SCADA—石油天然氣管道的全新構架探索

古道金 熊建森(西南石油大學，四川 成都 610036)

SCADA—石油天然氣管道的全新構架探索

古道金 熊建森(西南石油大學，四川 成都 610036)

隨著石油天然氣資源的不斷開發，石油天然氣運輸管道技術也在不斷改進和創新，將SCADA系統應用在石油天然氣管道中不僅可以提高工作人員對石油天然氣管道的管控效率和管控質量，還能夠在一定程度上提高石油天然氣管道運輸效率，對石油天然氣公司的經濟效益也有一定的促進作用。對SCADA系統的組成結構與其功能進行研究分析，并且通過對SCADA系統在國內外應用情況進行對比，對SCADA系統在石油天然氣管道運輸中對實時數據與遠程監控工作的實現進行闡述。有利于促進SCADA系統的推廣和發展。

SCADA系統；石油天然氣管道；應用系統分析

SCADA系統剛開始是應用在電力系統上的，經過長時間的發展，現階段的電力系統中SCADA系統已經被廣泛應用，所以，相對石油天然氣管道中應用SCADA系統，電力系統中的SCA?DA系統更加成熟和完善。SCADA系統是電力行業的主要系統之一，能夠幫助工作人員對各個運行設備進行監控，提高電力調度工作的效率。而在石油天然氣中應用SCADA系統的主要目的就是為了提高對石油天然氣管道的管理質量，同時能夠保證石油天然氣運輸管道的安全穩定運行，對石油天然氣管道的發展有全面性作用。

1 SCADA系統的基本概述

1.1 SCADA系統的歷史概述

SCADA系統是在20世紀六十年代出現的，剛出現的SCA?DA系統使用的專用設備完成工作。這一時期的SCADA系統的主要設備組成包括硬布線掃描器、固態邏輯線路、大型模擬顯示盤以及打印機等。剛開始應用SCADA系統的主要目的是為了對設備的運行狀態進行監控。到七十年代，計算機技術與軟件系統技術的開發和完善使SCADA系統出現很大改進和創新，提高了SCADA系統的工作效率，但是因為計算機在當時的價格較貴，因此應用SCADA系統時主要以集中控制為主，限制了SCADA系統的發展。而到八十年代，SCADA系統經過長時間的發展已經趨于成熟，再加上遠程控制系統以及可編程程序控制器的應用，使SCADA系統的功能更加多樣，促進了SCADA系統的發展。到九十年代，網絡信息技術的快速發展，SCADA系統能夠利用信息處理技術和數據庫技術對設備運行的數據資料進行分析處理，并且還有信息傳輸的功能。系統的維護和升級工作也趨于簡單化，因此，這一時期的SCADA系統得到更廣泛的推廣和應用。

1.2 SCADA系統現階段的發展情況

目前，計算機技術和信息處理技術的快速發展更是為SCA?DA系統的更新升級提供了巨大的便利，現階段SCADA系統已經向著標準化和開放性方向持續發展。并且現在已經可以通過虛擬私人網絡（VPN）以及網絡操作員對SCADA系統進行隨時隨地訪問，極大的提高了SCADA系統的應用效率。與此同時，將地理信息系統（GISCADA）、管理信息系統（MIS）等與SCADA系統進行開發與集合，能夠促進SCADA系統進一步發展和創新，使SCADA系統的應用更加廣泛。

2 SCADA系統在石油天然氣管道中的應用分析

2.1 SCADA系統內容分析

對SCADA系統的主要內容進行分析是保證SCADA系統在石油天然氣管道中得到良好應用的最基本要素，歷史數據模塊、實時數據模塊、軟件開發平臺是該系統最主要的組成部分。其中實時數據模塊以及歷史數據模塊主要安裝在調度中心的主機上和SCADA系統的末站上，為了對數據進行系統的分析和研究，調度中心對這3個遠程控制內容可以實行實時控制和數據分析，在收集的同時對數據進行統一規劃和分析，然后通過計算機的數據再現功能將本地可編程度內容、第三方智能數據設備進行數據內容的展現，對數據的實時運用過程中實現數據的整合和及時更新。以此為前提，將數據實現最大化的運用。

2.2 SCADA系統的功能分析

石油天然氣管道中基礎的調度系統就是SCADA系統，一般來說，在正常的操作情況下工作人員可以通過調度控制中心的計算機系統對整個石油天然氣管道的監控和運行進行管理。SCADA系統在石油天然氣管道中的應用功能包括以下幾個：采集和處理數據的功能；顯示數據的功能；啟動和停止石油天然氣全線輸氣系統以及各個站點的功能；對異常事故進行報警的功能與查詢事件功能；對SCADA系統進行診斷和維護的功能；對故障通信通道進行自動切換的功能；記錄與保存歷史數據的功能；對其他管理系統提供平臺接口，實現數據交換的功能。

2.3 SCADA系統的其他功能分析

SCADA系統應用在石油天然氣管道中除了上述功能外，還有其他功能。SCADA系統開發商根據實際情況設計的PLC組態編程軟件、模擬仿真軟件集以及辦公軟件等運行軟件都會在一定程度上促進SCADA系統的發展和更新。例如SCADA系統中的數據實體運行模式可以將相關的數據信息進行直觀展示，能夠對數據庫中的所有數據信息和變量數據進行統一規劃和管理，方便工作人員對數據信息進行對比分析，有利于對對象數據進行設計，減輕工作人員的工作量。另外，這種數據模式還可以對SCADA系統頁面上的一些微小細節進行規整，實現計算機內存與相關磁盤信息之間的數據交換和應用[3]。這樣，同一個數據處理模式就能夠進行多個功能操作，簡化了SCADA系統的操作步驟，提高對數據庫的處理效率，有利于促進SCADA系統功能更加趨于完善。

3 SCADA系統在石油天然氣管道中的維護分析

3.1 對站場進行維護

（1）對下位機PLC系統維護。在對下位機PLC系統進行維護時，主要的維護內容包括以下幾點：第一，對PLC系統中的各通訊模板、冗余模塊以及CPU模板、PLC電源模板的狀態指示燈進行檢查，確保指示燈處于正常工作狀態；第二，嚴格檢查PLC機柜的接地性能以及CPU模板的電池指示燈，當指示燈出現紅色警報時，說明PLC設備的電池電量過低，要進行及時更換；第三，為了保證SCADA系統的通訊狀況良好，要對以太網交換機和路由器的工作狀態進行檢查，確保網絡連接穩定可靠；最后，要根據實際情況對PLC系統中的一些問題進行改進，制定完善的應急處理機制，提高PLC系統的穩定性。

（2）對上位機MMI系統的維護。維護方面主要包括：其一，對畫面中的顯示信息進行檢查，確保數據信息的正確性和完整性；其二，要進行必要的測試，例如對聲光報警系統的測試、對各個數據點和頁面刷新時間的測試等；其三，要確保MMI系統能夠連續穩定運行，才能保證記錄的數據資料的連續性和有效性；其四，要對上位機系統中的數據庫進行及時檢測，確保數據庫的穩定性，防治突發情況丟失數據；最后，要對數據庫中的資料進行及時備份，提高數據信息保存的安全性。

（3）對實際I∕O信號接入的維護。主要維護內容包括：第一，檢查各種壓力、溫度等實際模擬量的輸入點、電動閥以及調節閥等設備的狀態反饋點與命令點；第二，確保實際信號的正常運行狀態，嚴格控制狀態反饋、控制輸出等工作，確保其準確性；第三，檢查各個設備的狀態指示燈是否處于正常狀態，尤其是24 V電源的狀態指示燈；最后，對聲音報警裝置進行檢測，確保其正常運行，保證SCADA系統的運行穩定和安全。

3.2 對閥室進行維護

對閥室進行維護時，主要是對下位機RTU系統、實際I∕O信號接入以及第三方通訊設備的維護。對上位機系統以及實際I∕O信號接入進行維護時與站場維護方式相同。而對第三方通訊設備進行維護時，主要是對第三方設備采集的信息進行檢查，同時對第三方設備和SCADA系統至今的通訊狀態進行檢測，確保通訊的穩定性。除此之外，還要對實際操作運行過程中出現的各種問題進行解決。

4 結語

綜上所述，石油天然氣的不斷發展促使與其相關的技術也在不斷創新和改進，尤其是石油天然氣運輸管道的相關技術對石油天然氣的運輸效益和經濟效益有至關重要的影響。因此，需要相關的工作人員根據不斷發展的新技術對石油天然氣運輸管道的管理工作進行創新，確保運輸管道的良好安全運行狀態。在石油天然氣管道中應用SCADA系統，在一定程度上能夠推動石油天然氣管道管理的全面性發展，這就要求相關的工作人員必須根據實際情況對SCADA系統的應用進行規劃，根據不斷積累的經驗使SCADA系統在石油天然氣管道中的應用更好完善。

[1]藍維波.SCADA系統在石油天然氣管道上的應用[J].中國石油和化工標準與質量,2016,36(10).

[2]李昌鋒.SCADA系統在石油天然氣管道上的應用研究[J].中國石油和化工標準與質量,2016,36(14).