换器最少为16位，共模抑制比大于80dB，输人通道之间相互隔离，
采用差动输人方式，同时可支持单点输人，模拟量输人模块上应有报警限位设定。供给现场两线制变送器24V（DC）电源可由模块提供，也可由回路提供。采用回路供电时，应具有限流保护功能。输人信号4mA（DC）～20mA（DC）或1V（DC）～5V（DC）可任选，有源输人或无源输人可任选。
6) 安全仪表系统的模/数转换器最少为16位，共模抑制比大于80dB，输人通道之间相互隔离。
为提高抗干扰性，模拟输人AI应为差动输人模拟量。模拟量输人模块上应有报警限位设定。供给现场两线制变送器24V（DC）电源由安全仪表系统提供。输人信号4mA（DC） 20mA（DC）或1V（DC）5V（DC）可任选，有源输人或无源输人可任选。
6.2.2.5模拟输出模块应满足如下要求：
a）站场控制系统的数/模转换器最少为12位，输出4mA（DC）20mA(DC)或1V（DC）~5V
（DC)信号，通道间、通道与系统间应隔离，具有短路保护和断路报警等功能。故障输出保持或置于预先设置的安全输出值。带负载能力不小于7500
b) 安全仪表系统的AO模块的电流输出负载阻抗应不小于6002，并能承受直至短路时的任何
过载。AO模块在与控制器通信中断时应能保持输出不变或达到预先设置的安全输出值。
6.2.2.6热电阻输人模块要求：接收现场采用的三线制或四线制热电阻信号。热电阻分度号应能组态。采用铂热电阻，其主要技术特性为：Pt100，α=0.00385。 6.2.2.7开关量输人模块应满足如下要求：
a）站场控制系统开关量输人模块应采用光电隔离，能承受380V的峰值电压，输人与地隔离。
现场触点为无源型，所需24V（DC）电源由PLC系统提供 b) 诊断电阻应安装在现场：电阻的阻值满足系统诊断的要求。 e) 安全仪表系统开关量输人模块应能承受380V的峰值电压，输人与地隔离。24V（DC）数字
量输出应为继电器输出型：220VCAC)数字量输出应另外配中间继电器。现场触点为无源触点，所需24V（DC）电源由安全仪表系统提供。
d) 安全仪表系统的不同类型（普通或电气）的开关量输人信号应独立配置DI卡，不同电压等
级（220V或24V）及类型（有源或无源）的开关量输出信号应独立配置DO卡。 e) 安全仪表系统的DI卡应具备回路诊断功能：回路诊断功能应具备在负载正常带电的工作状
态下识别线路开路或短路。
6.2.2.8开关量输出模块应满足如下要求：
a） 站场控制系统及安全仪表系统的开关量输出模块的接点两端电压为24V（DC），容量不小于
24V（DC），1A，应采用光电隔离或继电器隔离。输出应具有短路保护且与地隔离。 b) 安全仪表系统的DO卡应外配安全继电器。
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