SCADA 系统在输气管道工程中的应用

顾 萤

（国电南瑞南京控制系统有限公司，江苏 南京 210000）

1 输气管道SCADA 系统概述与组成内容

1.1 输气管道SCADA 系统概述

现阶段，我国输气管道全线自动化还处于初步发展阶段，大部分输气管道都是以占地就地控制、站控中心控制方式为主。输气管道全线工作人员在实际工作期间，都使用语音通话设备，这样能够更加有效的开展人工调度工作。但是这种人工调度的方式在工作期间，经常会产生一些问题，无法满足输气管道工程建设需求。而输气管道SCADA 系统作为一种新型监控和信息数据采集系统，被多种输气管道工程施工单位广泛使用。输气管道SCADA 系统具有集中和分散两种控制形式，即便通信中心、调度控制设备出现故障问题，其也能单独运行。

1.2 输气管道SCADA 系统组成内容

在对SCADA 系统进行设计期间，主要就是以其可行性和相关施工技术为依据进行研究，以SCADA 系统安全性、先进性以及实用性为基础设计原则[1]。在此期间为了能够保证输气管道SCADA 系统平稳运行、正确输送效率，将其设置在城市中心方便对其进行控制的位置，通过这样的方式保证多种不同功能作用的站场等相关控制系统平稳运行，可以通过远程控制的形式，开展数据采集、工作动态监控以及管理工作。控制中心与各个站点之间通过光缆来传输通信线路，运用点对点、半双工的方式开展通信工作。

2 输气管道SCADA 系统的功能作用

2.1 冗余功能

输气管线数据通信量比较少，其整体的控制要求都比较简单。基于此种状况，要将各个分项服务器的多项功能，全部集中一台服务器上进行管控；而这个服务器主要承担着整体数据采集与控制工作职责，无论是在怎样的时间段，都要保证服务器与站控系统之间都能够顺利开展数据采集与传输工作，同时其也是输气管道SCADA 系统向网络化方向发展的重要举措[2]。在充分运用其冗余功能期间，要注重考虑SCADA 系统的安全性与实用性，全面考虑控制中心的冗余配置，进而保证主从服务器热备能够顺利运行。输气管道SCADA 系统在日常运行期间，都是主服务器来掌握整体控制权，其将采集到的数据和相关信息通过网络及时传送到后备服务器中，在一定意义来讲后备服务器扮演着显示终端的角色。如果主从服务器发生故障，后备服务器就要按照最初预留的时间间隔要求，从大量的动态数据中读取出有价值的数据，进而开展判断工作，这样其就能够在第一时间内开展相关的执行与管控工作。为了能够不断优化冗余结构，在积极运用工控软件的基础上，要严格按照服务器工作流程图开展每一项工作内容，如图1 所示。

图1 服务器工作流程图

2.2 实时监控功能

（1）工作技术图的切换功能

控制中心监控程序提供了6 幅天然气输送技术动态显示界面，其中包括1 副全线技术流程总界面和5副局部工艺放大图。通过对这些图进行详细分析，能够准确地掌握输气管道整体运行状况，并能够根据需求进行任意切换。而每一个控制中心都具有多幅动态显示界面，通过对其进行详细分析，能够准确掌握各站设备的实际运行状况。

（2）工作流程自动监管功能

控制中心和各个站场的系统操作人员，通过点击鼠标就能够正确设置各项参数，进而准确操控阀门，能够监管实际工作流程、选择工作流程的启动和停止的时间等[3]。不仅如此，输气管道SCADA 系统中能够准确显示出柱状图和具体的模拟数据，这样能够有效提升数据观察的科学性与合理性；还可准确展现包括温度、压力坡降曲线等在内的数据信息，进而从宏观的角度对整体系统的运行进行监管。

3 输气管道SCADA 系统的调试措施

3.1 正确开展硬件调试工作

在对PLC、MMI 系统以及多种通信连接系统的开关和连线等设备进行设定之后，要对每一个系统进行全面检查，查看其是否能够有效受电，并评估运行状态是否正常。保证上机位能够正常供电，通过应用程序其能够自动进入到实际的操作环境中，这样各个站场的PLC与施工现场的设备就能够正确开展通信工作。

3.2 做好冗余检验工作和软件调试工作

在各个控制中心的上位机与各个战场的PLC 正常通信的基础上，要以输气管道工程控制中心的冗余系统为核心，将其与硬件进行连接；对通信数据进行测试时，充分运用不同站场的时钟秒单元地址数据[4]。主、从服务器能够单独正常运，进而保证能够正常接收通信测试数据；主、从服务器如果处于同时运行的状况，但是冗余通信程序度没能正常运行时，服务器需要搭载同一数据通道来完成PLC 读写任务，在这种状况下就会使各项数据造成冲突，就会出现接收通信测试数据时通时断的现象。

在安装完系统软件之后，需经过科学检测之后再将其投入使用；注重检查控制中心与各站场之间的实际通信状况，准确收集数据信息；发送网络时针操作指令，确保站场准确接收信号，以根据设计要求将各个站场以及控制中心的运行状态准确显示出来。

3.3 科学开展回路调试工作

（1）调试温度、压力以及流量仪表

各个站场要调试出需要测试的温度、压力以及流量模拟点，在相对应的变送器上连接信号发生器，从而输送出相应的信号，在站场和控制中的实际管控页面上认真检查其PV 值是否与其标准点相对应。在完成信号检查工作之后，保证回路处于标准状况；否则要对每一个回路图进行检查和处理，直到其恢复到正常状况。

（2）调试电动球阀

在站场中调试出相应的阀门，在保证气路畅通之后，要准确设置开、关以及停信号，注重检查阀门的开关状况是否满足标准要求、开关回讯是否处于标准闭合状态；注重检查站场活动和控制中心流程图管控画面中阀门是否能够在开过程、关过程、偏差报警等现象时，每一个动作处于正确的回路状态。

（3）调试清管指示器和气相色谱分析仪

在各站场和控制中心的上位机中调试出具清管指示测试点的流程页面，将其与清管指示器进行对应，通过人工才操作的方式开展打开与闭合状况，详细观察画面中对应的测试点，对其变化状况进行详细分析，这样就能保证每一个动作处于标准位置，进而优化回路转变结构。要注重开展气相色谱分析仪调试工作[5]。首先，要注重检查BTU 和PLC 是否正确进行连接。实际上每一个站场都设有气相色谱分析仪，其中BTU 和PLC 也在正式连接，通过这样的方式能够准确掌握的天然气组成状况和实际热值数据。其次，要检查BTU各路气的连接状况，检查整体电路是否正确连接。最后，在打开相应电源之前，要用氨气对其吹扫15 min 之后在对其开展开机测试工作，将BTU 实际测试结果与站场和控制中心上位机中显示的解果进行对比，二者如果处于一致状态，能够确定此回路满足标准要求。

（4）调试火灾或是烟雾报警系统

在站场和控制中心安装火灾或是烟雾感应系统，一旦发生这两种状况时，观察站场和控制中心就能够及时响起警报，如果其显示的状况和报警状况都符合实际状况，那么证明其调式工作具有有效性。

4 结 论

在输气管道工程正确应用SCADA 系统，经过多年的安全平稳运行，其多项指标都能够满足实际设计需求。输气管道SCADA 系统与其他天然气管道系统进行比较，更具有先进性和科学性。