《天然气输气管道项目SCADA系统的运用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《天然气输气管道项目SCADA系统的运用（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、天然气管道项目SCADA系统的运用XXXX（中国石化XXXX分公司）摘要：介绍了XXX天然气管道项目SCADA系统的配置、功能和特点。调度控制中心的SCADA计算机系统支持分布式多服务器结构，服务器和局域网采用热备冗余配置，并设置GPS时钟提供时间基准；站场系统承担所处站场的监控任务，负责向调度控制中心传送数据，并接受和执行其下达的命令；RTU系统负责向调度控制中心或附近站场传送数据，接受和执行调度控制中心下达的命令。通过合理设计数据流向，保证系统数据的准确性和安全性。通过提供扩展接口和进行功能扩展，保证原始数据的准确性和唯一性以及数据传输的及时性和有效性。关键词：XXX；天然气管道；SCAD
2、A；配置引言现代输气管道自动化管理多采用SCADA系统。在国内外输气管道中,SCADA系统已成为必不可少的选择,已成为管道系统管理和控制的标准化设施,压气站、计量站、调压站、清管站阴极保护站等均由SCADA系统实行遥测、遥控。1997年建成的陕京输气管道是目前国内陆上第一条自动化程度较高的大口径长距离输气管道,它采用的SCADA系统体现了国外90年代先进技术水平。我国西部开发战略中拟建的西气东输工程,全长4000km,全线将采用目前世界先进SCADA系统进行监视、控制、动态模拟及智能检漏,该工程的建成,又将使我国天然气长输管道自动化水平上一新台阶1。榆林济南输气管道工程起点为陕西榆林，沿途经过
3、陕西、山西、河南、山东四省，终点到达山东齐河末站。SCADA系统共包括23个站场和RTU阀室，其中包括13个站场，分别为榆林首站、佳县分输清管站、方山清管站、汾阳分输清管站、平遥分输站、武乡清管站、黎城分输清管站、安阳分输清管站、南乐分输清管站、聊城分输清管站、齐河末站、清丰分输站、宣章屯分输站。10个RTU阀室,分别为刘千河阀室、黄河西阀室、黄河东阀室、高家山阀室、石门村阀室、兔坂阀室、杨家峪阀室、土地脑阀室、龙门阀室、遮峪阀室。1 系统简介1.1 系统结构调控中心SCADA系统采用冗余客户端/服务器结构，两个路由器承担所有站场与中心之间的通讯连接与路由规划，两个通讯服务器（MCI）采用基于
4、TCP/IP网络的调度主站和远方子站远动通信协议IEC60870-5-104与所有站场进行数据交换，两个实时服务器通过IEC60870-5-104协议从通讯服务器（MCI）读取数据，实时服务器处理数据的运算、转换，报警处理，事件归档，趋势显示等等，两个历史服务器加磁盘阵列进行历史数据存档，操作员工作站承担全线的监控任务2。详细的网络结构图如图1.1所示：图1.1 XXX线调控中心SCADA系统拓扑图1.2 用户界面布局操作员和系统的交互是通过过程画面和标准面板进行的。用户界面被分成三个部分，如图1.2所示：顶部中间部分底部图1.2 Viewstar系统用户界面操作和系统功能画面在网络上所有操作
5、员工作站上都是一致的，仅仅由于访问的权限不同而导致可以看到的画面不同。以下各章节描述的功能在所有操作员工作站上都是可用的。在每个操作员工作站的屏幕上只显示一个用户界面。用户界面不能移动、最小化、最大化或改变尺寸。用户界面覆盖整个桌面窗口。2 软件介绍2.1软件简介XXX输气管道PLC控制系统由美国AB公司的控制器及相关设备组成，监视和控制正常生产；ESD控制系统由德国HIMA公司的控制器及相关设备组成。上述系统支持CPU冗余和通讯网络冗余功能，采用先进的开放式网络结构。控制系统的HMI软件使用德国CEGELEC公司的VIEWSTAR系统软件。HMI是HumanMachineInterface的
6、简称，中文译称人机操作界面，即上位机组态软件。一般而言，HMI系统具备以下几项基本的功能：（1）图形接口控制操作员能够通过图形接口直接控制机台等装置。（2）实时的资料趋势显示把撷取的资料立即显示在屏幕上。（3）自动记录资料自动将资料储存至数据库中，以便日后查看。（4）历史资料趋势显示把数据库中的资料作可视化的呈现。（5）报表的产生与打印能把资料转换成报表的格式，并能够打印出来。（6）警报的产生与记录使用者可以定义一些警报产生的条件。2.2系统配置SCADA系统由AB的PLC、HIMA的ESD、通讯服务器、操作员工作站、报表打印机、交换机、路由器等设备组成，主要完成站内工艺数据采集、监视、控制等
7、功能，并向调度中心传送实时数据，接受调度中心下达的任务，具体系统配置如图2.1所示：图2.1 榆林首站SCADA系统配置图3 SCADA系统组成SCADA系统由调度控制中心、站控系统和远程RTU组成。3.1调度控制中心系统SCADA系统中心控制室的计算机网络系统构成调度控制中心的核心。调度控制中心的SCADA计算机系统按客户机/服务器结构设置，支持分布式多服务器结构。服务器采用Windows Server2003操作系统，客户机采用Windows操作系统。为提高系统的可靠性，服务器和局域网（LAN）采用热备冗余配置。操作员工作站、工程师工作站、远程维护工作站等均作为局域网上的节点，共享服务器的
8、资源。在冗余的高速以太网结构上配置2台冗余的实时服务器、2台冗余的历史服务器和1台Web服务器，形成SCADA系统的基本核心。所有采集的现场实时数据经实时数据库定时存入历史数据库，当某个工艺参数发生重要变化时，实时数据库将异常的变化数据存入历史数据库。Web服务器通过网络不断与2台SCADA实时服务器和2台历史服务器通讯，并通过Web服务器实现用户对SCADA相关信息的浏览访问。调度控制中心设置两套GPS时钟系统提供时间基准，1用1备（冷备），GPS系统配置双网卡。GPS采用网络时间协议（NTP），周期性地向各工艺站场的站控系统和RTU发送时间基准点，各站场每天对时一次以保持整个系统的时间同步
9、。主计算机的内部时钟与GPS标准时间保持1s/30d的精度和同步性。调度控制中心的主要任务是通过各站PLC系统进行数据采集及监控、对管道系统工艺过程的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息进行监控和管理。同时是SCADA系统的最高控制层，负责整个管道运行的控制和管理。调控中心设有工程师站、操作员站、调度员站、模拟仿真工作站、培训工作站、投影仪工作站。工程师站完成整个SCADA系统的管理、维护和根据生产需要进行的开发工作，不参加生产运行管理；操作员站控制整条管道的运行，完成对各个站场生产数据的监控和生产运行管理工作；调度员工作站完成生产调度工作，依据生产运行指标通过操作员站下达调度指令，并随
10、时控制生产运行情况，处理紧急事件；模拟仿真工作站与模拟仿真服务器配合，通过管道高级仿真应用软件对管道运行情况进行模拟仿真，为生产调度提供依据；培训工作站完成对工作人员的培训工作；投影仪工作站控制调度中心大屏幕的控制功能，完成各个站的监控电视的呈现和必要事件的大屏幕显示功能。3.2 站场系统站场控制系统主要由1套冗余的PLC系统（双CPU模块、双电源模块、双通讯模块、双底板等），1套ESD系统，1台操作员站及1 台工程师站组成。局域网亦是由双交换机和双路由器组成的热备冗余网络。路由器具有路由自动转换功能，当检测到SCADA数据无法通过光纤传至调度控制中心时，将自动转换到GPRS数据线路上3。站控
11、系统作为管道SCADA系统的现场控制单元，不但要完成对所处站场的监控任务，还要负责将气体流量、温度、压力、阀位状态等信息传送给调度控制中心，并接受和执行其下达的命令。3.3 RTU阀室因RTU阀室现场工况条件比较恶劣，故选择对环境适应能力强的RTU系统。RTU系统通过以太网直接接至路由器，RTU 阀室不设操作面板。RTU系统采集阀室管路的温度、压力及截断阀的开关状态等信息，并传送至调度控制中心或附近站场，同时接受和执行调度控制中心下达的命令。4 系统培训在进行SCADA 系统建设计划安排时,必须编制项目建设方的系统管理人员、操作人员和维护人员详细的培训计划。骨干人员是SCADA 系统能否长期、
12、稳定、可靠运行的关键。项目建设方应十分重视和支持培训工作,一旦项目成立,应选派出SCADA 系统的管理、操作和维护技术骨干,让他们参与项目的全过程,特别是参加编程组态,系统的维护及管理、安装、测试及试运工作。SCADA系统供应商(承包商) 应提供系统技术操作和维护手册,制订详细的工厂测试和现场安装、调试、培训计划。培训计划应整体考虑,该计划贯穿于项目始终,即从项目开始至SCADA系统成功运行。“成功运行”指系统移交建设方后无故障,平稳地运行36个月。4.1 操作人员培训操作人员应参加SCADA 系统承包商的编程、组态、安装及测试的工厂培训和现场安装试运培训,还应参加调度中心在线及离线培训站的演
13、示和操作培训。通过培训,操作人员应学会如何进行以下操作:a.与显示终端的交互输入;b.评价显示数据及打印报告;c.分析管道/ 生产数据并对这些数据的异常变化作出反应;d.通过控制盘、键盘或特殊功能键触发一个控制动作;e.有效地监视和控制管道系统运行;f.对管道出现的异常状态、火险报告、管道破裂及其他紧急事故进行识别判断并作出反应。4.2 维护人员培训维护人员分为计算机硬件维护人员和系统软件维护人员。他们的培训应包括:计算机制造商的培训、SCADA 系统供应商的培训。计算机硬件维护人员通过培训应掌握以下操作:a.熟悉SCADA系统的全部硬件结构;b.诊断RTU、调制解调器等出现的硬件故障;c.诊
14、断下列硬件故障:CPU、硬盘、打印机、磁带机、光盘刻录机、显示设备、键盘、输入/输出接口、模拟信号、数字信息等;d.应用测试设备诊断系统故障;e.应用自检程序鉴定部件故障如存储器芯片、硬盘存储器故障;f.生成并编辑维护诊断评价文件;g.编写简单的机器语言测试程序以查找异常故障;h.对外设等进行预防性维护和日常保养。系统软件维护人员通过培训应掌握以下操作:a.诊断软件故障;b.利用操作系统进行文件的生成、编辑等;c.熟悉系统功能;d.有效地启用存储器管理系统;e.分析软件性能;f.根据可利用的CPU 容量、速度、内存、硬盘存储器等优化系统运行;g.执行系统的启动、程序备份、系统生成、系统改进等。
15、硬件和软件的维护也可以签合同形式外包给计算机制造商、SCADA 系统供应商或第三方咨询机构(软件公司)。4.3 管理人员培训管理人员最好参加SCADA系统的工厂测试、现场安装调试和现场试运的培训课程。也可参加短期的系统一般培训。系统的一般培训包括:a.系统配置;b.计算机系统结构;c.软件操作系统;d.应用编程;e.人机接口、显示设备、打印机等;f.数据通信。系统培训应根据参加人员的技术水平、文化程度、外语水平,实时调整计划,确定培训内容及时间,保证培训质量,使他们成为今后SCADA系统正常、持续运行的管理人才。综上所述，XXX天然气管道项目SCADA系统的应用，不仅提高了管道供气的安全性和稳定性，而且为管道的科学高效运营提供了平台和基础。随着中石化XXX管道天然气公司信息化程度的提高，SCADA系统将发挥越来越重要的作用。参考文献；1 郭强，莫德举. SCADA 系统在天然气管网中的应用J.北京化工大学学报，2005，32（1）：78-80.2 刘艳香.SCADA 系统在陕京二线输气管道工程中的应用J.中国勘察设计，2006（10）：43-453 王建国.ATMOS 模拟仿真系统在天然气管道的应用J.天然气技术，2008（4）：42-44
