SCADA 系統(tǒng)在輸氣管道工程中的應(yīng)用

顧 螢

（國(guó)電南瑞南京控制系統(tǒng)有限公司，江蘇 南京 210000）

1 輸氣管道SCADA 系統(tǒng)概述與組成內(nèi)容

1.1 輸氣管道SCADA 系統(tǒng)概述

現(xiàn)階段，我國(guó)輸氣管道全線(xiàn)自動(dòng)化還處于初步發(fā)展階段，大部分輸氣管道都是以占地就地控制、站控中心控制方式為主。輸氣管道全線(xiàn)工作人員在實(shí)際工作期間，都使用語(yǔ)音通話(huà)設(shè)備，這樣能夠更加有效的開(kāi)展人工調(diào)度工作。但是這種人工調(diào)度的方式在工作期間，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生一些問(wèn)題，無(wú)法滿(mǎn)足輸氣管道工程建設(shè)需求。而輸氣管道SCADA 系統(tǒng)作為一種新型監(jiān)控和信息數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，被多種輸氣管道工程施工單位廣泛使用。輸氣管道SCADA 系統(tǒng)具有集中和分散兩種控制形式，即便通信中心、調(diào)度控制設(shè)備出現(xiàn)故障問(wèn)題，其也能單獨(dú)運(yùn)行。

1.2 輸氣管道SCADA 系統(tǒng)組成內(nèi)容

在對(duì)SCADA 系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)期間，主要就是以其可行性和相關(guān)施工技術(shù)為依據(jù)進(jìn)行研究，以SCADA 系統(tǒng)安全性、先進(jìn)性以及實(shí)用性為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)原則[1]。在此期間為了能夠保證輸氣管道SCADA 系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行、正確輸送效率，將其設(shè)置在城市中心方便對(duì)其進(jìn)行控制的位置，通過(guò)這樣的方式保證多種不同功能作用的站場(chǎng)等相關(guān)控制系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行，可以通過(guò)遠(yuǎn)程控制的形式，開(kāi)展數(shù)據(jù)采集、工作動(dòng)態(tài)監(jiān)控以及管理工作。控制中心與各個(gè)站點(diǎn)之間通過(guò)光纜來(lái)傳輸通信線(xiàn)路，運(yùn)用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、半雙工的方式開(kāi)展通信工作。

2 輸氣管道SCADA 系統(tǒng)的功能作用

2.1 冗余功能

輸氣管線(xiàn)數(shù)據(jù)通信量比較少，其整體的控制要求都比較簡(jiǎn)單?；诖朔N狀況，要將各個(gè)分項(xiàng)服務(wù)器的多項(xiàng)功能，全部集中一臺(tái)服務(wù)器上進(jìn)行管控；而這個(gè)服務(wù)器主要承擔(dān)著整體數(shù)據(jù)采集與控制工作職責(zé)，無(wú)論是在怎樣的時(shí)間段，都要保證服務(wù)器與站控系統(tǒng)之間都能夠順利開(kāi)展數(shù)據(jù)采集與傳輸工作，同時(shí)其也是輸氣管道SCADA 系統(tǒng)向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的重要舉措[2]。在充分運(yùn)用其冗余功能期間，要注重考慮SCADA 系統(tǒng)的安全性與實(shí)用性，全面考慮控制中心的冗余配置，進(jìn)而保證主從服務(wù)器熱備能夠順利運(yùn)行。輸氣管道SCADA 系統(tǒng)在日常運(yùn)行期間，都是主服務(wù)器來(lái)掌握整體控制權(quán)，其將采集到的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)及時(shí)傳送到后備服務(wù)器中，在一定意義來(lái)講后備服務(wù)器扮演著顯示終端的角色。如果主從服務(wù)器發(fā)生故障，后備服務(wù)器就要按照最初預(yù)留的時(shí)間間隔要求，從大量的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)中讀取出有價(jià)值的數(shù)據(jù)，進(jìn)而開(kāi)展判斷工作，這樣其就能夠在第一時(shí)間內(nèi)開(kāi)展相關(guān)的執(zhí)行與管控工作。為了能夠不斷優(yōu)化冗余結(jié)構(gòu)，在積極運(yùn)用工控軟件的基礎(chǔ)上，要嚴(yán)格按照服務(wù)器工作流程圖開(kāi)展每一項(xiàng)工作內(nèi)容，如圖1 所示。

圖1 服務(wù)器工作流程圖

2.2 實(shí)時(shí)監(jiān)控功能

（1）工作技術(shù)圖的切換功能

控制中心監(jiān)控程序提供了6 幅天然氣輸送技術(shù)動(dòng)態(tài)顯示界面，其中包括1 副全線(xiàn)技術(shù)流程總界面和5副局部工藝放大圖。通過(guò)對(duì)這些圖進(jìn)行詳細(xì)分析，能夠準(zhǔn)確地掌握輸氣管道整體運(yùn)行狀況，并能夠根據(jù)需求進(jìn)行任意切換。而每一個(gè)控制中心都具有多幅動(dòng)態(tài)顯示界面，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)分析，能夠準(zhǔn)確掌握各站設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況。

（2）工作流程自動(dòng)監(jiān)管功能

控制中心和各個(gè)站場(chǎng)的系統(tǒng)操作人員，通過(guò)點(diǎn)擊鼠標(biāo)就能夠正確設(shè)置各項(xiàng)參數(shù)，進(jìn)而準(zhǔn)確操控閥門(mén)，能夠監(jiān)管實(shí)際工作流程、選擇工作流程的啟動(dòng)和停止的時(shí)間等[3]。不僅如此，輸氣管道SCADA 系統(tǒng)中能夠準(zhǔn)確顯示出柱狀圖和具體的模擬數(shù)據(jù)，這樣能夠有效提升數(shù)據(jù)觀察的科學(xué)性與合理性；還可準(zhǔn)確展現(xiàn)包括溫度、壓力坡降曲線(xiàn)等在內(nèi)的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)而從宏觀的角度對(duì)整體系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)管。

3 輸氣管道SCADA 系統(tǒng)的調(diào)試措施

3.1 正確開(kāi)展硬件調(diào)試工作

在對(duì)PLC、MMI 系統(tǒng)以及多種通信連接系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)和連線(xiàn)等設(shè)備進(jìn)行設(shè)定之后，要對(duì)每一個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，查看其是否能夠有效受電，并評(píng)估運(yùn)行狀態(tài)是否正常。保證上機(jī)位能夠正常供電，通過(guò)應(yīng)用程序其能夠自動(dòng)進(jìn)入到實(shí)際的操作環(huán)境中，這樣各個(gè)站場(chǎng)的PLC與施工現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備就能夠正確開(kāi)展通信工作。

3.2 做好冗余檢驗(yàn)工作和軟件調(diào)試工作

在各個(gè)控制中心的上位機(jī)與各個(gè)戰(zhàn)場(chǎng)的PLC 正常通信的基礎(chǔ)上，要以輸氣管道工程控制中心的冗余系統(tǒng)為核心，將其與硬件進(jìn)行連接；對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)試時(shí)，充分運(yùn)用不同站場(chǎng)的時(shí)鐘秒單元地址數(shù)據(jù)[4]。主、從服務(wù)器能夠單獨(dú)正常運(yùn)，進(jìn)而保證能夠正常接收通信測(cè)試數(shù)據(jù)；主、從服務(wù)器如果處于同時(shí)運(yùn)行的狀況，但是冗余通信程序度沒(méi)能正常運(yùn)行時(shí)，服務(wù)器需要搭載同一數(shù)據(jù)通道來(lái)完成PLC 讀寫(xiě)任務(wù)，在這種狀況下就會(huì)使各項(xiàng)數(shù)據(jù)造成沖突，就會(huì)出現(xiàn)接收通信測(cè)試數(shù)據(jù)時(shí)通時(shí)斷的現(xiàn)象。

在安裝完系統(tǒng)軟件之后，需經(jīng)過(guò)科學(xué)檢測(cè)之后再將其投入使用；注重檢查控制中心與各站場(chǎng)之間的實(shí)際通信狀況，準(zhǔn)確收集數(shù)據(jù)信息；發(fā)送網(wǎng)絡(luò)時(shí)針操作指令，確保站場(chǎng)準(zhǔn)確接收信號(hào)，以根據(jù)設(shè)計(jì)要求將各個(gè)站場(chǎng)以及控制中心的運(yùn)行狀態(tài)準(zhǔn)確顯示出來(lái)。

3.3 科學(xué)開(kāi)展回路調(diào)試工作

（1）調(diào)試溫度、壓力以及流量?jī)x表

各個(gè)站場(chǎng)要調(diào)試出需要測(cè)試的溫度、壓力以及流量模擬點(diǎn)，在相對(duì)應(yīng)的變送器上連接信號(hào)發(fā)生器，從而輸送出相應(yīng)的信號(hào)，在站場(chǎng)和控制中的實(shí)際管控頁(yè)面上認(rèn)真檢查其PV 值是否與其標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)相對(duì)應(yīng)。在完成信號(hào)檢查工作之后，保證回路處于標(biāo)準(zhǔn)狀況；否則要對(duì)每一個(gè)回路圖進(jìn)行檢查和處理，直到其恢復(fù)到正常狀況。

（2）調(diào)試電動(dòng)球閥

在站場(chǎng)中調(diào)試出相應(yīng)的閥門(mén)，在保證氣路暢通之后，要準(zhǔn)確設(shè)置開(kāi)、關(guān)以及停信號(hào)，注重檢查閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀況是否滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求、開(kāi)關(guān)回訊是否處于標(biāo)準(zhǔn)閉合狀態(tài)；注重檢查站場(chǎng)活動(dòng)和控制中心流程圖管控畫(huà)面中閥門(mén)是否能夠在開(kāi)過(guò)程、關(guān)過(guò)程、偏差報(bào)警等現(xiàn)象時(shí)，每一個(gè)動(dòng)作處于正確的回路狀態(tài)。

（3）調(diào)試清管指示器和氣相色譜分析儀

在各站場(chǎng)和控制中心的上位機(jī)中調(diào)試出具清管指示測(cè)試點(diǎn)的流程頁(yè)面，將其與清管指示器進(jìn)行對(duì)應(yīng)，通過(guò)人工才操作的方式開(kāi)展打開(kāi)與閉合狀況，詳細(xì)觀察畫(huà)面中對(duì)應(yīng)的測(cè)試點(diǎn)，對(duì)其變化狀況進(jìn)行詳細(xì)分析，這樣就能保證每一個(gè)動(dòng)作處于標(biāo)準(zhǔn)位置，進(jìn)而優(yōu)化回路轉(zhuǎn)變結(jié)構(gòu)。要注重開(kāi)展氣相色譜分析儀調(diào)試工作[5]。首先，要注重檢查BTU 和PLC 是否正確進(jìn)行連接。實(shí)際上每一個(gè)站場(chǎng)都設(shè)有氣相色譜分析儀，其中BTU 和PLC 也在正式連接，通過(guò)這樣的方式能夠準(zhǔn)確掌握的天然氣組成狀況和實(shí)際熱值數(shù)據(jù)。其次，要檢查BTU各路氣的連接狀況，檢查整體電路是否正確連接。最后，在打開(kāi)相應(yīng)電源之前，要用氨氣對(duì)其吹掃15 min 之后在對(duì)其開(kāi)展開(kāi)機(jī)測(cè)試工作，將BTU 實(shí)際測(cè)試結(jié)果與站場(chǎng)和控制中心上位機(jī)中顯示的解果進(jìn)行對(duì)比，二者如果處于一致?tīng)顟B(tài)，能夠確定此回路滿(mǎn)足標(biāo)準(zhǔn)要求。

（4）調(diào)試火災(zāi)或是煙霧報(bào)警系統(tǒng)

在站場(chǎng)和控制中心安裝火災(zāi)或是煙霧感應(yīng)系統(tǒng)，一旦發(fā)生這兩種狀況時(shí)，觀察站場(chǎng)和控制中心就能夠及時(shí)響起警報(bào)，如果其顯示的狀況和報(bào)警狀況都符合實(shí)際狀況，那么證明其調(diào)式工作具有有效性。

4 結(jié) 論

在輸氣管道工程正確應(yīng)用SCADA 系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)多年的安全平穩(wěn)運(yùn)行，其多項(xiàng)指標(biāo)都能夠滿(mǎn)足實(shí)際設(shè)計(jì)需求。輸氣管道SCADA 系統(tǒng)與其他天然氣管道系統(tǒng)進(jìn)行比較，更具有先進(jìn)性和科學(xué)性。