实现油气管道SCADA系统业务接入的关键步骤分析

长输管道SCADA系统选型及应用

【摘 要】随着国内成品油管道的大量建设，特别是长距离数字化管道的发展，要求其控制系统在控制、安全等方面具有更高的可靠性、开放性。对于工厂企业等最终用户而言，面对各种各样的 SCADA 系统，由于国内外众多厂商SCADA系统的结构及实现方式各不相同，恰当的选型成为重要的核心问题。

【关键词】数据采集与监视控制；长输管道；集中式结构；分布式结构

1.长输管道监控特点

长输管道一般分布广泛、站点较多，输送介质多为天然气、原油、成品油、液态天然气、水和其他液态化工产品等。一般采用密闭输送流程，所有泵站、压气站、分输下载站、配气站、截断阀室和管路等构成完整的水力系统。因此，长输管道一般设立调度控制中心由SCADA系统进行集中监控、统一调度，实现中心控制、站控和就地控制相结合的控制方式。有的管道设立站点监控，有的并不设立站点监控，而是通过调度控制中心统一进行管理。站点的远程端由PLC或RTU进行数据采集和监督控制，将控制数据传输到调度中心，从而完成整个管道的自动化控制。长输管道的通信系统是决定整个SCADA系统可靠性和有效性的重要基础，目前多采用自建光纤、卫星、微波、电话等多种方式，不同的通信基础直接决定了SCADA系统调控中心数据库系统结构的选择方式。通过以上分析，可以看到非光纤通信条件下，长输管道要求SCADA系统设计必须满足低速和有限带宽的长距离通信要求。在SCADA系统中，控制器中的数据以非常小的数据包进行传输，许多历史数据存储在中心数据库中。监控数据以逢变则报或进行内部轮询以达到最小数据的目的传输，并且控制器都具有历史回填的功能，在通信恢复时，能够将传送失败的历史数据重新传输到中心数据库，以保证数据的完整性。

2.长输管道SCADA系统国内外现状及发展

SCADA系统是建立在数据库基础之上的一系列应用软件的组合，其主要功能有系统模拟图实时监控—实时监测沿线各站库生产运行数据；历史数据分析—包括历史数据曲线、超限额运行时间统计等。经概括，SCADA系统的硬件构成有四种形式：PC+板卡，PLC，DCS及RTU远程终端单元，在功能上都有完成数据采集与控制的能力，但它们各有不同的适用范围。DCS适合于大型生产装置，如炼油厂、化工厂的大型成套化工装置，DCS具有独立的软硬件，运行稳定可靠；缺点是价格昂贵，扩充麻烦。PLC适用于控制，规模可大可小。RTU则适用于小型局部的场合，优点是通信灵活，计算与数据存储能力强，如用于输气管道进出口的流量采集，天然气计量采用RTU产品，具有明显的甚至不可替代的优势。可实现SY/N6143计量标准嵌入式应用，大幅提高可计量程序运行的可靠性和实时性；流量累计等重要数据在RTU内做备份，而不仅依赖传统的计算机做数据备份，即使计算机和通信设备出现故障，数据依旧可恢复，大幅提高了数据存储的安全性。SCADA系统由 PLC和通信技术共同发展而来，具备高

工程设计及标准　石　油　化　工　自　动　化，２００６・３　ｔ　２６　ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮ　ＩＮ　ＰＥＴＲＯＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　

构架原油长输管道ＳＣＡＤＡ／ＯＰＳ系统的探讨　

谢孝宏　（胜利油田油气集输公司科技信息中心，山东东营２５７０００）　摘要：结合国内石油集输行业的特点．对长输管道（站库）的ＳＣＡＤＡ系统进行初步探讨。主要包括ＳＣＡＤＡ／ＯＰＳ系统及　简要分析，包括由ＰＬＣ／ＲＴＵ／ＬＥＰ等为控制器的硬件构成及框架组成，常规的通信方式及其特点比较Ｉ系统功能主要包括控制　中心功能，现场站控系统功能，系统辅助功能，以及目前国内系统基本功能的应用情况‘在系统安全上，主要对Ｉｎｔｅｒｎｅｔ和Ｉｎｔｒａ—　ｎｅｔ接入进行了重点分析和风险评估等。　关键词ｉＳＣＡＤＡ／ＯＰＳ￣构架；硬件Ｉ软件＃安全　中图分类号：ＴＰ２７４．２　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００７—７３２４（２００６）０３—００２６　０５　Ｔｈｅ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｒｕｄｅ　Ｏｉｌ－ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ＳＣＡＤＡ／ＯＰＳ　Ｓｙｓｔｅｍ　Ｆｒａｍｅ　Ｘｉｅ　Ｘｉａｏｈｏｎｇ　（Ｓｈｅｎｇｌｉ　Ｏｉｌｆｉｅｌｄ　Ｏｉｌ—Ｇａｓ　Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ　Ｃｏ．，Ｄｏｎｇｙｉｎｇ，２５７０００，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ；Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　ｇａｔｈｅｒ—ｔｒａｎｓｐｏｒｔ，ｔｈｅ　ｐｒｅｐａｒａｔｏｒｙ　ｆｒａｍｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｏｉｌ—ｐｉｐｅｌｉｎｅ—ｓｔａｔｉｏｎ　ＳＣＡＤＡ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｍａｉｎｌｙ　ｉｔ　ｉｎｃｌｕｄｅｓ　ＳＣＡＤＡ／ＯＰＳ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｂｒｉｅｆ　ａｎａｌｙｓｉｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ＰＬＣ／ＲＴＵ／ＬＥＤ　ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ　ｆｏｒ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｈａｒｄｗａｒｅ　ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｆｒａｍｅ　ｃｏｍ—　ｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｍａｉｌｉｎｇ　ａｄｄｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ．Ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎ　ｃｌｕｄｅｓ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｅｎｔｅｒ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｌｏｃａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ，ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ，　ａｓ　ｗｅｌｌ　ａｓ　ｐｒｅｓｅｎｔ　ｄｏｍｅｓｔｉｃ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｉｃ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ．Ｉｎ　ｔｈｅ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ，ｍａｉｎｌｙ　ｔｕｒｎｅｄ　ｏｎ　ｔｏ　Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ａｎｄ　Ｉｎｔｒａｎｅｔ　ｈａｓ　ｃａｒｒｉｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｒｉｓｋ　ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ　ａｎｄ　ＳＯ　Ｏｎ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＳＣＡＤＡ／ＯＰＳ；ｆｒａｍｅ；ｈａｒｄｗａｒｅ；ｓｏｆｔｗａｒｅ；ｓａｆｅｔｙ　数据采集与监督控制系统ＳＣＡＤＡ（Ｓｕｐｅｒｖｉ－　ｓｏｒｙ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　Ｄａｔａ　Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ）应用领域广泛，　如电力系统、油气管网、石油化工领域等。该系统　是以计算机技术、网络技术和现代控制理论为基础　的生产过程控制与调度自动化系统。系统通过对　现场运行设备和工况的监督和控制，以实现数据采　集、设备控制、状态检测、参数调节以及各类信号报　警、历史数据查询等多项功能。　１　原油长输管道的特点　长距离输油管道通常是指距离长、管径大、输　量高的原油管道，输送压力高、流量和温度相对平　稳，主要由输油站（Ｏｉｌ—Ｓｔａｔｉｏｎｓ）和管路（Ｏｉｌ—Ｐｉｐｅ—　ｌｉｎｅ）两部分组成。输油站分为首站、若干中间加压　站、若干中间加热站及末站，其任务是供给原油一　定的动能和热能，将原油安全、经济地输送到目的　地；管路上每隔一定距离设有为减少事故危害、便　于抢修、可紧急关闭的若干截断阀室以及阴极保护　站等。原油长输管道在地理位置上跨度较大、站库　及管道分散；在功能上，设备操作相对简单，站库间　具有相似性，调节时间要求低；在安全性上，可靠性　较高，要求有故障检测功能等。　２构架ＳＣＡＤＡ／ＯＰＳ系统及分析　原油长输管道的数据采集与监督控制系统　ＳＣＡＤＡ／ＯＰＳ（ＳＣＡＤＡ　ｆｏｒ　Ｏｉｌ　Ｐｉｐｅｌｉｎｅ　ａｎｄ　Ｓｔａ—　ｔｉｏｎｓ）由设在控制中心的主机／服务器、设在各站　的远程控制终端（ＲＴＵ）或智能控制设备（ＬＥＤ）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　输系统对各泵站、计量站、加热站或远控阀室的　ＲＴｕ／ＬＥＤ／ＰＬＣ设备定期进行查询，连续采集各　

赵廉斌等：西气东输二线东段管道ＳＣＡＤＡ系统运行　２０１２年７月　

ＫＴＵ阀室　输气站场　地区中心　地区管理处　

图１西气东输二线东段管道ＳＣＡＤＡ系统　

备管地电位等信号。各种模拟量信号的准确性、实　时性均能满足监控需要。　

２．２主要监控设备　

西气东输二线东段站场站控系统主要监控设备　

有气液联动阀、电动阀、电动调节阀、自力式调节　

阀、安全切断阀、电磁阀、电加热器、轴流风机、　

恒电位仪、给水泵等。各种设备状态监视、控制命　

令执行均满足设计要求。　

２．３火气消防系统　

站场设置火气消防系统，用于火灾、火焰、可　

燃气体检测及消防水泵的控制。可燃气体探测器及　

火焰探测器报警、故障等各类信号先进人Ｆ＆Ｇ（火　

气）系统的火灾综合显示报警盘，然后再将信号传　

给ＳＣＳ系统。另外在综合值班室、机柜间、设备间、　

发电机房、变电所等位置设置感温感烟探头，用于　

火灾综合报警监测，火灾综合报警系统分区故障点　

上传站控系统。　

消防泵房两台主泵、两台稳压泵的运行＼停止、　

就地＼远控、故障状态受站控监视。另外，站控系统　

可对两台消防主泵进行远程启停控制。　

按照油气管道设计规范，火气系统监测及其他　各类故障信号均需按照“常闭”设计，但实际调试　

中发现部分厂商的供货设备无法提供“常闭”触点，　

导致一些火气信号实际按“常开”调试投运，存在　

一定的安全隐患，此类问题应在设计及采购阶段引　

起注意。　

２．４站场联锁逻辑　

目前各站场测试投运的联锁逻辑仅满足站场一　

期临时投产条件，不包括二期压缩机系统、空冷系　

统、空压机系统、压缩机组燃料气橇等部分逻辑。　

正常停站、正常启站、紧急停站、排污罐保护、可　

燃气体联锁风机（电磁阀）控制、待班室警铃逻辑　

进行实际测试。　２．５第三方智能设备及阀室通讯　通过选取４座站场，对表征第三方设备与服务　

器通讯质量的两个重要参数Ｂａｒｏｍｅｔｅｒ（用以表征实　

时监测到的通讯状况，达到设定值时产生通讯中断　

报警）及％Ｅｒｒｏｒｓ（无效通讯占总通讯请求数的百分　

健　中国化工贸易　Ｃｈｉｎａ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｔｒａｄｅ　矗　ＳＣＡＤＡ系统在长输管道运行管理中的应用　许春灵　桂再林　（１．中石化管道储运公司运销处调度中心，江苏徐州２２１００８；　２．中石化管道储运公司华东管道设计研究院，江苏徐州２２１００８）　摘要：长输管道已成为传输资源和一些特殊产品的主要途径，但是长输管道有它自己不可小觑的问题。ＳＣＡＤＡ系统应用无疑是用来弥补长输　管道的问题的最好的方式，现场通过ＳＣＡＤＡ系统的监控，分析和现场控制数据的传输，在长输管道中可以减少一些明显的ｆ＊ｌ题。随着日益成熟的　ＳＣＡＤＡ系统的发展，长输管道之间的协调程度也逐渐提高。ＳＣＡＤＡ系统是以计算机技术为基础的生产工艺和调度自动化系统，长输管道的特点是点　多，线路长，面积广，并且具有非常复杂的地形。本文将长输管道的特点做了描述，解释了管道ＳＣＡＤＡ系统的结构和功能，并且结合管道ＳＣＡＤＡ系　统的发展进行了介绍。　关键词：ＳＣＡＤＡ系统长输管道运行管理应用　ＳＣＡＤＡ系统的数据采集与监视控制系统，负责监测管道站场和阀　室设备运行的详细情况，这样的全方位综合自动化系统是非常重要的。　因此，为了确保安全，经济，合理，高效，ＳＣＡＤＡ系统通过声光报　警，以提醒管道所出现的异常情况。如果超过安全警戒线，控制系统　会自动根据逻辑关闭场站和大型设备，场站可以在一个很短的时间恢　复到正常的安全状态。长输管道运行管理的石油和天然气管道ＳＣＡ—　ＤＡ系统的引入，不仅可以提高工作效率和管理水平，降低运营成本，　而且能减少人为因素带来的不利影响，减少操作人员的劳动强度，确　保生产流水线的运行安全可靠。　一、长输管道运行管理中的ＳＣＡＤＡ系统　１．ＳＣＡＤＡ系统长输管道的长输管道的特点　一般情况下，输送管道都有一些极为突出的劣势。比如输送条件　的限制和输送环境的不稳定可以导致输送过程中的危险；输送产品种　类和功能单一，只能进行纯粹的单一产品的输送；输送路程较远，边　远地区的基础设施状况不一，易造成输送的失误。而长输管道的优点　也有很多，如，不间断的连续作业，大大提高了输送的效率；作业方　式集中管理，使得输送过程高度协调统一。而为了使长输管道的输送　作业更加安全和高效，ＳＣＡＤＡ系统的介入成为必然。从生产和管理　者的思想出发，要想最大限度的降低产品的运输成本，提高产品效益，　必须保证运输的稳妥和安全。　２．ＳＣＡＤＡ系统中的通信系统　通信系统是ＳＣＡＤＡ系统的核心，大部分的ＳＣＡＤＡ系统的通信　系统，都已经依附于互联网的通讯网络，这就要求ＳＣＡＤＡ系统的通　讯技术必须与互联网相契合。而互联网生来就有着开放的特点，所以　在建设依靠互联网作为通信载体的ＳＣＡＤＡ系统时，必须要有相应的　数据保护措施。为了确保数据的安全性，系统的中的通信系统必须有　着严密的权限设置和对数据完整性进行保护的加密设置。　３．ＳＣＡＤＡ系统的配置　。　管道ＳＣＡＤＡ系统采用完全冗余的方式配置。控制中心包括以太　网、数据服务器、操作员工作站、远程通讯设备都冗余配置。ＳＣＡＤＡ　系统采用广域网通讯方式，从控制中心、站控计算机到ＰＬＣ设备均连接　到以太网上，运行维护工程师不仅可以通过控制中心的计算机对各站站　控系统的计算机进行管理和维护，而且可以在控制中心的计算机上实现　对各站ＰＬＣ系统的编程、组态、监视、维护等，方便技术人员对沿线各　站系统的管理维护，缩短故障处理时间，减少维护的费用支出。支持远程　登录功能，技术人员通过电话登录到用户系统中的计算机，对系统进行维　护和用户要求的修改，并对各站ＰＬＣ程序进行诊断与修改。　二、ＳＣＡＤＡ系统在长输管道运行管理方面的应用　目前的ＳＣＡＤＡ系统主要包括控制系统以及相应的软件两部分。