SCADA系统在长输管线工程的设计与应用

SCADA系统在长输管线工程的设计与应用

◇新疆化工设计研究院有限责任公司 柏鹏立 【期刊名称】内江科技 【年(卷),期】2014(035)008 【总页数】2

阿克苏-阿拉尔天然气长输管道工程是阿克苏地区内一条新建的输气干线，全线包括2个站场、6座阀室。为了保证管线的安全、平稳、自动运行，采用了SCADA系统对全线各站场级阀室进行监控、调度和管理。

1 SCADA系统在我国油气管道的应用

SCADA系统：先进的监控和数据采集系统（Supervisory Control and Data Acquisition）。

应用：广泛用于电网、水网、输油气管网、智能建筑等领域。

20世纪80年代以前，我国长输管道基本上是常规仪表检测、就地控制；20世纪80年代中期以来，在铁岭- 大连输油管线和东营- 黄岛输油管道复线上引进了国外先进技术，填补了我国管道应用SCADA 系统的空白，达到国外20世纪80 年代水平；在铁岭- 秦皇岛输油管线和轮南- 库尔勒输油管线上采用了我国自行设计的SCADA 系统。

2 SCADA系统设计

2.1 设计思想

现代油气管道自动化管理多采用SCADA 系统。在国内外油气管道设计中，SCADA 系统已成为必不可少的选择，已成为管道系统管理和控制的标准化设施。

系统的设计思想：安全性、先进性、可靠性、可用性、冗余性、开放性、模块化、扩展性、可操作性、可维护性、三级控制。 2.2 系统结构

阿克苏-阿拉尔天然气长输管道工程系统结构主要由阿克苏调控中心（DCC）、站场控制系统（SCS）、阀室远程监控终端（RTU）及通讯系统构成。

SCADA系统通过主机和以微处理器为基础的远程终端装置RTU、PLC（或其它输入/输出设备）的通信收集数据，实现整个工业网络的监控，从而保证系统的安全运作及优化控制。

RTU是系统中的关键性装置，是对运行着的生产现场进行监控的最通用的设备，具有对现场工况进行最佳控制的能力，目前正朝着分散型智能方向发展。 SCADA系统已由集中控制、集中管理发展成集散控制、集中管理的方式。主机更多地用作数据采集与分析，常常不必以实时的方式运行。而由“智能”远程终端装置（RTU）配上先进的软件在现场进行集散式控制。

SCADA系统是不能够购买定型的，对任何一条管道都存在一个新开发的过程，包括它的硬件组成及软件系列。 2.3 控制模式

管道全线通常按三级控制设计。第一级：控制中心集中监视与控制；第二级：站控；第三级：就地手动控制。

在一般情况下，使用第一级控制（站内无人值守），这是SCADA系统设计的目的控制级；当通信（如微波通信、光纤通信等）出现故障或控制中心主计算机发生故障时，可使用第二级控制，这是一种后备手段；当发生紧急事故或设备检修时，可使用第三级控制。

2.4 通讯方式

站场与阿克苏控制中心设置冗余（一用一备）通讯方式，主要通道为随管道路径敷设的专用光缆，备用通道为当地联通公司公网。SCADA系统的数据传输通讯系统基于光缆及公网，把主计算机与分散在远处的RTU有机地连接起来，实时进行数据信息的交换和处理，以保证数据传输的安全及可靠性。

与以往采用GPRS（无线通信）方式相比，该方案通信安全可靠，节省投资费用，亦方便用户进行后期维护及管理。 2.5 系统冗余方式

长输管道SCADA系统要求具有较高的可靠性和安全性，故需要采用冗余技术构成容错控制系统以保障安全高效生产。系统冗余技术以硬件冗余为主，时间冗余和软件冗余为辅。冗余结构应做到可靠性和经济合理性两点。

（1）SCADA系统冗余结构分类。①仅控制中心主计算机冗余。②控制中心主计算机冗余、站PLC分级冗余。③控制中心主计算机、站PLC采用全冗余结构。④系统分层多级冗余。⑤全冗余结构（两套SCADA 系统）。

（2）SCADA 系统控制中心冗余结构。①服务器冗余：在控制中心计算机系统中，若只有一套服务器，则系统存在一个脆弱点。一旦这套服务器发生故障，整个控制中心计算机系统就不能正常监视和控制全线工况。②局域网冗余：在控制中心计算机系统中设置一套完全冗余的局域网将使系统更加稳定，排除因网络故障而造成的监控失败。③系统冗余。

3 系统功能

3.1 控制中心主计算机功能

（1）监视各站的工作状态及设备运行情况，采集各站主要运行数据和状态信息。