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SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對燃?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(bào)警、數(shù)據(jù)的查詢、報(bào)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(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)視，當(dāng)監(jiān)控參數(shù)超出設(shè)定值時及時發(fā)出報(bào)警，并能對場站閥門開關(guān)發(fā)出控制信號，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(yuǎn)傳對設(shè)備的壓力、溫度、流量及運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控，并對相應(yīng)的閥門進(jìn)行控制，對數(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；中心控制級是由調(diào)度中心直接下達(dá)命令，可以遠(yuǎn)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(jìn)行手/自動就地獨(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(shí)現(xiàn)對遠(yuǎn)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(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，相對來講切實(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(shí)現(xiàn)，臨汾燃?xì)夤静捎弥袊苿覩SM卡通過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選擇要生成報(bào)表的時間，繪制按鈕來完成報(bào)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(bào)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(diǎn)，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(jì)算等多個方面。RTU 和現(xiàn)場的儀表及控制設(shè)備相連，實(shí)時采集所需要的各工藝參數(shù)，例如燃?xì)獾膲毫?、流量、溫度以及閥門狀態(tài)等，監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)由站控系統(tǒng)通過DTU 發(fā)出，經(jīng)過RTU 的邏輯運(yùn)算處理，進(jìn)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(shí)時控制，并做好各種記錄。調(diào)度中心通過通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和各站控系統(tǒng)、監(jiān)測點(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、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)分別對各出口單位進(jìn)行計(jì)量，采用丹尼爾色譜分析儀對管道內(nèi)天然氣進(jìn)行實(shí)時組分分析，現(xiàn)場流量計(jì)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(bǔ)償數(shù)據(jù)傳輸?shù)介T站監(jiān)控室內(nèi)的流量計(jì)算機(jī)機(jī)柜中，通過流量計(jì)算機(jī)的實(shí)時運(yùn)算和分析，將瞬時標(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PLC傳輸?shù)缴衔粰C(jī)和數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行監(jiān)控與儲存工作。

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、手動緊急報(bào)警器、燃?xì)饧映舢惓?bào)警以及視頻監(jiān)控等組成?，F(xiàn)場設(shè)備比如燃?xì)庑孤﹫?bào)警器與燃?xì)饧映魴C(jī)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(bào)警信息，準(zhǔn)確識別現(xiàn)場報(bào)警位置以及報(bào)警級別，同時利用現(xiàn)場視頻實(shí)時對現(xiàn)場情況進(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)時采集、處理、存儲，對現(xiàn)場工藝變量，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。

針對我市燃?xì)廨斉涮攸c(diǎn)設(shè)計(jì)開發(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，通過高速、穩(wěn)定的傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對各站點(diǎn)實(shí)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(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>