無錫市城市天然氣利用工程是國家“西氣東輸”工程下游城市用氣項目之一。供氣對象是無錫市區(qū)劃內的七個城區(qū)的居民、公共建筑、工業(yè)用戶。近期共需鋪設城市高壓干管(管徑D160×10.3)近30Km,輸氣干管(管徑D406.4×7.9)約7公里,設計壓力4.0Mpa,新建調度控制中心1座,后備控制中心1座,門站區(qū)域控制站1座,高中壓調壓計量站1座,遠控截斷閥室4座,中中壓、中低壓調壓站40座。遠期高中壓調壓計量站增至10座,遠控截斷閥室增至10座,中中壓、中低壓調壓站增至80座。
無錫市燃氣管網(wǎng)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)是以澳大利亞Citect公司的核心產品上位監(jiān)控軟件CitectSCADA和遠程測控單元MOX[SUB]RTU[/SUB]以及美國AB公司的ControlLogix控制系統(tǒng)為基礎,并融合了先進的RTU技術、現(xiàn)場總線技術、網(wǎng)絡通信技術、無線網(wǎng)絡技術、數(shù)據(jù)庫技術、SCADA/HMI技術及客戶/服務器技術的一體化“交鑰匙”控制系統(tǒng)。
無錫市天然氣管網(wǎng)分布圖
系統(tǒng)是以計算機為核心構成的二級式分布式控制系統(tǒng)。調度控制中心和備用控制中心為系統(tǒng)控制管理級,負責數(shù)據(jù)的處理和監(jiān)控,分布于管網(wǎng)的RTU和PLC為系統(tǒng)過程控制級,負責現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和設備控制,二級系統(tǒng)通過有線網(wǎng)絡和無線網(wǎng)絡有機的結合在一起構成一個完整的SCADA系統(tǒng)。
系統(tǒng)結構圖
控制中心
系統(tǒng)采用以調度控制中心為主備用控制中心為輔的設計原則,集中監(jiān)視和控制管網(wǎng)運行。調度控制中心與備用控制中心之間通訊主信道采用VPN專線接入方式,同時借助無線網(wǎng)橋將兩中心網(wǎng)絡對接構成符合IEC802.11b標準的高速無線備用通訊網(wǎng)絡。
控制中心采用冗余的100Mbps 交換式以太網(wǎng)網(wǎng)絡。網(wǎng)絡基于客戶機/服務機模式構建,網(wǎng)絡通訊協(xié)議為TCP/IP。系統(tǒng)的各項任務按功能劃分分別運行在網(wǎng)絡中不同的服務器中(實時數(shù)據(jù)服務器、歷史數(shù)據(jù)服務器、WEB服務器等),并對重要的功能服務器采用冗余配置,其它客戶機(操作員工作站、工程師工作站、遠程訪問工作站等)通過網(wǎng)絡共亨服務器資源?;谶@種框架的系統(tǒng)網(wǎng)絡可合理利用網(wǎng)絡資源,減輕了單臺服務器的工作和通訊負荷,同時也可避免由于單臺服務器的故障而導致的系統(tǒng)癱瘓問題,保證系統(tǒng)上層網(wǎng)絡高速穩(wěn)定運行。
在本系統(tǒng)中使用了Citect公司的數(shù)據(jù)庫接口軟件Plant2Business建立CitectSCADA與SQL Server數(shù)據(jù)庫間的連接,它可以將CitectSCADA中的實時數(shù)據(jù)方便的寫入SQL Server數(shù)據(jù)庫,同時實現(xiàn)CitectSCADA對SQL Server數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)查詢。
門站區(qū)域控制站
門站區(qū)域控制站接受控制中心下達的指令并向控制中心傳遞信息;同時它也是一個相對獨立的控制站,在各關鍵工藝配置有本地監(jiān)控系統(tǒng)或顯示終端,具有就地控制功能。門站區(qū)域控制站采用了MOXRTU遠程終端控制系統(tǒng)。MOXRTU負責通過485總線連接流量計算機、加臭裝置、色譜分析儀等獨立子系統(tǒng),并將色譜分析儀的分析結果發(fā)送到貿易計量流量計算機用于計算瞬時流量。
無錫市新區(qū)門站工藝流程圖
工藝場站
工藝場站包括高中壓調壓計量站、中中壓調壓站、大用戶專用調壓站、遠控截斷閥室和中低壓調壓站。
工藝場站采用澳大利亞悉雅特公司的開放式模塊化的MOX[SUB]RTU[/SUB]控制器作為遠程測控單元,選用的MOX[SUB]RTU[/SUB] Unity系列RTU采用32位實時處理器,集成有4個RS232/485串口、兩個以太網(wǎng)口,內置GPRS通訊模塊,內置16M內存。遠控截斷閥室采用冗余MOX[SUB]RTU[/SUB]控制器,通過數(shù)據(jù)總線外接MOX603 系列I/O模塊。其它場站采用內置8通道4~20mA模擬量輸入模塊。所有場站均采用觸摸屏對場站實行就地控制,觸摸屏通過485總線連接到MOX[SUB]RTU[/SUB]控制器。
高壓干管上各場站、閥室、中中壓站MOX[SUB]RTU[/SUB]與調度控制中心/備用控制中心之間的通訊主信道采用VPN專線接入方式,備用通道為GPRS無線方式。城區(qū)內中低壓管網(wǎng)上各MOX[SUB]RTU[/SUB]和調度控制中心/備用控制中心之間通訊采用GPRS無線方式。
VPN專線接入方式采用MPLS VPN(多協(xié)議標記交換虛擬專網(wǎng))技術,MPLS通過采用標記封裝、標記交換的方式,為用戶提供了一種價格相對低廉的數(shù)據(jù)接入方式,但在安全性上又具有一定的保障。
采用GPRS無線方式時,當工藝場站Mox[SUB]RTU[/SUB]終端需要傳送數(shù)據(jù),只需通過GPRS訪問專用APN,在通過移動公司的權限審核后,移動公司通過GPRS網(wǎng)絡在Mox[SUB]RTU[/SUB]終端和Mox[SUB]RTU[/SUB]前置機之間溝通路由,使MoxRTU終端能隨時隨地與控制中心建立通信連接。
下圖為GPRS無線接入方式結構圖:
悉雅特無錫市燃氣管網(wǎng)監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集項目一期工程于 2004 年 1 月順利通過驗收并正式投運。我們相信該項目的成功實施將進一步鞏固悉雅特在國內燃氣 SCADA 領域的領先地位。