SCADA 系統在輸氣管道工程中的應用

顧 螢

（國電南瑞南京控制系統有限公司，江蘇 南京 210000）

1 輸氣管道SCADA 系統概述與組成內容

1.1 輸氣管道SCADA 系統概述

現階段，我國輸氣管道全線自動化還處于初步發展階段，大部分輸氣管道都是以占地就地控制、站控中心控制方式為主。輸氣管道全線工作人員在實際工作期間，都使用語音通話設備，這樣能夠更加有效的開展人工調度工作。但是這種人工調度的方式在工作期間，經常會產生一些問題，無法滿足輸氣管道工程建設需求。而輸氣管道SCADA 系統作為一種新型監控和信息數據采集系統，被多種輸氣管道工程施工單位廣泛使用。輸氣管道SCADA 系統具有集中和分散兩種控制形式，即便通信中心、調度控制設備出現故障問題，其也能單獨運行。

1.2 輸氣管道SCADA 系統組成內容

在對SCADA 系統進行設計期間，主要就是以其可行性和相關施工技術為依據進行研究，以SCADA 系統安全性、先進性以及實用性為基礎設計原則[1]。在此期間為了能夠保證輸氣管道SCADA 系統平穩運行、正確輸送效率，將其設置在城市中心方便對其進行控制的位置，通過這樣的方式保證多種不同功能作用的站場等相關控制系統平穩運行，可以通過遠程控制的形式，開展數據采集、工作動態監控以及管理工作。控制中心與各個站點之間通過光纜來傳輸通信線路，運用點對點、半雙工的方式開展通信工作。

2 輸氣管道SCADA 系統的功能作用

2.1 冗余功能

輸氣管線數據通信量比較少，其整體的控制要求都比較簡單。基于此種狀況，要將各個分項服務器的多項功能，全部集中一臺服務器上進行管控；而這個服務器主要承擔著整體數據采集與控制工作職責，無論是在怎樣的時間段，都要保證服務器與站控系統之間都能夠順利開展數據采集與傳輸工作，同時其也是輸氣管道SCADA 系統向網絡化方向發展的重要舉措[2]。在充分運用其冗余功能期間，要注重考慮SCADA 系統的安全性與實用性，全面考慮控制中心的冗余配置，進而保證主從服務器熱備能夠順利運行。輸氣管道SCADA 系統在日常運行期間，都是主服務器來掌握整體控制權，其將采集到的數據和相關信息通過網絡及時傳送到后備服務器中，在一定意義來講后備服務器扮演著顯示終端的角色。如果主從服務器發生故障，后備服務器就要按照最初預留的時間間隔要求，從大量的動態數據中讀取出有價值的數據，進而開展判斷工作，這樣其就能夠在第一時間內開展相關的執行與管控工作。為了能夠不斷優化冗余結構，在積極運用工控軟件的基礎上，要嚴格按照服務器工作流程圖開展每一項工作內容，如圖1 所示。

圖1 服務器工作流程圖

2.2 實時監控功能

（1）工作技術圖的切換功能

控制中心監控程序提供了6 幅天然氣輸送技術動態顯示界面，其中包括1 副全線技術流程總界面和5副局部工藝放大圖。通過對這些圖進行詳細分析，能夠準確地掌握輸氣管道整體運行狀況，并能夠根據需求進行任意切換。而每一個控制中心都具有多幅動態顯示界面，通過對其進行詳細分析，能夠準確掌握各站設備的實際運行狀況。

（2）工作流程自動監管功能

控制中心和各個站場的系統操作人員，通過點擊鼠標就能夠正確設置各項參數，進而準確操控閥門，能夠監管實際工作流程、選擇工作流程的啟動和停止的時間等[3]。不僅如此，輸氣管道SCADA 系統中能夠準確顯示出柱狀圖和具體的模擬數據，這樣能夠有效提升數據觀察的科學性與合理性；還可準確展現包括溫度、壓力坡降曲線等在內的數據信息，進而從宏觀的角度對整體系統的運行進行監管。

3 輸氣管道SCADA 系統的調試措施

3.1 正確開展硬件調試工作

在對PLC、MMI 系統以及多種通信連接系統的開關和連線等設備進行設定之后，要對每一個系統進行全面檢查，查看其是否能夠有效受電，并評估運行狀態是否正常。保證上機位能夠正常供電，通過應用程序其能夠自動進入到實際的操作環境中，這樣各個站場的PLC與施工現場的設備就能夠正確開展通信工作。

3.2 做好冗余檢驗工作和軟件調試工作

在各個控制中心的上位機與各個戰場的PLC 正常通信的基礎上，要以輸氣管道工程控制中心的冗余系統為核心，將其與硬件進行連接；對通信數據進行測試時，充分運用不同站場的時鐘秒單元地址數據[4]。主、從服務器能夠單獨正常運，進而保證能夠正常接收通信測試數據；主、從服務器如果處于同時運行的狀況，但是冗余通信程序度沒能正常運行時，服務器需要搭載同一數據通道來完成PLC 讀寫任務，在這種狀況下就會使各項數據造成沖突，就會出現接收通信測試數據時通時斷的現象。

在安裝完系統軟件之后，需經過科學檢測之后再將其投入使用；注重檢查控制中心與各站場之間的實際通信狀況，準確收集數據信息；發送網絡時針操作指令，確保站場準確接收信號，以根據設計要求將各個站場以及控制中心的運行狀態準確顯示出來。

3.3 科學開展回路調試工作

（1）調試溫度、壓力以及流量儀表

各個站場要調試出需要測試的溫度、壓力以及流量模擬點，在相對應的變送器上連接信號發生器，從而輸送出相應的信號，在站場和控制中的實際管控頁面上認真檢查其PV 值是否與其標準點相對應。在完成信號檢查工作之后，保證回路處于標準狀況；否則要對每一個回路圖進行檢查和處理，直到其恢復到正常狀況。

（2）調試電動球閥

在站場中調試出相應的閥門，在保證氣路暢通之后，要準確設置開、關以及停信號，注重檢查閥門的開關狀況是否滿足標準要求、開關回訊是否處于標準閉合狀態；注重檢查站場活動和控制中心流程圖管控畫面中閥門是否能夠在開過程、關過程、偏差報警等現象時，每一個動作處于正確的回路狀態。

（3）調試清管指示器和氣相色譜分析儀

在各站場和控制中心的上位機中調試出具清管指示測試點的流程頁面，將其與清管指示器進行對應，通過人工才操作的方式開展打開與閉合狀況，詳細觀察畫面中對應的測試點，對其變化狀況進行詳細分析，這樣就能保證每一個動作處于標準位置，進而優化回路轉變結構。要注重開展氣相色譜分析儀調試工作[5]。首先，要注重檢查BTU 和PLC 是否正確進行連接。實際上每一個站場都設有氣相色譜分析儀，其中BTU 和PLC 也在正式連接，通過這樣的方式能夠準確掌握的天然氣組成狀況和實際熱值數據。其次，要檢查BTU各路氣的連接狀況，檢查整體電路是否正確連接。最后，在打開相應電源之前，要用氨氣對其吹掃15 min 之后在對其開展開機測試工作，將BTU 實際測試結果與站場和控制中心上位機中顯示的解果進行對比，二者如果處于一致狀態，能夠確定此回路滿足標準要求。

（4）調試火災或是煙霧報警系統

在站場和控制中心安裝火災或是煙霧感應系統，一旦發生這兩種狀況時，觀察站場和控制中心就能夠及時響起警報，如果其顯示的狀況和報警狀況都符合實際狀況，那么證明其調式工作具有有效性。

4 結 論

在輸氣管道工程正確應用SCADA 系統，經過多年的安全平穩運行，其多項指標都能夠滿足實際設計需求。輸氣管道SCADA 系統與其他天然氣管道系統進行比較，更具有先進性和科學性。