关于SCADA系统在城市燃气中的应用

　　摘要：随着城市燃气的迅速发展，SCADA系统在管网运行中的作用日益凸显，本文介绍了SCADA系统的功能、架构、通信等方面内容。
　　主题词：SCADA系统；城市燃气
　　1概述
　　SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。此系统建立在计算机、通讯系统、控制器、传感器基础上，它的主要结构由中央计算机管理系统、系统中继站、远程控制单元RTU（RemoteTerminalUnit）等三级组成。整个系统包括计算机及其网络系统、RTU及其通信系统等，以实现远程控制、站控等功能。它可以应用于石油、化工、电力系统、给水系统等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
　　现代化的城市燃气输配系统是复杂的综合设施，通常由下列部分组成：
　　1、低压、中压以及高压等不同压力等级的燃气管网。
　　2、城市燃气分配站或压气站、各类型的调压站或调压装置。
　　3、储配站。
　　4、监控与调度中心。
　　5、维护管理中心。
　　为确保输送管道及各站场的安全、平稳输气，在调度控制中心设置SCADA系统，集中监视和自动控制全线输气；在各站设置站控制系统，该系统是SCADA系统的远程控制站，是保证SCADA系统正常运行的基础。
　　2SCADA系统的功能要求
　　SCADA系统主要由调度控制中心和后备控制中心的计算机系统、站控制系统SCS、远程终端装置RTU、通信系统构成。在调度控制中心的统一调度下，协调优化运行，并采用全线调度中心控制级、站场控制级和就地控制级的三级控制方式。
　　2.1中心控制级系统
　　计算机控制系统已成为燃气管网运行系统的核心，且其主要任务是从现场手机信息以行使管理功能，系统的配置需能提供：
　　以多余的结构保证高效率；
　　有多余的服务器用作数据收集和由SQL接口标准（主要的SCADA服务器）支撑的实时数据库；
　　有关历史数据库的服务器（由SQL接口标准支撑）。
　　2.2站场控制级系统
　　站场控制装置从简单的外部站到远端站(RTUS)有不同的种类，有的远端站仅作为手机信息以备进一步传送，控制中心得到信息后，可以通过智能远端站实行地区的控制。
　　简单的外部站站务附加的智能控制能力，通常只能处理有限数量的过程数据，如展示阀门的位置、阀门的指令、压力、温度以及一些阴极保护的数据。
　　智能外部站的范围很广，种类很多，也有最简单的。最简单的可以做一些输入数据的计算或处理独立程序的顺序（如计量和减压站）。最复杂的一种可以控制整个的燃气站。
　　2.3就地控制级装置
　　就地控制系统对工艺单体或设备进行手/自动就地控制。当进行设备检修或紧急切断时，可采用就地控制方式。
　　虽然目前燃气系统并没有装设许多可以实行远端控制的现场仪表，但这是燃气系统运行的方向。
　　3SCADA系统的主要设备及架构
　　SCADA主控中心由SCADA服务器、应用软件服务器、双屏调度员工作站、批次计划与跟踪站、泄漏检测站、PLC远程维护站、工程师站及培训站、打印机等组成。
　　

　　SCADA软件主要分为通信与网络软件、操作系统、实时数据库、组态软件和应用软件等5个方面，其中操作系统是所有软件的基础，通信与网络软件是联系硬件设备的纽带，实时数据库是系统信息交换的平台，组态软件是系统架构的工具，应用软件则是SCADA系统功能的表现，是现代化控制和运行系统中的高等级部分，利用现代化的技术解决燃气输配系统中的深层次问题。
　　

　　4.1操作系统是所有软件的基础。
　　川气东送工程选用的操作系统主要有WINDOWS和UNIX（或LINUX），是为了方便用户，管理和控制计算机软硬件资源的系统软件（或程序集合）。操作系统的主要功能是作业管理、文件管理、存储管理、设备管理和进程管理。
　　4.2通信与网络软件是联系硬件设备的纽带。
　　SCADA网络和通信是将信号检测、数据传输、处理、存储、计算、控制等设备或系统连接在一起，以实现系统内的资源共享、信息交换和设备联动，使得各项事务协调运作，它是直接与硬件设备和软件连接的信息公路。在与I/O设备通信过程中，一般采用请求方式和主动发送方式。主动发送方式即I/O设备在数据改变时主动报告数据。设备驱动程序应该能够支持各种通信模式,常见的协议有MODBUS，PROFIBUS等。
　　4.3实时数据库是系统信息交换的平台。
　　在生产装置运行过程中，实时数据库系统实时采集的运行数据，随时掌握装置的运行状况，并通过对生产过程关键数据的监控和分析，对出现的问题及时进行处理，使生产的运行状态保持平稳。当生产状态发生变化时，可以及时地做出反映。通过实时数据库平台，可以利用实时数据和历史数据对生产的工艺过程进行先进控制、优化控制和在线分析，反映生产的规律，实时调整工艺参数，使过程处于优化状态，从而达到提高经济效益的目的。
　　4.4组态软件是系统架构的工具。
　　组态软件提供了各种绘画工具，同时提供了动画连接手段，使图形、文字等与现场的数据相关联。现场数据变化则画面上图形颜色、位置等也相应改变，通过观察画面上的图形文字就可以知晓现场的状态。为了满足过程控制和管理要求，同时还提供趋势图、报表、报警、脚本工具等。
　　4.5应用软件是SCADA系统功能的表现。
　　目前常用有压缩机故障诊断系统、泄漏检测系统、管道在线或离线仿真系统、地理信息管理系统（GIS）、生产调度指挥系统等。
　　5结语
　　成熟的SCADA系统在技术和管理上不断完善，不断发展，其技术进步一刻也没有停止过，并与现代控制理论进行了紧密的结合，如专家系统、模糊决策、神经网络等，同时与当前流行的网络技术、面向对象技术、INTERNET技术以及JAVA技术的应用密切相关。面对当前先进的技术和现场管理日益精细化的要求，需要工程技术人员在应用过程中，不断融合和更新相关信息技术，取长补短，扬长避短，不断推出新一代的SCADA软件和功能。
　　参考文献：
　　《燃气输配》（第三版）中国建筑工业出版社
　　《城镇燃气设计规范》GB50028-2006
　　《燃气输配系统设计与实践》中国建筑工业出版社
　　