城市燃氣輸配系統(tǒng)中SCADA系統(tǒng)的設(shè)計與應用

任志敏

城市天然氣輸配管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)是保障燃氣企業(yè)安全生產(chǎn)和可靠供氣的有效技術(shù)手段，通過SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)對燃氣輸氣管網(wǎng)的全線遠程監(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)濟效益。

SCADA系統(tǒng)即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)，是為了實現(xiàn)自動化管理和現(xiàn)場監(jiān)控的生產(chǎn)調(diào)度和過程自動化控制系統(tǒng)。它將測量技術(shù)、自動控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)等多種技術(shù)融合在一起，以完成系統(tǒng)中現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、設(shè)備的控制、參數(shù)的調(diào)節(jié)以及各類信號的報警、數(shù)據(jù)的查詢、報表制作等。

SCADA系統(tǒng)簡介

監(jiān)控系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)主要對管網(wǎng)的運行工況進行監(jiān)視，當監(jiān)控參數(shù)超出設(shè)定值時及時發(fā)出報警，并能對場站閥門開關(guān)發(fā)出控制信號，實現(xiàn)遠程操控。監(jiān)控系統(tǒng)一般由三級控制，場站控制級、中心控制級以及就地控制級。場站控制級是在場站站控室通過現(xiàn)場儀表數(shù)據(jù)的遠傳對設(shè)備的壓力、溫度、流量及運行狀態(tài)等進行監(jiān)控，并對相應的閥門進行控制，對數(shù)據(jù)進行分析匯總后，向調(diào)度中心匯報并接受調(diào)度的控制指令；中心控制級是由調(diào)度中心直接下達命令，可以遠程控制各場站及管道的生產(chǎn)參數(shù)；就地控制級要對工藝設(shè)備進行手/自動就地獨立操作。

通信系統(tǒng)。通信系統(tǒng)的任務是完成信息的遠距離傳輸，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），是安裝于遠程站的設(shè)備，收集所有現(xiàn)場儀表傳感器的信號，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)可實現(xiàn)對遠程設(shè)備的就地控制和數(shù)據(jù)采集，通過與通信系統(tǒng)相連，實現(xiàn)設(shè)備的遠程控制和數(shù)據(jù)的遠距離傳輸。臨汾燃氣公司SCADA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

通訊系統(tǒng)的規(guī)劃。燃氣SCADA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?shù)赝ㄐ畔到y(tǒng)條件、系統(tǒng)規(guī)模、系統(tǒng)特點以及地理環(huán)境，經(jīng)過全面的技術(shù)性以及經(jīng)濟性比較后進行確定。目前，相對來講切實可行的是利用成熟的城市公共數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)來搭建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)等來實現(xiàn)，臨汾燃氣公司采用中國移動GSM卡通過GPRS網(wǎng)絡(luò)通信。

報表界面設(shè)計。報表界面中需要繪制組合框讓用戶選擇要生成報表的時間，繪制按鈕來完成報表生成、瀏覽、打印的功能的選擇，并添加了一個瀏覽器控件用于顯示報表，然后在界面后臺腳本中就可以編寫VBA程序完成數(shù)據(jù)庫連接、數(shù)據(jù)查詢、Excel表格數(shù)據(jù)寫入等操作。利用iFIX的VBA后臺腳本編寫程序，使用ADO可以比較容易的連接到iFIX的歷史數(shù)據(jù)庫，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)以及若干個監(jiān)測點，監(jiān)控站采用分布式結(jié)構(gòu)完成對管網(wǎng)與站場的工藝過程、控制設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、控制、天然氣流量計算等多個方面。RTU和現(xiàn)場的儀表及控制設(shè)備相連，實時采集所需要的各工藝參數(shù)，例如燃氣的壓力、流量、溫度以及閥門狀態(tài)等，監(jiān)控數(shù)據(jù)由站控系統(tǒng)通過DTU發(fā)出，經(jīng)過RTU的邏輯運算處理，進入數(shù)據(jù)庫和工作站軟件展現(xiàn)給中心生產(chǎn)的調(diào)度人員，完成現(xiàn)場的實時控制，并做好各種記錄。調(diào)度中心通過通信系統(tǒng)實現(xiàn)和各站控系統(tǒng)、監(jiān)測點的遠程數(shù)據(jù)進行交換，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集及集中監(jiān)控，完成遙測、遙控、遙信與遙調(diào)功能。

SCADA系統(tǒng)中超聲波流量計數(shù)據(jù)的監(jiān)控及應用。燃氣輸配系統(tǒng)中采用丹尼爾超聲波流量計分別對各出口單位進行計量，采用丹尼爾色譜分析儀對管道內(nèi)天然氣進行實時組分分析，現(xiàn)場流量計與色譜分析儀需要通過通信電纜將流量信號及壓力溫度補償數(shù)據(jù)傳輸?shù)介T站監(jiān)控室內(nèi)的流量計算機機柜中，通過流量計算機的實時運算和分析，將瞬時標況流量、歷史累計流量、日累計流量、氣態(tài)組分等信息傳輸?shù)絇LC機柜中，通過PLC傳輸?shù)缴衔粰C和數(shù)據(jù)庫中進行監(jiān)控與儲存工作。

SCADA系統(tǒng)的安全監(jiān)控及應用。在系統(tǒng)中，安全監(jiān)控主要是由燃氣超壓報警、燃氣泄漏報警器、手動緊急報警器、燃氣加臭異常報警以及視頻監(jiān)控等組成?，F(xiàn)場設(shè)備比如燃氣泄漏報警器與燃氣加臭機等情形時，將信號傳輸?shù)介T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)的報警信息，準確識別現(xiàn)場報警位置以及報警級別，同時利用現(xiàn)場視頻實時對現(xiàn)場情況進行監(jiān)控、錄像，調(diào)度中心能夠?qū)Ω鞅O(jiān)控點的數(shù)據(jù)進行實時采集、處理、存儲，對現(xiàn)場工藝變量，全線工藝設(shè)備運行狀態(tài)與報警事件進行管理以及監(jiān)視。

針對我市燃氣輸配特點設(shè)計開發(fā)的SCADA系統(tǒng)，在軟硬件成功選型和安裝實施的基礎(chǔ)上，通過高速、穩(wěn)定的傳輸網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)對各站點實時監(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，促進企業(yè)發(fā)展。

（作者單位：太原煤炭氣化（集團）臨汾燃氣有限公司）endprint