天然氣集輸工程對SCADA系統的應用分析

【摘 要】所謂SCADA系統是指數據采集和監視控制系統，目前已發展了3代，此系統能夠實現監視和控制現場設備的運行，具有非常現實的應用價值，目前已使用在電力、石油以及化工等行業中，本文主要以西氣東輸忠武線為例，分析天然氣集輸工程對SCADA系統的應用，希望能為相關人員帶來一些幫助。

【關鍵詞】天然氣集輸工程；SCADA；監視控制

隨著科學技術的不斷發展應用，SCADA技術在我國石油行業中得到廣泛使用，SCADA系統實現了對油田集氣輸氣工程的采氣、輸氣以及分離等的全面監控，保證安全生產，本文主要論述天然氣集輸工程對SCADA系統的應用。

一、SCADA系統概述

SCADA系統（Supervisory Control And Data Aquisition）最早起源于60年代，主要是實現監視和控制分布較廣的控制，一般由遠程終端單元、現場儀器、控制中心計算機系統以及區域控制室計算機等組成，能夠極大地提高運行效率，減小值班人員的工作量，提高運行的安全性。

系統設計流程圖為平時主要操作畫面，顯示整個站場的動態控制流程。通過它既可以清晰的了解到當前的工藝運行情況，還可以通過流程圖上的控制圖標對電動閥、調節閥等設備進行控制，它上面采取一些動態圖標來顯示一些主要設備的狀態，具體圖標解釋和視圖如下圖1所示：

圖1 控制流程圖

電動閥的狀態有：全開、全關、正在開、正在關、故障和就地/遠控等，流程圖中采用于圖紙中相同的符號，并用不同顏色區分狀態：閥門全開：電動閥圖標為綠色；閥門正在開：電動閥圖標為綠藍色閃爍；閥門全關：電動閥圖標為紅色；閥門正在關：電動閥圖標為紅藍色閃爍；閥門中間狀態：電動閥圖標為藍色；閥門故障：閥頭顯示為紅色并閃爍；就地/遠控：在流程圖電動閥圖標旁用紅色“L”表示就地，綠色“R”表示遠控；在流程中點擊相應的電動閥或調節閥，會出現相應的操作面板來進行開閥、關閥、停閥等命令。

二、天然氣集輸工程對SCADA系統維護

天然氣集輸工程SCADA系統的維護主要包括上位機、下位機、通訊設備、電源設備以及現場儀器等。站控系統工作站為雙機工作，兩臺機器需要分別有針對性的維護，避免相互影響。

（一）上位機：上位機作為人機界面，主要是實現集中顯示設備狀態、報警、參數等，如HMI系統的啟動登錄，HMI系統的啟動：計算機上電后，Windows 2003操作系統自動運行到登錄畫面，按照提示，按住++登錄，輸入正確地用戶名和密，登錄到操作系統后，會自動進入到Station 操作環境中。登錄：當Station啟動后，系統自動進入黃石輸氣站初始畫面，并且提示輸入用戶名和密碼，此時需鍵入登錄用戶名和密碼，然后回車即可。當用戶名和密碼有一個出錯時，則在命令行會提示你重新輸入，若三次輸入均不正確，系統自動鎖定，因此在登錄時需慎重，千萬不要忘記自己的用戶名和密碼。

維護的內容包括硬件部分和軟件部分，硬件部分的為主要是定期請結合除塵硬件設備，并檢查各連接處接口，軟件維護主要是對工作站進行病毒庫更新、病毒查殺、報警事件檢查以及軟件備份等。

（二）下文機：下位機系統主要結構為PLC，上位機所有的數據采集、執行、顯示等功能基本是由PLC實現，因此PLC的正常運行至關重要，PLC的維護主要是IO模塊通道檢測以及括冗余功能測試，PLC硬件部分包括電源模塊（140 CPS 124 20）對于電源模塊140CPS124 20，正常情況下，其Pwr OK 指示燈應當綠色常亮。 軟件安裝共包括兩部分，將安裝光盤放入光驅。PLC測試時維護中最為關鍵的部分，也是最容易發生意外的部分，在操作中需要嚴格遵少操作流程，在冗余功能測試時，需要保證所有設備處在控制之中，在測試整體連鎖功能之前，需要先檢查先與操作人員達成一致，嚴格遵守操作流程，在系統冗余功能測試中需要所有設備處于控制狀態分別對電源、通訊等設備切換測試。

（三）電源及通訊系統的維護：電源模塊以及通訊系統模塊要求在意外斷電情況下能夠保證正常運行的UPS電源臨時供電，因此在電源測試中還需要測試UPS電源系統主機切換以及后備電池組性能，在UPS的維護中需要確保現場設備運行狀況，摘除個聯鎖保護功能，檢查切換電源，為避免單個電池電池故障導致電池組氮肥報廢需要暴增電池間端電壓超過1V。電源模塊工作標準電壓為直流24V，輸入電壓可以在直流21.7V--30V范圍內。正常情況下電源模板上只有IDLE指示燈亮，表示CPU仍有空余時間。若IDLE燈熄滅或者面板上其他指示燈亮，說明控制器存在某些問題，需聯系相關人員解決。

通訊系統的維護主要包括上下位機、站控系統、總線設備以及交換機等部分的檢測和測試。通訊設備的維護中需要先做好清潔工作，并檢查靜電消除情況，以免發生意外事件。一般情況下我們使用第一個口（即C1口），正常情況下CPU模塊上最上面的狀態指示燈C1-R（receive）-T（transmit）兩個燈應該不停閃爍，表示收發通訊正常，若只有一個閃或者都不閃說明通訊存在問題。

三、典型問題與處理

SCADA系統在日產工作與維護中長出現的問題包括遙信誤發、漏發、硬件故障頻繁以及其他問題等。遙信誤發又分為裝置重啟時誤發、節點抖動以及開關跳閘時誤發，由于系統含有多種保護裝置以及測控裝置，因此調度端的通信會先回復，可以講所有遙信設為0，避免誤發的情況，設備老化原因易造成誤發現象，在日常的維護中需要及時處理老化線路。

遙信誤發主要是由設備故障、開關接觸不良原因引起，因此需要及時消除這些缺陷，把開關等改為真空輔助開關。

四、結束語

綜上所述，本文先簡單分析SCADA系統相關知識，重點論述天然氣集輸工程對SCADA系統的維護。SCADA系統的設計應用極大的提高了管理效率，保證天然氣集輸工程的生產安全性和平穩性，也極大地降低了職工的勞動成本，為天然氣工程全面實施控制系統打下了基礎。

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