【文章內(nèi)容簡介】 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作，傳統(tǒng)的人工記錄、逐級匯報的長輸管線監(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)運行、供需變化及安全經(jīng)濟運行的要求。這些要求往往是非人力所能及的，因此需要借助現(xiàn)代化的自動控制系統(tǒng)管理輸油管道。輸油管道自動化是管道安全、經(jīng)濟運行的重要保證，而使用 SCADA 系統(tǒng)可以確保輸油管道的自動化，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)濟的運行。 三、SCADA 系統(tǒng)基本組成長輸管道 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，控制中心計算機系統(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 算 機 其 他 網(wǎng) 絡(luò)顯 示 、 打 印經(jīng) 營 策 略市 場 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 打 印 泄 漏 檢 測 、批 次 跟 蹤站 場 服 務(wù) 器操 作 員 站 通 信 線 路控 制 器現(xiàn) 場 儀 表 、 設(shè) 備站 場 服 務(wù) 器操 作 員 站 控 制 器現(xiàn) 場 儀 表 、 設(shè) 備閥 室RTU現(xiàn) 場 儀表 、 設(shè) 備閥 室RTU現(xiàn) 場 儀表 、 設(shè) 備生 產(chǎn) 經(jīng) 營 管理 級中 心 監(jiān) 控 級站 控 級就 地 控 制 級MIS系 統(tǒng)站 場 1 站 場 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)營策略，公司所屬其他管道經(jīng)營狀況及市場信息等，并考慮本管道生產(chǎn)運行狀況，由生產(chǎn)經(jīng)營管理級計算機級計算機系統(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)計劃、管理命令等。其最佳目標(biāo)通常是獲取最大的經(jīng)濟效益。該級還可以對 SCADA 系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)督、通過人機接口掌握生產(chǎn)狀況，如系統(tǒng)或站的流程圖及動態(tài)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)與趨勢、有關(guān)數(shù)據(jù)庫并制作圖等。該級決策的特點是：目標(biāo)宏觀、決策周期長。 組成一般由一個性能較強的微型計算機系統(tǒng)組成，在離 SCADA 較遠(yuǎn)時，往往需要衛(wèi)星、微波或光纖等遠(yuǎn)程通信設(shè)施。由于該級不直接參與生產(chǎn)過程控制，因此對該級主機的可靠性要求不如 SCADA 高，通常不必采用冗余技術(shù)。 基本功能該級負(fù)責(zé)整個管線的調(diào)度和監(jiān)控，例如對供方和需方產(chǎn)品的監(jiān)視和計算，產(chǎn)品輸送過程，對各站下達(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)。 組成控制中心的計算機一般為網(wǎng)絡(luò)冗余結(jié)構(gòu)，冗余方法有熱備（自動切換） 、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)?？刂浦行牡挠嬎銠C軟件一般有三類：計算機操作系統(tǒng)，由計算機生產(chǎn)廠家隨機提供；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 基本功能站控系統(tǒng)的基本功能是對站內(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)字量的采集與報警信號采集④數(shù)字量控制。 組成站控系統(tǒng)一般由工業(yè)控制計算機及相應(yīng)的人機接口、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)的軟件包括計算機操作系統(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。在長輸管道中，通常認(rèn)為就地控制級是指站控級以下，通過各類設(shè)備的控制系統(tǒng)，現(xiàn)場手動動作設(shè)備。 組成在管道系統(tǒng)中，就地控制級主要各類的現(xiàn)場設(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)營管理級和中心監(jiān)控級具有接受外部管理及生產(chǎn)過程信息，并據(jù)此對整個生產(chǎn)和經(jīng)營進(jìn)行管理的功能，因此，將這兩級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、站控級和就地控制級具有監(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算機和專用操作系統(tǒng)的 SCADA 系統(tǒng)，如電力自動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)動系統(tǒng)所設(shè)計的 H80M 系統(tǒng)。這一階段是從計算機運用到 SCADA 系統(tǒng)時開始到 70 年代。第二代是 80 年代基于通用計算機的 SCADA 系統(tǒng)，在第二代中，廣泛采用 VAX 等其它計算機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)度自動化中與經(jīng)濟運行分析，自動發(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)的共同特點是基于集中式計算機系統(tǒng)，并且系統(tǒng)不具有開放性，因而系統(tǒng)維護，升級以及與其它聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成很大困難。90 年代按照開放的原則，基于分布式計算機網(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，各種最新的計算機技術(shù)都匯集進(jìn) SCADA/EMS 系統(tǒng)中。這一階段也是我國對電力系統(tǒng)自動化以及電網(wǎng)建設(shè)投資最大的時期，國家計劃未來三年內(nèi)投資 2700 億元改造城鄉(xiāng)電網(wǎng)可見國家對電力系統(tǒng)自動化以及電網(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)擴大 SCADA/EMS 系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的集成，綜合安全經(jīng)濟運行以及商業(yè)化運營的需要。五、SCADA 系統(tǒng)在我國長輸管道的應(yīng)用情況20 世紀(jì) 80 年代以前，我國長輸管道基本上是常規(guī)儀表檢測，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)，逐步對在役管道實施改造，對新建管道進(jìn)行裝備，基本上使我國長輸管道的 SCADA 系統(tǒng)達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前，油氣長輸管道的計算機監(jiān)測控制與數(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 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具有大落差地段的管道，該管道在100km 長度內(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、末站的儀表檢測系統(tǒng)和站控系統(tǒng),10 座遠(yuǎn)控線路截斷閥室的儀表檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，由成都調(diào)控中心對全線進(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)計特點：（1）SCADA 系統(tǒng)是一個分布式的控制系統(tǒng)，所有的數(shù)據(jù)庫分布在各站場，采用當(dāng)今先進(jìn)的自動化技術(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)控中心計算機系統(tǒng)由高性能計算機工作站、高速數(shù)據(jù)網(wǎng)及在網(wǎng)絡(luò)中運行的軟件等組成高可靠性的實時控制管理系統(tǒng)（3）對油品順序 輸送和分輸跟蹤監(jiān)控。 （4）對遠(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，能及時切換到公網(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，有較強的人機對話能力?，F(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，我國的長輸管道控制呈現(xiàn)區(qū)域化趨勢，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)置了一個控制中心，加拿大也在蒙特利爾設(shè)置了一個全國管網(wǎng)的調(diào)度控制中心。并且，其對管網(wǎng)的自動化監(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，屆時每個調(diào)控中心都將同時統(tǒng)一指揮幾條管道的運行，最后將有可能發(fā)展成成立全國的管道控制中心，由計算機群管理所屬的管道系統(tǒng)，在計算機群中的每臺計算機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)運行狀態(tài)，向沿途泵站的站控機甚至主要設(shè)備發(fā)操作命令，實現(xiàn)對管道的遙控，SCADA 系統(tǒng)將發(fā)揮更大的作用。第二章 長輸管道 SCADA 系統(tǒng)功能一、調(diào)控中心主計算機系統(tǒng)的功能，采集各站主要運行數(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各站的 PLC 進(jìn)行查詢。若發(fā)現(xiàn)某站的運行狀態(tài)異?；蜻\行參數(shù)超限，則通過屏蔽顯示及打印機打印自動報警。 PLC 發(fā)出操作指令，對各站進(jìn)行遙控。因為每個電動閥門都有就地/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，在顯示屏幕上隨時提供有關(guān)管道系統(tǒng)運行狀態(tài)的圖形顯示及歷史數(shù)據(jù)的存儲、比較和趨勢顯示。 提供動態(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。 自動存儲數(shù)據(jù)系統(tǒng)內(nèi)部可以自動存儲歷史數(shù)據(jù)。比如參數(shù)的變化，操作員的操作記錄，系統(tǒng)內(nèi)部的運行情況等。 趨勢顯示趨勢顯示是一種提供瀏覽數(shù)據(jù)的方法，包括實時趨勢和歷史趨勢，實時趨勢用于記錄生產(chǎn)過程中各參數(shù)的動態(tài)變化過程，而歷史趨勢則用于提取特定的歷史數(shù)據(jù)文件。趨勢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)的趨勢曲線，還可以讀取曲線上的任意點的實際數(shù)據(jù)和時間，進(jìn)行曲線壓縮顯示和細(xì)化顯示。每一趨勢圖可以顯示多個參數(shù)的數(shù)據(jù)，便于各參數(shù)的比較。趨勢調(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)。運行人員能夠確認(rèn)管線上出現(xiàn)的變化的大小以及其對全線的影響，并采取正確的控制以減小其對全線的影響。一般 SCADA 軟件都提供一種仿真環(huán)境的軟件，即在本機上建立一個仿真控制器，與現(xiàn)場設(shè)備隔離，操作人員可以在此機器上模擬操作，而不影響現(xiàn)場設(shè)備的運行。按規(guī)定時間間隔記錄和打印各站的主要運行狀態(tài)的圖形顯示及歷史資料的比較和趨勢顯示、報表等。、操作指令等。 報警報警的概念：異常情況發(fā)生時，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采取措施。系統(tǒng)報警－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，所發(fā)出的報警為系統(tǒng) 12 報警。過程報警－當(dāng)過程控制對象發(fā)生異常時，系統(tǒng)所發(fā)出的信息為過程報警信息，當(dāng)報警條件不存在時，操作員確認(rèn)后，報警即可消除。由于全線距離長，設(shè)備多，重要的工藝參數(shù)多，如果發(fā)生異常情況，操作員不能及時的發(fā)現(xiàn)，那么將導(dǎo)致較大的危害，所以我們對較為重要的參數(shù)都已經(jīng)設(shè)置了報警提示，當(dāng)出現(xiàn)異常時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，我們對參數(shù)的重要程度也設(shè)置了報警的級別，在一定程度上為操作員減輕了工作量，而且也能夠及時處理將維護管線運行安全的異常情況。報警的級別可以分為緊急、高報、低報等，每級報警相應(yīng)的描述及顏色有所區(qū)別，如緊急為紅色，高報為黃色，低報為其他不顯眼的顏色，系統(tǒng)按照一定的時間順序以及級別的優(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。報警支持中文描述功能。 事件事件記錄，記錄某項操作過程或者是系統(tǒng)內(nèi)部執(zhí)行的命令，并按照時間的順序進(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)庫修改和操作員對現(xiàn)場設(shè)備的操作、用戶名的更改、級別的更換等信息，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。報表有多種格式，比較常用的是 EXCEL 格式。從內(nèi)容上，報表可以分為日報表、周報、月報等，根據(jù)需要進(jìn)行編排。報表可以定期生成，且可以實現(xiàn)自動打印，及時準(zhǔn)確的提供參數(shù)記錄，減輕操作員的工作量。，對水擊、檢漏、清管、批量跟蹤等工況進(jìn)行檢測、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 SCADA 系統(tǒng)的時鐘統(tǒng)一、準(zhǔn)確，保障整個系統(tǒng)的記錄時間及其相關(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控制設(shè)備組成，主要功能如下：； 13 ；