城市燃氣輸配系統中SCADA系統的設計與應用

任志敏

城市燃氣輸配系統中SCADA系統的設計與應用

任志敏

城市天然氣輸配管網SCADA系統是保障燃氣企業安全生產和可靠供氣的有效技術手段，通過SCADA系統實現對燃氣輸氣管網的全線遠程監控，可以提高使企業在確保安全生產基礎上獲得更大經濟效益。

SCADA系統即數據采集與監控系統，是為了實現自動化管理和現場監控的生產調度和過程自動化控制系統。它將測量技術、自動控制技術、傳感器技術、通信技術、數據庫技術等多種技術融合在一起，以完成系統中現場數據的采集、設備的控制、參數的調節以及各類信號的報警、數據的查詢、報表制作等。

SCADA系統簡介

監控系統。SCADA系統主要對管網的運行工況進行監視，當監控參數超出設定值時及時發出報警，并能對場站閥門開關發出控制信號，實現遠程操控。監控系統一般由三級控制，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場儀表數據的遠傳對設備的壓力、溫度、流量及運行狀態等進行監控，并對相應的閥門進行控制，對數據進行分析匯總后，向調度中心匯報并接受調度的控制指令；中心控制級是由調度中心直接下達命令，可以遠程控制各場站及管道的生產參數；就地控制級要對工藝設備進行手/自動就地獨立操作。

通信系統。通信系統的任務是完成信息的遠距離傳輸，可采用衛星通信、微波通信、光纜通信和公用通信網等，一般采用主備雙通道以提高系統的可靠性。

數據采集系統。 數據采集/控制終端站（英譯為RTU/ PLC），是安裝于遠程站的設備，收集所有現場儀表傳感器的信號，以某種通信協議形式傳送至SCADA系統中心站。數據采集系統可實現對遠程設備的就地控制和數據采集，通過與通信系統相連，實現設備的遠程控制和數據的遠距離傳輸。臨汾燃氣公司SCADA系統的數據采集系統主要由壓力變送器及RTU等設備組成。

系統設計

通訊系統的規劃。燃氣SCADA系統的調度中心側和站控側之間的通訊方式選擇，需要依據當地通信系統條件、系統規模、系統特點以及地理環境，經過全面的技術性以及經濟性比較后進行確定。目前，相對來講切實可行的是利用成熟的城市公共數據通信網絡來搭建SCADA系統的數據傳輸通道，可選用網通/電信SDH或ADSL，GPRS/CDMA 與 4G 網絡等來實現，臨汾燃氣公司采用中國移動GSM卡通過GPRS網絡通信。

報表界面設計。報表界面中需要繪制組合框讓用戶選擇要生成報表的時間，繪制按鈕來完成報表生成、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表，然后在界面后臺腳本中就可以編寫VBA程序完成數據庫連接、數據查詢、Excel表格數據寫入等操作。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的歷史數據庫，方便的獲取歷史數據。

監控終端站。天然氣利用工程SCADA 系統監控終端站包括站控系統以及若干個監測點，監控站采用分布式結構完成對管網與站場的工藝過程、控制設備的數據采集、控制、天然氣流量計算等多個方面。RTU 和現場的儀表及控制設備相連，實時采集所需要的各工藝參數，例如燃氣的壓力、流量、溫度以及閥門狀態等，監控數據由站控系統通過DTU 發出，經過RTU 的邏輯運算處理，進入數據庫和工作站軟件展現給中心生產的調度人員，完成現場的實時控制，并做好各種記錄。調度中心通過通信系統實現和各站控系統、監測點的遠程數據進行交換，建立統一的數據采集及集中監控，完成遙測、遙控、遙信與遙調功能。

SCADA系統中超聲波流量計數據的監控及應用。燃氣輸配系統中采用丹尼爾超聲波流量計分別對各出口單位進行計量，采用丹尼爾色譜分析儀對管道內天然氣進行實時組分分析，現場流量計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償數據傳輸到門站監控室內的流量計算機機柜中，通過流量計算機的實時運算和分析，將瞬時標況流量、歷史累計流量、日累計流量、氣態組分等信息傳輸到PLC機柜中，通過PLC傳輸到上位機和數據庫中進行監控與儲存工作。

SCADA系統的安全監控及應用。在系統中，安全監控主要是由燃氣超壓報警、燃氣泄漏報警器、手動緊急報警器、燃氣加臭異常報警以及視頻監控等組成。現場設備比如燃氣泄漏報警器與燃氣加臭機等情形時，將信號傳輸到門站監控室中的PLC設備中，而SCADA系統能夠直接從PLC中讀取相關的報警信息，準確識別現場報警位置以及報警級別，同時利用現場視頻實時對現場情況進行監控、錄像，調度中心能夠對各監控點的數據進行實時采集、處理、存儲，對現場工藝變量，全線工藝設備運行狀態與報警事件進行管理以及監視。

針對我市燃氣輸配特點設計開發的SCADA 系統，在軟硬件成功選型和安裝實施的基礎上，通過高速、穩定的傳輸網絡，實現對各站點實時監控和綜合調度，較大地提升企業信息化水平和生產管理水平，促進企業發展。

（作者單位：太原煤炭氣化（集團）臨汾燃氣有限公司）