（1．山東大學(xué) 控制科學(xué)與工程學(xué)院，濟(jì)南 250061；2. 濟(jì)南天然氣管道有限責(zé)任公司，濟(jì)南 250033.） 摘要：傳統(tǒng)的人工記錄、逐級(jí)匯報(bào)的長(zhǎng)輸氣管線監(jiān)控方式已不適應(yīng)生產(chǎn)調(diào)度快速化和城市發(fā)展數(shù)字化、信息化戰(zhàn)略的要求。數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)－SCADA系統(tǒng)為長(zhǎng)輸氣管線自動(dòng)化的發(fā)展提供了方向。本文介紹了濟(jì)南－淄博線天然氣輸配管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)，主要包括系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及各部分的功能與實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)投入使用后，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，節(jié)省了大量人力，大大提高了生產(chǎn)調(diào)度速度。 關(guān)鍵詞：長(zhǎng)輸氣管線，監(jiān)視控制，遠(yuǎn)程調(diào)度，SCADA系統(tǒng) Abstract：Traditional monitoring control means of long gas-transferring pipeline with manual recording and gradual reporting, is not adapted to the requirements of the rapidity of production scheduling, and the strategy of city’s digital and informational development. Data acquisition and monitoring control system-SCADA provides a probability for the pipeline’s automated development. In this paper, we introduced the SCADA system lying in the Ji-Zi line, including the overall structure and the subsystems’ function and implement. After it is put into use, it runs stably and reliably, saves large labor and improves the speed of scheduling. Key words: Long gas-transferring pipeline, monitoring control, remote scheduling, SCADA system 1 引言 城市燃?xì)庾鳛槌鞘兄匾墓没A(chǔ)設(shè)施是現(xiàn)代文明城市的重要標(biāo)志之一，同時(shí)，又是國(guó)家能源建設(shè)的重要組成部分。其利用領(lǐng)域極為廣泛，諸如化學(xué)工業(yè)原料、工業(yè)燃料、商業(yè)及民用燃料、汽車燃料、集中供熱與發(fā)電等，是主要的一次性消耗能源之一。 城市燃?xì)馄髽I(yè)的特點(diǎn)是：分布式、集散型、網(wǎng)絡(luò)化、全開(kāi)放。目前，在大多數(shù)城市燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)中，對(duì)各調(diào)壓站的監(jiān)控仍采取人工記錄、逐級(jí)匯報(bào)的方法。為滿足對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的調(diào)度指揮，建立數(shù)字化、信息化城市，需要可靠的SCADA系統(tǒng)。 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)[1]，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程控制與遠(yuǎn)程調(diào)度相結(jié)合的自動(dòng)化系統(tǒng)，已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、天然氣集輸、石油化工等諸多領(lǐng)域。SCADA系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的自動(dòng)控制，對(duì)工藝流程進(jìn)行全面、實(shí)時(shí)的監(jiān)視，并為生產(chǎn)、調(diào)度和管理提供必要的數(shù)據(jù)等多方面功能。 2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) 濟(jì)南－淄博線SCADA系統(tǒng)由濟(jì)南輸氣站站控系統(tǒng)、董家鎮(zhèn)輸氣站站控系統(tǒng)、章丘輸氣站站控系統(tǒng)、周村輸氣站站控系統(tǒng)、齊魯輸氣站站控系統(tǒng)和一個(gè)調(diào)度中心組成，各站站控系統(tǒng)通過(guò)光纖設(shè)備與調(diào)度中心相連，構(gòu)成生產(chǎn)過(guò)程本地站控系統(tǒng)監(jiān)控與調(diào)度中心遠(yuǎn)程監(jiān)控相結(jié)合的雙層網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 站控系統(tǒng)采用RTU[2]作為數(shù)據(jù)采集、本地控制及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊單元。和PLC控制器相比，RTU控制單元具有通訊距離較長(zhǎng),數(shù)據(jù)傳輸數(shù)度快，準(zhǔn)確性高，具有強(qiáng)大的通訊接口,適用于惡劣的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等特點(diǎn)；天然氣計(jì)量采用已經(jīng)通過(guò)ISO9001：2000中國(guó)國(guó)際雙認(rèn)證的獨(dú)立的計(jì)量?jī)x表進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果通過(guò)上位機(jī)(計(jì)算機(jī))進(jìn)行顯示并寫入RTU控制器；上位機(jī)操作界面以澳大利亞citect組態(tài)軟件[3]為平臺(tái)開(kāi)發(fā)，能夠顯示所有工藝流程、過(guò)程參數(shù)、趨勢(shì)圖、監(jiān)控主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和輸氣過(guò)程，完成報(bào)警和各種管理報(bào)表的打印以及數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)的功能。 調(diào)度中心由服務(wù)器和光纖連接設(shè)備構(gòu)成。服務(wù)器通過(guò)光纖連接設(shè)備，實(shí)時(shí)讀取各輸氣站中RTU控制單元內(nèi)的數(shù)據(jù)，并通過(guò)citect組態(tài)軟件平臺(tái)，顯示各站的所有工藝流程、過(guò)程參數(shù)、趨勢(shì)圖，監(jiān)控各站主要設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，打印各種管理報(bào)表以及存儲(chǔ)各站組要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。 3 系統(tǒng)各部分主要功能及實(shí)現(xiàn) 3.1 輸氣站站控部分功能與特點(diǎn)： （1）計(jì)量功能： 本系統(tǒng)采用通過(guò)ISO9001：2000中國(guó)國(guó)際雙認(rèn)證的流量積算儀作為天然氣計(jì)量?jī)x表，測(cè)量顯示精度0.5％，完全能夠滿足天然氣計(jì)量需要。流量計(jì)算儀中的參數(shù)設(shè)置簡(jiǎn)單、透明，保證了計(jì)量的公平、公正、公開(kāi)。流量計(jì)算儀還具有強(qiáng)大的通信接口，通過(guò)通信接口將差壓、壓力、溫度、流速、累計(jì)流量等重要計(jì)量參數(shù)傳輸?shù)缴衔粰C(jī)，并在上位機(jī)操作界面中顯示，方便值班人員對(duì)計(jì)量過(guò)程的監(jiān)控。 （2）人性化生產(chǎn)操作界面： 根據(jù)輸氣站站場(chǎng)實(shí)際情況設(shè)計(jì)的操作界面具有簡(jiǎn)明、直觀和便于操作的特點(diǎn)，并且能夠?qū)崟r(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量參數(shù)、進(jìn)出站壓力、進(jìn)出站溫度、地溫、重要電動(dòng)球閥狀態(tài)等一系列重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)，值班人員通過(guò)查看計(jì)算機(jī)操作界面便可全面了解現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況。另外，通過(guò)操作界面可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)重要電動(dòng)球閥進(jìn)行控制，特別是在緊急事故發(fā)生時(shí)，值班人員在控制室里能夠快速完成電動(dòng)球閥的開(kāi)關(guān)工作，提高了生產(chǎn)的安全系數(shù)。 （3）強(qiáng)大的報(bào)警功能： 系統(tǒng)中采用聲光結(jié)合的報(bào)警方式，并加以文字在操作界面的報(bào)警窗口加以說(shuō)明，確保在第一時(shí)間通知值班人員報(bào)警產(chǎn)生的原因和位置，確保安全平穩(wěn)生產(chǎn)。報(bào)警包括：站場(chǎng)可燃?xì)怏w超標(biāo)報(bào)警；進(jìn)出站壓力超標(biāo)報(bào)警；計(jì)量支路差壓值超標(biāo)報(bào)警；重要電動(dòng)球閥開(kāi)關(guān)動(dòng)作報(bào)警；計(jì)量?jī)x表連接狀態(tài)報(bào)警。 （4）豐富的歷史曲線： 系統(tǒng)中提供了各計(jì)量支路中的壓力、差壓、溫度、瞬時(shí)流量計(jì)量參數(shù)和進(jìn)出站壓力等參數(shù)的趨勢(shì)曲線，通過(guò)曲線可針對(duì)某時(shí)段具體分析天然氣計(jì)量參數(shù)變化趨勢(shì)，對(duì)分析輸差，調(diào)配氣量，檢測(cè)儀表提供重要的輔助作用。 （5）按時(shí)自動(dòng)生成生產(chǎn)報(bào)表： 根據(jù)生產(chǎn)需要，系統(tǒng)每小時(shí)自動(dòng)生成一份生產(chǎn)報(bào)表，報(bào)表中包括重要電動(dòng)球閥狀態(tài)、各支路計(jì)量參數(shù)數(shù)值及進(jìn)出站壓力值等參數(shù)。作為生產(chǎn)重要資料，報(bào)表可連續(xù)保存一個(gè)月，并可根據(jù)實(shí)際需要延長(zhǎng)保存時(shí)間。 （6）參數(shù)設(shè)定功能： 由于天然氣組分的不定性，需要定時(shí)的根據(jù)天然氣氣體組分檢測(cè)報(bào)告修改流量計(jì)算儀中的天然氣組分確保計(jì)量的準(zhǔn)確，因此系統(tǒng)提供了天然氣組分設(shè)定界面，通過(guò)計(jì)算機(jī)通信接口與流量計(jì)算儀進(jìn)行通信，直接將操作界面設(shè)定的參數(shù)寫入流量計(jì)算儀，完成流量計(jì)算儀中的天然氣組分設(shè)定。另外，系統(tǒng)還提供了壓力變送器、差壓變送器、溫度變送器量程設(shè)定功能，實(shí)現(xiàn)根據(jù)變送器量程的改變重新設(shè)定系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)，來(lái)確保變送器顯示數(shù)值的正確性，滿足生產(chǎn)需要。 （7）可靠的安全性： 系統(tǒng)采用權(quán)限操作方式，即不同操作權(quán)限的操作人員只能操作本權(quán)限內(nèi)的功能。系統(tǒng)中一般操作人員可以實(shí)現(xiàn)讀取工藝參數(shù)，讀取報(bào)表，查看趨勢(shì)曲線和報(bào)警的功能。通過(guò)登陸密碼登陸，獲取高級(jí)權(quán)限的操作人員，可以獲得生產(chǎn)參數(shù)的修改和電動(dòng)球閥控制的功能。繼續(xù)登陸，獲得更高權(quán)限的操作人員則可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行修改和完善。通過(guò)這樣的權(quán)限設(shè)置，一方面，避免了誤操作對(duì)生產(chǎn)造成影響，另一方面，可以保證生產(chǎn)參數(shù)的安全性，確保正常生產(chǎn)。 3.2調(diào)度中心的功能與特點(diǎn)： 遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控是SCADA系統(tǒng)優(yōu)于其它自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)最大的特點(diǎn)，在濟(jì)－淄線SCADA系統(tǒng)中，調(diào)度中心的作用就是這一特點(diǎn)的充分體現(xiàn)。 調(diào)度中心的操作界面如下圖所示： 在調(diào)度中心的操作界面中可以讀取SCADA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的所有輸氣站的生產(chǎn)參數(shù)，并且可以通過(guò)點(diǎn)擊各輸氣站的圖標(biāo)，調(diào)出各輸氣站的操作界面進(jìn)行監(jiān)控。通過(guò)調(diào)度中心操作系統(tǒng)，調(diào)度人員可以在第一時(shí)間，更加直觀的了解到SCADA系統(tǒng)內(nèi)任意輸氣站的生產(chǎn)情況。另外，調(diào)度中心配有大容量硬盤空間，可以長(zhǎng)時(shí)間保存必要的生產(chǎn)參數(shù)。目前，調(diào)度中心服務(wù)器及有關(guān)軟件已經(jīng)調(diào)試通過(guò)，待光纖通信設(shè)備調(diào)試通過(guò)后，即可實(shí)現(xiàn)整個(gè)SCADA系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的強(qiáng)大功能。 四 總結(jié) 濟(jì)南－淄博線SCADA系統(tǒng)各輸氣站站控系統(tǒng)先后投用至今，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作簡(jiǎn)便，深受操作人員的歡迎。站控系統(tǒng)成功投運(yùn)后，充分發(fā)揮了自動(dòng)化全天候監(jiān)測(cè)手段，實(shí)現(xiàn)了由原來(lái)人工2小時(shí)一次巡回檢查改為計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)控，節(jié)省了人力，確保了安全生產(chǎn)、平穩(wěn)供氣。另外，SCADA系統(tǒng)具有豐富的擴(kuò)展功能，新開(kāi)發(fā)建設(shè)的輸氣站可輕松接入本系統(tǒng)中。 參考文獻(xiàn)： [1] 宋春花,東營(yíng)-臨邑輸油管線SCADA系統(tǒng)[J].石油化工自動(dòng)化.2002.3 [2] 張殿文 陳平, RTU在油田礦區(qū)供熱系統(tǒng)的中應(yīng)用, 電氣時(shí)代.2004(3).48-50 [3] 楊賢昭 程耕國(guó), 工業(yè)組態(tài)軟件Citect的應(yīng)用研究，武漢科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版.2003,26(3).-285-287 作者簡(jiǎn)介： 石慶升（1981－），山東沂水人，研究生，研究興趣：復(fù)雜系統(tǒng)優(yōu)化、SCADA系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)等。 徐 明（1980－），遼寧撫順人，助理工程師，研究方向：天然氣輸送監(jiān)控系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)等。 通信方式：濟(jì)南市山東大學(xué)控制學(xué)院研12＃ 石慶升 250061