1 引言 長(zhǎng)沙新奧燃?xì)夤維CADA系統(tǒng)是一個(gè)安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、性能穩(wěn)定、操作方便、易于擴(kuò)展及開(kāi)發(fā)、經(jīng)濟(jì)合理、性能價(jià)格比高的,適于長(zhǎng)沙天然氣工程的SCADA系統(tǒng),它實(shí)現(xiàn)燃?xì)夤芫W(wǎng)和場(chǎng)站的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制和管理，為生產(chǎn)運(yùn)行的科學(xué)管理和調(diào)度提供科學(xué)的依據(jù)。 2 系統(tǒng)概述 長(zhǎng)沙新奧燃?xì)庥邢薰緭碛刑烊粴廨斉溟T站一座，中高壓調(diào)壓站3座，閥室6座，區(qū)域和專用調(diào)壓站、箱400余座，中、低壓天然氣管網(wǎng)500余公里，擁有近13萬(wàn)居民用戶和工福戶400余戶。 包括以下幾個(gè)部分： 調(diào)度中心1個(gè) 星沙門站站控系統(tǒng) 有人值守調(diào)壓站（柜）3座,站控系統(tǒng) 末端檢測(cè)點(diǎn)16個(gè)RTU終端 閥室6個(gè)RTU終端 無(wú)人值守調(diào)壓站（柜）5座RTU終端 3 系統(tǒng)詳細(xì)說(shuō)明 3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 長(zhǎng)沙新奧燃?xì)釹CADA系統(tǒng)是采用以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為核心構(gòu)成三級(jí)式的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的主要元素為調(diào)度監(jiān)控中心、高壓輸配門站、遠(yuǎn)程站（高/中壓調(diào)壓站、區(qū)域和專用調(diào)壓站、調(diào)壓箱、閥室）。 本系統(tǒng)為三級(jí)分部式控制系統(tǒng): 一級(jí)：調(diào)度中心為系統(tǒng)控制管理級(jí)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理和監(jiān)控。 二級(jí)：帶有本地站控系統(tǒng)的門站和高中壓調(diào)壓站為系統(tǒng)過(guò)程控制級(jí)，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。 三級(jí): 分布于各個(gè)管網(wǎng)端站的RTU為遠(yuǎn)程檢測(cè)控制級(jí)。 三級(jí): 系統(tǒng)通過(guò)有線或無(wú)線通訊網(wǎng)絡(luò)有機(jī)地結(jié)合在一起構(gòu)成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)。 調(diào)度中心網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)遠(yuǎn)程MOTOROLA RTU對(duì)公司的管網(wǎng)和場(chǎng)站的工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。遠(yuǎn)程RTU設(shè)備完成對(duì)管網(wǎng)和場(chǎng)站的工藝流程、控制設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、控制、天然氣流量計(jì)算，將數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度中心，并執(zhí)行和接受調(diào)度中心的指令及下傳的數(shù)據(jù)。 整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖： 調(diào)度中心網(wǎng)絡(luò)圖： 門站、有人職守調(diào)壓站網(wǎng)絡(luò)圖： 無(wú)人職守調(diào)壓站網(wǎng)絡(luò)圖： 3.2 通訊方式 在調(diào)度控制中心、門站、中高壓調(diào)壓站采用有線（光纖）為主，無(wú)線（GPRS）為備用的組網(wǎng)方式，以保證這些重要站點(diǎn)通訊的可靠性、穩(wěn)定性。在數(shù)據(jù)吞吐量較小、實(shí)時(shí)性要求不高、有線通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到或單獨(dú)為此敷設(shè)線路不經(jīng)濟(jì)的區(qū)域或站點(diǎn)（如：各類調(diào)壓站、中/低壓站、調(diào)壓箱、管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)等）僅采用無(wú)線（GPRS）的通訊方式。 3.3 通訊協(xié)議 3.4 軟件產(chǎn)品 本系統(tǒng)選用Wonderware公司的INTOUCH軟件作為二次開(kāi)發(fā)的組態(tài)平臺(tái)。Wonderware是全球最大的工控軟件公司之一，提供全面的工業(yè)企業(yè)解決方案，與IndustrialSQL Server和SuiteVoyager相配合，可以無(wú)縫地實(shí)現(xiàn)與管理信息系統(tǒng)的連接。 軟件產(chǎn)品分配表如下表： 3.5 系統(tǒng)功能 本系統(tǒng)的主要功能如下： 數(shù)據(jù)采集和處理 全線輸氣系統(tǒng)及各站的啟動(dòng)和停輸 數(shù)據(jù)的顯示包括。包括工藝流程的動(dòng)態(tài)顯示，趨勢(shì)圖顯示 報(bào)警顯示、管理以及事件的查詢、打印 將數(shù)據(jù)傳送到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中 為其它管理系統(tǒng)如模擬仿真系統(tǒng)、MIS、GIS、Call Center等提供平臺(tái)接口，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)與GIS、MIS或Call Center等系統(tǒng)的集成 顯示功能 調(diào)度中心對(duì)采集到的各種數(shù)據(jù)，在顯示屏上以畫面、報(bào)表、圖像的形式動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)的工藝過(guò)程、參數(shù)、設(shè)備工況。顯示屏幕上可以顯示當(dāng)前監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，亦可顯示歷史數(shù)據(jù)（趨勢(shì)曲線），顯示時(shí)，可以通過(guò)顏色變化、百分比、色標(biāo)填充等手段增強(qiáng)畫面的可視性。 數(shù)據(jù)存檔功能 本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)采用Wonderware的IndustrialSQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，它是適用于工廠數(shù)據(jù)的高性能的實(shí)時(shí)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，內(nèi)嵌Mircosoft SQL Server,他們之間的集成時(shí)完美無(wú)縫的。在遠(yuǎn)程客戶端，可以使用于Micorosoft SQL Server 相同的訪問(wèn)工具和方法直接訪問(wèn)IndustrialSQL Server。 在本系統(tǒng)中，INSQL SERVER直接從IOSERVER上讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，存儲(chǔ)周期為30秒，這種方式下，只需要運(yùn)行采集服務(wù)器（IOSERVER）,工程師站和操作員站運(yùn)行與否都不會(huì)影響歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)，從而保證了歷史數(shù)據(jù)的完整和可靠性。 客戶端可以通過(guò)ODBC直接進(jìn)行訪問(wèn)和查詢。對(duì)于未進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)可提供一個(gè)數(shù)據(jù)錄于窗口進(jìn)行補(bǔ)錄。 簡(jiǎn)單調(diào)度元素的分析 調(diào)度中心系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的管理中樞，而調(diào)度人員又是調(diào)度中心系統(tǒng)的執(zhí)行者，因此如果調(diào)度系統(tǒng)能夠?yàn)檎{(diào)度人員提供一些參考信息，幫助調(diào)度人員更加科學(xué)、合理管理整個(gè)管網(wǎng)的運(yùn)行，將會(huì)節(jié)約能源，減少不必要的浪費(fèi)，增加經(jīng)濟(jì)效益。例如，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)上傳的運(yùn)行數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，可以得出高峰段用氣量。通過(guò)分析能夠提供以下信息： 計(jì)算管網(wǎng)動(dòng)態(tài)量比； 計(jì)算日、月、年累計(jì)流量； 計(jì)算管網(wǎng)儲(chǔ)氣量； 計(jì)算長(zhǎng)輸管線輸差率； 計(jì)算管網(wǎng)平均壓力、最低點(diǎn)壓力； 計(jì)算高峰段的用氣量； 數(shù)據(jù)應(yīng)用處理 調(diào)度系統(tǒng)對(duì)存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)，可進(jìn)行最大值、最小值、平均值、偏差值、累積值和其它各種特殊的運(yùn)算處理。并可根據(jù)需要，生成各類報(bào)表、趨勢(shì)曲線、實(shí)用圖表，包括即時(shí)報(bào)表、日?qǐng)?bào)、月報(bào)、年報(bào)、各類趨勢(shì)曲線、棒（餅）狀圖等等。 系統(tǒng)具備報(bào)表自動(dòng)生成功能，即操作人員利用系統(tǒng)提供的實(shí)用程序，通過(guò)簡(jiǎn)單的人機(jī)對(duì)話或定時(shí)功能，可以錄入天氣情況、值班人員、交接班日志、當(dāng)日班故障分析及處理等信息，就可完成各類報(bào)表的制作工作，并具有定時(shí)打印和隨機(jī)打印的功能。 報(bào)警功能 實(shí)時(shí)報(bào)警：當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，發(fā)出聲光警報(bào)，顯示故障點(diǎn)和故障狀態(tài)，可按照?qǐng)?bào)警等級(jí)做出相應(yīng)反應(yīng)，記錄故障的信息，并在顯示畫面上提示處理故障的方法。報(bào)警打印機(jī)自動(dòng)打印故障記錄。 歷史報(bào)警：通過(guò)INTOUCH本身自帶的 Alarm DB Logger Manager,可以自動(dòng)將報(bào)警和操作信息存入標(biāo)準(zhǔn)的SQL 2000 數(shù)據(jù)庫(kù)中（以服務(wù)方式運(yùn)行）。通過(guò)ODBC方式可以查詢?nèi)我鈺r(shí)間段的報(bào)警記錄。 操作權(quán)限 系統(tǒng)具有多級(jí)操作權(quán)限，統(tǒng)一級(jí)別的用戶具有相同的權(quán)利。比如對(duì)于一些控制功能，必須具有一定級(jí)別的操作員才能夠進(jìn)行操作。 本調(diào)度系統(tǒng)的工作站劃分多個(gè)操作權(quán)限。 系統(tǒng)管理員：系統(tǒng)所有畫面的瀏覽、操作、數(shù)據(jù)輸入及系統(tǒng)的修改和維護(hù)。 調(diào)度人員：系統(tǒng)所有畫面的瀏覽、操作和數(shù)據(jù)輸入。 其他人員：系統(tǒng)所有畫面的瀏覽。 發(fā)布的Web網(wǎng)頁(yè)只有授權(quán)用戶才可以瀏覽，其他無(wú)權(quán)用戶無(wú)法進(jìn)入和瀏覽這些網(wǎng)頁(yè)。 具體的用戶名稱和密碼將由用戶提供。 WEB的發(fā)布 從方便用戶的要求出發(fā)，系統(tǒng)接口統(tǒng)一采用web方式，通過(guò)用戶計(jì)算機(jī)上安裝的瀏覽器軟件，如IE瀏覽查詢下列信息 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的瀏覽 生產(chǎn)報(bào)表的瀏覽 歷史數(shù)據(jù)的查詢 系統(tǒng)的介紹 SCADA SERVER冗余 對(duì)于調(diào)度中心的服務(wù)器來(lái)講，兩臺(tái)IO服務(wù)器是冗余的，如果一臺(tái)服務(wù)器故障，另一臺(tái)服務(wù)器承擔(dān)所有實(shí)際工作，而不影響系統(tǒng)的操作。 InTouch 可以很容易的配置冗余或熱備，它并不是作為一個(gè)功能放入到InTouch中的，而是InTouch自身的體系結(jié)構(gòu)決定了隨時(shí)可以將InTouch配置成冗余或熱備。 InTouch 與其它HMI軟件的最大區(qū)別是在I/O通訊方式上，InTouch 使用I/O Server 與 I/O 設(shè)備通訊， 其它HMI軟件使用I/O Driver與 I/O 設(shè)備通訊。I/O Server 與 I/O Driver 是兩個(gè)不同的概念，I/O Server 是獨(dú)立的，而 I/O Driver 必須與其它HMI軟件相關(guān)。這就是為什么其它HMI軟件 必須要增加一個(gè)功能才能配置冗余或熱備。換句話說(shuō)，InTouch自身的體系結(jié)構(gòu)決定InTouch 與生俱來(lái)的冗余或熱備“功能”；然而大部分軟件需要增加功能才能完成冗余或熱備。 InTouch通過(guò)I/O Server 與RTU通訊。I/O Server可以和InTouch安裝在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，也可以分布在位于同一個(gè)以太網(wǎng)上的不同的計(jì)算機(jī)上。InTouch用I/O Server內(nèi)置的點(diǎn)STATUS監(jiān)視I/O Server與RTU的通訊；用InTouch內(nèi)置的主題（Topic）監(jiān)視InTouch 與 I/O Server 的通訊。 InTouch熱備冗余的其本方法是：配置（在不同的計(jì)算機(jī)內(nèi)）2個(gè)以上的I/O Server，正常時(shí)只有主I/O Server與 I/O 設(shè)備通訊，InTouch通過(guò)主I/O Server與I/O 設(shè)備通訊。InTouch不斷監(jiān)視的狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)主I/O Server有問(wèn)題，InTouch立即自動(dòng)轉(zhuǎn)到備用I/O Server。 4 結(jié)束語(yǔ) 系統(tǒng)建成后，工作人員可根據(jù)系統(tǒng)提供的信息全面、實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和工況，最好地解決供需矛盾，以滿足工業(yè)及民用的需要。 燃?xì)馐且兹家妆瑲怏w，要求生產(chǎn)、輸配絕對(duì)安全，本系統(tǒng)提高了調(diào)度人員發(fā)現(xiàn)事故和分析事故的預(yù)見(jiàn)性，一旦出現(xiàn)異常，可以及時(shí)采取有效措施，防止事故的發(fā)生和蔓延，從而保障了國(guó)家與人民財(cái)產(chǎn)的安全，具有顯著的安全效益。同時(shí)，系統(tǒng)建成后，可以根據(jù)運(yùn)行工況及各環(huán)節(jié)的運(yùn)行數(shù)據(jù)等有關(guān)信息，進(jìn)行綜合分析、優(yōu)化調(diào)度，編制合理、經(jīng)濟(jì)的供氣方案，節(jié)約了氣源，人力、物力，減少了對(duì)環(huán)境的污染。 5 參考文獻(xiàn)： 【1】 《長(zhǎng)沙新奧SCADA系統(tǒng)技術(shù)方案》 【2】 《INTOUCH用戶指南》 【3】 《InTouch 9.5過(guò)程可視化軟件》 【4】 《IndustrialSQL Server 8.0 入門手冊(cè)》