遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)控系統(tǒng)在城市燃?xì)庵械膽?yīng)用

胡誠(chéng)

摘 要：燃?xì)夤芫W(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)，用于現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)化管理。本文以目前城市燃?xì)庵袘?yīng)用最為廣泛的SCADA遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)控系統(tǒng)為例，簡(jiǎn)單介紹了SCADA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和具體應(yīng)用實(shí)例，展示了該系統(tǒng)對(duì)于城市燃?xì)獾南冗M(jìn)性和重要性。

關(guān)鍵詞：遠(yuǎn)程傳輸；監(jiān)控系統(tǒng)；城市燃?xì)?/p>

隨著人們生活水平的不斷提高，我國(guó)的城市燃?xì)庖?guī)模不斷擴(kuò)大，燃?xì)獾陌踩\(yùn)行成為人們?nèi)找骊P(guān)注的話題，但傳統(tǒng)的城市燃?xì)獗O(jiān)控系統(tǒng)已難以及時(shí)有效地監(jiān)控越來(lái)越龐大和復(fù)雜的燃?xì)饩€路。因此，自動(dòng)化程度更高、功能更完善、安全性更好的遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)控系統(tǒng)——SCADA系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

1 SCADA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

SCADA系統(tǒng)包括以下幾個(gè)主要組成：監(jiān)控計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程終端單元（RTU）、可編程邏輯控制器（PLC）、通信基礎(chǔ)設(shè)施、人機(jī)界面（HMI）。

監(jiān)控計(jì)算機(jī)是SCADA系統(tǒng)最重要的組成部分，相當(dāng)于整個(gè)系統(tǒng)的大腦，負(fù)責(zé)收集城市燃?xì)獾乃斜O(jiān)控?cái)?shù)據(jù)并向現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行設(shè)備輸出控制指令。

遠(yuǎn)程終端單元（RTU），負(fù)責(zé)連接燃?xì)饩€路中的相關(guān)傳感器和執(zhí)行器，同時(shí)與監(jiān)控計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，向監(jiān)控計(jì)算機(jī)傳輸傳感器收集的監(jiān)控信息，并將監(jiān)控計(jì)算機(jī)輸出的控制指令傳遞給執(zhí)行器。

可編程邏輯控制器也被稱為PLC，作用與RTU相同，但其性價(jià)比更高，功能更齊全，靈活性更高和可配置性更好，因此經(jīng)常被用來(lái)代替RTU作為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。

通信基礎(chǔ)設(shè)施負(fù)責(zé)將監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接到遠(yuǎn)程終端單元（RTU）和PLC，并且可以使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或制造商專有協(xié)議。

人機(jī)界面（HMI）是SCADA系統(tǒng)的顯示界面，負(fù)責(zé)將從傳感器收集到的各種監(jiān)控信息轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)模擬圖和趨勢(shì)圖。操作員可以通過(guò)該界面了解到燃?xì)庀到y(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控情況，并創(chuàng)建監(jiān)控報(bào)告或發(fā)出相應(yīng)處理指令。

2 SCADA系統(tǒng)的特點(diǎn)

2.1 通信能力強(qiáng)

SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信方式有有線通信和無(wú)線通信兩種，有線通信一般指光纖或ADSL通信，由于建造和維護(hù)成本較高，目前已較少使用；無(wú)線通信一般指GPRS和CDMA網(wǎng)絡(luò)通信，由于CDMA網(wǎng)絡(luò)通信速度和系統(tǒng)容量遠(yuǎn)優(yōu)于GPRS網(wǎng)絡(luò)，目前已成為SCADA系統(tǒng)的主流通信方式。

2.2 拓展性強(qiáng)

SCADA系統(tǒng)支持多種通信協(xié)議，比如OPC、ODBC和SQL等，可以十分方便的和GI等系統(tǒng)通信。此外，SCADA系統(tǒng)的遠(yuǎn)程終端單元采用的是TCP/IP的開(kāi)放式協(xié)議，并且所有的系統(tǒng)源程序都是一直處于開(kāi)放狀態(tài)，因此可以非常便捷的增減與系統(tǒng)連接的遠(yuǎn)程終端單元的數(shù)量，以滿足日后城市燃?xì)獠粩鄶U(kuò)大的規(guī)模需求。

2.3 響應(yīng)速度快

SCADA系統(tǒng)除了可以采用輪詢方式進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)控外，還可以通過(guò)遠(yuǎn)程終端單元向服務(wù)器傳輸、CDMA網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的方式，同時(shí)采集和處理所有燃?xì)饩€路監(jiān)控點(diǎn)的各種數(shù)據(jù)，并且由于CDMA的實(shí)時(shí)在線特性，可以實(shí)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)的無(wú)時(shí)延工作，提供更快的系統(tǒng)響應(yīng)速度。

2.4 建設(shè)成本低、維護(hù)方便

傳統(tǒng)的光纖通信需架設(shè)電纜，易受地形限制，且后期維護(hù)工作量大。而采用CDMA網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線通信方式工作的SCADA系統(tǒng)無(wú)需架設(shè)光纖，只需安裝發(fā)信設(shè)備即可工作，建設(shè)成本低，且安裝時(shí)調(diào)試程序簡(jiǎn)單，后期維護(hù)只要處于CDMA網(wǎng)絡(luò)覆蓋的區(qū)域，都可以直接進(jìn)行在線維護(hù)，節(jié)省了大量的人工和時(shí)間成本。

3 SCADA系統(tǒng)在城市燃?xì)庵械膽?yīng)用

3.1 門(mén)站工藝系統(tǒng)中的應(yīng)用

SCADA系統(tǒng)可以對(duì)門(mén)站進(jìn)氣總閥、橇裝往復(fù)式壓縮機(jī)等重要位置的溫度和壓力進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，以保證燃?xì)饩€路的正常工作。對(duì)閥位開(kāi)關(guān)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控的閥門(mén)安裝在流量計(jì)和調(diào)壓器前控制閥門(mén)的位置，采用霍尼韋爾的壓差變送器進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控；橇裝往復(fù)式壓縮機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控SCADA系統(tǒng)是通過(guò)與壓縮機(jī)配套的PLC柜機(jī)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)的，PLC柜機(jī)中的通風(fēng)正壓盤(pán)可以將壓縮機(jī)中壓縮天然氣的溫度和壓力等信息上傳給SCADA系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)在根據(jù)這些信息控制壓縮機(jī)中循環(huán)水的運(yùn)行或是緊急停機(jī)等方式對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程操控，從而保證燃?xì)獾恼９?yīng)。

3.2 數(shù)據(jù)采集中的應(yīng)用

SCADA系統(tǒng)通過(guò)CDMA網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)與生產(chǎn)指揮調(diào)度中心計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的雙向信息傳遞，從而可以將城市的實(shí)時(shí)用氣信息及同步上傳到生產(chǎn)指揮調(diào)度中心，省去原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)工作，節(jié)約了大量的時(shí)間和人工成本。同時(shí)生產(chǎn)指揮調(diào)度中心可以根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)了解城市的用氣高峰期與低谷期，方便后期遇到用氣突發(fā)情況時(shí)，作為用氣量調(diào)整的參考依據(jù)，確保城市的用氣安全和穩(wěn)定。

3.3 調(diào)壓器中的應(yīng)用

由于實(shí)際使用過(guò)程中，城市用氣會(huì)存在用氣量波動(dòng)，因此需要通過(guò)調(diào)壓器適當(dāng)調(diào)整燃?xì)夤艿赖墓鈮毫σ詼p輕燃?xì)庀到y(tǒng)的工作壓力。目前調(diào)壓器一般由超壓切斷閥來(lái)調(diào)節(jié)，通過(guò)將超壓切斷閥的開(kāi)關(guān)情況和調(diào)壓器內(nèi)膜開(kāi)度等信息上傳到PLC機(jī)柜后，SCADA系統(tǒng)通過(guò)聯(lián)網(wǎng)即可準(zhǔn)確了解各燃?xì)夤艿赖倪\(yùn)行壓力。如果下游燃?xì)庥脩舻挠脷馇闆r發(fā)生變化，SCADA系統(tǒng)即可遠(yuǎn)程監(jiān)控獲悉變化情況，并發(fā)送指令信號(hào)給調(diào)壓器進(jìn)行燃?xì)鈮毫Φ恼{(diào)整。

3.4 后備應(yīng)急預(yù)案的應(yīng)用

城市燃?xì)庖坏┌l(fā)生泄漏，極易引起極為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和人員損失，SCADA系統(tǒng)可以提供相應(yīng)的后背應(yīng)急預(yù)案，當(dāng)發(fā)生燃?xì)庑孤r(shí)，及時(shí)切斷上游燃?xì)猓档桶踩[患。具體執(zhí)行時(shí)，通過(guò)在進(jìn)出站的燃?xì)夤艿郎显O(shè)置電動(dòng)球閥，并將電動(dòng)球閥的開(kāi)關(guān)連接到PLC機(jī)柜中，就可以通過(guò)SCADA系統(tǒng)根據(jù)事故現(xiàn)場(chǎng)的緊急事故等級(jí)進(jìn)行遠(yuǎn)程閥門(mén)切斷操作，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)出站燃?xì)夤艿赖膹?qiáng)制切斷，大大提高城市燃?xì)馐褂眠^(guò)程中的安全性。

4 總結(jié)

本文簡(jiǎn)單介紹了SCADA遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和應(yīng)用實(shí)例，闡明了SCADA遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的自動(dòng)控制等性能優(yōu)勢(shì)，同時(shí)SCADA遠(yuǎn)程傳輸監(jiān)控系統(tǒng)的存在也為城市燃?xì)獾纳a(chǎn)、調(diào)度和管理提供了必要的參考數(shù)據(jù)，提高了城市燃?xì)庀到y(tǒng)的運(yùn)行效率和管理水平，較好地滿足了城市燃?xì)夤芫W(wǎng)監(jiān)控的需要。

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