油气长输管道scada系统的架构.doc

油气长输管道SCADA系统的架构从新疆塔里木盆地起步，跨过辽阔的戈壁、荒漠和高原，最终到达长江三角洲，构成一条横贯东西的能源大动脉。管道干线全长约4000公里，设计年输量120亿立方米，设计管输压力10兆帕，管道直径1016毫米。该工程从2002年7月全线开工建设，于2004年底全线竣工投产。该管道在调度控制中心的统一调度下，协调优化运行，并采用全线调度中心控制级、站场控制级和就地控制级的三级控制方式。一、硬件结构长输管道的数据采集与监督控制系统，主要由设在控制中心的主机/服务器、各站的远程控制终端（RTU）或可编程逻辑控制（PLC）和高性能的通信系统构成分布式控制系统。控制中心的计算机通过数据传输系统对各站场和远控阀室的RTU/PLC设备定期进行查询，连续采集各站的操作数据和状态信息，并向这些设备发出操作或调整设定值的指令，从而实现对整条长输管道的统一监视、控制和调度管理。管道采用的SCADA系统的配置形式如下图：调度监视终端浏览终端工程师终端服务器Ⅰ服务器Ⅱ现场站1RTU/PLC通信切换现场站NRTU/PLC应用管理终端现场站2RTU/PLC各类软件图一：SCADA系统硬件构架二、软件结构SCADA软件主要分为通信与网络软件、操作系统、实时数据库、组态软件和应用软件等5个方面，其中操作系统是所有软件的基础，通信与网络软件是联系硬件设备的纽带，实时数据库是系统信息交换的平台，组态软件是系统架构的工具，应用软件则是SCADA系统功能的表现。SCADA软件的结构如下图：现场控制器通信与网络软件网络设备操作系统应用软件组态软件实时数据库图二：SCADA软件结构图示1、操作系统是所有软件的基础。川气东送工程选用的操作系统主要有WINDOWS和UNIX（或LINUX），是为了方便用户，管理和控制计算机软硬件资源的系统软件（或程序集合）。操作系统的主要功能是作业管理、文件管理、存储管理、设备管理和进程管理。2、通信与网络软件是联系硬件设备的纽带。SCADA网络和通信是将信号检测、数据传输、处理、存储、计算、控制等设备或系统连接在一起，以实现系统内的资源共享、信息交换和设备联动，使得各项事务协调运作，它是直接与硬件设备和软件连接的信息公路。在与I/O设备通信过程中，一般采用请求方式和主动发送方式。主动发送方式即I/O设备在数据改变时主动报告数据。设备驱动程序应该能够支持各种通信模式,常见的协议有MODBUS，PROFIBUS等。3、实时数据库是系统信息交换的平台。在生产装置运行过程中，实时数据库系统实时采集的运行数据，随时掌握装置的运行状况，并通过对生产过程关键数据的监控和分析，对出现的问题及时进行处理，使生产的运行状态保持平稳。当生产状态发生变化时，可以及时地做出反映。通过实时数据库平台，可以利用实时数据和历史数据对生产的工艺过程进行先进控制、优化控制和在线分析，反映生产的规律，实时调整工艺参数，使过程处于优化状态，从而达到提高经济效益的目的。实时数据库结构如下图：CPU管理时间管理存储管理I/O调度实时调度实时并发控制事务恢复机制数据存取数据处理数据库操作历史数据管理资源管理实时事务管理数据管理实时数据库系统应用图三实时数据库结构4、组态软件是系统架构的工具。组态软件提供了各种绘画工具，同时提供了动画连接手段，使图形、文字等与现场的数据相关联。现场数据变化则画面上图形颜色、位置等也相应改变，通过观察画面上的图形文字就可以知晓现场的状态。为了满足过程控制和管理要求，同时还提供趋势图、报表、报警、脚本工具等。5、应用软件是SCADA系统功能的表现。目前常用有压缩机故障诊断系统、长输管道泄漏检测系统、管道在线或离线仿真系统、地理信息管理系统（GIS）、生产调度指挥系统等。成熟的SCADA系统在技术和管理上不断完善，不断发展，其技术进步一刻也没有停止过，并与现代控制理论进行了紧密的结合，如专家系统、模糊决策、神经网络等，同时与当前流行的网络技术、面向对象技术、INTERNET技术以及JAVA技术的应用密切相关。面对当前先进的技术和现场管理日益精细化的要求，需要工程技术人员在应用过程中，不断融合和更新相关信息技术，取长补短，扬长避短，不断推出新一代的SCADA软件和功能。