【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 安全顯得更加重要。最初是由中心調(diào)度人員通過電話來指揮管線的運(yùn)作，傳統(tǒng)的人工記錄、逐級(jí)匯報(bào)的長(zhǎng)輸管線監(jiān)控方式已不適應(yīng)生產(chǎn)調(diào)度快速化和城市發(fā)展數(shù)字化、信息化戰(zhàn)略的要求。顯然，這種調(diào)度支護(hù)方式過于緩慢，任務(wù)也太繁重，難以滿足密閉輸送協(xié)調(diào)運(yùn)行、供需變化及安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的要求。這些要求往往是非人力所能及的，因此需要借助現(xiàn)代化的自動(dòng)控制系統(tǒng)管理輸油管道。輸油管道自動(dòng)化是管道安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保證，而使用 SCADA 系統(tǒng)可以確保輸油管道的自動(dòng)化，可以節(jié)省了大量人力，大大提高了生產(chǎn)調(diào)度速度，確保管線安全、平穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。 三、SCADA 系統(tǒng)基本組成長(zhǎng)輸管道 SCADA 系統(tǒng)以 4C（puter,control,munication,CRT）技術(shù)為基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要由調(diào)度控制中心網(wǎng)絡(luò)（DCC） ，站控系統(tǒng)（SCS）,以及通信系統(tǒng)（COMM）三部分構(gòu)成。管道 SCADA 系統(tǒng)的配置由遠(yuǎn)程終端裝置，控制中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、應(yīng)用軟件組成。 公 司 管 理 計(jì) 算 機(jī) 其 他 網(wǎng) 絡(luò)顯 示 、 打 印經(jīng) 營(yíng) 策 略市 場(chǎng) 信 息調(diào) 控 中 心 服 務(wù) 器調(diào) 度 員 站 調(diào) 度 員 站 工 程 師維 護(hù) 打 印 泄 漏 檢 測(cè) 、批 次 跟 蹤站 場(chǎng) 服 務(wù) 器操 作 員 站 通 信 線 路控 制 器現(xiàn) 場(chǎng) 儀 表 、 設(shè) 備站 場(chǎng) 服 務(wù) 器操 作 員 站 控 制 器現(xiàn) 場(chǎng) 儀 表 、 設(shè) 備閥 室RTU現(xiàn) 場(chǎng) 儀表 、 設(shè) 備閥 室RTU現(xiàn) 場(chǎng) 儀表 、 設(shè) 備生 產(chǎn) 經(jīng) 營(yíng) 管理 級(jí)中 心 監(jiān) 控 級(jí)站 控 級(jí)就 地 控 制 級(jí)MIS系 統(tǒng)站 場(chǎng) 1 站 場(chǎng) N 遠(yuǎn) 控 閥 室 N遠(yuǎn) 控 閥 室 1 生 產(chǎn) 管 理 網(wǎng) 絡(luò) 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 7 基本功能它根據(jù)管道公司的經(jīng)營(yíng)策略，公司所屬其他管道經(jīng)營(yíng)狀況及市場(chǎng)信息等，并考慮本管道生產(chǎn)運(yùn)行狀況，由生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理級(jí)計(jì)算機(jī)級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中有關(guān)管理軟件作出決策，向本管道的 SCADA 系統(tǒng)下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃、管理命令等。其最佳目標(biāo)通常是獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。該級(jí)還可以對(duì) SCADA 系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督、通過人機(jī)接口掌握生產(chǎn)狀況，如系統(tǒng)或站的流程圖及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)與趨勢(shì)、有關(guān)數(shù)據(jù)庫并制作圖等。該級(jí)決策的特點(diǎn)是：目標(biāo)宏觀、決策周期長(zhǎng)。 組成一般由一個(gè)性能較強(qiáng)的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成，在離 SCADA 較遠(yuǎn)時(shí)，往往需要衛(wèi)星、微波或光纖等遠(yuǎn)程通信設(shè)施。由于該級(jí)不直接參與生產(chǎn)過程控制，因此對(duì)該級(jí)主機(jī)的可靠性要求不如 SCADA 高，通常不必采用冗余技術(shù)。 基本功能該級(jí)負(fù)責(zé)整個(gè)管線的調(diào)度和監(jiān)控，例如對(duì)供方和需方產(chǎn)品的監(jiān)視和計(jì)算，產(chǎn)品輸送過程，對(duì)各站下達(dá)控制命令，全線生產(chǎn)協(xié)調(diào)控制（水擊控制、清管、越站等） 。如果 SCADA 還設(shè)有分控中心或稱區(qū)域控制中心，則分控中心可以完成上述控制中心的某些任務(wù)。 組成控制中心的計(jì)算機(jī)一般為網(wǎng)絡(luò)冗余結(jié)構(gòu)，冗余方法有熱備（自動(dòng)切換） 、冷備（人工切換）等。當(dāng)今，幾乎所有管道控制中心都采用了熱備技術(shù)。除主機(jī)可熱備用外，外部設(shè)備、關(guān)鍵部件也可以采用冗余技術(shù)。控制中心的計(jì)算機(jī)軟件一般有三類：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)生產(chǎn)廠家隨機(jī)提供；SCADA 系統(tǒng)軟件，一般由 SCADA 系統(tǒng)廠家提供，也可由第三方提供；用戶應(yīng)用程序，可由用戶編制，也可由 SCADA 供應(yīng)商提供或第三方提供。3. 站控級(jí) 基本功能站控系統(tǒng)的基本功能是對(duì)站內(nèi)裝置、輔助系統(tǒng)及生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)督和控制，站控系統(tǒng) 8 具有下述基本的技術(shù)性能：①模擬量數(shù)據(jù)采集②模擬量定值設(shè)定控制③數(shù)字量的采集與報(bào)警信號(hào)采集④數(shù)字量控制。 組成站控系統(tǒng)一般由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)及相應(yīng)的人機(jī)接口、卡件（AO,AI,DI,DO）及通信接口組成。現(xiàn)在多用 PLC 充當(dāng) RTU，大型的站控系統(tǒng)也可以采用 DCS。站控系統(tǒng)的軟件包括計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用軟件，用戶應(yīng)用軟件可在控制中心編制，下載到 PLC。 基本功能站內(nèi)大型設(shè)備，如泵機(jī)組等，往往配有自己的控制系統(tǒng)，這就是裝置控制系統(tǒng)，它直接對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行控制。這類控制系統(tǒng)往往由設(shè)備生產(chǎn)廠家配套提供。在長(zhǎng)輸管道中，通常認(rèn)為就地控制級(jí)是指站控級(jí)以下，通過各類設(shè)備的控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)動(dòng)作設(shè)備。 組成在管道系統(tǒng)中，就地控制級(jí)主要各類的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以及各智能設(shè)備的控制系統(tǒng)。如上圖，由于生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理級(jí)和中心監(jiān)控級(jí)具有接受外部管理及生產(chǎn)過程信息，并據(jù)此對(duì)整個(gè)生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)進(jìn)行管理的功能，因此，將這兩級(jí)合并起來成為管理信息系統(tǒng)，英文縮寫為 MIS。中心監(jiān)控級(jí)、站控級(jí)和就地控制級(jí)具有監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集的功能，通常我們將這三者合稱為監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，即 SCADA 系統(tǒng)。一般來將，我們所說的SCADA 系統(tǒng)的三級(jí)控制主要是指中心控制、站控和就地控制。四、SCADA 系統(tǒng)的發(fā)展歷程SCADA 系統(tǒng)發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了三代。 第一代是基于專用計(jì)算機(jī)和專用操作系統(tǒng)的 SCADA 系統(tǒng)，如電力自動(dòng)化研究院為華北電網(wǎng)開發(fā)的 SD176 系統(tǒng)以及在日本日立公司為我國鐵道電氣化遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的 H80M 系統(tǒng)。這一階段是從計(jì)算機(jī)運(yùn)用到 SCADA 系統(tǒng)時(shí)開始到 70 年代。第二代是 80 年代基于通用計(jì)算機(jī)的 SCADA 系統(tǒng)，在第二代中，廣泛采用 VAX 等其它計(jì)算機(jī)以及其它通用工作站，操作系統(tǒng)一般是通用的 UNIX 操作系統(tǒng)。在這一階段，SCADA 9 系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析，自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）以及網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)合到一起構(gòu)成了 EMS 系統(tǒng)（能量管理系統(tǒng)） 。第一代與第二代 SCADA 系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是基于集中式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且系統(tǒng)不具有開放性，因而系統(tǒng)維護(hù)，升級(jí)以及與其它聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成很大困難。90 年代按照開放的原則，基于分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)的能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍聯(lián)網(wǎng)的 EMS/SCADA 系統(tǒng)稱為第三代。這一階段是我國 SCADA/EMS 系統(tǒng)發(fā)展最快的階段，各種最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)都匯集進(jìn) SCADA/EMS 系統(tǒng)中。這一階段也是我國對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化以及電網(wǎng)建設(shè)投資最大的時(shí)期，國家計(jì)劃未來三年內(nèi)投資 2700 億元改造城鄉(xiāng)電網(wǎng)可見國家對(duì)電力系統(tǒng)自動(dòng)化以及電網(wǎng)建設(shè)的重視程度。第四代 SCADA/EMS 系統(tǒng)的基礎(chǔ)條件已經(jīng)或即將具備，預(yù)計(jì)將與 21 世紀(jì)初誕生。該系統(tǒng)的主要特征是采用 Inter 技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及 JAVA 技術(shù)等技術(shù)，繼續(xù)擴(kuò)大 SCADA/EMS 系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的集成，綜合安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的需要。五、SCADA 系統(tǒng)在我國長(zhǎng)輸管道的應(yīng)用情況20 世紀(jì) 80 年代以前，我國長(zhǎng)輸管道基本上是常規(guī)儀表檢測(cè)，就地控制。90 年代以后，我國通過開發(fā)和引進(jìn)全面掌握了 SCADA 系統(tǒng)的技術(shù)，逐步對(duì)在役管道實(shí)施改造，對(duì)新建管道進(jìn)行裝備，基本上使我國長(zhǎng)輸管道的 SCADA 系統(tǒng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前，油氣長(zhǎng)輸管道的計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)已經(jīng)成為管道控制的基本模式。 年 7 月投產(chǎn)的輪南－庫爾勒管道，全長(zhǎng) 192KM,自控系統(tǒng)采用漢字顯示、交互圖象、語言綜合系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和管理。 年投產(chǎn)的庫爾勒－善鄯管道是我國首次面對(duì)具有大落差地段的管道，該管道在100km 長(zhǎng)度內(nèi)落差達(dá) 1800m,在該管道上開發(fā)的 SCADA 系統(tǒng)解決了大落差管道水擊防護(hù)問題，并且采用衛(wèi)星通訊技術(shù)為 SCADA 系統(tǒng)傳輸數(shù)據(jù)。 年投產(chǎn)的蘭成渝管道是我國第一條真正意義上的成品油管道，管道的 SCADA 系統(tǒng)，主要包括：成都調(diào)度中心，首站、中間加壓分輸站、7 座中間分輸站、末站的儀表檢測(cè)系統(tǒng)和站控系統(tǒng),10 座遠(yuǎn)控線路截?cái)嚅y室的儀表檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，由成都調(diào)控中心對(duì)全線進(jìn)行監(jiān)控。、珠三角管線都已經(jīng)順利投產(chǎn)，并且使用了非常先進(jìn) 10 的 SCADA 系統(tǒng)，所有的控制操作都由中心調(diào)度員發(fā)出，自動(dòng)化水平又有了很大的提高。比如,西南管道 SCADA 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)：（1）SCADA 系統(tǒng)是一個(gè)分布式的控制系統(tǒng)，所有的數(shù)據(jù)庫分布在各站場(chǎng)，采用當(dāng)今先進(jìn)的自動(dòng)化技術(shù)，系統(tǒng)控制分為就地、站控和中心控制，通過軟件設(shè)置可較方便完成各權(quán)限的切換。 （2）調(diào)控中心計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由高性能計(jì)算機(jī)工作站、高速數(shù)據(jù)網(wǎng)及在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行的軟件等組成高可靠性的實(shí)時(shí)控制管理系統(tǒng)（3）對(duì)油品順序 輸送和分輸跟蹤監(jiān)控。 （4）對(duì)遠(yuǎn)控閥室有效監(jiān)控以保證管道在大落差山區(qū)的防靜壓和防泄漏的運(yùn)行安全。 （5）使用光纖通信為通信傳輸主信道，采用公網(wǎng)作為備用通信，以確保光纖中斷時(shí)，能及時(shí)切換到公網(wǎng)上保證生產(chǎn)的正常監(jiān)控。 （5）軟件的軟件先進(jìn)、成熟，而易于操作、修改、維護(hù)，有較強(qiáng)的人機(jī)對(duì)話能力。現(xiàn)在我國的管網(wǎng)建設(shè)初具規(guī)模，近年來隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，我國的長(zhǎng)輸管道控制呈現(xiàn)區(qū)域化趨勢(shì)，將某地區(qū)的多條管道集中管理，形成區(qū)域化管理。在美國，全國管網(wǎng)在休斯頓設(shè)置了一個(gè)控制中心，加拿大也在蒙特利爾設(shè)置了一個(gè)全國管網(wǎng)的調(diào)度控制中心。并且，其對(duì)管網(wǎng)的自動(dòng)化監(jiān)控程度已經(jīng)具備相當(dāng)高的水平。在我國，中石化華北銷售管道網(wǎng)調(diào)控中心和華南調(diào)控中心也將成立，屆時(shí)每個(gè)調(diào)控中心都將同時(shí)統(tǒng)一指揮幾條管道的運(yùn)行，最后將有可能發(fā)展成成立全國的管道控制中心，由計(jì)算機(jī)群管理所屬的管道系統(tǒng)，在計(jì)算機(jī)群中的每臺(tái)計(jì)算機(jī)都能隨意切換到某管道上，操作員通過顯示終端監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，向沿途泵站的站控機(jī)甚至主要設(shè)備發(fā)操作命令，實(shí)現(xiàn)對(duì)管道的遙控，SCADA 系統(tǒng)將發(fā)揮更大的作用。第二章 長(zhǎng)輸管道 SCADA 系統(tǒng)功能一、調(diào)控中心主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的功能，采集各站主要運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。監(jiān)視過程是以掃描方式進(jìn)行的，即按一定順序依次對(duì)各站的 PLC 進(jìn)行查詢。若發(fā)現(xiàn)某站的運(yùn)行狀態(tài)異?；蜻\(yùn)行參數(shù)超限，則通過屏蔽顯示及打印機(jī)打印自動(dòng)報(bào)警。 PLC 發(fā)出操作指令，對(duì)各站進(jìn)行遙控。因?yàn)槊總€(gè)電動(dòng)閥門都有就地/遠(yuǎn)控操作功能，如果置為遠(yuǎn)控那么根據(jù)操作權(quán)限的需要可 11 以在站場(chǎng)或調(diào)控中心控制設(shè)備。3. 根據(jù)操作人員的要求，在顯示屏幕上隨時(shí)提供有關(guān)管道系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的圖形顯示及歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、比較和趨勢(shì)顯示。 提供動(dòng)態(tài)顯示畫面通過一定的方式可以比較直觀的顯示管線是處于運(yùn)行還是停止?fàn)顟B(tài)，如管線的顏色變化。由于某些泵站流程較為復(fù)雜，通過設(shè)備及相應(yīng)管線顏色的變化，操作員可以較為清晰的顯示當(dāng)前的油品流程走向。 自動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部可以自動(dòng)存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)。比如參數(shù)的變化，操作員的操作記錄，系統(tǒng)內(nèi)部的運(yùn)行情況等。 趨勢(shì)顯示趨勢(shì)顯示是一種提供瀏覽數(shù)據(jù)的方法，包括實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)，實(shí)時(shí)趨勢(shì)用于記錄生產(chǎn)過程中各參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化過程，而歷史趨勢(shì)則用于提取特定的歷史數(shù)據(jù)文件。趨勢(shì)可以提供多種方式進(jìn)行瀏覽，比如棒狀圖，曲線圖，數(shù)字列表等。提供顯示連續(xù)的趨勢(shì)曲線，還可以讀取曲線上的任意點(diǎn)的實(shí)際數(shù)據(jù)和時(shí)間，進(jìn)行曲線壓縮顯示和細(xì)化顯示。每一趨勢(shì)圖可以顯示多個(gè)參數(shù)的數(shù)據(jù)，便于各參數(shù)的比較。趨勢(shì)調(diào)用和顯示，一是為工況分析提供依據(jù)，如啟泵或停泵過程壓力及流量的變化，分輸過程中閥門切換開關(guān)導(dǎo)致壓力及流量的變化曲線，我們可以通過這些數(shù)據(jù)，優(yōu)化操作過程；二是系統(tǒng)的監(jiān)視參數(shù)前后的變化，為操作員決策提供依據(jù)。運(yùn)行人員能夠確認(rèn)管線上出現(xiàn)的變化的大小以及其對(duì)全線的影響，并采取正確的控制以減小其對(duì)全線的影響。一般 SCADA 軟件都提供一種仿真環(huán)境的軟件，即在本機(jī)上建立一個(gè)仿真控制器，與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備隔離，操作人員可以在此機(jī)器上模擬操作，而不影響現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行。按規(guī)定時(shí)間間隔記錄和打印各站的主要運(yùn)行狀態(tài)的圖形顯示及歷史資料的比較和趨勢(shì)顯示、報(bào)表等。、操作指令等。 報(bào)警報(bào)警的概念：異常情況發(fā)生時(shí)，以某種方式提示信息給操作員，以引起操作人員的注意并及時(shí)采取措施。系統(tǒng)報(bào)警－當(dāng)服務(wù)器與控制器、卡件，及通訊網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，所發(fā)出的報(bào)警為系統(tǒng) 12 報(bào)警。過程報(bào)警－當(dāng)過程控制對(duì)象發(fā)生異常時(shí)，系統(tǒng)所發(fā)出的信息為過程報(bào)警信息，當(dāng)報(bào)警條件不存在時(shí)，操作員確認(rèn)后，報(bào)警即可消除。由于全線距離長(zhǎng)，設(shè)備多，重要的工藝參數(shù)多，如果發(fā)生異常情況，操作員不能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)，那么將導(dǎo)致較大的危害，所以我們對(duì)較為重要的參數(shù)都已經(jīng)設(shè)置了報(bào)警提示，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)將以聲音或顏色的顯示提示操作員，當(dāng)然由于設(shè)備多，參數(shù)多，我們對(duì)參數(shù)的重要程度也設(shè)置了報(bào)警的級(jí)別，在一定程度上為操作員減輕了工作量，而且也能夠及時(shí)處理將維護(hù)管線運(yùn)行安全的異常情況。報(bào)警的級(jí)別可以分為緊急、高報(bào)、低報(bào)等，每級(jí)報(bào)警相應(yīng)的描述及顏色有所區(qū)別，如緊急為紅色，高報(bào)為黃色，低報(bào)為其他不顯眼的顏色，系統(tǒng)按照一定的時(shí)間順序以及級(jí)別的優(yōu)先順序進(jìn)行顯示，提醒操作員注意，并督促采取相應(yīng)措施。報(bào)警支持中文描述功能。 事件事件記錄，記錄某項(xiàng)操作過程或者是系統(tǒng)內(nèi)部執(zhí)行的命令，并按照時(shí)間的順序進(jìn)行保存到歷史數(shù)據(jù)庫中，且事件是不可以清除的。事件畫面記錄所有的操作過程，包括數(shù)據(jù)庫修改和操作員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的操作、用戶名的更改、級(jí)別的更換等信息，為事故分析及工藝操作過程的分析提供依據(jù),做到凡事有據(jù)可查，確保安全操作、責(zé)任到人。報(bào)表有多種格式，比較常用的是 EXCEL 格式。從內(nèi)容上，報(bào)表可以分為日?qǐng)?bào)表、周報(bào)、月報(bào)等，根據(jù)需要進(jìn)行編排。報(bào)表可以定期生成，且可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)打印，及時(shí)準(zhǔn)確的提供參數(shù)記錄，減輕操作員的工作量。，對(duì)水擊、檢漏、清管、批量跟蹤等工況進(jìn)行檢測(cè)、控制，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，系統(tǒng)優(yōu)化模擬、調(diào)度決策指導(dǎo)等。通過域控服務(wù)器同步全線的服務(wù)器，而域控服務(wù)器指向 GPS，從而確保整個(gè) SCADA 系統(tǒng)的時(shí)鐘統(tǒng)一、準(zhǔn)確，保障整個(gè)系統(tǒng)的記錄時(shí)間及其相關(guān)事件、數(shù)據(jù)的可靠性和有效性。二、站控系統(tǒng)功能站控系統(tǒng)主要由服務(wù)器、PLC、智能卡件及其他自動(dòng)控制設(shè)備組成，主要功能如下：； 13 ；