天然氣輸氣站站控SCADA系統

第25卷第2期天然氣工業(yè)儲運與集輸工程|天然氣輸氣站站控SCADA系統*董春紅石中鎖(北京科技大學(xué)信息工程學(xué)院)董春紅等.天然氣輸氣站站控SCADA系統.天然氣工業(yè),2005;25(2):149~151摘要目前,天然氣長(cháng)輸管道工程采用SCADA系統監控是國內外此類(lèi)工程的基本管理模式。廣義的SCADA系統是一個(gè)多功能的運行管理與監控系統，它可以對管道運行全過(guò)程進(jìn)行動(dòng)態(tài)監視、控制模擬、分析、預測、計劃、調度和優(yōu)化,可以對線(xiàn)路及設備狀態(tài)進(jìn)行診斷并采取相應的保護措施。文章以山東濟南區某輸氣站站控SCADA系統為例,講解了此類(lèi)系統的一般設計過(guò)程。主題詞天然氣長(cháng)輸管道輸氣站場(chǎng)多功能運行管理監視控制 系統設計決定SCADA系統功能的主要是應用軟件1.2。與其相連的二次儀表 ,從而確定采用什么樣的數據利用Citect軟件，用戶(hù)可以為任何一種工業(yè)應用組采集和流程控制方式。建實(shí)時(shí)監控系統。Citect 軟件設計思想開(kāi)放性、擴展在最終確定所采用的硬件設備時(shí),需要考慮系性強，從而使用戶(hù)可以設計出滿(mǎn)足自己需要的監控統目標。畢竟解決方案要為系統需求服務(wù)。進(jìn)行綜系統。合考查后,擬采用由計算機、RTU(遠程終端單元)、安全柵、繼電器、流量積算儀等設備組成的控制系-、系統設計統。計算機是實(shí)現自動(dòng)化管理的重要設備,其上需1.設計目標及原則要運行監控軟件,由它對系統進(jìn)行統一管理。RTU系統應具備高可靠性和盡可能強的系統能力，標準配置為 4個(gè)輸入/輸出模塊(DI、DO、AI、AO)，包括:數據采集、安全監控、系統調節控制、系統自動(dòng)在點(diǎn)數不夠時(shí)可外接相應的模塊;它還帶有2個(gè)以診斷、對生產(chǎn)區內可燃氣體泄漏進(jìn)行監測報警等功太網(wǎng)口 ,可實(shí)現本地和遠程的高速通信;還具備232/能。站控系統在實(shí)時(shí)接受調度中心監控的同時(shí),還485通信能力。另外,在RTU中還可以編寫(xiě)簡(jiǎn)單的應具備足夠的自我支持運行能力，以確保系統的可程序,實(shí)現與計算機的部分冗余控制。它是計算機靠性。調度控制中心的調度和操作人員能通過(guò)操作與現場(chǎng)儀表的中介。流量積算儀用于測量管道中的員工作站提供的管道系統工藝過(guò)程的壓力、溫度、流流量,并能提供其他參數及短期歷史數據。繼電器量、水分含量等信息,完成對管道全線(xiàn)的監控及運行用于數字量反饋及控制。天然氣站控系統硬件結構管理。如圖1所示。本系統主要為山東濟南區某輸氣管道的改造而系統的工作過(guò)程大致為:現場(chǎng)儀表采集數據,經(jīng)設計.在設計時(shí)需要考慮并實(shí)現在保證安全可靠的安全柵(及繼電器)將信號傳遞到RTU,RTU再通同時(shí),能充分利用原有資源。過(guò)網(wǎng)絡(luò )接口連接將數據傳遞給計算機;計算機對數2.硬件設計據進(jìn)行處理(部分數據由RTU處理),再經(jīng)RTU實(shí)在選擇所采用的控制設備時(shí),首先要考查現場(chǎng)現對現場(chǎng)設備的監視與控制;與流量相關(guān)的部分數使用的各種一次儀表?，F場(chǎng)采用的儀表主要有:孔據經(jīng)流量積算儀傳遞給計算機。板流量計、轉子流量計、球閥、調壓閥、熱敏電阻、壓3.軟件設計力傳感器等。對這些一次儀表或控制設備,需考查軟件是整個(gè)系統的核心,其質(zhì)量高低關(guān)系到系其量程、信號形式、信號輸入輸出范圍、數量以確定統的安全性、 可靠性及擴展性。軟件用于處理數據、*本成果為北京英華智科研發(fā)展公司基金資助課題。作者簡(jiǎn)介:董春紅.1975年生,碩士;主要研究方向為控制理論與控制工程。地址:( 1008北京市海淀區。電話(huà):(010)儲運與集輸工程天然氣工業(yè)2005年2月三打印機.SQL SERVER I安全檢直1選量欣駕修備份/恢復RTU模[ 數據采集八fus處理模塊隨電器間一GUI受全鎮)111111IRTU及其他控制模塊外圍設備J(端子排↓通訊模塊10110010100101001000站挖系統!-AWAN/LAN調度中心其他站控系統圖1天然氣站控系統硬件結構圖控制設備,并要實(shí)現與調度中心的協(xié)作,同時(shí)它還是圖3站控軟件系統結構圖人機交互的接口。這部分采用Citect組態(tài)軟件進(jìn)行現在報表和趨勢曲線(xiàn)上，由數據采集/處理、備份/恢設計。利用Citect設計的系統易于擴展,在生產(chǎn)工復及GUI模塊實(shí)現。軟件周期性地生成數據報表.藝和信息處理需求發(fā)生變化時(shí),總能與需求保持同隨時(shí)打印。趨勢曲線(xiàn)可實(shí)時(shí)地監測流量數據的變化步。另外,它與RTU配合緊密,可實(shí)現數據在兩者情況，形象地表示出各種數據的波動(dòng)。備份數據是間的無(wú)縫交換。軟件的人機接口部分設計為圖2所示的結構，為了給以后的生產(chǎn)提供參考,這些歷史數據在恢復后可通過(guò)報表或趨勢曲線(xiàn)圖查看。界面上增加導航條,方便各功能間的轉換。各種參數的設置與提取由控制模塊配合GUI流墊控制模塊實(shí)現。對于流量積算儀及其他提供了通信接口的儀表.軟件能讀取并設置其參數。這樣就方便了報表系統操作員的操作，而且所有(或大部分)參數都在一個(gè)趨勢曲線(xiàn)界面中顯示,給人一種整體而全面的感覺(jué)。系統參數系統安全性保障。安全性有兩方面的含義:一[.程參數是在操作員發(fā)出正確指令的情況下,系統不會(huì )產(chǎn)生貸錄意想不到的動(dòng)作;二是系統不會(huì )被不具有權限的人縣出登錄員所操作,或不會(huì )被人惡意操作。前者主要由對整退出系統個(gè)系統正確而細致的設計來(lái)保障,而后者就主要靠權限機制來(lái)保障了。在設計時(shí),安全性檢查要包含圖2人機接口結構示意圖到系統的各個(gè)部分。另一方面要檢查操作的可行參照這種結構以及對其他因素的考慮,軟件劃性,一方面要檢查發(fā)出指令的操作員權限的有效性。分為以下部分:流程控制、歷史數據的查看、分析備對于后者,將系統劃分為不同的部分,執行每部分操份與輸出、各種參數的設置與提取、系統安全性保作需要相應的權限,同時(shí)將這種權限分配給不同的障、數據警報處理、與RTU通信及數據交換、與調度人。數據警報處理由數據采集/處理模塊處理。對中心的數據交換等(見(jiàn)圖3)。流程控制由數據采集/處理、控制及人機接口于像壓力這樣的參數,其值必須限定在某個(gè)范圍內,超出范圍就要進(jìn)行相應的處理。所以要對這類(lèi)參數(GUI)模塊實(shí)現。此功能要體現實(shí)際的工藝過(guò)程，設定上下限,越界后及時(shí)發(fā)出警報。提供主要的流量數據及控制方式。界面要- -目了與RTU通信及數據交換。此功能是由以太網(wǎng)然,在設計時(shí)可參照站場(chǎng)工藝流程圖。為媒介的，部分數據的采集及對現場(chǎng)各控制閥的操歷中數據的杏看公析名公七輸山比Th能休第25卷第2期天然氣工業(yè)儲運與集輸工程|的變量是通過(guò)地址進(jìn)行映射的,兩者可實(shí)現同步變三、總結化，其數據交換是透明的。與調度中心的數據交換由通訊模塊實(shí)現。通過(guò)本系統實(shí)現了天然氣輸送的遠程監視、控制、數通訊模塊，數據中心與站控系統中的數據采集/處據采集,集中式管理。 網(wǎng)絡(luò )通訊功能實(shí)現了智能化理控制.GUI等模塊聯(lián)系起來(lái),從而實(shí)現數據中心的集中管理。 系統成本低、使用可靠,實(shí)現了最初的對各站的集中控制。設計目標。最后需要說(shuō)明的是,在RTU中需要設計部分程參考文南序。RTU要對采集到的模擬量數據進(jìn)行預處理,將電壓或電流信號轉換為相應的物理量;它要將計算1魏廉敦.天然氣長(cháng)輸管道工程自動(dòng)化.天然氣與石油，機發(fā)出的指令經(jīng)邏輯運算轉換為相應的電信號,從2000;18(3):38~40 .而控制各種調節閥。2 吳長(cháng)春,邵國泰.世界天然氣管道發(fā)展水平(5).石油規劃設計,1996;(3):18~21二、系統特點(diǎn)3姚偉,祁國成.從陜京輸氣管道工程SCADA系統看油氣RTU儀和流量積算儀工作穩定,數據采集和計管道SCADA系統設計.天然氣工業(yè), 2000;20(3):86~894謝安俊,范啟中. 陜京輸氣管道SCADA/P0AS系統.天算精確,系統穩定可靠;各路信號均通過(guò)防爆安全柵然氣工業(yè), 1998;18(1):73~76進(jìn)行傳遞,從電氣上保障了系統的安全性;計算機和RTU均具備以太網(wǎng)接口,RTU除了和本地計算機(收稿日期2004-12-08 編輯居維清)聯(lián)網(wǎng)外，還可以通過(guò)另一網(wǎng)口連接調度中心,實(shí)現網(wǎng)絡(luò )的冗余控制;友好的中文界面.操作簡(jiǎn)單易行。磨溪氣田掀起增儲上產(chǎn)高潮在2005年1月22日四川石油管理局、西南油氣田公司黨委中心集體學(xué)習中國石油集團公司工作會(huì )議文件過(guò)程中，兩家企業(yè)的領(lǐng)導明確提出了“西南油氣田公司產(chǎn)氣110億立方米,四川石油管理局產(chǎn)氣5億立方米”的目標.特別強調要組織精兵強將,加快磨溪氣田嘉陵江氣藏天然氣開(kāi)發(fā)進(jìn)度，緩解四川油氣田增儲上產(chǎn)的壓力。磨溪氣田位于四川盆地中部。1987年1月,磨9井完成鉆井工程,測試日產(chǎn)量達11.87萬(wàn)立方米,從而發(fā)現了磨溪氣田雷口坡氣藏.探明儲量約250億立方米,建成年產(chǎn)能4億多立方米。此次磨溪氣田會(huì )戰,計劃至少鉆井50口,探明300億立方米儲量,建成年產(chǎn)能5億立方米,相當于西南油氣田公司年度鉆井工作量的1/4.探明儲量的1/2 ,新增產(chǎn)能的1/4。兩家單位在進(jìn)行了充分協(xié)商后,制定了強化后勤保障的一系列制度，要求各司其職.各負其責,做到鉆前工程不等井位、鉆機不等井場(chǎng)、井隊不等井下施工作業(yè)。由鉆井、泥漿、機械等專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員組成現場(chǎng)技術(shù)服務(wù)”流動(dòng)戰車(chē)" ,優(yōu)化鉆井參數、井身結構、泥漿性能，摸索提高鉆井速度、保護好油氣層的方法,并指導推廣,確保一個(gè)井隊當年"三開(kāi)三完"。在鉆井設備上,尤其要保證柴油機、泥漿泵和固控設備的性能優(yōu)良.為泵壓升上去、鉆壓加上去、泥漿固相降下來(lái)、鉆井速度提上去創(chuàng )造條件。目前,磨溪氣田已部署19口井,有7個(gè)鉆并隊在磨溪氣田開(kāi)始了鉆井作業(yè)。1月26日.四川油氣田將組織有關(guān)專(zhuān)家和技術(shù)人員研討加快磨溪氣田勘探開(kāi)發(fā)建設速度的技術(shù)措施，確保成熟、適用.配套的新工藝、新技術(shù)應用于會(huì )戰中。(蔣靜萍摘自《石油商報》