1、引言
城市燃?xì)庾鳛槌鞘兄匾墓没A(chǔ)設(shè)施是現(xiàn)代文明城市的重要標(biāo)志之一，同時(shí)，又是國(guó)家能源建設(shè)的重要組成部分。其利用領(lǐng)域極為廣泛，諸如化學(xué)工業(yè)原料、工業(yè)燃料、商業(yè)及民用燃料、汽車(chē)燃料、集中供熱與發(fā)電等，是主要的一次性消耗能源之一。
城市燃?xì)馄髽I(yè)的特點(diǎn)是：分布式、集散型、網(wǎng)絡(luò)化、全開(kāi)放。目前，在大多數(shù)城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)中，對(duì)各調(diào)壓站的監(jiān)控仍采取人工記錄、逐級(jí)匯報(bào)的方法。為滿足對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的調(diào)度指揮，建立數(shù)字化、信息化城市，需要可靠的SCADA系統(tǒng)。
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)[1]，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程控制與遠(yuǎn)程調(diào)度相結(jié)合的自動(dòng)化系統(tǒng)，已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、天然氣集輸、石油化工等諸多領(lǐng)域。SCADA系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的自動(dòng)控制，對(duì)工藝流程進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)的監(jiān)視，并為生產(chǎn)、調(diào)度和管理提供必要的數(shù)據(jù)等多方面功能。
2、系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)
濟(jì)南－淄博線SCADA系統(tǒng)由濟(jì)南輸氣站站控系統(tǒng)、董家鎮(zhèn)輸氣站站控系統(tǒng)、章丘輸氣站站控系統(tǒng)、周村輸氣站站控系統(tǒng)、齊魯輸氣站站控系統(tǒng)和一個(gè)調(diào)度中心組成，各站站控系統(tǒng)通過(guò)光纖設(shè)備與調(diào)度中心相連，構(gòu)成生產(chǎn)過(guò)程本地站控系統(tǒng)監(jiān)控與調(diào)度中心遠(yuǎn)程監(jiān)控相結(jié)合的雙層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
站控系統(tǒng)采用RTU[2]作為數(shù)據(jù)采集、本地控制及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊單元。和PLC控制器相比，RTU控制單元具有通訊距離較長(zhǎng),數(shù)據(jù)傳輸數(shù)度快，準(zhǔn)確性高，具有強(qiáng)大的通訊接口,適用于惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等特點(diǎn)；天然氣計(jì)量采用已經(jīng)通過(guò)ISO9001：2000中國(guó)國(guó)際雙認(rèn)證的獨(dú)立的計(jì)量?jī)x表進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果通過(guò)上位機(jī)(計(jì)算機(jī))進(jìn)行顯示并寫(xiě)入RTU控制器；上位機(jī)操作界面以澳大利亞citect組態(tài)軟件[3]為平臺(tái)開(kāi)發(fā)，能夠顯示所有工藝流程、過(guò)程參數(shù)、趨勢(shì)圖、監(jiān)控主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和輸氣過(guò)程，完成報(bào)警和各種管理報(bào)表的打印以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)的功能。
調(diào)度中心由服務(wù)器和光纖連接設(shè)備構(gòu)成。服務(wù)器通過(guò)光纖連接設(shè)備，實(shí)時(shí)讀取各輸氣站中RTU控制單元內(nèi)的數(shù)據(jù)，并通過(guò)citect組態(tài)軟件平臺(tái)，顯示各站的所有工藝流程、過(guò)程參數(shù)、趨勢(shì)圖，監(jiān)控各站主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，打印各種管理報(bào)表以及存儲(chǔ)各站組要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
3、系統(tǒng)各部分主要功能及實(shí)現(xiàn)
3.1 輸氣站站控部分功能與特點(diǎn)
（1）計(jì)量功能
本系統(tǒng)采用通過(guò)ISO9001：2000中國(guó)國(guó)際雙認(rèn)證的流量積算儀作為天然氣計(jì)量?jī)x表，測(cè)量顯示精度0.5％，完全能夠滿足天然氣計(jì)量需要。流量計(jì)算儀中的參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單、透明，保證了計(jì)量的公平、公正、公開(kāi)。流量計(jì)算儀還具有強(qiáng)大的通信接口，通過(guò)通信接口將差壓、壓力、溫度、流速、累計(jì)流量等重要計(jì)量參數(shù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，并在上位機(jī)操作界面中顯示，方便值班人員對(duì)計(jì)量過(guò)程的監(jiān)控。
（2）人性化生產(chǎn)操作界面
根據(jù)輸氣站站場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)計(jì)的操作界面具有簡(jiǎn)明、直觀和便于操作的特點(diǎn)，并且能夠?qū)崟r(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量參數(shù)、進(jìn)出站壓力、進(jìn)出站溫度、地溫、重要電動(dòng)球閥狀態(tài)等一系列重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)，值班人員通過(guò)查看計(jì)算機(jī)操作界面便可全面了解現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況。另外，通過(guò)操作界面可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)重要電動(dòng)球閥進(jìn)行控制，特別是在緊急事故發(fā)生時(shí)，值班人員在控制室里能夠快速完成電動(dòng)球閥的開(kāi)關(guān)工作，提高了生產(chǎn)的安全系數(shù)。
（3）強(qiáng)大的報(bào)警功能
系統(tǒng)中采用聲光結(jié)合的報(bào)警方式，并加以文字在操作界面的報(bào)警窗口加以說(shuō)明，確保在第一時(shí)間通知值班人員報(bào)警產(chǎn)生的原因和位置，確保安全平穩(wěn)生產(chǎn)。報(bào)警包括：站場(chǎng)可燃?xì)怏w超標(biāo)報(bào)警；進(jìn)出站壓力超標(biāo)報(bào)警；計(jì)量支路差壓值超標(biāo)報(bào)警；重要電動(dòng)球閥開(kāi)關(guān)動(dòng)作報(bào)警；計(jì)量?jī)x表連接狀態(tài)報(bào)警。
（4）豐富的歷史曲線
系統(tǒng)中提供了各計(jì)量支路中的壓力、差壓、溫度、瞬時(shí)流量計(jì)量參數(shù)和進(jìn)出站壓力等參數(shù)的趨勢(shì)曲線，通過(guò)曲線可針對(duì)某時(shí)段具體分析天然氣計(jì)量參數(shù)變化趨勢(shì)，對(duì)分析輸差，調(diào)配氣量，檢測(cè)儀表提供重要的輔助作用。
（5）按時(shí)自動(dòng)生成生產(chǎn)報(bào)表
根據(jù)生產(chǎn)需要，系統(tǒng)每小時(shí)自動(dòng)生成一份生產(chǎn)報(bào)表，報(bào)表中包括重要電動(dòng)球閥狀態(tài)、各支路計(jì)量參數(shù)數(shù)值及進(jìn)出站壓力值等參數(shù)。作為生產(chǎn)重要資料，報(bào)表可連續(xù)保存一個(gè)月，并可根據(jù)實(shí)際需要延長(zhǎng)保存時(shí)間。
（6）參數(shù)設(shè)定功能
由于天然氣組分的不定性，需要定時(shí)的根據(jù)天然氣氣體組分檢測(cè)報(bào)告修改流量計(jì)算儀中的天然氣組分確保計(jì)量的準(zhǔn)確，因此系統(tǒng)提供了天然氣組分設(shè)定界面，通過(guò)計(jì)算機(jī)通信接口與流量計(jì)算儀進(jìn)行通信，直接將操作界面設(shè)定的參數(shù)寫(xiě)入流量計(jì)算儀，完成流量計(jì)算儀中的天然氣組分設(shè)定。另外，系統(tǒng)還提供了壓力變送器、差壓變送器、溫度變送器量程設(shè)定功能，實(shí)現(xiàn)根據(jù)變送器量程的改變重新設(shè)定系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)，來(lái)確保變送器顯示數(shù)值的正確性，滿足生產(chǎn)需要。
（7）可靠的安全性
系統(tǒng)采用權(quán)限操作方式，即不同操作權(quán)限的操作人員只能操作本權(quán)限內(nèi)的功能。系統(tǒng)中一般操作人員可以實(shí)現(xiàn)讀取工藝參數(shù)，讀取報(bào)表，查看趨勢(shì)曲線和報(bào)警的功能。通過(guò)登陸密碼登陸，獲取高級(jí)權(quán)限的操作人員，可以獲得生產(chǎn)參數(shù)的修改和電動(dòng)球閥控制的功能。繼續(xù)登陸，獲得更高權(quán)限的操作人員則可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改和完善。通過(guò)這樣的權(quán)限設(shè)置，一方面，避免了誤操作對(duì)生產(chǎn)造成影響，另一方面，可以保證生產(chǎn)參數(shù)的安全性，確保正常生產(chǎn)。
3.2 調(diào)度中心的功能與特點(diǎn)
遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控是SCADA系統(tǒng)優(yōu)于其它自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)最大的特點(diǎn)，在濟(jì)－淄線SCADA系統(tǒng)中，調(diào)度中心的作用就是這一特點(diǎn)的充分體現(xiàn)。
調(diào)度中心的操作界面如下圖所示：
在調(diào)度中心的操作界面中可以讀取SCADA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的所有輸氣站的生產(chǎn)參數(shù)，并且可以通過(guò)點(diǎn)擊各輸氣站的圖標(biāo)，調(diào)出各輸氣站的操作界面進(jìn)行監(jiān)控。通過(guò)調(diào)度中心操作系統(tǒng)，調(diào)度人員可以在第一時(shí)間，更加直觀的了解到SCADA系統(tǒng)內(nèi)任意輸氣站的生產(chǎn)情況。另外，調(diào)度中心配有大容量硬盤(pán)空間，可以長(zhǎng)時(shí)間保存必要的生產(chǎn)參數(shù)。目前，調(diào)度中心服務(wù)器及有關(guān)軟件已經(jīng)調(diào)試通過(guò)，待光纖通信設(shè)備調(diào)試通過(guò)后，即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)SCADA系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的強(qiáng)大功能。
4、總結(jié)
濟(jì)南－淄博線SCADA系統(tǒng)各輸氣站站控系統(tǒng)先后投用至今，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)便，深受操作人員的歡迎。站控系統(tǒng)成功投運(yùn)后，充分發(fā)揮了自動(dòng)化全天候監(jiān)測(cè)手段，實(shí)現(xiàn)了由原來(lái)人工2小時(shí)一次巡回檢查改為計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控，節(jié)省了人力，確保了安全生產(chǎn)、平穩(wěn)供氣。另外，SCADA系統(tǒng)具有豐富的擴(kuò)展功能，新開(kāi)發(fā)建設(shè)的輸氣站可輕松接入本系統(tǒng)中。
參考文獻(xiàn)
[1] 宋春花,東營(yíng)-臨邑輸油管線SCADA系統(tǒng)[J].石油化工自動(dòng)化.2002.3
[2] 張殿文 陳平, RTU在油田礦區(qū)供熱系統(tǒng)的中應(yīng)用, 電氣時(shí)代.2004(3).48-50
[3] 楊賢昭 程耕國(guó), 工業(yè)組態(tài)軟件Citect的應(yīng)用研究，武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版.2003,26(3).-285-287
（轉(zhuǎn)載）
