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【摘要】
傳統的人工記錄、逐級匯報的長輸氣管線監控方式已不適應生產調度快速化和城市發展數字化、信息化戰略的要求。數據采集與監視控制系統－SCADA系統為長輸氣管線自動化的發展提供了方向。本文介紹了濟南－淄博線天然氣輸配管網SCADA系統，主要包括系統總體結構及各部分的功能與實現。系統投入使用后，運行穩定可靠，節省了大量人力，大大提高了生產調度速度。

【關鍵詞】
長輸氣管線，監視控制，遠程調度，SCADA系統

【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
　　城市燃氣作為城市重要的公用基礎設施是現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，諸如化學工業原料、工業燃料、商業及民用燃料、汽車燃料、集中供熱與發電等，是主要的一次性消耗能源之一。
　　城市燃氣企業的特點是：分布式、集散型、網絡化、全開放。目前，在大多數城市燃氣輸配管網中，對各調壓站的監控仍采取人工記錄、逐級匯報的方法。為滿足對生產過程的調度指揮，建立數字化、信息化城市，需要可靠的SCADA系統。
　　SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統[1]，即數據采集與監視控制系統，是以計算機為基礎的生產過程控制與遠程調度相結合的自動化系統，已廣泛應用于電力系統、天然氣集輸、石油化工等諸多領域。SCADA系統可實現實時采集現場數據，對工業現場進行本地或遠程的自動控制，對工藝流程進行全面、實時的監視，并為生產、調度和管理提供必要的數據等多方面功能。

2 系統總體結構
　　濟南－淄博線SCADA系統由濟南輸氣站站控系統、董家鎮輸氣站站控系統、章丘輸氣站站控系統、周村輸氣站站控系統、齊魯輸氣站站控系統和一個調度中心組成，各站站控系統通過光纖設備與調度中心相連，構成生產過程本地站控系統監控與調度中心遠程監控相結合的雙層網絡系統。
　　站控系統采用RTU[2]作為數據采集、本地控制及遠程數據通訊單元。和PLC控制器相比，RTU控制單元具有通訊距離較長,數據傳輸數度快，準確性高，具有強大的通訊接口,適用于惡劣的工業現場等特點；天然氣計量采用已經通過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組態軟件[3]為平臺開發，能夠顯示所有工藝流程、過程參數、趨勢圖、監控主要設備運行狀態和輸氣過程，完成報警和各種管理報表的打印以及數據的存儲的功能。
　　調度中心由服務器和光纖連接設備構成。服務器通過光纖連接設備，實時讀取各輸氣站中RTU控制單元內的數據，并通過citect組態軟件平臺，顯示各站的所有工藝流程、過程參數、趨勢圖，監控各站主要設備運行狀態，打印各種管理報表以及存儲各站組要的生產數據。

3 系統各部分主要功能及實現
3.1 輸氣站站控部分功能與特點：
（1）計量功能：
　　本系統采用通過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傳輸到上位機，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控。

(2）人性化生產操作界面：
　　根據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，并且能夠實時顯示現場計量參數、進出站壓力、進出站溫度、地溫、重要電動球閥狀態等一系列重要生產數據，值班人員通過查看計算機操作界面便可全面了解現場生產情況。另外，通過操作界面可以對現場重要電動球閥進行控制，特別是在緊急事故發生時，值班人員在控制室里能夠快速完成電動球閥的開關工作，提高了生產的安全系數。

（3）強大的報警功能：
　　系統中采用聲光結合的報警方式，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生的原因和位置，確保安全平穩生產。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；計量儀表連接狀態報警。

（4）豐富的歷史曲線：
　　系統中提供了各計量支路中的壓力、差壓、溫度、瞬時流量計量參數和進出站壓力等參數的趨勢曲線，通過曲線可針對某時段具體分析天然氣計量參數變化趨勢，對分析輸差，調配氣量，檢測儀表提供重要的輔助作用。

（5）按時自動生成生產報表：
　　根據生產需要，系統每小時自動生成一份生產報表，報表中包括重要電動球閥狀態、各支路計量參數數值及進出站壓力值等參數。作為生產重要資料，報表可連續保存一個月，并可根據實際需要延長保存時間。

（6）參數設定功能：
　　由于天然氣組分的不定性，需要定時的根據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，實現根據變送器量程的改變重新設定系統內部參數，來確保變送器顯示數值的正確性，滿足生產需要。



（7）可靠的安全性：
　　系統采用權限操作方式，即不同操作權限的操作人員只能操作本權限內的功能。系統中一般操作人員可以實現讀取工藝參數，讀取報表，查看趨勢曲線和報警的功能。通過登陸密碼登陸，獲取高級權限的操作人員，可以獲得生產參數的修改和電動球閥控制的功能。繼續登陸，獲得更高權限的操作人員則可以對系統進行修改和完善。通過這樣的權限設置，一方面，避免了誤操作對生產造成影響，另一方面，可以保證生產參數的安全性，確保正常生產。

3.2調度中心的功能與特點：
　　遠程實時監控是SCADA系統優于其它自動化系統的一個最大的特點，在濟－淄線SCADA系統中，調度中心的作用就是這一特點的充分體現。
　　調度中心的操作界面如下圖所示：


　　在調度中心的操作界面中可以讀取SCADA系統網絡范圍內的所有輸氣站的生產參數，并且可以通過點擊各輸氣站的圖標，調出各輸氣站的操作界面進行監控。通過調度中心操作系統，調度人員可以在第一時間，更加直觀的了解到SCADA系統內任意輸氣站的生產情況。另外，調度中心配有大容量硬盤空間，可以長時間保存必要的生產參數。目前，調度中心服務器及有關軟件已經調試通過，待光纖通信設備調試通過后，即可實現整個SCADA系統的聯網，實現設計的強大功能。

四 總結
　　濟南－淄博線SCADA系統各輸氣站站控系統先后投用至今，運行穩定可靠，操作簡便，深受操作人員的歡迎。站控系統成功投運后，充分發揮了自動化全天候監測手段，實現了由原來人工2小時一次巡回檢查改為計算機實時自動監控，節省了人力，確保了安全生產、平穩供氣。另外，SCADA系統具有豐富的擴展功能，新開發建設的輸氣站可輕松接入本系統中。

參考文獻：
[1] 宋春花,東營-臨邑輸油管線SCADA系統[J].石油化工自動化.2002.3
[2] 張殿文 陳平, RTU在油田礦區供熱系統的中應用, 電氣時代.2004(3).48-50
[3] 楊賢昭 程耕國, 工業組態軟件Citect的應用研究，武漢科技大學學報：自然科學版.2003,26(3).-285-287

作者簡介：
徐明（1980－），遼寧撫順人，助理工程師，研究方向：天然氣輸送監控系統、SCADA系統工程設計等