SCADA系統(tǒng)在油氣管道項目中的應用

楊川 倪峰

摘 要：社會的發(fā)展，給能源的開發(fā)帶來了很大的機遇與挑戰(zhàn)。油田生產(chǎn)過程中，為了實現(xiàn)自動控制和管理的目標，實施SCADA管理模式，對油田生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進行實時采集和分析，通過中控計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)遠程的監(jiān)控和管理，提高了油田生產(chǎn)的效率。滿足數(shù)字化油田生產(chǎn)的需要，通過油田生產(chǎn)現(xiàn)場的實踐研究，取得較好的管理效果。

關鍵詞：SCADA系統(tǒng);長輸油氣管道;系統(tǒng)應用

引言

通常來講，管道的運行、調(diào)度中心就像人的大腦一樣是對管道、泵站或壓氣站以及計量裝置進行監(jiān)測、控制的中心。我們把完成這種監(jiān)測和控制的系統(tǒng)通常稱為SCADA系統(tǒng)，即監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。隨著計算機和通信技術的飛速發(fā)展，早期系統(tǒng)不論功能、范圍還是卓越性都得到很大的擴展和提高。這些改進和提高實現(xiàn)了復雜的管道監(jiān)控。運行、計量和工業(yè)化生產(chǎn)過程目前已成為管線自動化控制的三個主要因素。除了對管道系統(tǒng)進行基本的監(jiān)測和控制外，SCADA系統(tǒng)也是大多數(shù)信息系統(tǒng)的核心。

一、SCADA系統(tǒng)概述

SCADA系統(tǒng)是屬于數(shù)據(jù)監(jiān)控和采集系統(tǒng)，被廣泛應用于油田生產(chǎn)實際中，實現(xiàn)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)的動態(tài)監(jiān)測和管理，提高油田生產(chǎn)的自動化程度。SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)了油田生產(chǎn)的過程控制功能，實現(xiàn)調(diào)度的自動化管理。通過調(diào)度中心，對油田生產(chǎn)進行實時的監(jiān)控和管理，在油田生產(chǎn)現(xiàn)場安裝傳感器，將生產(chǎn)情況進行實時傳輸，通過網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)，將接收到信號進行處理，通過中控計算機系統(tǒng)的分析和處理，實施遠程的監(jiān)控和管理，降低崗位員工的勞動強度，不斷提高油田開發(fā)的效率。

二、油氣長輸管道SCADA系統(tǒng)應用

（一）SCADA系統(tǒng)在油田生產(chǎn)實際中的應用

SCADA系統(tǒng)實現(xiàn)了遠程監(jiān)控和管理的目標，通過計算機系統(tǒng)和網(wǎng)絡系統(tǒng)的作用，將油田生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況，通過信號傳輸給中控計算機，通過調(diào)度中心的控制和分析，實施遠程的監(jiān)控和管理。在油田生產(chǎn)過程中，應用PLC可編程控制器，對油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行分析和處理，對油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行采集和分析，掌控油田生產(chǎn)過程，實時監(jiān)控油田生產(chǎn)設備的運行情況，通過油田生產(chǎn)現(xiàn)場的傳感器，將現(xiàn)場的第一手資料，及時傳輸給調(diào)度中心，通過中控計算機系統(tǒng)，將其形成油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)報表，真實反映油田生產(chǎn)的情況。

（二）SCADA系統(tǒng)軟件

（1）系統(tǒng)軟件分為控制中心軟件和站控系統(tǒng)的軟件，通常又可分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應用軟件。系統(tǒng)軟件位于軟件的最底層，它的上面是支撐軟件，應用軟件位于系統(tǒng)的最上層。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、程序設計系統(tǒng)以及與計算機密切相關的程序。系統(tǒng)軟件質(zhì)量的好壞對過程軟件、應用軟件能否正常工作及編制程序、調(diào)制程序的方便性有直接影響。支撐軟件一般由計算機系統(tǒng)供應廠家提供，用戶有時可根據(jù)需要進行修改，通常是模塊化，采用填空式或?qū)υ捠竭M行編制。應用軟件是在過程軟件的基礎上編制出來的，是面向用戶本身的程序。它由用戶或系統(tǒng)供應廠家研制開發(fā)。應用軟件是SCADA系統(tǒng)最重要的組成部分。

（2）軟件的快速發(fā)展，系統(tǒng)軟件由操作系統(tǒng)，圖形用戶接口（GUI）軟件，應用功能軟件，數(shù)據(jù)采集軟件以及離線編譯器，圖形編輯，編程軟件，系統(tǒng)診斷軟件等組成;SCADA系統(tǒng)未來的發(fā)展是朝著聲音控制識別，提高數(shù)據(jù)處理能力，更快的時鐘速率，更大的內(nèi)存，更完善的應用軟件方向發(fā)展;運用多媒體技術，對設備操作運作、故障及突發(fā)事件的監(jiān)視、識別、診斷和預報，進行聲、光、像等多種信息顯示，提高系統(tǒng)操作的可視性和安全性。

（三）系統(tǒng)網(wǎng)絡級結(jié)構(gòu)

主要連接工程師站、操作員站、現(xiàn)場工作站之間的工業(yè)網(wǎng)絡，實現(xiàn)采集現(xiàn)場I/O數(shù)據(jù)功能。要求各現(xiàn)場控制站進行數(shù)據(jù)傳輸時，能夠進行全面的協(xié)調(diào)控制。該系統(tǒng)應用的工業(yè)以太網(wǎng)100Mbps雙絞線，與IEEE802.3標準相符合。系統(tǒng)網(wǎng)絡安裝有CitectSCADA組態(tài)軟件，能夠進行數(shù)據(jù)分析、趨勢顯示、監(jiān)測報警和生成打印報表等操作。

（四）管理網(wǎng)絡級結(jié)構(gòu)

作為最高級的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，某種程度上即是網(wǎng)絡實時監(jiān)控客戶端，其采用TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)。其主要是對各地設備間進行數(shù)據(jù)通信管理、內(nèi)部裝置和生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)管理，以及系統(tǒng)間協(xié)調(diào)控制和調(diào)度管理等功能。通常以光纖和雙絞線為通信介質(zhì)。授權后的IP用戶能夠通過Ci-tectSCADA組態(tài)軟件對實時數(shù)據(jù)、歷史趨勢等進行查看，為管理人員監(jiān)督?jīng)Q策提供服務。更高權限用戶還可進行遠程維護操作。

（五）管道SCADA系統(tǒng)發(fā)展動態(tài)

（1）新一代的SCADA系統(tǒng)具有了優(yōu)化支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)的高級SCADA系統(tǒng)功能。

（2）新的SCADA系統(tǒng)為分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，允許多處理器、外設等通過公共LAN互聯(lián)起來，它們之間交換數(shù)據(jù)已無需建立個別的硬件連接，因此某個硬件故障不會影響網(wǎng)上的其它設備的正常運行。

（3）隨著計算機技術以及通信技術的發(fā)展，SCADA系統(tǒng)的功能也更加智能化和開放化，應用SCADA系統(tǒng)監(jiān)視和控制輸油管道的運行，不僅成為當今管道自動化控制的基本模式，而且整個石化企業(yè)的油品儲運行業(yè)，也越來越普遍的采用危機數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控管理系統(tǒng)作為控制和管理手段。

（4）隨著計算機的小型化，功能更強，總體費用更低，國外也有許多管道公司正在更新現(xiàn)有的SCADA系統(tǒng)，使傳輸信息量不斷增多，傳輸速度不斷提高，發(fā)展模擬人工智能，進一步提高操作人員和管道系統(tǒng)的勞動生產(chǎn)率。

結(jié)束語

綜上所述，隨著我國工業(yè)化程度越來越高，可利用的水資源不斷減少，不斷降低工業(yè)水耗已經(jīng)成為石油企業(yè)的重要目標。多數(shù)石油企業(yè)通過將中水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，以減少工業(yè)用水的消耗。但是，中水是由工業(yè)廢水處理而成，其中所包含的各種物質(zhì)會給循環(huán)冷卻水系統(tǒng)帶來危害，因此，必須科學分析中水回用給循環(huán)冷卻水系統(tǒng)帶來的具體影響，從而提出相應的措施，有效控制各種可能的危害，才能保證石油工業(yè)的安全高效運行。

參考文獻

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