和利时 100%国产化SCADA系统在国家石油天然气管网集团有限公司长输成品油管网应用

• 关键词：和利时,SCADA,油气
• 摘要：能源是推动人类文明发展的重要动力，油气领域为祖国的工业、农业和国防建设提供了源源不断的能源血液，成为了经济发展，民生保障的重要支撑。分布于祖国神州大地的油龙气脉长期受制于欧美等发达国家的“卡脖子”困境，控制系统的 100%国产化是摆脱卡脖子的关键步骤，为我国“横跨东西、纵贯南北、覆盖全国、连通海外”的大国管网建设提供有力的安全保障。

能源安全是关系国家经济社会发展的全局性、战略性问题，对国家繁荣发展、人民生活改善、社会长治久安至关重要。“十四五”规划和 2035年远景目标纲要首次将“能源综合生产能力”纳入国家安全类指标。

国家能源大通道对于国家的战略地位尤显重要，特别是国家石油天然气管网集团（以下简称：国家管网）的成立，更是凸显了国家对于能源通道安全的重视，由于之前国内长输管线的SCADA（SCADA : Supervisory Control and Data Acquisition,数据采集与监控）系统软件和硬件基本是国外厂商的领地，为了应对国际形势的千变万化的复杂局面，自主可控、安全可信的100%国产化系统的研发、应用尤显重要。正是基于这种形势下，国家管网华南分公司和和利时科技集团杭州和利时自动化有限公司（以下简称：和利时）强强合作，2021年推出了国产化管输专用SCADA系统，并于2021年8月31日、9月3日成功应用于国家管网华南分公司长输成品油管网中山站和珠海站的站控SCS（Station Control System）系统。

本项目实现了用户SCADA系统技术和供应链的自主可控，为国产化控制系统在油气输送行业的推广应用起到了良好的示范和带动作用。

项目介绍：

自2020年下半年，双方决定基于和利时自主可控的HOLLiAS MACS工业控制系统平台，联合研发一套专门应用于油气长输管线控制的全国产化SCADA控制系统（系统架构图参见图一）。硬件采用HOLLiAS MACS K-PAC（K-Programmable Automation Controller）作为站控系统的主要控制单元；上位机控制软件基于HOLLiAS MACS V7工业软件平台开发；外围辅控系统（服务器、操作系统等）也采用全国产化的设备（详见图二），连接成以和利时产品为核心的完整系统，从“控制芯片”至“工程物资”全供应链实现了100%的国产化。

图一：珠海站、中山站站控系统（SCS）框架图

图二：以和利时产品为核心的国产化SCADA系统部件

此次应用于成品油管线控制系统的K-PAC系统及信息安全防护方案，具有以下主要技术特点： 

●嵌入系统-主控自主操作系统引领行业技术发展

和利时面向工业高可靠实时控制应用的微内核操作系统，提升了国内工控业嵌入式操作系统的技术水平，满足PLC、DCS、运动控制器、机器人控制器等不同类型控制设备，在工业物联化、智能化新背景下的需求，达到国际主流同类技术产品水平。 

●核心芯片-“自主芯片+ 安全可信芯片”为国内首创

控制器采用龙芯双核处理器，和利时自主研发了基于微内核技术的操作系统，并与芯片进行了适配，实现了控制器的完全国产化（硬件元器件国产化率达到 100%），是工业控制领域的创新突破。除此以外，将和利时基于国密算法的安全组件，嵌入到控制器硬件中，使之具备静态可信启动和动态可信度量的安全功能，以防止恶意程序攻击，创新实现可信计算在工业嵌入式控制的突破性应用。

●操作系统-基于银河麒麟操作系统平台为成品油管道控制在国内首创

本项目基于和利时HOLLiAS MACS V7工业软件平台，开发了跨平台的上位机HMI软件，可在银河麒麟操作系统上运行，并满足成品油管道 SCADA系统可靠性高及安全性高的要求。 

●通讯协议-开发自主安全通讯协议的应用创新

遵循GBT20540-2006_PROFIBUS规范(IEC_61158_TYPE3)研发的底层基础通讯协议，符合国家规范标准与要求。 

●网络安全-安全可信技术研究的成功应用

安全可信控制系统基于可信计算技术体系设计，具备全生命周期安全主动免疫能力。同时具有嵌入式可信计算内生安全技术架构、静态可信 启动、全生命周期可信防护体系、固件可信升级技术等关键核心技术创新，确保系统运行环境安全可信，实现控制设备安全、网络通信安全等全生命周期可信防护。

图三：系统FAT的场景

图四：现场投产的场景

图五：现场的站控系统

图六：站控系统现场HMI画面实例之一

项目的工程实施情况简介：油气行业对于工程实施标准要求高、难度大，同时受制于国内疫情的影响，和利时的工程、研发团队在产品的研发、测试、系统集成、FAT、SAT、投产、保运过程中，与业主方攻坚克难、协同配合、克服重重阻力，优质高效的实现了项目一次性投运成功（参见图三至图六）。

总结

国家管网华南分公司与和利时集团旗下杭州和利时自动化有限公司联合研发的首套自主可控100%国产化成品油管道SCADA系统成功上线运行，是自主工业领域芯片、数据库、操作系统、工业软件、自动化技术与大型油气管道运输行业技术的完美耦合，对保障国家能源安全具有重要意义。