1 引言 長沙新奧燃氣公司SCADA系統(tǒng)是一個安全可靠、技術(shù)先進、性能穩(wěn)定、操作方便、易于擴展及開發(fā)、經(jīng)濟合理、性能價格比高的,適于長沙天然氣工程的SCADA系統(tǒng),它實現(xiàn)燃氣管網(wǎng)和場站的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、控制和管理，為生產(chǎn)運行的科學(xué)管理和調(diào)度提供科學(xué)的依據(jù)。 2 系統(tǒng)概述 長沙新奧燃氣有限公司擁有天然氣輸配門站一座，中高壓調(diào)壓站3座，閥室6座，區(qū)域和專用調(diào)壓站、箱400余座，中、低壓天然氣管網(wǎng)500余公里，擁有近13萬居民用戶和工福戶400余戶。 包括以下幾個部分： 調(diào)度中心1個 星沙門站站控系統(tǒng) 有人值守調(diào)壓站（柜）3座,站控系統(tǒng) 末端檢測點16個RTU終端 閥室6個RTU終端 無人值守調(diào)壓站（柜）5座RTU終端 3 系統(tǒng)詳細說明 3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 長沙新奧燃氣SCADA系統(tǒng)是采用以計算機網(wǎng)絡(luò)為核心構(gòu)成三級式的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的主要元素為調(diào)度監(jiān)控中心、高壓輸配門站、遠程站（高/中壓調(diào)壓站、區(qū)域和專用調(diào)壓站、調(diào)壓箱、閥室）。 本系統(tǒng)為三級分部式控制系統(tǒng): 一級：調(diào)度中心為系統(tǒng)控制管理級，負責(zé)數(shù)據(jù)的處理和監(jiān)控。 二級：帶有本地站控系統(tǒng)的門站和高中壓調(diào)壓站為系統(tǒng)過程控制級，負責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。 三級: 分布于各個管網(wǎng)端站的RTU為遠程檢測控制級。 三級: 系統(tǒng)通過有線或無線通訊網(wǎng)絡(luò)有機地結(jié)合在一起構(gòu)成一個完整的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)。 調(diào)度中心網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)通過遠程MOTOROLA RTU對公司的管網(wǎng)和場站的工藝參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。遠程RTU設(shè)備完成對管網(wǎng)和場站的工藝流程、控制設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、控制、天然氣流量計算，將數(shù)據(jù)上傳到調(diào)度中心，并執(zhí)行和接受調(diào)度中心的指令及下傳的數(shù)據(jù)。 整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖： 調(diào)度中心網(wǎng)絡(luò)圖： 門站、有人職守調(diào)壓站網(wǎng)絡(luò)圖： 無人職守調(diào)壓站網(wǎng)絡(luò)圖： 3.2 通訊方式 在調(diào)度控制中心、門站、中高壓調(diào)壓站采用有線（光纖）為主，無線（GPRS）為備用的組網(wǎng)方式，以保證這些重要站點通訊的可靠性、穩(wěn)定性。在數(shù)據(jù)吞吐量較小、實時性要求不高、有線通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到或單獨為此敷設(shè)線路不經(jīng)濟的區(qū)域或站點（如：各類調(diào)壓站、中/低壓站、調(diào)壓箱、管網(wǎng)監(jiān)測點等）僅采用無線（GPRS）的通訊方式。 3.3 通訊協(xié)議 3.4 軟件產(chǎn)品 本系統(tǒng)選用Wonderware公司的INTOUCH軟件作為二次開發(fā)的組態(tài)平臺。Wonderware是全球最大的工控軟件公司之一，提供全面的工業(yè)企業(yè)解決方案，與IndustrialSQL Server和SuiteVoyager相配合，可以無縫地實現(xiàn)與管理信息系統(tǒng)的連接。 軟件產(chǎn)品分配表如下表： 3.5 系統(tǒng)功能 本系統(tǒng)的主要功能如下： 數(shù)據(jù)采集和處理 全線輸氣系統(tǒng)及各站的啟動和停輸 數(shù)據(jù)的顯示包括。包括工藝流程的動態(tài)顯示，趨勢圖顯示 報警顯示、管理以及事件的查詢、打印 將數(shù)據(jù)傳送到歷史數(shù)據(jù)庫中 為其它管理系統(tǒng)如模擬仿真系統(tǒng)、MIS、GIS、Call Center等提供平臺接口，進行數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)與GIS、MIS或Call Center等系統(tǒng)的集成 顯示功能 調(diào)度中心對采集到的各種數(shù)據(jù)，在顯示屏上以畫面、報表、圖像的形式動態(tài)顯示系統(tǒng)的工藝過程、參數(shù)、設(shè)備工況。顯示屏幕上可以顯示當前監(jiān)測的數(shù)據(jù)，亦可顯示歷史數(shù)據(jù)（趨勢曲線），顯示時，可以通過顏色變化、百分比、色標填充等手段增強畫面的可視性。 數(shù)據(jù)存檔功能 本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫采用Wonderware的IndustrialSQL Server數(shù)據(jù)庫，它是適用于工廠數(shù)據(jù)的高性能的實時關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，內(nèi)嵌Mircosoft SQL Server,他們之間的集成時完美無縫的。在遠程客戶端，可以使用于Micorosoft SQL Server 相同的訪問工具和方法直接訪問IndustrialSQL Server。 在本系統(tǒng)中，INSQL SERVER直接從IOSERVER上讀取實時數(shù)據(jù)進行存儲，存儲周期為30秒，這種方式下，只需要運行采集服務(wù)器（IOSERVER）,工程師站和操作員站運行與否都不會影響歷史數(shù)據(jù)的存儲，從而保證了歷史數(shù)據(jù)的完整和可靠性。 客戶端可以通過ODBC直接進行訪問和查詢。對于未進行采集的數(shù)據(jù)可提供一個數(shù)據(jù)錄于窗口進行補錄。 簡單調(diào)度元素的分析 調(diào)度中心系統(tǒng)是整個系統(tǒng)的管理中樞，而調(diào)度人員又是調(diào)度中心系統(tǒng)的執(zhí)行者，因此如果調(diào)度系統(tǒng)能夠為調(diào)度人員提供一些參考信息，幫助調(diào)度人員更加科學(xué)、合理管理整個管網(wǎng)的運行，將會節(jié)約能源，減少不必要的浪費，增加經(jīng)濟效益。例如，根據(jù)現(xiàn)場上傳的運行數(shù)據(jù)，經(jīng)過計算分析，可以得出高峰段用氣量。通過分析能夠提供以下信息： 計算管網(wǎng)動態(tài)量比； 計算日、月、年累計流量； 計算管網(wǎng)儲氣量； 計算長輸管線輸差率； 計算管網(wǎng)平均壓力、最低點壓力； 計算高峰段的用氣量； 數(shù)據(jù)應(yīng)用處理 調(diào)度系統(tǒng)對存放在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，可進行最大值、最小值、平均值、偏差值、累積值和其它各種特殊的運算處理。并可根據(jù)需要，生成各類報表、趨勢曲線、實用圖表，包括即時報表、日報、月報、年報、各類趨勢曲線、棒（餅）狀圖等等。 系統(tǒng)具備報表自動生成功能，即操作人員利用系統(tǒng)提供的實用程序，通過簡單的人機對話或定時功能，可以錄入天氣情況、值班人員、交接班日志、當日班故障分析及處理等信息，就可完成各類報表的制作工作，并具有定時打印和隨機打印的功能。 報警功能 實時報警：當故障發(fā)生時，發(fā)出聲光警報，顯示故障點和故障狀態(tài)，可按照報警等級做出相應(yīng)反應(yīng)，記錄故障的信息，并在顯示畫面上提示處理故障的方法。報警打印機自動打印故障記錄。 歷史報警：通過INTOUCH本身自帶的 Alarm DB Logger Manager,可以自動將報警和操作信息存入標準的SQL 2000 數(shù)據(jù)庫中（以服務(wù)方式運行）。通過ODBC方式可以查詢?nèi)我鈺r間段的報警記錄。 操作權(quán)限 系統(tǒng)具有多級操作權(quán)限，統(tǒng)一級別的用戶具有相同的權(quán)利。比如對于一些控制功能，必須具有一定級別的操作員才能夠進行操作。 本調(diào)度系統(tǒng)的工作站劃分多個操作權(quán)限。 系統(tǒng)管理員：系統(tǒng)所有畫面的瀏覽、操作、數(shù)據(jù)輸入及系統(tǒng)的修改和維護。 調(diào)度人員：系統(tǒng)所有畫面的瀏覽、操作和數(shù)據(jù)輸入。 其他人員：系統(tǒng)所有畫面的瀏覽。 發(fā)布的Web網(wǎng)頁只有授權(quán)用戶才可以瀏覽，其他無權(quán)用戶無法進入和瀏覽這些網(wǎng)頁。 具體的用戶名稱和密碼將由用戶提供。 WEB的發(fā)布 從方便用戶的要求出發(fā)，系統(tǒng)接口統(tǒng)一采用web方式，通過用戶計算機上安裝的瀏覽器軟件，如IE瀏覽查詢下列信息 實時數(shù)據(jù)的瀏覽 生產(chǎn)報表的瀏覽 歷史數(shù)據(jù)的查詢 系統(tǒng)的介紹 SCADA SERVER冗余 對于調(diào)度中心的服務(wù)器來講，兩臺IO服務(wù)器是冗余的，如果一臺服務(wù)器故障，另一臺服務(wù)器承擔所有實際工作，而不影響系統(tǒng)的操作。 InTouch 可以很容易的配置冗余或熱備，它并不是作為一個功能放入到InTouch中的，而是InTouch自身的體系結(jié)構(gòu)決定了隨時可以將InTouch配置成冗余或熱備。 InTouch 與其它HMI軟件的最大區(qū)別是在I/O通訊方式上，InTouch 使用I/O Server 與 I/O 設(shè)備通訊， 其它HMI軟件使用I/O Driver與 I/O 設(shè)備通訊。I/O Server 與 I/O Driver 是兩個不同的概念，I/O Server 是獨立的，而 I/O Driver 必須與其它HMI軟件相關(guān)。這就是為什么其它HMI軟件 必須要增加一個功能才能配置冗余或熱備。換句話說，InTouch自身的體系結(jié)構(gòu)決定InTouch 與生俱來的冗余或熱備“功能”；然而大部分軟件需要增加功能才能完成冗余或熱備。 InTouch通過I/O Server 與RTU通訊。I/O Server可以和InTouch安裝在同一臺計算機上，也可以分布在位于同一個以太網(wǎng)上的不同的計算機上。InTouch用I/O Server內(nèi)置的點STATUS監(jiān)視I/O Server與RTU的通訊；用InTouch內(nèi)置的主題（Topic）監(jiān)視InTouch 與 I/O Server 的通訊。 InTouch熱備冗余的其本方法是：配置（在不同的計算機內(nèi)）2個以上的I/O Server，正常時只有主I/O Server與 I/O 設(shè)備通訊，InTouch通過主I/O Server與I/O 設(shè)備通訊。InTouch不斷監(jiān)視的狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)主I/O Server有問題，InTouch立即自動轉(zhuǎn)到備用I/O Server。 4 結(jié)束語 系統(tǒng)建成后，工作人員可根據(jù)系統(tǒng)提供的信息全面、實時掌握系統(tǒng)運行參數(shù)和工況，最好地解決供需矛盾，以滿足工業(yè)及民用的需要。 燃氣是易燃易爆氣體，要求生產(chǎn)、輸配絕對安全，本系統(tǒng)提高了調(diào)度人員發(fā)現(xiàn)事故和分析事故的預(yù)見性，一旦出現(xiàn)異常，可以及時采取有效措施，防止事故的發(fā)生和蔓延，從而保障了國家與人民財產(chǎn)的安全，具有顯著的安全效益。同時，系統(tǒng)建成后，可以根據(jù)運行工況及各環(huán)節(jié)的運行數(shù)據(jù)等有關(guān)信息，進行綜合分析、優(yōu)化調(diào)度，編制合理、經(jīng)濟的供氣方案，節(jié)約了氣源，人力、物力，減少了對環(huán)境的污染。 5 參考文獻： 【1】 《長沙新奧SCADA系統(tǒng)技術(shù)方案》 【2】 《INTOUCH用戶指南》 【3】 《InTouch 9.5過程可視化軟件》 【4】 《IndustrialSQL Server 8.0 入門手冊》