天然气输气站站控SCADA系统

第25卷第2期天然气工业储运与集输工程|天然气输气站站控SCADA系统*董春红石中锁(北京科技大学信息工程学院)董春红等.天然气输气站站控SCADA系统.天然气工业,2005;25(2):149~151摘要目前,天然气长输管道工程采用SCADA系统监控是国内外此类工程的基本管理模式。广义的SCADA系统是一个多功能的运行管理与监控系统，它可以对管道运行全过程进行动态监视、控制模拟、分析、预测、计划、调度和优化,可以对线路及设备状态进行诊断并采取相应的保护措施。文章以山东济南区某输气站站控SCADA系统为例,讲解了此类系统的一般设计过程。主题词天然气长输管道输气站场多功能运行管理监视控制 系统设计决定SCADA系统功能的主要是应用软件1.2。与其相连的二次仪表 ,从而确定采用什么样的数据利用Citect软件，用户可以为任何一种工业应用组采集和流程控制方式。建实时监控系统。Citect 软件设计思想开放性、扩展在最终确定所采用的硬件设备时,需要考虑系性强，从而使用户可以设计出满足自己需要的监控统目标。毕竟解决方案要为系统需求服务。进行综系统。合考查后,拟采用由计算机、RTU(远程终端单元)、安全栅、继电器、流量积算仪等设备组成的控制系-、系统设计统。计算机是实现自动化管理的重要设备,其上需1.设计目标及原则要运行监控软件,由它对系统进行统一管理。RTU系统应具备高可靠性和尽可能强的系统能力，标准配置为 4个输入/输出模块(DI、DO、AI、AO)，包括:数据采集、安全监控、系统调节控制、系统自动在点数不够时可外接相应的模块;它还带有2个以诊断、对生产区内可燃气体泄漏进行监测报警等功太网口 ,可实现本地和远程的高速通信;还具备232/能。站控系统在实时接受调度中心监控的同时,还485通信能力。另外,在RTU中还可以编写简单的应具备足够的自我支持运行能力，以确保系统的可程序,实现与计算机的部分冗余控制。它是计算机靠性。调度控制中心的调度和操作人员能通过操作与现场仪表的中介。流量积算仪用于测量管道中的员工作站提供的管道系统工艺过程的压力、温度、流流量,并能提供其他参数及短期历史数据。继电器量、水分含量等信息,完成对管道全线的监控及运行用于数字量反馈及控制。天然气站控系统硬件结构管理。如图1所示。本系统主要为山东济南区某输气管道的改造而系统的工作过程大致为:现场仪表采集数据,经设计.在设计时需要考虑并实现在保证安全可靠的安全栅(及继电器)将信号传递到RTU,RTU再通同时,能充分利用原有资源。过网络接口连接将数据传递给计算机;计算机对数2.硬件设计据进行处理(部分数据由RTU处理),再经RTU实在选择所采用的控制设备时,首先要考查现场现对现场设备的监视与控制;与流量相关的部分数使用的各种一次仪表。现场采用的仪表主要有:孔据经流量积算仪传递给计算机。板流量计、转子流量计、球阀、调压阀、热敏电阻、压3.软件设计力传感器等。对这些一次仪表或控制设备,需考查软件是整个系统的核心,其质量高低关系到系其量程、信号形式、信号输入输出范围、数量以确定统的安全性、 可靠性及扩展性。软件用于处理数据、*本成果为北京英华智科研发展公司基金资助课题。作者简介:董春红.1975年生,硕士;主要研究方向为控制理论与控制工程。地址:( 1008北京市海淀区。电话:(010)储运与集输工程天然气工业2005年2月三打印机.SQL SERVER I安全检直1选量欣驾修备份/恢复RTU模[ 数据采集八fus处理模块随电器间一GUI受全镇)111111IRTU及其他控制模块外围设备J(端子排↓通讯模块10110010100101001000站挖系统!-AWAN/LAN调度中心其他站控系统图1天然气站控系统硬件结构图控制设备,并要实现与调度中心的协作,同时它还是图3站控软件系统结构图人机交互的接口。这部分采用Citect组态软件进行现在报表和趋势曲线上，由数据采集/处理、备份/恢设计。利用Citect设计的系统易于扩展,在生产工复及GUI模块实现。软件周期性地生成数据报表.艺和信息处理需求发生变化时,总能与需求保持同随时打印。趋势曲线可实时地监测流量数据的变化步。另外,它与RTU配合紧密,可实现数据在两者情况，形象地表示出各种数据的波动。备份数据是间的无缝交换。软件的人机接口部分设计为图2所示的结构，为了给以后的生产提供参考,这些历史数据在恢复后可通过报表或趋势曲线图查看。界面上增加导航条,方便各功能间的转换。各种参数的设置与提取由控制模块配合GUI流垫控制模块实现。对于流量积算仪及其他提供了通信接口的仪表.软件能读取并设置其参数。这样就方便了报表系统操作员的操作，而且所有(或大部分)参数都在一个趋势曲线界面中显示,给人一种整体而全面的感觉。系统参数系统安全性保障。安全性有两方面的含义:一[.程参数是在操作员发出正确指令的情况下,系统不会产生贷录意想不到的动作;二是系统不会被不具有权限的人县出登录员所操作,或不会被人恶意操作。前者主要由对整退出系统个系统正确而细致的设计来保障,而后者就主要靠权限机制来保障了。在设计时,安全性检查要包含图2人机接口结构示意图到系统的各个部分。另一方面要检查操作的可行参照这种结构以及对其他因素的考虑,软件划性,一方面要检查发出指令的操作员权限的有效性。分为以下部分:流程控制、历史数据的查看、分析备对于后者,将系统划分为不同的部分,执行每部分操份与输出、各种参数的设置与提取、系统安全性保作需要相应的权限,同时将这种权限分配给不同的障、数据警报处理、与RTU通信及数据交换、与调度人。数据警报处理由数据采集/处理模块处理。对中心的数据交换等(见图3)。流程控制由数据采集/处理、控制及人机接口于像压力这样的参数,其值必须限定在某个范围内,超出范围就要进行相应的处理。所以要对这类参数(GUI)模块实现。此功能要体现实际的工艺过程，设定上下限,越界后及时发出警报。提供主要的流量数据及控制方式。界面要- -目了与RTU通信及数据交换。此功能是由以太网然,在设计时可参照站场工艺流程图。为媒介的，部分数据的采集及对现场各控制阀的操历中数据的杏看公析名公七输山比Th能休第25卷第2期天然气工业储运与集输工程|的变量是通过地址进行映射的,两者可实现同步变三、总结化，其数据交换是透明的。与调度中心的数据交换由通讯模块实现。通过本系统实现了天然气输送的远程监视、控制、数通讯模块，数据中心与站控系统中的数据采集/处据采集,集中式管理。 网络通讯功能实现了智能化理控制.GUI等模块联系起来,从而实现数据中心的集中管理。 系统成本低、使用可靠,实现了最初的对各站的集中控制。设计目标。最后需要说明的是,在RTU中需要设计部分程参考文南序。RTU要对采集到的模拟量数据进行预处理,将电压或电流信号转换为相应的物理量;它要将计算1魏廉敦.天然气长输管道工程自动化.天然气与石油，机发出的指令经逻辑运算转换为相应的电信号,从2000;18(3):38~40 .而控制各种调节阀。2 吴长春,邵国泰.世界天然气管道发展水平(5).石油规划设计,1996;(3):18~21二、系统特点3姚伟,祁国成.从陕京输气管道工程SCADA系统看油气RTU仪和流量积算仪工作稳定,数据采集和计管道SCADA系统设计.天然气工业, 2000;20(3):86~894谢安俊,范启中. 陕京输气管道SCADA/P0AS系统.天算精确,系统稳定可靠;各路信号均通过防爆安全栅然气工业, 1998;18(1):73~76进行传递,从电气上保障了系统的安全性;计算机和RTU均具备以太网接口,RTU除了和本地计算机(收稿日期2004-12-08 编辑居维清)联网外，还可以通过另一网口连接调度中心,实现网络的冗余控制;友好的中文界面.操作简单易行。磨溪气田掀起增储上产高潮在2005年1月22日四川石油管理局、西南油气田公司党委中心集体学习中国石油集团公司工作会议文件过程中，两家企业的领导明确提出了“西南油气田公司产气110亿立方米,四川石油管理局产气5亿立方米”的目标.特别强调要组织精兵强将,加快磨溪气田嘉陵江气藏天然气开发进度，缓解四川油气田增储上产的压力。磨溪气田位于四川盆地中部。1987年1月,磨9井完成钻井工程,测试日产量达11.87万立方米,从而发现了磨溪气田雷口坡气藏.探明储量约250亿立方米,建成年产能4亿多立方米。此次磨溪气田会战,计划至少钻井50口,探明300亿立方米储量,建成年产能5亿立方米,相当于西南油气田公司年度钻井工作量的1/4.探明储量的1/2 ,新增产能的1/4。两家单位在进行了充分协商后,制定了强化后勤保障的一系列制度，要求各司其职.各负其责,做到钻前工程不等井位、钻机不等井场、井队不等井下施工作业。由钻井、泥浆、机械等专业技术人员组成现场技术服务”流动战车" ,优化钻井参数、井身结构、泥浆性能，摸索提高钻井速度、保护好油气层的方法,并指导推广,确保一个井队当年"三开三完"。在钻井设备上,尤其要保证柴油机、泥浆泵和固控设备的性能优良.为泵压升上去、钻压加上去、泥浆固相降下来、钻井速度提上去创造条件。目前,磨溪气田已部署19口井,有7个钻并队在磨溪气田开始了钻井作业。1月26日.四川油气田将组织有关专家和技术人员研讨加快磨溪气田勘探开发建设速度的技术措施，确保成熟、适用.配套的新工艺、新技术应用于会战中。(蒋静萍摘自《石油商报》