1、引言
城市燃氣作為城市重要的公用基礎設施是現(xiàn)代文明城市的重要標志之一，同時，又是國家能源建設的重要組成部分。其利用領域極為廣泛，諸如化學工業(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。
城市燃氣企業(yè)的特點是：分布式、集散型、網(wǎng)絡化、全開放。目前，在大多數(shù)城市燃氣輸配管網(wǎng)中，對各調(diào)壓站的監(jiān)控仍采取人工記錄、逐級匯報的方法。為滿足對生產(chǎn)過程的調(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)，是以計算機為基礎的生產(chǎn)過程控制與遠程調(diào)度相結(jié)合的自動化系統(tǒng)，已廣泛應用于電力系統(tǒng)、天然氣集輸、石油化工等諸多領域。SCADA系統(tǒng)可實現(xiàn)實時采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對工業(yè)現(xiàn)場進行本地或遠程的自動控制，對工藝流程進行全面、實時的監(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)
濟南－淄博線SCADA系統(tǒng)由濟南輸氣站站控系統(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)和一個調(diào)度中心組成，各站站控系統(tǒng)通過光纖設備與調(diào)度中心相連，構(gòu)成生產(chǎn)過程本地站控系統(tǒng)監(jiān)控與調(diào)度中心遠程監(jiān)控相結(jié)合的雙層網(wǎng)絡系統(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,數(shù)據(jù)傳輸數(shù)度快，準確性高，具有強大的通訊接口,適用于惡劣的工業(yè)現(xiàn)場等特點；天然氣計量采用已經(jīng)通過ISO9001：2000中國國際雙認證的獨立的計量儀表進行計算，計算結(jié)果通過上位機(計算機)進行顯示并寫入RTU控制器；上位機操作界面以澳大利亞citect組態(tài)軟件[3]為平臺開發(fā)，能夠顯示所有工藝流程、過程參數(shù)、趨勢圖、監(jiān)控主要設備運行狀態(tài)和輸氣過程，完成報警和各種管理報表的打印以及數(shù)據(jù)的存儲的功能。
調(diào)度中心由服務器和光纖連接設備構(gòu)成。服務器通過光纖連接設備，實時讀取各輸氣站中RTU控制單元內(nèi)的數(shù)據(jù)，并通過citect組態(tài)軟件平臺，顯示各站的所有工藝流程、過程參數(shù)、趨勢圖，監(jiān)控各站主要設備運行狀態(tài)，打印各種管理報表以及存儲各站組要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
3、系統(tǒng)各部分主要功能及實現(xiàn)
3.1 輸氣站站控部分功能與特點
（1）計量功能
本系統(tǒng)采用通過ISO9001：2000中國國際雙認證的流量積算儀作為天然氣計量儀表，測量顯示精度0.5％，完全能夠滿足天然氣計量需要。流量計算儀中的參數(shù)設置簡單、透明，保證了計量的公平、公正、公開。流量計算儀還具有強大的通信接口，通過通信接口將差壓、壓力、溫度、流速、累計流量等重要計量參數(shù)傳輸?shù)缴衔粰C，并在上位機操作界面中顯示，方便值班人員對計量過程的監(jiān)控。
（2）人性化生產(chǎn)操作界面
根據(jù)輸氣站站場實際情況設計的操作界面具有簡明、直觀和便于操作的特點，并且能夠?qū)崟r顯示現(xiàn)場計量參數(shù)、進出站壓力、進出站溫度、地溫、重要電動球閥狀態(tài)等一系列重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)，值班人員通過查看計算機操作界面便可全面了解現(xiàn)場生產(chǎn)情況。另外，通過操作界面可以對現(xiàn)場重要電動球閥進行控制，特別是在緊急事故發(fā)生時，值班人員在控制室里能夠快速完成電動球閥的開關工作，提高了生產(chǎn)的安全系數(shù)。
（3）強大的報警功能
系統(tǒng)中采用聲光結(jié)合的報警方式，并加以文字在操作界面的報警窗口加以說明，確保在第一時間通知值班人員報警產(chǎn)生的原因和位置，確保安全平穩(wěn)生產(chǎn)。報警包括：站場可燃氣體超標報警；進出站壓力超標報警；計量支路差壓值超標報警；重要電動球閥開關動作報警；計量儀表連接狀態(tài)報警。
（4）豐富的歷史曲線
系統(tǒng)中提供了各計量支路中的壓力、差壓、溫度、瞬時流量計量參數(shù)和進出站壓力等參數(shù)的趨勢曲線，通過曲線可針對某時段具體分析天然氣計量參數(shù)變化趨勢，對分析輸差，調(diào)配氣量，檢測儀表提供重要的輔助作用。
（5）按時自動生成生產(chǎn)報表
根據(jù)生產(chǎn)需要，系統(tǒng)每小時自動生成一份生產(chǎn)報表，報表中包括重要電動球閥狀態(tài)、各支路計量參數(shù)數(shù)值及進出站壓力值等參數(shù)。作為生產(chǎn)重要資料，報表可連續(xù)保存一個月，并可根據(jù)實際需要延長保存時間。
（6）參數(shù)設定功能
由于天然氣組分的不定性，需要定時的根據(jù)天然氣氣體組分檢測報告修改流量計算儀中的天然氣組分確保計量的準確，因此系統(tǒng)提供了天然氣組分設定界面，通過計算機通信接口與流量計算儀進行通信，直接將操作界面設定的參數(shù)寫入流量計算儀，完成流量計算儀中的天然氣組分設定。另外，系統(tǒng)還提供了壓力變送器、差壓變送器、溫度變送器量程設定功能，實現(xiàn)根據(jù)變送器量程的改變重新設定系統(tǒng)內(nèi)部參數(shù)，來確保變送器顯示數(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現(xiàn)讀取工藝參數(shù)，讀取報表，查看趨勢曲線和報警的功能。通過登陸密碼登陸，獲取高級權(quán)限的操作人員，可以獲得生產(chǎn)參數(shù)的修改和電動球閥控制的功能。繼續(xù)登陸，獲得更高權(quán)限的操作人員則可以對系統(tǒng)進行修改和完善。通過這樣的權(quán)限設置，一方面，避免了誤操作對生產(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
遠程實時監(jiān)控是SCADA系統(tǒng)優(yōu)于其它自動化系統(tǒng)的一個最大的特點，在濟－淄線SCADA系統(tǒng)中，調(diào)度中心的作用就是這一特點的充分體現(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)絡范圍內(nèi)的所有輸氣站的生產(chǎn)參數(shù)，并且可以通過點擊各輸氣站的圖標，調(diào)出各輸氣站的操作界面進行監(jiān)控。通過調(diào)度中心操作系統(tǒng)，調(diào)度人員可以在第一時間，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，可以長時間保存必要的生產(chǎn)參數(shù)。目前，調(diào)度中心服務器及有關軟件已經(jīng)調(diào)試通過，待光纖通信設備調(diào)試通過后，即可實現(xiàn)整個SCADA系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)設計的強大功能。
4、總結(jié)
濟南－淄博線SCADA系統(tǒng)各輸氣站站控系統(tǒng)先后投用至今，運行穩(wěn)定可靠，操作簡便，深受操作人員的歡迎。站控系統(tǒng)成功投運后，充分發(fā)揮了自動化全天候監(jiān)測手段，實現(xiàn)了由原來人工2小時一次巡回檢查改為計算機實時自動監(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)具有豐富的擴展功能，新開發(fā)建設的輸氣站可輕松接入本系統(tǒng)中。
參考文獻
[1] 宋春花,東營-臨邑輸油管線SCADA系統(tǒng)[J].石油化工自動化.2002.3
[2] 張殿文 陳平, RTU在油田礦區(qū)供熱系統(tǒng)的中應用, 電氣時代.2004(3).48-50
[3] 楊賢昭 程耕國, 工業(yè)組態(tài)軟件Citect的應用研究，武漢科技大學學報：自然科學版.2003,26(3).-285-287
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