SCADA及仪表系统

SCADA及仪表系统（精选8篇）

SCADA及仪表系统 篇1

0 引言

SCADA监控系统(数据采集与监视控制系统)是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它通过监控现场运行设备,实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等功能。

随着环保事业在国内越来越受重视,污水处理事业发展迅猛,每个县目前至少有1座污水处理厂。为了精确控制污水处理过程,提高出水水质和污水处理效率,降低劳动强度,自动控制技术正逐步在污水处理系统中得到推广应用。

1 污水处理厂基本情况

某个2002年建成投运的年处理10万m3城市生活污水的现代化污水处理厂采用卡鲁塞尔氧化沟工艺,全套设备均从奥地利进口。卡鲁塞尔氧化沟工艺流程如图1所示。

该污水处理厂工艺先进、自动化程度高。现场控制单元的设备运行状态及仪表测量数据(如液位、流量、温度等)均通过PLC采集并上传至上位机,因而在上位机可实时查看设备的运行状态和仪表测量数据。通过数据的上传下载,在上位机可及时修正工艺参数和实时控制设备运行状态。

2 SCADA自动控制系统组成

该污水处理厂SCADA自动控制系统由2个层次的控制系统组成,即现场PLC工作站和上位机组成的SCADA监控系统。上位机与现场PLC工作站间通过光纤及交换机组成星形以太网(工业以太网),形成由中控室上位机对各个PLC节点“集中管理、分散控制”的集散型自动控制系统。SCADA自动控制系统工艺如图2所示。

2.1 中控室

中控室设有2台监控上位机,配有高清彩色显示器、报警数据打印机、UPS电源、光纤交换机等。上位监控软件采用罗克韦尔RSView32编程软件。上位机具有很高的运行速度、极强的图形显示能力,可对现场采集到的工艺参数(如流量、温度、液位、溶解氧、pH、SS等信号)进行巡检、显示、记录打印、越限报警,并且能显示全厂工艺流程图、各车间各工艺段的各种操作、各设备的运行状态、仪表数据及历史记录等。2台上位机可分担不同的功能,并且双机热备。另外,中控室还设置有1台高清彩色投影仪,可清晰地展现各种工艺流程及工艺画面。

2.2 现场PLC子站

根据全厂工艺特点,设置4台PLC工作站和4台MCC(马达控制中心),PLC柜与MCC柜并排布置。PLC柜体正面设置有1块5.7”Panel View Plus 600型触摸屏,现场值班大员通过触摸屏可直接监控辖区内设备的运行情况。现场PLC起着承上启下的作用,采集控制区域内数据,完成程序中设定的控制功能,并通过计算机网络(工业以太网)将这些数据传输到中控室上位机。现场PLC在工作方式上优先于中控室上位机,中控室上位机出故障时,现场PLC仍能有效地工作。

PLC工作站采用罗克韦尔SLC500型PLC。每个PLC工作站由1块1747-L552B 5/05 CPU模块,若干块数字量、模拟量输入输出模块,2个10槽I/O底板(底板使用专用电缆连接),2块电源模块组成。各模块以插拔式安装在I/O底板上。1747-L552B 5/05 CPU模块自带RS-232接口和以太网接口,其中RS-232接口与触摸屏相连,以太网接口与中控室上位机相连。每个PLC工作站具体配置见表1。

辖区内各设备由MCC实行集中控制。变频器、软起动器、开关均安装在MCC柜中。MCC采用抽屉式设计,每个抽屉独立控制1台现场设备,现场只保留就地按钮控制箱。MCC中各设备的开关量(如运行、停止、故障信号)直接输入PLC数字量输入模块,而设备电流及仪表信号通过变送器转换为4～20mA的电流信号后送入PLC模拟量输入模块。同时,PLC数字量、模拟量输出模块输出信号到MCC对设备进行集中控制。

PLC1工作站与MCCI设置在格栅间控制室内,负责采集进水井液位、流量、SS、PH、温度等仪表信号,格栅间内粗/细格栅机、沉砂池搅拌器、砂泵、砂水分离器以及选择池水下推进器等设备的信号并实施控制。

PLC2工作站与MCC2设置在低压配电室内,负责采集氧化沟内液位、pH、SS、溶解氧、温度等仪表信号,表曝机和终沉池刮泥机的信号并实施控制。

PLC3工作站与MCC3设置在回流污泥泵站控制室内,负责采集回流污泥池液位、回流污泥流量、剩余污泥流量、SS等仪表信号,回流污泥泵、剩余污泥泵及各阀门的信号并实施控制。

PLC4工作站与MCC4设置在脱水机房控制室内,负责采集全厂出水流量,接触池余氯、PH,剩余污泥储池液位以及脱水机加药泵流量等仪表信号,脱水机、污泥投配泵、反冲洗泵等设备的信号并实施控制。

2.3 仪表

自动化检测仪表是自动控制系统中关键的子系统之一。通常,自动化检测仪表主要由传感器、变送器、显示器组成。传感器利用各种电学、化学或光学原理检测被检测量;变送器将传感器测得的模拟信号转换为4～20mA电信号后传送给显示器或PLC;显示器将传感器提供的信号直观显示出来。自动化检测仪表以测量精确、显示清晰、操作简单等特点,在自动控制系统中起着重要作用。

2.3.1 仪表设置

(1)在进水明渠,为检测全厂进水流量及水质,设置超声波液位计1台,超声波流量计1台,pH、SS仪表各1台。

(2)在格栅间,粗、细格栅各设置超声波液位差计1台,每台超声波液位差计由前后2个传感器和1个变送器组成,用于控制粗、细格栅的运行。

(3)在3个卡鲁塞尔氧化沟,每个分别设置pH、SS、溶解氧仪表各1台,在#2卡鲁塞尔氧化沟还设置超声波液位计1台。

(4)在回流污泥泵站,回流污泥储池设置超声波液位计1台,回流污泥仪表井设置超声波流量计、SS仪表各1台,剩余污泥仪表井设置电磁流量计、SS仪表各1台。

(5)接触池设置余氯分析仪、pH仪表各1台,出水仪表井设置大口径(1 200mm)电磁流量计1台。

(6)在脱水机房,加药系统设置小口径电磁流量计2台。

2.3.2 主要仪表功能

(1)超声波流量计可用于准确及时监测进厂污水流量,对于精确调整工艺控制、提高抵抗水利复合冲击能力有重要作用。超声波流量计结合文丘里流量计后,除在现场外,还能在上位机上实时查询瞬时流量和累计流量。

(2)超声波液位差计在粗、细格栅各设置了1台,通过格栅前后的液位差来反映格栅机的堵塞程度,并将液位差传送到PLC进行分析计算。当液位差超过预设值时,控制格栅机运行,清除垃圾,保障正常过水;当液位差低于设定值时,格栅机停运。如此可有效合理地减小设备的磨损,降低能耗。

(3)溶解氧仪表测量范围为0～10mg/L,能实时测量氧化沟中的溶解氧浓度,并上传至PLC控制器。每个氧化沟安装了3台立式表曝机,其中1台由变频器实行调速控制。SCADA监控系统可根据实测的溶解氧浓度自动控制表曝机转速,从而控制曝气量,这样既保证了好氧菌群良好生化能力,又节约了能源,保护了设备。

(4)pH、SS仪表安装在进水渠道、氧化沟、污泥管道、接触池,准确测量厂区各工艺段的酸碱度和污泥浓度,为调整工艺提供准确及时的参数,同时减轻了实验室工作人员的劳动强度。

(5)电磁流量计通过测量液体在管道中的流速和管道的截面积来准确测量管道中的液体流量。在回流污泥管道、剩余污泥管道中安装电磁流量计,有利于判断回流污泥泵和剩余污泥泵工作是否正常,解决了无法简便判断潜水泵工作正常与否的难题。

3 SCADA自动控制系统功能

(1)数据采集。开关量数据采集:采集系统内各种阀门、机器设备的开关量信号,并输送到PLC数字量模块,作为设备状态参数,以便执行操作。模拟量数据采集:采集水质参数、液位、流量、设备工作电流等模拟量信号,并输送到PLC模拟量模块。

(2)自动控制。通过上位机和PLC工作站控制MCC实现对水处理各工艺段设备的自动控制。每台设备均有5种控制方式。

①现场手动:当设备现场转换开关置于手动时,可实现设备的现场按钮箱手动控制。该控制方式为最高级别控制方式,在检修或试机时使用。在使用该控制方式时,其它控制方式均无效。

②MCC手动:当设备现场转换开关置于远程,且MCC抽屉转换开关置于现场时,可实现设备的MCC按钮手动控制。

③PLC触摸屏控制:当设备现场转换开关置于远程,MCC抽屉转换开关置于自动,且PLC上的转换开关置于OP时,可实现设备的触摸屏控制。

④中控室内上位机控制:当设备现场转换开关置于远程,MCC抽屉转换开关置于自动,且PLC上的转换开关置于SCADA时,可实现设备的上位机控制。

⑤SCADA自动控制系统自动控制:当设备由触摸屏或上位机控制时,可在触摸屏或上位机上选择人工手动模式或系统自动模式。在人工手动模式下,可在触摸屏或上位机上点动控制每台设备;在系统自动模式下,系统根据全厂工艺要求,依据各仪表上传的实时数据(如流量、溶解氧、pH、污泥浓度等参数),通过编制好的程序自动控制设备,智能调整工艺流程。格栅间的粗、细格栅机有2种自动控制方式:可根据超声波液位差计反映的格栅前后的液位差自动启闭格栅机;也可依据设定好的时间,每间隔一段时间自动启闭格栅机。

(3)实时、历史数据处理和报表生成。数据库可智能采集设备运行状态、生产情况、水量、水质参数等数据,并对这些实时数据进行动态显示、自动保存、生成报表。历史数据可按曲线方式显示。

(4)画面显示。在上位机上能显示整个污水处理系统的结构、独立的工艺流程画面以及历史数据、趋势图等。工艺流程画面还可显示各设备、阀门的状态(开启、关闭、故障、手动、自动、就地、远程)及工艺参数(各仪表实时数据、设定点等),并有单独的可显示所有报警信息的报警图表。

(5)报警和事故处理。SCADA自动控制系统对设备参数超限、水质参数异常以及设备运行状态失控进行报警,并显示事故类型,给出语音报警信息,便于操作、维修人员及时发现和处理。

(6)报表打印和管理。SCADA自动控制系统管理整个污水处理厂的生产,24h监视各工序的生产工艺过程,可按小时记录、打印各生产工艺过程报表、日报表、月报表和年报表,并可在屏幕上显示最大值、最小值和平均值。每日上午7时自动打印日报表。

(7)系统组态和参数设置。SCADA自动控制系统使用不同的用户和口令进行管理。不同用户拥有不同的管理级别,技术人员可根据实际需要,通过不同管理级别重新进行参数设置和系统组态,如以工程师身份登陆,可修改生产工艺或流程设置,修改程序、报表,改变参数设定点等。

4 全厂主要自控工艺方案

(1)进水流量控制。有机污水在曝气池中与微生物间的新陈代谢活动主要在水利停留时间内发生,故水利停留时间很大程度上决定了曝气池反应程度,而有机污水在系统中的平均停留时间由进水流量决定。另外,细菌对污水中底物的浓度阶跃变化非常敏感,因此需采取一定的策略进行控制以缓和曝气池中进水量的变化,使细菌有一个适应的过程。当进水流量增加时,需增加曝气量以保障氧化沟中有适当的溶解氧,并加大回流污泥流量以保证氧化沟中有适当的污泥浓度;当进水流量减少时,则反之。

(2)pH值控制。曝气池中好氧菌的繁殖对pH值有一定要求,同时,pH值也影响污水中氧化分解的速度。通常要求pH值在7.5～9.0左右。

(3)溶解氧(DO)浓度控制。曝气池中氧气不足或过量都会导致生物活性污泥生存环境恶化。氧气不足时,一方面,曝气池中丝状菌大量繁殖,最终导致污泥膨胀;另一方面,其它细菌的生长速率降低,引起出水水质下降。氧气过量(即过量曝气)时,絮凝剂遭到破坏,导致悬浮物固体沉降性变差,同时能耗过高。DO控制的目的主要是通过控制输入的空气量(氧气量),使曝气池中的DO浓度保持在一定范围内。

(4)回流污泥比控制。回流污泥比即回流污泥量与污水进水量的比值。控制回流污泥比的作用有两个:一是保证曝气池中微生物固体浓度在一定范围内;二是防止污泥过高溢出,使出水中的污泥悬浮物产生的有机物含量增加,导致COD(BOD)浓度增加,从而使水质下降。通常将回流污泥比保持在1:1左右。

(5)时间顺序控制。根据工艺要求,某些设备需按预定时间工作。

①粗、细格栅机既可按粗、细格栅前后液位差进行控制,也可按时间顺序控制,如每隔30min启动1次,每次运行5min。每次启动时,先启动螺旋输送器,再启动格栅机,停机时相反。

②砂泵和砂水分离器控制。每隔30min,启动粗砂泵,15min后关闭,然后启动砂水分离器,15min后关闭,如此循环。

③回流污泥浆控制。根据进水流量和回流污泥比选择不同流量的污泥泵。为防止单台回流污泥泵长时间工作而损坏,设定回流污泥泵每工作6h轮换1次。

以上设备工作时间和间隔时间均可在SCADA系统中以工程师身份登录后,根据工艺要求进行修改。

根据以上情况,选择合适的变量,建立精确的数学模型,对应编制控制程序。

5 运行管理经验

(1)定人、定期对PLC柜、仪表、信号电缆等主要设备进行检查,并确保其有良好的工作环境。

(2)做好数据、程序的备份工作,这样,更换上位机或PLC故障硬件后,导入程序数据便能很快恢复系统工作。

(3)保持自动化检测仪表传感器的清洁,定期派专人清洗探头,以确保数据采集准确。每7天全面清洗仪表1次,清洗时使用柔软材料,不得使用有机溶剂。

(4)仪表经过长时间的运行后难免出现误差,定期校正可保证仪表的准确性。对于分析仪表,要求实验室工作人员每周利用手工方法分析相关检测项目,并与分析仪表测量结果对比,若偏差较大,则需适时校正仪表。

SCADA及仪表系统 篇2

电气及仪表自动化控制系统在工程项目建设中得到了广泛应用。工程项目施工建设中，该技术可完成智能化检测和实时监控管理，进而监管工程项目使用后的环境指数[2]。

2.2数据整合测量

通常电气及仪表自动化控制系统在运行中对数据的真实性和有效性有较高要求。以数据信息为基础的生产和管理，可为决策工作提供更可靠的依据。例如，测量一些规格较大的设备时，可通过指示灯信号和音响信号等明确当前设备的运行状况。

2.3自动化保护

SCADA系统的发展及应用 篇3

SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。

由于各个应用领域对SCADA的要求不同,所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。

SCADA系统应用广泛,技术成熟。有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势,现已经成为生产过程中不可缺少的工具。它对提高运行的可靠性、安全性与经济效益,实现生产、管理自动化,提高效率方面有着不可替代的作用。

SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)系统,全名为数据采集与监视控制系统。SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。SCADA系统发展到今天已经经历了三代。

第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统,如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统以及在日本日立公司为我国铁道电气化远动系统所设计的H-80M系统。这一阶段是从计算机运用到SCADA系统时开始到70年代。

第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统,在第二代中,广泛采用VAX等其它计算机以及其它通用工作站,操作系统一般是通用的UNIX操作系统。第一代与第二代SCADA系统的共同特点是基于集中式计算机系统,并且系统不具有开放性,因而系统维护,升级以及与其它联网构成很大困难。

90年代按照开放的原则,基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的EMS/SCADA系统称为第三代。这一阶段是我国SCADA/EMS系统发展最快的阶段,各种最新的计算机技术都汇集进SCADA/EMS系统中。

第四代SCADA/EMS系统的基础条件已经或即将具备,预计将与21世纪初诞生。该系统的主要特征是采用Internet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JAVA技术等技术,继续扩大SCADA/EMS系统与其它系统的集成,综合安全经济运行以及商业化运营的需要。

在天然气管输领域中,为了保证输气管道安全、可靠、平稳、高效、经济地运行,采用SCADA系统对管道全线的运行情况进行集中监视控制和生产运营管理。途径各站采用以计算机为核心的站控制系统(SCS—Station Control System),完成站场内工艺过程的数据采集和监控任务,同时将工艺及设备运行状况和各种参数,通过通信系统传送至主调控中心,并接受调控中心下达的命令。

调控中心是全线调度、管理和贸易交接的核心及指挥枢纽,主要完成对各输气站场进行实时监控、调度、管理等任务。

调控中心计算机监控系统将利用已有设备及软件,并在其基础上进行功能扩展和改造。根据本工程各站增加的I/O数据量及各站监控要求,在调控中心计算机监控系统中将扩展软件数据库容量,并增加操作员工作站等硬件设备,同时对SCADA系统应用软件进行相应的扩展和功能组态,以实现调控中心对输气管道各站的统一监控和管理。

SCADA系统以下列控制模式工作:

调度控制中心监视、控制及调度管理;

站控制室远方控制;

就地手动控制。

站控制系统是SCADA系统的远方控制单元,是保证SCADA系统正常运行的基础,为调控中心调度、管理和控制命令的远方执行单元,是SCADA系统中重要的监控级。站控制系统不但能独立完成对所在工艺站场的数据采集和控制,而且将有关信息传送给调控中心并接受其下达的命令。

通常情况下,各站内无须人工干预,SCS能自动处理并维持生产过程及设备在预定的运行状态。一旦偏离预定状态,在报警提醒基础上自动切换到安全状态。必要时启动紧急切断系统(ESD—E-mergency Shutdow n System),停运部分设备乃至关闭整个站场。

站控制系统用于站内工艺参数、设备状态、公共设施、辅助系统的数据采集、检测和控制。

站控制系统(SCS)有1套安全保护系统—紧急停车(ESD)系统。ESD系统是用以保证站场及压缩机组安全运行而设置的逻辑控制系统。ESD系统采用相对独立的、符合IEC61508等有关标准的控制设备;ESD系统的安全等级最低应满足SIL2要求。

任何ESD命令均为最优先的工作模式。

站控制系统ESD在下列任一信号发出时,将按预定的程序停车,并关闭进出站阀,进行站内放空:

ESD按钮动作;

接到调控中心的ESD命令;

火灾报警(经人工确认后)。

通常SCADA系统由PLC、操作员工作站、打印机、交换机、路由器、不间断电源(UPS)等设备组成,主要完成站内工艺数据采集、监视、控制和流量计算等功能,并向调度中心传送实时数据,接受调度中心下达的任务。

下图为某场站的SCADA系统配置,图中的CCRS设备为BB PLC的冗余切换单元,当主CPU出现故障不能运行时,备CPU开始工作,不会影响到站场的正常运行。

SCADA系统配置

该站SCADA站控系统主要由以下两大部分组成:PLC数据采集(下位机)和MMI人机界面部分(上位机)。

下位机的功能主要是通过数字量和模拟量输入模板把现场电动阀的状态、压力、温度信号转换成PLC和计算机可以识别的数字信号,将现场设备的状态和工艺运行参数采集到PLC系统的CPU中,以备上位机软件采集。同时,CPU依据事先编制的程序,并根据现场设备的当前状态,自动对现场设备输出相应的控制信号;或是根据操作员发出的操作命令(如:开、关阀门等命令),经过程序判断后,发出正确的驱动命令到设备上。实际上在命令的下发过程中,PLC的输出模板将上位机发来的数字形式的命令转换成可以驱动现场设备的电压或电流等模拟信号。

上位机的功能主要是提供给操作员一个监视过程参数和控制生产过程的操作显示窗口。经过组态、编程,上位机软件里面包含了所有生产的动态流程图和设备的控制面板。操作员可以根据需要浏览当前的生产流程、生产参数等,并可以通过上位机提供的设备操作控制面板,控制现场的各个可控设备。同时上位机软件还可以根据设置的采集速率定期采集存储生产过程参数,并存储到硬盘上,以备操作员随时调出、查看和打印。通过打印机,上位机软件将根据设置实时打印参数越限、设备故障、系统报警和用户的登录、退出等事件和报警信号。

随着Internet技术的发展,浏览器界面已经成为计算机桌面的基本平台,将浏览器技术运用于SCADA/EMS系统,将浏览器界面作为自动化系统的人机界面,对扩大实时系统的应用范围,减少维护工作量非常有利;在新一代的SCADA系统中,传统的MMI界面将保留,新增设的Web服务器供非实时用户浏览,以后将逐渐统一为一种人机界面。

JAVA语言综合了面向对象技术和Internet技术,将编译和解释有机结合,严格实现了面向对象的四大特性:封装性、多态性、继承性、动态联编,并在多线程支持和安全性上优于C++,以及其它诸多特性,JAVA技术将导致SCADA系统的一场革命。

摘要：对SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统的定义、功能及发展的历史进行介绍。再以某场站为例,详细地介绍了SCADA系统配置、功能在实际生产中的应用。

关键词：数据采集与监视控制系统,紧急切断系统,PLC数据采集(下位机),MMI人机界面部分(上位机)

参考文献

电力监控系统简介(SCADA) 篇4

电力监控系统（英文为Supervisory Control And Data Acquisition，简称SCADA系统），其主要功能是对供电设备（包括变电及接触网设备）进行监视、控制和采集。

1．SCADA系统功能简介

电力监控系统（简称SCADA系统）的主要设备设置在控制中心。远程控制终端设备（即RTU设备）设置在各变电所内，RTU通过通信网络OTN与控制中心设备相连接，控制中心命令由OCC发往各RTU，再由RTU传向供电系统，供电系统的所有信息通过RTU传向控制中心。SCADA系统所有计算机和RTU都有自监功能，系统设备具有高度可靠性，各设备状态可在CRT上显示出来。

1.1.被控对象设备

1.1.1.变电所设备

a.2个110kV/33kV主变电所（坑口、广和）

b.8个牵引降压混合变电所（西朗、车辆段B所、芳村A所、长寿路A所，公园前B所、列士陵园A所、体育西B所、广州东站A所）

c.25个降压变电所

1.1.2.接触网设备

a.西朗牵引降压混合变电所→7个接触网电动隔离开关

b.车辆段牵引降压混合变电所→2个接触网电动隔离开关

c.芳村牵引降压混合变电所→6个接触网电动隔离开关

d.长寿路牵引降压混合变电所→6个接触网电动隔离开关

e.公园前牵引降压混合变电所→6个接触网电动隔离开关

f.列士陵园牵引降压混合变电所→6个接触网电动隔离开关

g.体育西牵引降压混合变电所→6个接触网电动隔离开关

h.广州东站牵引降压混合变电所→6个接触网电动隔离开关

1.2.SCADA系统全线运行运作模式

SCADA系统全线运作模式采用OCC中央设备集中监视和控制，并在车辆段B所、坑口主变所及广和主变所设立站控计算机，辅以站控控制模式。在灾害模式下，执行站控控制方式。SCADA系统可以根据运行实际需求，更改部分运行模式。全线运行后，在各牵引所各增设一台站控计算机（型号是PG740）。

2．SCADA系统主要设备名称数量及投入使用情况

2.1 RTU设备共36台，其中35个分别设置在沿线各站变电所及车辆段变电所；另一个放在材料总库.2.2 站控计算机(PC机)共3台,全部投入使用,分别设置在车辆段B所,广和主所和坑口主所;

2.3 站控PG机共11台,其中7台设置于除车辆段B所外的其他牵引变电所,一台放在OCC六楼监视通道用,一台为抢修用备机,其余备用.2.4 TCI柜共一台,设置于OCC六楼SCADA设备房;

2.5 UPS系统一套(包括UPS柜两个、蓄电池柜、配电盘各一个),设置于OCC六楼UPS房，UPS柜一用一备。

2.6 模拟屏一个，设置于OCC八楼，在线使用。

2.7 控制中心操作站计算机五台，两台主备机，一台归档机、一台信号机设置于OCC八楼，一台维护机设置于OCC六楼SCADA设备房。

SCADA及仪表系统 篇5

关键词：调度自动化,SCADA,软件架构,软件功能

1 概述

电网调度自动化系统是科技水平高、项目建设时间长、投资规模大、涉及到计算机、网络、通讯、远程控制和电力自动化系统等多领域、多学科、多专业学科的较为复杂的系统工程。在电网的实时数据监控、故障定位与处理、负荷预测和电网的安全、经济、稳定运行等方面, 发挥了重要作用, 同时也为各级领导和生产、管理部门提供科学准确的决策依据。近几年来, 随着市级电网调度自动化系统技术日趋成熟, 在实际应用中取得了很好的效果, 而SCADA功能又是电网调度的核心数据采集与监控模块, 担负着电网调度的重要功能。

2 调度SCADA系统架构分析

SCADA系统应具有高度的开放性, 应能够满足于上级局的SCADA系统、供电公司的MIS管理系统、负荷控制管理系统、负荷预测系统、线损实时计算系统等系统在实时数据方面实现共享, 但现有的电网调度自动化主站SCADA系统缺乏完善、安全的数据共享功能, 功能相对单一。在设计电力调度SCADA系统时应考虑其开放性, 以便以后系统投入时能够与电力营销、生产实现数据共享。当然目前是从安全角度上考虑, 对调度系统和营销系统进行了数据隔离, 但是从长远发展来看, 按照国家电网提出的“三集五大”指导思路方针, 电力安全管理越来越强, 要逐步实现营销、调度、运维数据大融合。

2.1 执行统一标准

系统应遵循国际国内标准, 操作系统采用标准U-nix/Linux;系统接口设计参考IEC 61970 CIS标准的思想;数据模型设计参考IEC 61970 CIM标准的思想;配网自动化数据模型参考IEC 61968标准的思想;商用数据库访问遵循ANSI SQL标准;数据网络通信采用TCP/IP协议;人机界面GUI采用Windows GDI+标准;通讯规约应满足IEEE、IEC标准或国家相关标准。

2.2 一体化设计

系统必须遵循一体化设计思想, 采用分布式系统结构, 在统一的支撑平台的基础上, 可灵活扩展、集成和整合各种应用功能, 各种应用功能的实现和使用应具有统一的数据库模型、人机交互界面, 并能进行统一维护。

2.3 可靠性设计

(1) 系统的重要单元或单元的重要部件应为冗余配置, 保证整个系统功能的可靠性不受单个故障的影响。

(2) 系统应能够隔离故障, 切除故障应不影响其它各节点的正常运行, 并保证故障恢复过程快速而平稳。

(3) 硬件设备的可靠性:系统所选设备应是符合电力行业标准, 所有设备具有可靠的质量保证和完善的售后服务保证。

(4) 系统集成的可靠性:不同厂家的软、硬件产品应遵循共同的国际国内标准, 以保证不同产品集成在一起能可靠地协调工作。

2.4 安全性设计

(1) 系统应具有高度的安全保障特性, 能保证数据意外丢失。

(2) 系统应构筑坚固有效的专用防火墙和数据访问机制, 最大限度地阻止从外部对系统的非法侵入, 有效地防止以非正常的方式对系统软、硬件设置及各种数据进行访问、更改等操作。

(3) 调度自动化系统与其它电力监控系统之间 (变电站DCS监控系统) 应是相对独立的关系, 但是在调度SCADA可以调取DSC系统中的部分数据。

(4) 禁止非电力监控系统对调度自动化系统数据的直接调用, 但可以通过WEB发布的方式和生产、营销数据进行互通。

(5) 系统的管理上应采取各种措施防止内部人员对系统数据、软、硬件资源的非法利用, 对计算机病毒的防护应覆盖调度自动化系统的所有服务器和工作站, 提供定期、及时更新病毒代码的机制, 严格控制各种计算机病毒的侵入与扩散。

2.5 开放性设计

(1) 支撑平台的各功能模块和各应用功能应提供标

(2) 系统应具有良好的软件和硬件在线可扩展性, 可以逐步建设、逐步扩充、逐步升级, 不影响系统正常运行。

(3) 系统容量可扩充, 包括可接入的厂站数量、系统数据库的容量等, 不应该有不合理的设计容量限制, 从而能使系统整体设计、分步实施。

2.6 易用性设计

(1) 系统应采用图模库一体化技术, 方便系统维护人员画图、建模、建库, 图模库一次生成, 并保证三者数据的同步性和一致性。

(2) 操作应提供在线帮助功能, 系统维护应具有流程和向导功能。

(3) 需对用户提供系统编译运行环境, 以保证在软件修改和新模块增加时用户能独立生成可运行的完整系统。

(4) 应具备易用、简便的维护诊断工具, 使系统维护人员可以迅速、准确地确定异常和故障发生的位置和原因。

3 SCADA系统功能优化

3.1 通道管理

主站系统对变电站的接入通道可以采用常规的载波通道、数字通道、无线扩频通道、以太网络通道、GPRS/GSM通道、专线通道、卫星通道等多种方式。对同一个变电站可以组合上述几种通道, 对同一个FTU/DTU可以有几个备用通道, 一个变电站的主通道和备用通道可以采用常规的远动通道、数字通道、以太网通道、无线数据通道等多种通信方式相结合。譬如:一个厂站的主通道采用网络、备用通道采用常规的远动通道。

3.2 通道运行统计

系统可以自动的统计通道的正常运行时间、故障时间。故障时间又分误码率高、通道无信号、仅有同步字、通道空发等多种情况, 通过对设备运行数据进行统计便于维护人员区分。通道的运行统计可以形成日报表、月报表、年报表等多种形式供维护人员查阅。

3.3 下行通道故障监测

对于采用CDT规约的通道, 系统可以监测下行通道是否正常, 系统通过定时的下发对时命令或对空遥控号的遥控预置命令来监测下行通道是否正常。下行通道的故障可以醒目的显示在屏幕上, 避免了调度员发遥控命令时, 因下行通道故障发不下遥控命令。

3.4 通道切换方式

一个变电站如果有主通道和备用通道, 通道的切换方式有两种:

以主为主方式:当FTU/DTU的主通道故障后, 切换到备用通道工作, 同时主站系统实时监测主通道的运行状况, 当主通道恢复正常后, 系统马上从备用通道切换到主通道工作。

普通切换方式:当FTU/DTU的主通道故障后, 系统切换到备用通道工作, 系统一直采用备用通道工作, 直到备用通道故障后, 系统再切换到主通道工作, 如果备用通道正常, 系统就会一直用备用通道工作。

两个方式按照现场实际需求, 都可以选用。

3.5 支持多种类型的通道, 通讯方式

支持多种介质的通道, 包括光纤、电力载波, 微波, 无线电台, 公用电话网, 扩频, 以太网等;

支持拨号通讯;FTU/DTU的信息可以通过功用的电话线拨号接入, 对于某些变电站主通道出现故障, 备用通道要自动切换, 实现对实时数据的采集和监控。

支持TCP/UDP连接, 广域接入支持路由器或以太/E1网桥;点对点方式通信;一点多址方式通信;可接收同步异步通道信号;

不同传输速率的模拟/数字信号传输 (300波特~2M波特) ;

系统应该支持不同类型, 不同通讯规约, 现阶段各个厂家在规约匹配上还需要联调。

不同通信方式 (同步/异步) 。

4 未来电力调度SCADA系统发展趋势

目前SCADA系统作为开放的功能模块已经应用于各行各业, 包括银行、电力、矿业、交通等, 回顾从SCADA到EMS的发展历程时, 新世纪所迎来的却是更大的机遇和挑战, 技术的进步、信息化建设、电力体制的改革, 实际上电力SCADA系统的功能也在越来越丰富, 电力调度自动化SCADA系统的发展趋势主要有以下几个方面。

(1) 信息化, 电网运行的实时信息从原有的数据信息形式要发展到三维图像信息, 强大的数据共享功能, 包括GIS (地理信息系统) 、用电信息采集系统、配网自动化系统等数据信息的共享。

(2) 智能化, 国家电网提出建设智能电网的目标, 在调度系统智能化是未来的发展趋势, 有效的整合调度系统中稳态、动态和暂态的运行信息, 实现调度、运行、管理的智能化, 逐步实现电网调度可视化的目标。

(3) 网络化, 当今还存在部分地区变电站使用租用电信光纤或者无线网络, 随着电网基础设施的逐步完善, 网络必将实现千兆以太网, 调度系统数据采集的速度也几何倍的增长, 要求我们系统对数据的处理能力要提高。

(4) 可视化, 电力调度中除了原有的“四遥”外, 要实现遥视功能, 它将原有的电力运行的枯燥数据用灵活的、实物化的、动态的方式、借用计算机图像处理技术从而实现调度数据可视化的目标。

5 结束语

针对目前我国市级调度自动化发展现状, 本论述就调度自动化主站软硬件架构进行充分分析, 详细的介绍了主站SCADA功能的设计要求, 在现有的国网标准规约范畴下, 丰富了软件应用层。对保护及综合自动化信息的采集处理提出了新的侧重点, 能够适应现阶段市级电网调度自动化的要求, 较好的解决了市级调度的相关接口问题, 也就未来电网调度系统的发展趋势进行展望, 为未来电网调度系统在新建和技术改造中提供新的思路。

参考文献

[1]电力系统调度自动化[M].北京:清华大学出版社, 2011.

[2]现代电力调度自动化系统的应用与发展, 中国学术期刊网, 2012, 4.

SCADA及仪表系统 篇6

近年来, 对工业控制系统的攻击呈快速增长趋势。据国外安全专家报告, 2000年以来对工业控制系统的成功攻击数量增长了近10倍, 2002年上半年有70%的能源与电力公司至少经历了一次网络攻击。世界各国政府和各种网络信息安全机构已经注意到工业SCADA系统网络的安全问题, 纷纷开展了相关工作。

为了加强工控SCADA系统安全防护, 保障系统网络的机密性、完整性, 同时满足可用性, 本文对工业控制SCADA系统进行安全性探讨, 并提出解决方案及防护措施。

1 SCADA系统构成

SCADA系统用于数据采集与监控, 对大规模远距离地理分布的资产与设备进行集中式管理。SCADA控制中心根据从远程站点收到的信息通过自动化或人工干预的方式, 将调控命令通过网络发送到RTU, RTU控制当地的操作[2]。典型的SCADA系统构成如图1所示。

2 SCADA安全性探讨

2.1 结构

常用的SCADA架构的方式是基于DCS和FCS的结合。典型的DCS是多级主从关系, 底层相互间进行信息传递必须经过主机, 从而造成主机负荷过重, 效率低下, 主机一旦发生故障, 整个系统就会“瘫痪”。FCS存在的主要问题:一是现场总线不统一, 性价比差别较大, 应用领域和层次区别较大。二是现场总线本身存在的技术问题。

目前的改进方法主要有:

⑴交换技术。采用以太网交换机, 将共享的局域网进行有效的冲突域划分技术, 以减少CSMA/CD机制带来的冲突问题和错误传输。

⑵高速以太网。提高以太网的通信速度, 可以有效降低网络的负荷。

⑶IEEE1588校时机制。

2.2 硬件

系统硬件的安全性主要是指控制器、IO卡件、服务器、网络设备、仪器仪表和电缆及施工的质量。

控制器的常规性能主要体现为存储容量、I/O点数、扫描速度、指令的功能与数量等方面;IO卡件的安全性表现为是否有隔离功能、自诊断功能和自保护功能等;服务器的性能主要为处理器、总线、内存、磁盘和I/0扩展等;通讯设备的主要性能为机架类型, 支持的网络类型、协议和标准;仪器仪表主要性能有精度、采集方式、防护级别等;电缆及施工主要是指电缆规格型号、抗干扰能力和铺设方式等。

2.3 软件

软件安全性主要包括操作系统软件、服务器系统软件、SCADA软件、第三方软件、编制的应用软件等。

2.4 通信

SCADA系统的通信安全性主要包括内部通信、外部通信和第三方通信的不稳定性和潜在的通信危险。SCADA网络安全, 通常是针对互联网或企业内部网上网络攻击和病毒防范。

2.5 管理

安全管理主要包括制定、整理和实施保护系统的信息机密性、完整性和可用性的策略、标准、规程和指南;对数据分级、风险评估和风险分析等管理手段对威胁进行辨别;对系统缺陷进行评估, 以便采取有效的安全控制手段等。

2.6 操作

SCDADA系统的操作分系统操作和指挥。要求系统的管理在分级操作的基础上, 明确操作责任、划清工作界面和掌握安全性要害点。对系统管理人员要求了解哪些资源需要受到保护, 哪些权限需要进行限制, 存在哪些控制手段, 对控制的潜在威胁和相应对策, 实施有效控制的原则等。

3 工控SCADA系统面临的威胁

工控SCADA系统网络的安全威胁主要来自外部威胁与内部威胁, 其安全风险如下:

⑴大量的终端和现场设备, 如PLC、RTU和IED可能存在漏洞, 设备存在被恶意控制、中断服务、数据被篡改等风险。

⑵通信网及规约上可能存在漏洞。

⑶TCP/IP网络通讯技术、各类智能组件技术广泛应用, SCADA系统面临病毒、蠕虫、木马威胁等安全问题[3]。

4 工控SCADA系统安全防护措施

4.1 定期危险点分析和评估

许多供电企业可能并没有在定期的基础上对SCADA系统和EMS系统的危险点进行危险性评估。除了这两个系统, 其他如企业内部信息网, WEB服务器, 以及用户信息管理系统也应纳入评估范畴来寻找可能尚未发现的安全漏洞。

4.2 加强安全管理

如果只是采取了“纯技术性”的解决方案而不进行密切的管理和监视, 安全设备的有效率会大大降低。因此, 对于安全性要求较高的公司, 可以与网络安全公司进行合作, 或者在公司内设立网络安全专职工程师岗位, 专门进行网络安全监视和事故预防。

“白名单”安全机制是一种安全管理规范, 不仅应用于防火墙软件的设置规则, 也是在实际管理中要遵循的原则。

4.3 物理隔离

在工业控制领域, 网络物理隔离通常采用“2+1”的三模块架构, 内置双主机系统, 隔离单元通过总线技术建立安全通道以安全地实现快速数据交换[4]。隔离原理如下图5所示。

4.4 建立安全服务体系

建立完善的安全服务体系, 进行SCADA系统上线前的安全测评、上线后的安全风险评估、安全整改加固以及监控应急响应, 保护分析对系统资源的非法访问和网络攻击, 并配备必要的应急设施和资源, 统一调度, 形成对重大安全事件快速响应的能力。

5 结论

本文对SCADA系统安全性进行了全面的分析, 介绍了在工业控制系统安全中采用的技术手段和方法措施, 认识到, 应将信息产业领域的安全政策和规程引入到SCADA和工业控制领域中, 将SCADA系统和企业信息网作为一个整体来进行风险分析。

参考文献

[1]郭春梅, 毕学尧.对工业控制系统网络安全的思考[J].信息安全与通信保密, 2013 (03) :42-44.

[2]徐金伟.工业领域基础设施SCADA系统简介[J].计算机安全, 2012 (01) :4-9.

[3]余勇, 林为民.工业控制SCADA系统的信息安全防护体系研究[J].信息网络安全, 2012 (05) :80-83.

SCADA及仪表系统 篇7

近年来,商用车市场形势严峻,销量下滑与负增长的企业比比皆是,在此形势下,促进技术进步,注重内部管理,控制能源消耗,降低生产成本,这在激烈的市场竞争中尤为重要。汽车制造厂的用电、用气等能源消耗历来占其生产成本的很大一部分,由于缺乏成熟有效的监管手段,各车间工段的能源消耗情况不明晰,成本得不到有效的监控,从而造成产品的单台能耗居高不下。

针对上述问题,安徽华菱汽车结合新生产线建设,完善了能源消耗计量体系制度,建立了一套完整的新概念能源管理系统。从能源计量开始,对生产企业的能源运行和能源介质(包括电能、压缩空气、自来水、天然气等)进行全过程、全方位统计、分析和管理,对公司自生能源电力分摊机制等进行能源计划、调度和平衡。帮助公司建立能源计量、计划和监测网络,不断优化能源调度管理,提高能源系统效率,降低企业制造成本。

2 具体目标

(1)节约成本,减少用电、用水、用气费用。

(2)清楚能源在每个产品上的消耗情况。

(3)清楚能源在各大车间的消耗情况。

(4)清楚能源在每个班次的消耗情况。

(5)清楚能源在每个产品的消耗情况。

(6)清楚能源浪费的情况,以找到持续改进的措施。

(7)降低每单位产出的能源成本。

3 系统的网络架构

本系统主要监控总装车间、涂装车间、焊装车间、冲压车间等四个车间及动力站房的水、电、气(含天然气)等方面的用量数据。现场检测仪表的信号通过底层DH485总线上传至各车间仪表柜中的AB PLC控制分站,再通过Ethernet将各控制分站数据上传至系统数据服务器中,进行统计、分析和管理,具体系统图如图1所示。

4系统实施方案

本系统主要功能有能源数据采集、能源消耗实时监控、能源消耗数据统计分析等。主要包含以下内容:

4.1 能源数据采集

(1)电力系统数据采集

由于工厂压缩空气、工业循环水等公用自生能源制备输送都需要由电力消耗而实现,所以各设备用电数据的正确采集、归纳及分析是该管理系统成功的关键。

本项目建立了一套独立的电力数据SC ADA监控采集系统,直接采集总装车间、涂装车间、焊装车间、冲压车间等四个车间及动力站房的供配电系统和按照工艺划分的主要生产设备(电表的数量依据需求设置),包括三相电压、电流、频率、功率因数、功率等电力数据。

系统通过以太网连接到供配电系统电力数据监控采集系统计算机,并根据相应协议读取数据,原始用电数据接入能源管理系统,并保存在厂级实时数据库内。

(2) ANDON系统数据采集

能源管理系统通过以太网及软件接口,经与总装车间按灯系统、涂装车间滑撬系统、焊装安灯系统的对接,采集产量数据,并进行数据分析。

(3)供水系统数据采集

供水系统仪表主要分布在各车间的动力入口处和锅炉房及动力站。

供水系统仪表采用电磁流量计,数据由本系统采集,每个流量计设置流量累计仪,累计仪带有4～20mA或通讯输出接口。

(4)压缩空气系统数据采集

压缩空气系统仪表主要分布在空压站及各车间的动力入口处,包括:空压站空气压缩机、总装车间、涂装车间、焊装车间、冲压车间的压缩空气流量计量。

压缩空气流量计仪表采用V锥流量计,数据由本系统采集,每个流量计设置流量累计仪,并带4～20mA或通讯输出接口。

(5)其他能源数据采集

车间的温湿度数据通过设置温湿度传感器和温湿度显示仪进行采集。

天然气的计量:对锅炉房、涂装车间、制冷机组等使用天然气的设备流量进行计量;天然气流量计仪表采用防爆型流量计,数据由本系统采集。

4.2 能源数据采集网络

能源数据分布在各车间和公用设施间,分布比较分散,在每个车间及空压站、锅炉房等设置一套带以太网通讯的PLC,每个车间多个仪表箱的信号通过屏蔽双绞线接入到PLC,PLC通过以太网电缆接入车间工业以太网,能源管理系统通过车间工业以太网采集能源数据。

(1)能源管理系统数据库服务器

在中央监控室内安装一台能源管理数据库服务器,通过车间主干以太网络连接分布在四个车间的生产设备控制器和数据采集终端,及独立的电力以及电力系统计算机,取得水、电、压缩空气等能源数据。

为保证数据安全性,实时/历史数据库服务器选用全硬件冗余服务器。

(2)能源管理系统Web服务器

在中央监控室内安装一台能源管理Web服务器,工厂的各级领导、各个部门可以通过Web浏览器,根据相关权限,直接浏览车间能源数据图表和报表,了解车间能源状况。

Web服务器预留公共网络IP及网络域名。

(3)能源管理系统终端

在中央监控室配置一台能源管理终端计算机,用于配置和显示实时的能源数据,按照班、日、月的能源数据报表,生产的能源成本等。

4.3 系统的软件系统及构成

(1)能源管理系统软件对生产过程中发生的各种能源消耗进行实时数据采集及成本计算,通过对能源消耗的用量分析和成本分析来达到成本控制目的。

(2)四大车间至少具备如下功能:车间实时监控、历史数据查询、车间成本分析、车间成本变化趋势、车间综合成本分析。

(3)整个厂区至少具备如下功能:纵向成本统计、纵向成本比较、横向成本比较、综合成本分析(注:纵向指同一车间不同日期,横向指同一时间不同班次比较)。

(4)站房部分消耗的能源用合理的方法分摊到四大车间。

(5)能源管理系统(SCADA)软件是用于以图形化的方式展示能源系统的实时数据、实时流程图、能源系统分析图表、能源系统管理报表,并具备投射到中央监控室大屏幕的能力。

(6)能源管理系统的高级功能

1)数据校正和数据平衡

由于仪表测量精度以及其他原因会造成测量的能源数据无法实现输入和输出的平衡,为保证能源管理的准确性,采集的能源数据必须进行数据校正。

2)动态成本计算

能源管理系统把能源消耗根据实际市场价格进行实时计算,并且基于每一个时段(班、日、月)动态分配到每个产品上,从而提供每个车间、 每个班组、每个工人的实时生产成本。对生产的能源消耗进行核算,提高能源效率。

3)能源报表

通过Internet/Intranet管理报表,管理者可以通过客户端远端查询。

按照时间、班组、设备、值班人等不同索引来查询报表,可以从多角度分析能源的消耗、生产的成本。

通过表格、曲线、柱状图、饼图等多种形式显示报表,可以更直观地看到不同时间、不同设备、不同产品的能源消耗。

5 结论

SCADA及仪表系统 篇8

关键词：SCADA系统,长输管道,控制

1 引言

目前, 我国油气输送的主要方式仍然是通过油气管道运输。但目前油气长输管道的生产设备管理方式大都信息化水平不高, 为粗放式管理, 未实现全面自动化, 现场自动控制设备的相关仪器仪表过于老旧, 且拥有不一致型号的软硬件, 专业维护和技术水平跟不上, 实现统一管理的难度较大;而长输管道又都属于大跨度输送管道, 与站库分散严重, 不能随时把各种现场信息向调度中心或操作室进行传递, 无法满足安全生产需要, 导致相关部门对油气管道的生产以及安全现状的掌握无法做到及时准确, 自然也无法进行统筹协调整个生产过程。因此, 为了全面提高输油泵站和油气管道的自动化程度, 并促进油气管道能够经济、高效和安全的从事生产运营活动, 根据我国目前的油气管道的分布特点以及现状等情况, 当务之急的是, 建立信息化生产管理调度系统以及先进的分布式自动监控系统。

2 长输管道监控特点

长输管道主要输送原油、天然气、液态天然气、成品油以及其他液态化工产品等液体, 分布一般都比较广泛、站点较多。完整的水力系统一般都由压气站、配气站、所有泵站、分输下载站和截断阀室以及管路等构成, 并采用密闭输送流程。因此, 长输管道就需要实现站控、中心控制和就地控制相结合的控制方式进行集中监控和统一调度, 那么设立SCADA系统调度控制中心就大势所趋。调度控制中心统一针对不需要设立站点监控的管道进行管理。为完成整个管道的自动化控制, 首先站点的远程端监督控制和数据采集都由PLC或RTU进行, 然后再将控制数据传输到调度中心。决定整个SCADA系统有效性和可靠性的重要基础是长输管道的通信系统, 其中包括电话、微波、卫星、自建光纤等方式。SCADA系统调控中心数据库系统结构的选择方式是由不同的通信基础直接决定。根据分析, 有限带宽以及低速的长距离通信在非光纤通信条件下, 是长输管道SCADA系统设计必须满足的条件。S C A D A系统中, 中心数据库中存储有许多的历史数据, 而控制器中的数据传输则以非常小的数据包进行。为了保证监控数据传输的完整性, 要求数据控制器在通信恢复的情况下, 能够重新传输已传送失败的历史数据到中心数据库, 也就是需要具备历史回填功能;另外为了达到最小数据传输的目的, 监控数据则需要以逢变则报或进行内部轮询。

3 调度控制中心数据库的集中式和分布式结构

很多SCADA厂家仍然采用了集中式系统结构来满足长输管道的需要。但有时为了满足站点监控的需要, 避免通信系统中断时现场情况的处理, 成品油管输中在站点处也分设服务器或工作站, 一般在天然气和原油管输中不设任何设备。

集中式系统结构虽然效率高, 但由于负荷集中, 计算机硬件和软件的扩充受到限制, 目前国外很多厂家的远程站点的数据库都限制在25000点以内。而分布式系统结构, 各个站点服务器的采集数据原理同集中式;区别在于调度中心总服务器对各个站点服务器数据库进行实时访问, 通过一定的数据访问权限和验证模式的设置和授权形成了全局共享结构, 实现了全局数据库信息的调用。历史存储信息分布在各个远程站点中, 站点中的数据库服务器的数据实时发布到调度中心总服务器内存中, 调度中心总服务器仅对重要数据进行处理和归档, 而实时操作日志分别存储在调度中心总服务器和相应数据源的站点服务器中, 从而实现了数据、网络优化的高效数据库。

4 SCADA系统的应用实例

为了协调东西部资源, 我国而建设了西气东输的资源援助工程。所谓的西气东输工程, 指的是包括天然气处理工厂、天然气长输管道、集气站, 全长近4000公里, 西起新疆塔里木轮南油气田, 东止于上海的白鹤镇的一条输气管道。为了有效提高每个输气环节的自动化水平, SCADA系统分别应用于集气站、天然气长输管道、天然气分输站的商品气的计量交接以及城市天然气管网系统中。

4.1 SCADA系统在集气站的应用

取出集中在一起处理的计量站中天然气的酸性气体和水分就是集气站的主要功能。在此过程中, 目前国内仪表暂时无法有效的控制和保护压缩机和膨胀机。因此, SCADA系统的出现为我们解决了集气站目前的自动控制问题, 在控制集气站的同时, 还通过RT U (远程终端控制装置) 监视所计量站的生产数据。一旦发生意外, 立即采取相应措施。

4.2 SCADA系统在原油、天然气长输管道中的应用

长输管道一般在输送途中都要经过复杂危险的地形, 因此, 在原油及天然气输送过程, 可利用SCADA系统对长输管道的设备的保护, 输送压力、温度以及输送密度流量进行控制和实时监测, 保障原油、天然气的平稳、安全输送。

4.3 SCADA系统在天然气分输站的商品气的计量交接中的应用

在工程中, 天然气需要以商品形式计量交接给长输管道公司, 然后管道公司再将天然气送到到沿途各省市的天然气公司。天然气公司将天然气销售给用户时也需要进行计量, 因此, SCADA系统也可起到天然气的计量交接作用。

4.4 SCADA系统在城市天然气管网的应用

天然气管网在西气东输的工程中, 占很大比重。需要根据技术工艺合理地设计RT U, 来监测和控制整个管道网络, 并结合用户所需来确认流量控制以使系统平稳运行。

5 结论与认识

长输管道运行控制中由于建立SCADA系统, 实际操作人员大幅度降低, 有效地提高了劳动生产率, 并通过安全联锁保护系统, 大幅度降低了设备维修率, 确保了输油管道的平稳安全生产, 自动化水平也随之大幅度提高, 工艺更加优化精确, 有效的降低了能耗。另外, 以SCADA系统为核心构建的长输管道以及油库自动化系统有着诸多优越性, 系统的功能充分满足生产需要, 同时用户界面设计简单、方便、友好, 易于操作, 可使有限的经费发挥更大的效益。

参考文献

[1]姚海臣.长输油管道系统资源配置优化研究[D].大庆:大庆石油学院, 2007[1]姚海臣.长输油管道系统资源配置优化研究[D].大庆:大庆石油学院, 2007