城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

任志敏

城市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

任志敏

城市天然氣輸配管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)是保障燃?xì)馄髽I(yè)安全生產(chǎn)和可靠供氣的有效技術(shù)手段，通過(guò)SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)廨敋夤芫W(wǎng)的全線遠(yuǎn)程監(jiān)控，可以提高使企業(yè)在確保安全生產(chǎn)基礎(chǔ)上獲得更大經(jīng)濟(jì)效益。

SCADA系統(tǒng)即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，是為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控的生產(chǎn)調(diào)度和過(guò)程自動(dòng)化控制系統(tǒng)。它將測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)等多種技術(shù)融合在一起，以完成系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集、設(shè)備的控制、參數(shù)的調(diào)節(jié)以及各類(lèi)信號(hào)的報(bào)警、數(shù)據(jù)的查詢(xún)、報(bào)表制作等。

SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介

監(jiān)控系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)主要對(duì)管網(wǎng)的運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)監(jiān)控參數(shù)超出設(shè)定值時(shí)及時(shí)發(fā)出報(bào)警，并能對(duì)場(chǎng)站閥門(mén)開(kāi)關(guān)發(fā)出控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控。監(jiān)控系統(tǒng)一般由三級(jí)控制，場(chǎng)站控制級(jí)、中心控制級(jí)以及就地控制級(jí)。場(chǎng)站控制級(jí)是在場(chǎng)站站控室通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)傳對(duì)設(shè)備的壓力、溫度、流量及運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控，并對(duì)相應(yīng)的閥門(mén)進(jìn)行控制，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析匯總后，向調(diào)度中心匯報(bào)并接受調(diào)度的控制指令；中心控制級(jí)是由調(diào)度中心直接下達(dá)命令，可以遠(yuǎn)程控制各場(chǎng)站及管道的生產(chǎn)參數(shù)；就地控制級(jí)要對(duì)工藝設(shè)備進(jìn)行手/自動(dòng)就地獨(dú)立操作。

通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的任務(wù)是完成信息的遠(yuǎn)距離傳輸，可采用衛(wèi)星通信、微波通信、光纜通信和公用通信網(wǎng)等，一般采用主備雙通道以提高系統(tǒng)的可靠性。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集/控制終端站（英譯為RTU/ PLC），是安裝于遠(yuǎn)程站的設(shè)備，收集所有現(xiàn)場(chǎng)儀表傳感器的信號(hào)，以某種通信協(xié)議形式傳送至SCADA系統(tǒng)中心站。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)程設(shè)備的就地控制和數(shù)據(jù)采集，通過(guò)與通信系統(tǒng)相連，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離傳輸。臨汾燃?xì)夤維CADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由壓力變送器及RTU等設(shè)備組成。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

通訊系統(tǒng)的規(guī)劃。燃?xì)釹CADA系統(tǒng)的調(diào)度中心側(cè)和站控側(cè)之間的通訊方式選擇，需要依據(jù)當(dāng)?shù)赝ㄐ畔到y(tǒng)條件、系統(tǒng)規(guī)模、系統(tǒng)特點(diǎn)以及地理環(huán)境，經(jīng)過(guò)全面的技術(shù)性以及經(jīng)濟(jì)性比較后進(jìn)行確定。目前，相對(duì)來(lái)講切實(shí)可行的是利用成熟的城市公共數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)來(lái)搭建SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸通道，可選用網(wǎng)通/電信SDH或ADSL，GPRS/CDMA 與 4G 網(wǎng)絡(luò)等來(lái)實(shí)現(xiàn)，臨汾燃?xì)夤静捎弥袊?guó)移動(dòng)GSM卡通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)通信。

報(bào)表界面設(shè)計(jì)。報(bào)表界面中需要繪制組合框讓用戶(hù)選擇要生成報(bào)表的時(shí)間，繪制按鈕來(lái)完成報(bào)表生成、瀏覽、打印的功能的選擇，并添加了一個(gè)瀏覽器控件用于顯示報(bào)表，然后在界面后臺(tái)腳本中就可以編寫(xiě)VBA程序完成數(shù)據(jù)庫(kù)連接、數(shù)據(jù)查詢(xún)、Excel表格數(shù)據(jù)寫(xiě)入等操作。利用iFIX的VBA后臺(tái)腳本編寫(xiě)程序，使用ADO可以比較容易的連接到iFIX的歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，方便的獲取歷史數(shù)據(jù)。

監(jiān)控終端站。天然氣利用工程SCADA 系統(tǒng)監(jiān)控終端站包括站控系統(tǒng)以及若干個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)控站采用分布式結(jié)構(gòu)完成對(duì)管網(wǎng)與站場(chǎng)的工藝過(guò)程、控制設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、控制、天然氣流量計(jì)算等多個(gè)方面。RTU 和現(xiàn)場(chǎng)的儀表及控制設(shè)備相連，實(shí)時(shí)采集所需要的各工藝參數(shù)，例如燃?xì)獾膲毫Α⒘髁?、溫度以及閥門(mén)狀態(tài)等，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)由站控系統(tǒng)通過(guò)DTU 發(fā)出，經(jīng)過(guò)RTU 的邏輯運(yùn)算處理，進(jìn)入數(shù)據(jù)庫(kù)和工作站軟件展現(xiàn)給中心生產(chǎn)的調(diào)度人員，完成現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)控制，并做好各種記錄。調(diào)度中心通過(guò)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和各站控系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)進(jìn)行交換，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集及集中監(jiān)控，完成遙測(cè)、遙控、遙信與遙調(diào)功能。

SCADA系統(tǒng)中超聲波流量計(jì)數(shù)據(jù)的監(jiān)控及應(yīng)用。燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)中采用丹尼爾超聲波流量計(jì)分別對(duì)各出口單位進(jìn)行計(jì)量，采用丹尼爾色譜分析儀對(duì)管道內(nèi)天然氣進(jìn)行實(shí)時(shí)組分分析，現(xiàn)場(chǎng)流量計(jì)與色譜分析儀需要通過(guò)通信電纜將流量信號(hào)及壓力溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)傳輸?shù)介T(mén)站監(jiān)控室內(nèi)的流量計(jì)算機(jī)機(jī)柜中，通過(guò)流量計(jì)算機(jī)的實(shí)時(shí)運(yùn)算和分析，將瞬時(shí)標(biāo)況流量、歷史累計(jì)流量、日累計(jì)流量、氣態(tài)組分等信息傳輸?shù)絇LC機(jī)柜中，通過(guò)PLC傳輸?shù)缴衔粰C(jī)和數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行監(jiān)控與儲(chǔ)存工作。

SCADA系統(tǒng)的安全監(jiān)控及應(yīng)用。在系統(tǒng)中，安全監(jiān)控主要是由燃?xì)獬瑝簣?bào)警、燃?xì)庑孤﹫?bào)警器、手動(dòng)緊急報(bào)警器、燃?xì)饧映舢惓?bào)警以及視頻監(jiān)控等組成。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備比如燃?xì)庑孤﹫?bào)警器與燃?xì)饧映魴C(jī)等情形時(shí)，將信號(hào)傳輸?shù)介T(mén)站監(jiān)控室中的PLC設(shè)備中，而SCADA系統(tǒng)能夠直接從PLC中讀取相關(guān)的報(bào)警信息，準(zhǔn)確識(shí)別現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警位置以及報(bào)警級(jí)別，同時(shí)利用現(xiàn)場(chǎng)視頻實(shí)時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行監(jiān)控、錄像，調(diào)度中心能夠?qū)Ω鞅O(jiān)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理、存儲(chǔ)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工藝變量，全線工藝設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)與報(bào)警事件進(jìn)行管理以及監(jiān)視。

針對(duì)我市燃?xì)廨斉涮攸c(diǎn)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)的SCADA 系統(tǒng)，在軟硬件成功選型和安裝實(shí)施的基礎(chǔ)上，通過(guò)高速、穩(wěn)定的傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各站點(diǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和綜合調(diào)度，較大地提升企業(yè)信息化水平和生產(chǎn)管理水平，促進(jìn)企業(yè)發(fā)展。

（作者單位：太原煤炭氣化（集團(tuán)）臨汾燃?xì)庥邢薰荆?/p>