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1、油气管线SCADA系统设计 摘 要：SCADA系统是基于计算机、通讯和控制技术发展起来的，是实现管道数字化的基础。主要作用是：自动采集有关管道运行的工艺参数，调节与管道安全运行密切相关的变量，在站控室和控制中心监控现场设备的运行，提供企业其它应用系统所需的各种数据。 本文通过研究SCADA系统的现状、发展趋势，阐述了SCADA系统功能、技术要求以及系统基本配置。对SCADA系统中心控制级和站场控制级系统基本配置分别从软件和硬件方面进行详细研究。通过对目前常用的管道SCADA系统的分析，重点研究了输油输气管道SCADA系统的设计。结合SCADA系统的发展趋势，介绍了SCADA系统中RTU应用及基
2、于WEB的SCADA系统的研究。关键词:SCADA系统；数据采集与控制系统；数据通讯IIThe Design of Oil and Gas Pipeline on SCADA SystemAbstract：With the development of the computer, communications and control technology, SCADA system becomes the basis of pipeline digitizationIts main functions are：acqurinng automatically the technical para
3、meters concerning the pipeline operating，regulating the variables closely related to pipeline safety running，monitoring theoperation states of the field equipment at the station control room and control center,and offering the necessary data for other enterprise application systemsThis paper studies
4、 the SCADA system of current situation, development trend, and introduces the SCADA system function, technical requirements and basic system. For the SCADA system center control level and station control level basic system respectively from the hardware and software are introduced in detail. Based o
5、n the currently used pipeline SCADA system analysis, focus on the oil and gas pipeline SCADA system design. Combined with the characteristics of SCADA system, the article discusses the SCADA system based on the WEB and RTU.Key words:SCADA system；Data Acquisition and Control System；Data Communication
6、目 录1 绪论11.1 课题研究背景11.2 国内外研究现状及发展趋势21.2.1 国外研究现状21.2.2 国内研究现状31.2.3 SCADA系统发展趋势42 油气管线SCADA系统的概述62.1 油气管线SCADA的基本组成和功能62.1.1 SCADA的基本组成62.1.2 油气管线SCADA系统功能62.2 油气管线SCADA系统的调度控制中心62.2.1 中心控制级（控制中心）主要功能62.3 油气管线SCADA的站控系统82.3.1 系统硬件构成82.3.2 系统软件构成92.4 SCADA的通讯系统103 输油管线的典型SCADA系统123.1 系统配置123.1.1 调度中心
7、123.1.2 SCADA服务器133.1.3 应用服务器143.1.4 SQL Server服务器143.1.5 管理网上的SQL Server服务器143.1.6 管线调度员站及调度主管站143.1.7 批量计划与跟踪站及泄漏检测与管线模型站143.1.8 PLC远程维护及故障处理站153.1.9 工程师站153.2 站控系统153.2.1 工程师站163.2.2 操作员站163.2.3 控制器163.3 系统监控及操作界面163.3.1 主调度中心163.3.2 站控系统193.4 通讯系统213.4.1 场站通信系统213.4.2 GPRS通讯网络223.4.3 调度中心通信系统244
8、 输气管线的典型SCADA系统264.1 系统的基本配置264.2 远程终端的配置功能274.3 SCADA系统的数据通讯274.4 输气站站控部分284.4.1 功能与特点284.4.2 流量计量系统294.4.3 辅助监测系统304.5 远程终端单元（RTU）304.5.1 远程测量304.5.2 远程调节314.5.3 电源系统324.5.4 通信接口324.5.5 系统软件335 基于WEB的SCADA系统的设计355.1 基于Web的SCADA系统特点355.2 Action Web SCADA的软件基础355.3 Action Web SCADA系统硬件的特点365.3.1 Web
9、ViewI/O的优点365.3.2 I/O服务器接口控制模块WVC16的特点375.3.3 网络的特点375.4 Action Web SCADA系统的建立及维护386 RTU在输油输气管道系统的应用396.1 液体管道上专用RTU的应用396.2 气体管道上专用RTU的应用417 结论44参考文献：45致谢461 绪论1.1 课题研究背景SCADA是Supervisory Control And Data Acquisition 的缩写，即数据采集与监视控制系统。它是一种以监督为基础的计算机控制系统。它能收集远处现场的操作信息，并通过通讯线路将远方信息传送到控制中心进行显示和报告，控制中心的
10、操作员监视这些信息，并能向远方的设备发布监督性质的命令。SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。SCADA系统发展到今天已经经历了三代。第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统，如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统以及在日本日立公司为我国铁道电气化远动系统所设计的H-80M系统。这一阶段是从计算机运用到SCADA系统时开始到70年代。 第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统，在第二代中，广泛采用VAX等其它计算机以及其它通用工作站，操作系统一般是通用的UNIX操作系统。在这一阶段，SCADA系统在电网调度自动化中与经济运行分析，自动发电控制（AG
11、C）以及网络分析结合到一起构成了EMS系统（能量管理系统）。第一代与第二代SCADA系统的共同特点是基于集中式计算机系统，并且系统不具有开放性，因而系统维护，升级以及与其它联网构成很大困难。90年代按照开放的原则，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的EMS/SCADA系统称为第三代。这一阶段是我国SCADA/EMS系统发展最快的阶段，各种最新的计算机技术都汇集进SCADA/EMS系统中。这一阶段也是我国对电力系统自动化以及电网建设投资最大的时期，国家计划未来三年内投资2700亿元改造城乡电网可见国家对电力系统自动化以及电网建设的重视程度。 第四代SCADA/EMS系统的
12、基础条件已经或即将具备，预计将与21世纪初诞生。该系统的主要特征是采用Internet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JAVA技术等技术，继续扩大SCADA/EMS系统与其它系统的集成，综合安全经济运行以及商业化运营的需要。 SCADA系统在电气化铁道远动系统的应用技术上已经取得突破性进展，应用上也有迅猛的发展。由于电气化铁道与电力系统有着不同的特点，在SCADA系统的发展上与电力系统的道路并不完全一样。在电气化铁道远动系统上已经成熟的产品有由我所自行研制开发的HY200微机远动系统以及由西南交通大学开发的DWY微机远动系统等。这些系统性能可靠、功能强大，在保证电气化铁道供电安全，提高供电
13、质量上起到了重要的作用，对SCADA系统在铁道电气化上的应用功不可没。SCADA系统在石油管道工程中占有重要的地位，如用在系统管理石油管道的顺序控制输送、设备监控、数据同步传输记录，监控管道沿线及各站控系统运行状况等。各站场的站控系统作为管道自动控制系统的现场控制单元，除完成对所处站场的监控任务外，同时负责将有关信息传送给调度控制中心并接受和执行其下达的命令，并将所有的数据记录储存。除此之外的基本功能，SCADA管道系统还具备泄露检测、系统模拟、水击提前保护等新功能。 使用SCADA系统的主要目的是对地域分布非常分散的设施提供连续监测，并从中央控制室对这些边远设施进行操作控制由于管道长及大多数
14、情况下穿越地形复杂的区域，所以采用SCADA系统通常在经济上是合算的，这是因为采用它可以提高总的操作效率，并可降低因依靠人力一天24小时管理边缘设备而产生的开支。操作报警的及时报告可以避免管道油品的流逝及监督控制使各远端设备工作在较佳状态，节约能源。其它的经济利益可以来自精确和及时地获取输送计量监测数据，用以自动产生用户货物清单、管理报告等。通过提供对系统的一些关键参数如压力、流量、油罐液位等的连续监测，SCADA系统可保护管道的完好，进而也保护了管道穿越地区的环境。这一点对于穿越敏感生态区的管道来说尤其重要。管道数据通过在管道上安装仪表来测量，仪表通过导线直接与泵站或压缩机站控制室的控制器连
15、接。压力或流量控制器根据就地控制或借助SCADA系统远程控制的设定值对工艺参数（压力或流量）做出反应。1.2 国内外研究现状及发展趋势1.2.1 国外研究现状国外的SCADA系统已经比较成熟，具有较高的自动化水平。比较著名的SCADA系统软件开发公司有Wonderware、Siemens、Intellution等。 20世纪80年代中期，Wrondeare公司为SCADA环境提供一个灵活的、可维护的和安全的软件平台InTouch。InTouch的最大特点是不需开发冗长的代码，只需图画的动态连接即可运行。InTouch组态软件提供了面向对象的图形开发、动画链接、分布式报警、分布式历史数据存储等功能并支持ActiveX、ODBC、DDE及NETDDE等开放技术。这些功能及技术集成在一个单一的、开放的和灵活的软件架构中，它能够连接到当今使用的自动控制系统、远程终端(RTU)、智能电子设
