油气长输管道SCADA完整系统.docVIP

11 油气长输管道SCADA系统 迄今为止，管道运输在世界上已有130多年的历史。我国虽然是世界上最早利用管道运输的国家之一，但其发展却比较缓慢。1949年以前，我国的管道运输几乎是空白。经过几十年的发展，初步形成了东北、华北、华东输油管网及西南输气管网、西北一带油气管网已初具规模。全国石油、天然气产量的90%通过长输管道源源不断地输向炼油厂、化工厂及海运码头。作为油气长输管道自动化系统同样经历了循序渐进的发展过程。早期主要采用就地通用指示仪表为主，主要设备的控制(如阀门的开、关；输油泵的启、停等)均由手动控制，输油工人通过巡视记录主要参数(如温度、压力、流量等)。70年代末，由于当时国内的自动化控制设备与国外相比处于严重落后的地步，国内企业纷纷通过技术转让、合资合作、集团经营等形式改善设备。如在长输管道上广泛应用1151、2088等压力变送器、瑞士SAAB雷达液位计等，流量计量方法已由原始的计量仪表检测、手工计算产生报告发展成为由流量计产生信号远传至流量计算机或RTU、DCS、PLC等站级控制系统进行流量累计计算并自动生成相应报告。80年代末，计算机硬件、软件、特别是网络、通信的发展，管道运输行业均配置了先进的SCADA系统，如“东营-黄岛输油管道”是我国第一条实现全线自动化技术的输油管道，该管道是与加拿大努法公司联合设计的，代表了当时世界先进水平。此后，进入90年代后，通过对世界先进技术的消化和吸收，运用国内自己的技术力量先后设计和编制了以站控为主的花土沟-格尔木输油管道；轮南-库尔勒输油管道；鄯善-乌鲁木齐输气管道；陕甘宁气田-西安输气管道；陕甘宁气田-北京输气管道；陕甘宁气田-银川输气管道等。 11.1 油气长输管道SCADA系统概述 11.1.1 SCADA系统概述 近20年来，随着4C(Computer, Control, Communication,CRT)技术的发展，先进的监控和数据采集系统（SupervisoryControl and Data Acquisition），简称SCADA系统，广泛用于电网、水网、输油气管网、智能建筑等领域，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。 监控和数据采集(SCADA)系统的主要组成部分是：远程终端设备(RTU)、主站计算机(包括硬件和软件)、操作人员数据显示和控制盘及有关的外围设备。目前SCADA系统突出的特点是具有集散控制功能和自我诊断、冗余、备用计算机。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。图11-1和图11-2分别为传统和新型SCADA系统。 图11-1 传统SCADA系统 图11-2 新型SCADA系统 SCADA系统的基本部分是远距离终端设备（RTU）。它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。这是实现管道自动监控的首要突破点，是一项重要的硬件开发任务。 SCADA系统是用工业上普遍接受的标准所制约的组件块组合起来的，其组合构成因工程而异，因对工程控制功能的要求而异，因对计算机系统的建立方式而异。这个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。这项工作应在国内成立一个专业性的SCADA技术研究开发机构来进行。这是一项重要的系统软硬件开发业务。 建立SCADA系统的整套计算机系统，所用的微型计算机是一种大规模集成电路技术，功能齐全，使用方便，易于扩展。用一台小型计算机作为主机，配备多台以微处理机为基础的远程终端装置，即组成具有远距离数据采集和显示的、人机对话的、远程控制及数据处理功能的SCADA系统。 计算机硬件组成之后，与之配套使用的系列软件开发，即成为该管道独具特点的SCADA系统所必需；系列软件的主要部分包括：基本SCADA软件、支持软件和应用软件。而具体管道的应用软件又可以包罗万象，用来体现该管道所特有的复杂要求。 SCADA系统的构成有检测装置、数据采集与就地控制装置（RTU）、中央主控站、通信系统及软件。SCADA系统的控制过程是由设在控制中心的主控计算机对远程终端装置RTU进行定时询问，把分散在各个站的情况通过通信线路传送给中央主控计算机进行全线的统一管理和监视控制。而各个站的监视控制一般由RTU或可编程序控制器来独立完成，泵站可以无人值守，从而形成可靠的计算机网络式分布控制系统。 SCADA系统的控制功能：监测流量、压力和温度；启／停泵；开、关调节阀；