SCADA系统在天然气生产调度指挥中的应用分析

郭存刚 史堃

摘 要 数据采集与监视控制系统（SCADA），是工业自动化行业生产过程中的重要组成部分;在天然气生产调度指挥中，SCADA系统具有极其重要的作用。本文按照某天然气管网公司实际应用案例进行编写，浅谈SCADA系统在天然气生产调度指挥中的应用。

关键词 SCADA;数据采集与监视控制系统;数据支撑;安全保障

前言

随着中国能源工业发展迅速，天然气作为一种清洁、高效的能源，渐渐取代煤炭、水煤气在工业生产、居家生活中的地位。但天然气作为易燃易爆炸气体，具有流动性，城市燃气管网遍布整个城市，为保障城市與居民安全，现代化的数据采集与监视控制系统（Supervisory Control And Data Acquisition以下简称SCADA）便成为天然气生产调度指挥中的重要组成部分。

（1）天然气生产调度指挥系统

天然气管网公司作为整个燃气管网的生产与安全的管理者，需实时监控下辖各站点（门站、调压站、阀室、燃气管道等）的各项数据，因此一套完整的生产调度指挥中心系统在天然气行业是必不可少的。

天然气生产调度指挥系统由生产网调度中心SCADA系统、网络安全系统、视频监控系统、报警系统、调度中心呼叫系统组成。

（2）SCADA系统建设条件

天然气管网公司建立完善的监控中心SCADA系统，需将天然气各门站、调压站、阀室中的仪器仪表最大限度的统一接入PLC控制器中，保证设备数据全面，最终可实现闭环控制。在各门站、调压站内配置上位机软件独立采集站内数据，实现站内监控，保证在突发事件发生时，站内可以自行处置。监控中心SCADA系统设置最高权限，可直接连接各站的PLC控制器，进行数据采集、设备操作。监控中心以SCADA系统数据为基准，建立完善的数据报警机制，保障生产与居民人身安全。

1SCADA系统整体结构与数据安全措施

1.1 整体结构

SCADA系统由现场数据采集层、网络传输层、监控中心应用层三部分组成。

（1）现场数据采集层。主要将天然气工艺管道上的各个阀门、传感器数据接入PLC控制器中，使用标准通信协议，将现场数据通过TCP/IP的通讯方式传送给上位机软件。设置PLC控制器数据多向传送模式，既将数据提供给站内，又将数据提供给控制中心。

（2）网络传输层。使用TCP/IP网络方式将数据上传。因天然气数据的重要性，应首先考虑通过光纤传输数据。

（3）监控中心应用层。通过监控中心人机界面，将现场数据进行统计、存储、分析、集中展示，并将数据单向推送至办公网关系数据库中，再由生产调度指挥系统读取调用。

1.2 硬件网闸保证系统安全

系统中心软件经由有线网络直接对各站内PLC控制器进行控制，为了数据通信格式的统一和数据安全，现场PLC控制器上端需增加工业防火墙。生产网监控中心通过单向隔离网闸，将数据单向推送至办公网生产调度指挥系统，起到保证网络、生产安全作用。

1.3 软硬件结合保证数据完整性

系统使用实时数据库和关系数据库相结合的模式，使用磁盘阵列，保证数据存储。采用故障转移群集的冗余机制，当某台服务器上发生故障时，资源会重定向到群集中的另一台服务器，工作量也会重新分发到群集中的该服务器上，确保用户可以一直浏览服务器中的数据资源[1]。

2监控中心人机界面的设计

2.1 设计原则

为保障SCADA系统完整性，需完善燃气输配管信息的采集、存储、管理和利用。从而实现对现场设备的分散控制和集中管理。通过数据报警信息加快生产系统的故障和异常处理，提高全系统通信异常、设备报警的反应处理能力，为进一步加强企业生产管理提供数据支撑和安全保障。

2.2 人机界面功能与作用

监控中心SCADA系统人机界面设计以分布式结构为基础，设置工程师站与操作员站，将现场设备的实际情况制作成平面工艺图，通过实时监控现场各站模拟画面及燃气输配管，企业用户可以直观、清晰的查看各站的运行情况与各项数据。实现以报表、曲线、饼图、柱图等方式对数据进行查询与分析。系统具有数据限值报警、阀门开关状态报警等功能，保障生产安全，有效减小因故障导致电动阀门打开或者关闭造成的损失，可以让现场人员第一时间排查设备故障。在用户管理方面，为了防止用户对阀门误操作，造成不必要损失或人身伤害，本系统使用特殊用户安全管理机制，每次操作前需要进行阀门用户登录，并保存用户操作记录，做到实时显示[2]。

3SCADA系统的拓展性

SCADA系统具有良好的功能扩展性，它可以通过特定协议将数据进行转发，同时可开放二次开发接口供软件人员进行功能增加，可实现GIS地图绘制、摄像头硬盘录像机视频展示、可拓展自动发送数据报警E-mail、短信、拨打电话等功能。

4结束语

天然气调度中心SCADA系统是一个集数据采集、生产过程监控、硬件安全检查为一体的现代化、科学化生产系统。为企业提供及时、准确和可靠的运行数据，方便企业建立生产模型，为企业领导提供决策依据，保证燃气系统安全、可靠、平稳、高效和经济地运行，提高调度管理的自动化、信息化，通过对各项数据的综合监管，有效的消除信息孤岛和节能死角，优化管理，降低运行成本，帮助企业实现安全可持续发展的目标。

本文浅谈SCADA系统在天然气生产调度指挥中的作用及功能，愿为我国天然气行业献出一份微薄之力。

参考文献

[1] 王魁军. SCADA系统在昆仑燃气的开发建设和应用[D].大庆：东北石油大学，2016.

[2] 白庆林，张培山，张林江，等.城市燃气SCADA及信息管理系统设计[J].自动化与仪表，2009，24（4）：47-50.