城市燃气输配系统中SCADA系统的设计与应用

任志敏

城市燃气输配系统中SCADA系统的设计与应用

任志敏

城市天然气输配管网SCADA系统是保障燃气企业安全生产和可靠供气的有效技术手段，通过SCADA系统实现对燃气输气管网的全线远程监控，可以提高使企业在确保安全生产基础上获得更大经济效益。

SCADA系统即数据采集与监控系统，是为了实现自动化管理和现场监控的生产调度和过程自动化控制系统。它将测量技术、自动控制技术、传感器技术、通信技术、数据库技术等多种技术融合在一起，以完成系统中现场数据的采集、设备的控制、参数的调节以及各类信号的报警、数据的查询、报表制作等。

SCADA系统简介

监控系统。SCADA系统主要对管网的运行工况进行监视，当监控参数超出设定值时及时发出报警，并能对场站阀门开关发出控制信号，实现远程操控。监控系统一般由三级控制，场站控制级、中心控制级以及就地控制级。场站控制级是在场站站控室通过现场仪表数据的远传对设备的压力、温度、流量及运行状态等进行监控，并对相应的阀门进行控制，对数据进行分析汇总后，向调度中心汇报并接受调度的控制指令；中心控制级是由调度中心直接下达命令，可以远程控制各场站及管道的生产参数；就地控制级要对工艺设备进行手/自动就地独立操作。

通信系统。通信系统的任务是完成信息的远距离传输，可采用卫星通信、微波通信、光缆通信和公用通信网等，一般采用主备双通道以提高系统的可靠性。

数据采集系统。 数据采集/控制终端站（英译为RTU/ PLC），是安装于远程站的设备，收集所有现场仪表传感器的信号，以某种通信协议形式传送至SCADA系统中心站。数据采集系统可实现对远程设备的就地控制和数据采集，通过与通信系统相连，实现设备的远程控制和数据的远距离传输。临汾燃气公司SCADA系统的数据采集系统主要由压力变送器及RTU等设备组成。

系统设计

通讯系统的规划。燃气SCADA系统的调度中心侧和站控侧之间的通讯方式选择，需要依据当地通信系统条件、系统规模、系统特点以及地理环境，经过全面的技术性以及经济性比较后进行确定。目前，相对来讲切实可行的是利用成熟的城市公共数据通信网络来搭建SCADA系统的数据传输通道，可选用网通/电信SDH或ADSL，GPRS/CDMA 与 4G 网络等来实现，临汾燃气公司采用中国移动GSM卡通过GPRS网络通信。

报表界面设计。报表界面中需要绘制组合框让用户选择要生成报表的时间，绘制按钮来完成报表生成、浏览、打印的功能的选择，并添加了一个浏览器控件用于显示报表，然后在界面后台脚本中就可以编写VBA程序完成数据库连接、数据查询、Excel表格数据写入等操作。利用iFIX的VBA后台脚本编写程序，使用ADO可以比较容易的连接到iFIX的历史数据库，方便的获取历史数据。

监控终端站。天然气利用工程SCADA 系统监控终端站包括站控系统以及若干个监测点，监控站采用分布式结构完成对管网与站场的工艺过程、控制设备的数据采集、控制、天然气流量计算等多个方面。RTU 和现场的仪表及控制设备相连，实时采集所需要的各工艺参数，例如燃气的压力、流量、温度以及阀门状态等，监控数据由站控系统通过DTU 发出，经过RTU 的逻辑运算处理，进入数据库和工作站软件展现给中心生产的调度人员，完成现场的实时控制，并做好各种记录。调度中心通过通信系统实现和各站控系统、监测点的远程数据进行交换，建立统一的数据采集及集中监控，完成遥测、遥控、遥信与遥调功能。

SCADA系统中超声波流量计数据的监控及应用。燃气输配系统中采用丹尼尔超声波流量计分别对各出口单位进行计量，采用丹尼尔色谱分析仪对管道内天然气进行实时组分分析，现场流量计与色谱分析仪需要通过通信电缆将流量信号及压力温度补偿数据传输到门站监控室内的流量计算机机柜中，通过流量计算机的实时运算和分析，将瞬时标况流量、历史累计流量、日累计流量、气态组分等信息传输到PLC机柜中，通过PLC传输到上位机和数据库中进行监控与储存工作。

SCADA系统的安全监控及应用。在系统中，安全监控主要是由燃气超压报警、燃气泄漏报警器、手动紧急报警器、燃气加臭异常报警以及视频监控等组成。现场设备比如燃气泄漏报警器与燃气加臭机等情形时，将信号传输到门站监控室中的PLC设备中，而SCADA系统能够直接从PLC中读取相关的报警信息，准确识别现场报警位置以及报警级别，同时利用现场视频实时对现场情况进行监控、录像，调度中心能够对各监控点的数据进行实时采集、处理、存储，对现场工艺变量，全线工艺设备运行状态与报警事件进行管理以及监视。

针对我市燃气输配特点设计开发的SCADA 系统，在软硬件成功选型和安装实施的基础上，通过高速、稳定的传输网络，实现对各站点实时监控和综合调度，较大地提升企业信息化水平和生产管理水平，促进企业发展。

（作者单位：太原煤炭气化（集团）临汾燃气有限公司）