天然气长输管道国产SCADA软件发展现状及展望

刘朋

(中石化石油工程设计有限公司，山东 东营 257026)



天然气长输管道国产SCADA软件发展现状及展望

刘朋

(中石化石油工程设计有限公司，山东 东营 257026)

摘要：数据采集与监视控制(SCADA)系统软件是天然气长输管道整个系统的核心组成部分。针对国外SCADA软件使用过程中暴露出的问题，介绍了几种国产SCADA软件的基本特点和应用情况，对比国外SCADA软件，分析了国产SCADA软件的优缺点，并结合工程实践，总结了选取国产SCADA软件时的考虑因素，并对国产SCADA软件的发展趋势进行了展望。

关键词：SCADA软件国产化发展现状考虑因素

近年来随着国内天然气使用量的大规模增长，国内天然气长输管线发展迅速，目前已建成有西气东输一、二线，陕京一、二、三线，川气东送，榆林-济南等大型输气管线，各地方管线如广东大鹏LNG输气管道、浙江天然气管网、辽宁大唐阜新煤制天然气管道等[1]，目前新疆煤制气输气管道、中俄输气管道等大型管道也在建设过程中。数据采集与监视控制SCADA(supervisory control and data acquisition)系统，作为天然气长输管网控制中心，肩负着全网数据采集监控、输气管理、生产调度、运行维护协调等重要的任务，同时SCADA系统还可以为上层应用系统提供基础数据支持，在整个天然气长输管网中起着十分重要的作用[2-4]。一方面目前国内大中型天然气输气管线均采用国外SCADA软件，长期受制于人；另一方面国产SCADA软件开始崭露头角，具备了应用基础，因而天然气长输管道SCADA软件国产化问题已经迫在眉睫。本文以国内某大型天然气长输管道SCADA软件国产化调研为背景，对调研过程中涉及的国产SCADA软件的现状和应用情况做简要介绍，并给出了选取国产SCADA软件的考虑因素，以期进一步推动国产SCADA软件的发展。

1SCADA软件应用现状

早期国内SCADA软件技术水平落后，没有形成自己的产品，各天然气输气管网SCADA系统软件均使用进口软件，造成了当今天然气长输管道进口SCADA系统软件垄断的局面。目前常用的进口SCADA软件包括Telvent OAsys， Cegelec Viewstar， Invense Intouch， Honeywell PKS， GE iFix等，尤其是Telvent OAsys， Cegelec Viewstar软件牢牢占据着中石油、中石化各条大中型输气管道工程SCADA系统市场。各进口SCADA软件经过多年的经验积累和发展，在国内天然气长输领域得到了广泛认可和应用。与此同时，近年来进口SCADA软件在应用过程中也逐渐暴露出了一些问题，如价格昂贵，软件技术服务支持不及时，维修周期长，对于用户的要求响应慢，系统扩容、升级、维护费用过高等。经过国内SCADA软件厂家的不断研究、开发和技术积累，国内SCADA软件形成了产品系列，在不断的应用和完善中，逐步走向成熟，已具备了应用条件并得到了一定程度的应用[5-7]。随着天然气在国家能源结构中的角色越来越重要，天然气长输管道SCADA系统的稳定、可靠，自主可控变得越来越重要。在这种背景下，天然气输气管道SCADA系统软件国产化成为一项重要且具备条件的课题。

2国产SCADA软件简介

目前国内从事天然气长输管道SCADA系统研发工作的公司主要分为两大类： 国内大型自动化系统研发和集成企业如浙江中控、和利时等；油气长输管道SCADA系统集成商，如中油龙慧、北京龙鼎源、东方中石等。两类公司在SCADA软件研发方面各具优势。大型自动化系统研发集成企业往往具备大量的软件研发人员、丰富的软件开发经验，在软件开发、推广、优化改进等方面存在巨大的技术优势和力量，其开发的SCADA系统属于大型综合自动化软件，可通用于各个行业，是推动国产SCADA软件进步和成熟的核心力量；各油气管道SCADA系统集成商一般具备丰富的SCADA系统集成及工程施工经验，在使用进口SCADA系统过程中逐步吸收积累经验，对系统需要和问题优化有更深的理解和认识，依靠自身研发力量或同高校、国外厂家合作也成功开发出一系列SCADA系统软件，有力地推动了国产SCADA软件的进一步发展。笔者就调研过程中涉及的几个国产SCADA系统软件技术特点及应用情况进行进一步介绍。

2.1浙江中控VxSCADA系统

浙江中控针对SCADA系统特点、技术发展趋势以及行业用户的特殊要求，逐步发展为以分布式监控软件VxSCADA为核心，涵盖大型实时/历史数据库VxHistorian和网络发布浏览软件WebSight的工业软件应用平台，集高效、安全、通用和易用性于一身。VxSCADA系统支持Windows/Unix操作系统平台，自主开发的实时/历史数据库VxHistorian作为SCADA系统的数据中心平台，数据库点按对象进行组织，每个对象由1个或多个基础数据类型组成，数据库最大容量可达100万点，同时也支持PI， Oracle以及SQL Server等第三方关系型数据库作为历史数据库。该软件平台具备完善的报警、曲线、报表等功能，画面组态功能丰富。VxSCADA系统在常规的分布式生产信息采集、监视功能基础上，利用对象概念，使传统的以工程为单位的组态开发面向系统化、模块化发展。它易于应用，稳定可靠，能够提高操作效率。

VxSCADA支持Unix， Linux和Windows操作系统平台，SCADA服务器支持分布式、客户端/服务器网络架构，支持1∶1双机热备冗余。集成多种通信协议，支持主流PLC，DCS，RTU产品，提供对象化工程组态和多工程管理功能。内置高性能实时、历史数据库，并支持分布式部署。

VxSCADA软件属于大型综合自动化软件，在天然气长输管道领域，目前该软件已在贵州燃气管网调控中心、中海石油气电集团天津LNG等项目上得到了一定程度的应用和推广，积累了一定的长输管道SCADA系统建设经验。

2.2和利时HOLLiSCADA 系统

HOLLiSCADA为和利时自主研发的通用、大型SCADA软件平台，主要由SCADA 软件的基本功能组件及高级应用功能构成。包括HMI组件、实时组件、报警组件、日志组件、趋势组件、报表组件、IO组件、实时数据库组件、报警数据库组件、日志数据库组件和历史数据库组件以及其他高级应用功能，如GIS、工业电视、大屏幕管理、算法组态/运行、人员/车辆定位、安全监控、通信调度等组件。历史数据库采用第三方数据库如Oracle， SQL Server， MySQL作为历史数据库，数据库单机最大容量可达100万点。软件平台具备完善的报警、曲线、报表等功能，画面组态功能丰富。

HOLLiSCADA支持Unix， Linux和Windows操作系统平台，SCADA服务器支持分布式、客户端/服务器网络架构，支持1∶1双机热备冗余。集成多种通信协议，支持主流PLC， DCS， RTU产品，提供对象化工程组态和多工程管理功能。

HOLLiSCADA软件属于大型综合自动化软件，目前主要应用于城市轨道交通和数字化矿山领域，在天然气长输管道SCADA系统中的应用较少。

2.3北京龙鼎源DRESS21C系统

DRESS21C软件主要由组态软件及运行软件构成，组态软件主要负责对数据点、显示画面、趋势、报警、事件、报表等进行组态，运行软件主要负责系统运行及显示、操作等。实时数据库、历史数据库采用了霍尼韦尔PKS系统数据平台，数据库系统稳定度较高，数据库单机最大容量可达55万点。软件平台具备完善的报警、曲线、报表等功能，画面组态功能丰富，针对天然气长输管道项目的图库和模型比较丰富。

DRESS21C软件目前支持Windows系统，SCADA服务器支持分布式、客户端/服务器网络架构，支持1∶1双机热备冗余。

DRESS21C软件属于专门针对天然气输气管道项目的软件，目前应用的项目包括塔里木油田南疆天然气利民工程及新疆昌吉州东三县天然气管道工程调控中心。

2.4东方中石PIPELINK系统

PIPELINK分为开发系统和运行系统。PIPELINK控制系统由实时数据库系统、通信系统、报警系统、命令处理系统、人机用户界面、趋势系统、报表系统和历史数据系统八大部分组成。PIPELINK开发系统由工程管理器、超级数据库组态工具、HMI变量管理工具、HMI图形编辑器、报警编辑器、报表编辑器、用户管理等组成。

PIPELINK支持Unix操作系统，实时数据库为自主研发，历史数据库基于Oracle 11研发，调控中心数据库单机最大容量可达20万点；集成多种通信协议，但目前对AB系列PLC产品支持性较好；软件平台具备较为完善的报警、曲线、报表等功能。

PIPELINK软件属于专门针对成品油管道项目开发的软件，目前该软件在华东成品油、华中成品油管道有较多应用，应用效果较好。

2.5中油龙慧EpipeView系统

中油龙慧EpipeView为国家科技支撑计划：“西气东输二线管道工程关键技术研究”项目，“天然气长输管道自动控制软件开发”课题支持下开发的软件产品。产品融合了SCADA软件和实时数据库软件的技术特点和优势，在提供SCADA软件监控功能的同时，采用了先进的数据压缩和数据存储技术。

EpipeView支持Unix， Linux和Windows操作系统平台，SCADA服务器支持分布式架构，支持1∶1双机热备冗余。实时数据库自主开发，历史数据库可采用基于Oralce， SQLServer， MySQL等关系数据库开发，数据库单机最大容量可达100万点；该软件平台具备较为完善的报警、曲线、报表等功能，集成多种通信协议，支持主流PLC， RTU产品。

EpipeView是中油龙慧为天然气长输管道开发的专用SCADA软件，目前已在山西煤层气、贵州管网、坦桑尼亚天然气管道项目等多个天然气管道工程中进行应用。

2.6其他系统

除以上介绍的系统外，国内还有多个厂家有自己独立的SCADA产品，如北京三维力控的eForceCon、亚控科技的KingSCADA，在油气田地面工程、市政工程方面都有一定的应用，因调研过程中未涉及，在此不做叙述。

3优势及不足

1) 优势。国产SCADA系统近年来取得了长足进步，具备了一定的应用基础，与国外SCADA软件相比，国产SCADA软件有如下优势：

a) 开发界面友好。全中文界面，更适合国内工程人员进行组态、开发和应用。

b) 技术服务支持快速、方便，软件模块和功能可根据用户要求定制。国内SCADA厂家在国内的技术支持力量稳固充足，在系统出现问题时能快速到达现场处理问题。同时，国内SCADA软件厂家更注重用户的建议和需求，能够根据用户的需要进行开发和定制，这是国外SCADA系统软件厂家做不到的。

c) 价格较低，性价比高。相对于进口SCADA软件，无论是新工程的建设还是后期的扩容升级，国产SCADA软件在价格上具备较大优势。同时，国产SCADA系统厂家参与工程竞标也进一步拉低了进口SCADA软件的价格。

d) 提高安全性。伊朗“震网”病毒事件充分说明自主可控软件的重要性，具备完全自主知识产权的国产SCADA系统掌握核心程序源代码，可以有效减少软件漏洞及源代码“后门”产生的安全问题，符合控制系统安全化发展的要求[8-10]。

2) 不足。国产SCADA软件由于开发和应用时间尚短，存在着以下不足：

a) 应用业绩较少，需接受进一步工程实践的检验。国产SCADA软件鲜有在天然气长输管道，尤其是在大中型长输管道中应用案例，主要天然气管道应用案例大多集中在支线工程、城市燃气管网等项目中，其余应用案例为轨道交通、成品油管道等项目类型，在应用到长输管道项目中时，存在工艺流程和控制逻辑不熟悉，图库、模型需重新开发等问题，仍需接受大中型工程的检验。

b) 缺乏与第三方软件的集成经验。国产SCADA软件各厂商由于受应用案例少及应用项目类型的制约，缺少同第三方软件如模拟仿真、气体管理软件等的集成经验，需要在工程实践中进一步探索与积累经验。

c) 软件水平参差不齐，部分功能尚需优化。目前各国产SCADA系统的水平及国产化程度均存在较大差距，部分国产SCADA系统的报警方式、数据库组态方式、曲线调用等功能尚需优化，以提高软件的可操作性和效率。

4国产化应用考虑因素

天然气长输管道SCADA系统国产化是一种发展趋势，目前国内SCADA软件水平参差不齐，尤其在一些大型管道中，如何选择国产SCADA软件，保证工程实施质量，是一项十分重要的工作。在选用国产SCADA软件时，用户、设计院以及主管部门应重点从以下几个方面对其进行考察：

1) 软件厂商综合实力。SCADA软件厂商的研发能力直接决定着软件的质量，其售后技术支持与服务能力又与工程实施密切相关。中大型管道国产SCADA软件厂商应选择企业规模较大，软件研发实力强，具备较高的软件能力和售后服务能力的企业。

2) 软件的成熟度。任何软件由开发到成熟都需要经历若干年的应用完善，从应用中总结软件自身的不足和漏洞，不断地加以完善，最终才能形成成熟、可靠、用户信赖的软件。通常情况下刚开发出来的软件未经过工程验证，不推荐在大中型管道上应用。推荐的国产SCADA软件应至少经过不少于数个版本的升级完善，并经过多年的实际应用。

3) 相同或相似行业的应用业绩。目前国内大型的SCADA软件一般是通用软件，可应用于各个行业，但每个行业又具备自身的特点，区别较大。具备相似或相同应用业绩的SCADA软件，已经开发出适用于该行业的对象、功能模块，对于该行业的控制模式、控制流程、系统功能要求都有较好的了解，能够快速融入新建项目中。基于以上原因，推荐具有相同或相似行业应用的SCADA软件。

4) 第三方的测评。对于软件的功能、性能等参数，应经过权威第三方的评测，权威第三方应为中国软件评测中心、国家信息中心软件评测中心等部门；此外油气管道SCADA软件属于能源行业控制系统，其包含完整的安全防护体系，除对软件功能、性能测试外，推荐对整个系统进行安全防护体系评测，以验证其抗病毒、抗攻击能力。SCADA软件的选择应将具体的评测结果作为依据。

5结束语

经过近几年的发展，国产SCADA软件形成了一系列拥有自主知识产权的软件产品，并在天然气长输管道中得到了逐步推广和应用，成功打破了进口SCADA软件对国内天然气长输管道SCADA系统的垄断局面。目前国产SCADA软件也存在着应用业绩少、工程经验尚不足等缺点。天然气输气管道SCADA软件国产化是实现国内天然气长输管道SCADA系统软件本质安全、自主可控的必由之路，其进步和发展离不开国内油气管道行业的大力支持，应给予适当的机会，促进其发展完善，以便更好地为油气管道服务。随着国产SCADA软件的进一步发展和完善，其必将在天然气长输管道领域成功取代进口SCADA软件。

参考文献:

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Development Situation and Prospect of Domestic SCADA Software in Long-distance Gas Transportation Pipeline

Liu Peng

(Sinopec Petroleum Engineering Corporation, Dongying, 257026, China)

Abstract:Supervisory control and data acquisition(SCADA) software is the core component of whole system in long distance gas transportation pipeline. Aiming at problems during oversea SCADA software application, the basic characteristics and application of several domestic SCADA software are introduced. Compared with foreign software, advantages and disadvantages of domestic SCADA software are reviewed. Combing with engineering application, considerations of domestic SCADA software selection are summarized. The development trend of domestic SCADA software is also prospected.

Key words:SCADA software; domestication; development situation; considerations

作者简介：刘朋(1984—)，男，山东邹城人，毕业于中国石油大学(华东)控制理论与控制工程专业，获工学硕士学位，现就职于中石化石油工程设计有限公司，从事石油化工自动化设计工作，任工程师。

中图分类号：TP273

文献标志码：A

文章编号：1007-7324(2016)02-0007-04

稿件收到日期： 2015-11-08。