燃气SCADA系统
SCADA系统典型案例之城市燃气SCADA系统
SCADA系统典型案例之——城市燃气SCADA系统我们有幸在过去的10年（2001年到现在）中参与了国内80%SCADA系统建设，并引导和引领了国内城市燃气SCADA系统建设的先锋，在天然气气矿开采、集输，油气长输管线领域都积累了丰富的经验并且出色完成了较多SCADA项目的建设。
为了方便大家学习交流借鉴并提升整体工业自动化建设水平，先逐类整理发布供大家参考。
1.SCADA系统SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。
国际上通常说的SCADA系统是以计算机为基础更侧重于人机界面HMI的系统，比如iFIX组态软件，Intouch组态软件，Citect组态软件这些叫SCADA。
国内说的SCADA更多是一套融合了先进的SCADA/HMI技术及客户/服务器（Client/Server 简称C/S）技术、RTU技术、PLC技术（也有包含DCS系统的）、数据库技术、网络通信技术、无线通讯技术、仪表检测技术、现场总线技术等的一体化的集成控制系统。
有的一套SCADA系统会具有很广的地域分布，比如江苏大运河的水情水纹监测系统、中石油的气田采集监测系统、油气管线监控系统、环保行业的污染源监测系统这些都会分布在不同乡、县、镇和省。
分布在一个厂区或者各分厂的能源检测管理系统（比如冶金行业的EMS系统）也属于SCADA系统。
SCADA系统最近几年应用较多，它可以应用于电力、冶金、石油、天然气、市政管网、环保监测、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
图：国内某城市燃气公司SCADA系统结构网络拓扑图以上系统包括：A.城市燃气输配管网SCADA系统，其主要功能包括：数据采集和处理；✧工艺流程的动态显示；✧下达调度和操作命令；✧报警显示、管理以及事件的查询、打印；✧实时数据的采集、归档、管理以及趋势显示；✧历史数据的管理、存贮；✧生产统计报表的生成和打印；✧模拟培训；✧管网在线仿真；✧对全系统进行时间同步；✧流量AGA计算、管理；✧优化调度管理；✧管网输配管理；✧管道泄漏检测和定位；✧控制权限的确定；✧网络监视及管理；✧通信监视及管理和主备信道的无扰切换；✧系统诊断、故障分析及处理；✧紧急切断和安全保护；✧实现与企业信息管理系统（MIS）、ERP、MRPⅡ等系统的连接和数据交换；✧实现与上级计算机网络的通信及数据共亨等。
SCADA系统在石油天然气管道上的应用
SCADA系统在石油天然气管道上的应用SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统是一种用于监控和控制工业过程的计算机系统。
它可以实时采集和处理各种传感器和仪表设备的数据，并向操作员提供相关的信息。
在石油天然气管道行业，SCADA系统被广泛运用于监控和控制管道的运行状态，确保石油和天然气的安全运输。
SCADA系统可以实时监测管道的运行参数。
通过连接各个站点的传感器和仪表设备，SCADA系统可以实时采集管道的压力、温度、流量等相关数据，并将其显示在操作员的控制台上。
这样，操作员可以随时了解管道内部的运行状态，及时发现异常情况，并采取相应的措施进行处理。
当管道中的压力超过预设的安全范围时，SCADA系统会发出警报信号，提醒操作员注意，并及时采取措施进行调整，以保证管道的安全运行。
SCADA系统可以实现对管道进行远程控制。
通过与管道上的阀门、泵站等设备连接，SCADA系统可以远程实现对这些设备的开关和调节，从而实现对管道的远程控制。
当某个区域需要增加石油或天然气的供应量时，操作员可以通过SCADA系统远程调节泵站的运行参数，从而实时控制管道的输送能力。
这种远程控制的方式不仅提高了管道的运行效率，还减少了人力资源的投入。
SCADA系统还可以进行数据的存储和分析。
它可以将实时采集到的数据进行记录和存储，并提供数据查询和分析功能。
这对于管道的运行管理和故障诊断非常重要。
操作员可以通过查询历史数据，了解管道在过去的运行状态和工艺参数，并通过分析数据，找出潜在的问题和风险。
SCADA系统还可以与其他管理系统进行数据交互，实现管道与其他部门的信息共享和协调，提高整个生产系统的效率和安全性。
SCADA系统在石油天然气管道上的应用具有重要意义。
它不仅可以实时监测和控制管道的运行状态，还可以远程控制设备，实现管道的远程操作；它还可以存储和分析数据，为管道的运行管理和故障诊断提供支持。
SCADA系统在石油天然气管道上的应用
SCADA系统在石油天然气管道上的应用石油和天然气作为重要的能源资源，其输送管道系统在能源产业中发挥着关键作用。
为了确保管道的安全运行和高效管理，SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition，监控控制与数据采集）系统被广泛应用于管道输送系统中。
本文将介绍SCADA系统在石油天然气管道上的应用，并探讨其在管道运行管理中的重要性以及未来发展趋势。
一、SCADA系统概述SCADA系统是一种工业自动化控制系统，用于实时监控、数据采集、远程操作和报警处理等功能。
它由监控中心、远程终端单元（RTU）、传感器、执行器和通信网络等组成，可以对管道系统进行全方位的监控和控制。
SCADA系统的核心功能包括数据采集、监控和控制、报警处理、人机界面和数据存储等。
1. 实时监控：SCADA系统可以实时监测管道上的各种参数，包括流量、压力、温度、液位、阀门状态等，及时发现管道运行中的异常情况并进行处理。
通过监控中心的人机界面，操作人员可以清晰地了解管道运行状况，及时做出反应。
2. 远程操作：SCADA系统可以对管道上的执行器进行远程操作，包括阀门的开关、泵站的启停等。
这样的远程操作能够提高管道的运行效率，减少人为干预，降低操作风险。
3. 数据采集与存储：SCADA系统能够对管道运行中的各种数据进行采集和存储，形成历史数据，便于分析管道的运行趋势和进行故障诊断。
通过对历史数据的分析，可以及时发现管道的问题，并采取相应的措施。
4. 报警处理：SCADA系统能够对管道运行中的异常情况进行实时报警，并及时通知相关的人员进行处理。
这样可以减少事故的发生，保障管道的安全运行。
5. 管道优化：通过对管道运行数据的分析，SCADA系统可以优化管道的运行策略，包括控制阀门的开度、调节泵站的输出等，从而提高管道的运行效率和节能降耗。
1. 管道安全：石油天然气管道是容易发生事故的高危行业，一旦发生泄漏或爆炸等意外，后果将不堪设想。
SCADA系统在石油天然气管道上的应用
SCADA系统在石油天然气管道上的应用
SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统是指一种控制与数据采集的系统，它主要通过传感器、控制器、计算机等设备，将现场设备和情报信号集成为一个系统，然后进行数据的监管、控制及管理，从而实现对生产、流程、质量等方面的实时监控与数据采集。
一、实时监控管道信息
SCADA系统可以对管道系统进行实时监测，并可以将其状态反馈到控制中心，使控制中心能够及时处理异常情况，如管道泄漏、管路堵塞、器件故障等。
同时，还可以监控气压、温度、流量、液位等重要参数，保证管道系统的稳定运行。
二、在线流量计算
SCADA系统可以通过在线流量计算仪器，实时计算管道的流量，从而帮助管理人员及时掌握管道的运输量，及时发现和定位管道的异常状况。
三、安全监管
SCADA系统能够及时检测出管道系统的错误、故障和安全隐患，避免发生安全生产事故，保障人身安全和财产安全。
四、增加生产效率
SCADA系统可以高效、快速地收集重要数据，实时反馈异常情况，从而为管道运输的追踪和管理提供了有效的支持，降低了人力成本和管道运输的风险，同时也提高了管道运输的生产效率。
总的来说，SCADA系统在石油与天然气管道上的应用，大大提高了管道系统的稳定运行和安全管理能力。
除了上述几个应用方面，SCADA系统还可以进行数据记录、运行状态分析、管理决策支持等，为管道管理提供更加全面和有效的技术支持。
随着技术不断的发展，SCADA系统在石油与天然气领域的应用前景必将越来越广阔。
燃气管网scada系统方案
数据分析
对处理后的数据进行统计分析， 如异常检测、趋势预测等，以辅
助决策。
数据存储
将处理和分析后的数据存储在数 据库中，以供查询和历史数据分
析使用。
03
系统功能实现
数据采集功能实现
采集站点
燃气管网SCADA系统应具备对燃气站点（如燃气源、调压站、阀 门等）的数据进行实时采集的能力。
传感器选择
数据传输系统设计
通信协议
采用可靠、高效的通信协 议，如TCP/IP、UDP等， 确保数据的稳定传输。
数据传输频率
根据监测参数的重要性和 实时性要求，设置不同的 数据传输频率。
数据传输方式
采用无线和有线相结合的 方式，以适应不同的应用 场景。
数据处理与分析系统设计
数据处理
对采集到的数据进行处理，如数 据融合、数据挖掘等，以提取有
软件平台
系统软件采用实时操作系统和数据 库管理系统，保障系统的实时性和 数据的安全性。
数据采集系统设计
01
02
03
感知设备
在燃气管网的关键位置设 置传感器和仪表，用于监 测燃气压力、流量、温度 等参数。
数据采集频率
根据监测参数的重要性和 数据传输频率要求，设置 不同的数据采集频率。
数据预处理
对采集到的数据进行初步 处理，如滤波、去噪、标 准化等，以提高数据质量 。
展望
未来的研究应加强对燃气管网SCADA系统安全性和可靠性的研究，包括数据加 密、访问控制、故障诊断等方面。同时，还应研究更加智能化的算法和应用， 以提高系统的自动化程度和智能化水平。
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问题。
SCADA系统作为一种先进的监 控和数据采集技术，在燃气管网 监控领域具有广泛的应用前景。
SCADA燃气系统详细介绍
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1、下位机
（1）下位机功能： ➢ 数据采集
下位机配置的各种输入设备（DI、AI等）进行数据采 集 ➢ 控制 下位机配置的各种输出设备（DO、AO等）对现场设 备进行控制 下位机接收上位机的监控，并且向上位机传输各种现 场数据
数据采集系统，它综合利用了计算机技术、控制技术、 通信与网络技术，完成了对测控点分散的各种过程或 设备的实时数据采集，本地或远程的自动控制，以及 生产过程的全面实时监控，并为安全生产、调度、管 理、优化和故障诊断提供必要和完整的数据及技术手 段。
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SCADA是对分布距离远，生产单位分散的生产系统的一种数据 采集、监视和控制系统。
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2、上位机
（1）上位机组成： 上位机系统通常包括SCADA服务器、工
程师站、操作员站、WEB服务器等，这些设 备通常采用以太网联网。
实际的SCADA系统上位机系统到底如何 配置还是根据系统规模和要求而定。根据安全 性要求，上位机系统还可以实现冗余，即配置 两台SCADA服务器，当一台出现故障时，系 统自动切换到另外一台工作。
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客户机
请求 响应
服务器
图1.1 客户机／服务器结构
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如在SCADA系统中，当SCADA服务器向PLC 请求数据时，它是客户机，而当其他操作站向 SCADA服务器请求服务时，它就是服务器。 显然，这种结构可以充分利用两端硬件环境的 优势，将任务合理分配到客户端和服务器端来 实现。
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2、浏览器/服务器结构
PLC多作为SCADA系统的下位机。
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DCS 系统（集散控制系统），适用于测控点数 多、测控精度高、测控速度快的工业现场，其特 点是分散控制和集中监视，具有组网通讯能力、 测控功能强、运行可靠、易于扩展、组态方便、 操作维护简便，但系统的价格昂贵。
SCADA燃气系统详细介绍解析
天线、电源、机箱等辅助设备。
RTU能执行的任务流程取决于下载到CPU
中的程序。应用程序可用工程中常用的编程语
言编写，如梯形图、C语言等。有些设备采用 C语言编程。
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2、上位机
（1）上位机组成： 上位机系统通常包括SCADA服务器、工 程师站、操作员站、WEB服务器等，这些设 备通常采用以太网联网。 实际的SCADA系统上位机系统到底如何 配置还是根据系统规模和要求而定。根据安全 性要求，上位机系统还可以实现冗余，即配置 两台SCADA服务器，当一台出现故障时，系 统自动切换到另外一台工作。
上位机：侧重监控功能 下位机：直接控制功能 通信网络：实现上、下位机数据交换
从其结构可以看出，SCADA系统具有控制分 散、管理集中的“集散控制系统”的特征。
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1、下位机
（1）下位机功能：
数据采集
下位机配置的各种输入设备（DI、AI等）进行数据采 集
控制 下位机配置的各种输出设备（DO、AO等）对现场设
这部分网络最复杂，形式最多样，是 SCADA系统的重要特点。
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4、检测和执行设备
（1）检测元件 SCADA系统中监控的参数按照数据类型 可以分为模拟量、数字量等，模拟量包括温度、 压力、物位、流量等典型过程参数和其他各种 参数，而数字量包括设备的启／停状态等。
这些信号的获取要靠各种检测元件（传感
RTU主要功能 ①过程变量巡回检测和数据处理； ②向控制中心报告经选择的数据和报警； ③提供画面、图象显示； ④除执行控制中心的控制命令外，还可独立进行工作，实现PID 及其它控制；
⑤实现流程切换；
⑥进行自诊断程序，并把结果报告控制中心；
SCADA系统在石油天然气管道上的应用
SCADA系统在石油天然气管道上的应用SCADA系统（Supervisory Control and Data Acquisition）是一种用于监控和控制工业过程的自动化系统。
它可以实时地监测管道上的各种参数，并实现对管道的远程控制。
在石油天然气管道上，SCADA系统的应用已经成为了提高管道运行效率和安全性的重要手段。
石油天然气管道作为能源运输的重要通道，承载着大量的石油和天然气资源。
为了保证管道的安全运行和高效输送，监控管道的运行状态是至关重要的。
而SCADA系统的应用可以实现对管道运行状态的实时监测，迅速发现并解决管道运行中的各种问题，提高管道的安全性和可靠性。
SCADA系统在石油天然气管道上的应用可以实现对管道内各种参数的实时监测。
这些参数包括管道内流体的流速、流量、压力、温度等，通过传感器实时采集这些数据，并将其传输到SCADA系统的中央控制中心。
通过对这些数据的分析，管道运营管理人员可以全面了解管道的运行状态，及时发现可能存在的问题，做出相应的处理。
SCADA系统还可以实现对管道的远程控制。
当在管道运行中出现问题时，管道运营管理人员可以通过SCADA系统远程控制相关设备，实现对管道的紧急停机或切换备用管道等操作，以避免事态进一步扩大。
SCADA系统还可以实现对管道设备的远程调节，提高了管道运行的灵活性和适应性。
SCADA系统具有报警功能。
当管道运行中出现异常情况时，SCADA系统可以发出警报，并及时通知相关管理人员，以便他们迅速做出相应的处理措施。
这大大提高了管道运行管理人员的工作效率和对管道安全的保障。
在未来，随着科技的不断发展，SCADA系统在石油天然气管道上的应用还会不断得到完善和拓展。
相信通过科技的力量，石油天然气管道的安全性和运行效率将会得到进一步提高。
LNG站中SCADA系统
SCADA系统一、 SCADA系统的定义简单地讲，SCADA系统就是对整个城市燃气输配管网进行数据采集和监控的系统，是英文“Supervisory Control And Data Acquisition”的缩写。
具体地讲，SCADA系统是一项综合性的系统工程，它集测量技术、计算机技术、通讯技术于一体的综合性的集成控制系统工程，并融合了先进的RTU技术、现场总线技术、网络通信技术、无线网络技术、数据库技术、SCADA/HMI技术及客户/服务器技术等的一体化交钥匙工程，其主要目标是对城市燃气系统的进气、计量、输配、调压的全过程进行监控和管理调度，实现生产信息、管网状况的自动化收集、分类、传送、整理、分析、存储以及燃气公司内部管理、安全抢险、市场信息、对外协调交流信息的自动传递和共享。
二、 SCADA系统的目的SCADA系统的目的就是给燃气调度控制中心提供数据、资料等，以使调度控制中心能够对天然气输配管网和各远程站点进行遥控、遥测和遥调。
三、 SCADA系统的主要组成部分SCADA系统主要由四部分组成，实现管网的实时中央监控和管理操作的功能。
1、第一部分：调度控制中心。
调度控制中心是整个城市燃气输配管网SCADA系统的调度指挥中心，在正常情况下操作人员在调度控制中心通过计算机系统即可完成对整个城市燃气输配管网的监控和运行管理等任务。
2、第二部分：场站。
为了方便，我们将所有非调度控制中心的远程终端RTU所属的控制区域统一称为场站。
它主要包括门站、管网调压站、重点工业用户专用调压站以及管网监测点，根据重要性分为有人值守场站和无人值守场站。
3、第三部分：现场仪表。
现场仪表主要包括传感器、变送器、就地显示仪表、智能仪表及执行机构，主要负责检测、测量现场站点的运行参数并控制现场设备。
4、第四部分：通讯系统。
SCADA系统运行是否良好，通讯系统起到至关重要的作用。
通常的通讯分有线（如DDN、ADSL、ISDN、PSTN以及自建光缆等）和无线（如电台、微波、GSM、GPRS等），具体项目采用何种通讯方式根据实际情况确定。
SCADA系统在石油天然气管道上的应用
SCADA系统在石油天然气管道上的应用SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition，监控与数据采集系统）是一种在石油天然气管道运输系统中广泛应用的自动化远程监控系统。
它通过使用传感器、无线通信和计算机技术，实时监测和控制管道系统的运行状态，以确保安全和高效的运行。
下面将详细介绍SCADA系统在石油天然气管道上的应用。
SCADA系统在石油天然气管道上用于实时监测管道运行状态。
系统中安装了各种传感器，能够实时检测温度、压力、流量等参数，并将数据传输至中央控制室。
监控人员可以通过监视屏幕观察这些参数，及时发现异常情况，并采取相应措施处理。
SCADA系统可以自动控制管道系统的运行。
监控人员可以通过控制终端设备，对阀门、泵站等设备进行远程操作。
当检测到压力超过设定范围时，系统可以自动关闭相应的阀门，以保护管道系统安全。
系统还可以按照设定的运输计划和策略，自动调节泵站的工作状态，确保管道运输的平稳和高效。
SCADA系统还具有报警功能，能够及时警示异常情况。
当管道系统出现异常泄漏、压力过高或其他紧急情况时，系统会自动触发报警机制，向监控人员发送警报信息，并提供详细的定位和紧急处理方法。
监控人员可以迅速响应并采取相应的措施，以保护人员和环境的安全。
SCADA系统还可以实现管道系统的数据采集与分析。
系统可以自动采集和记录管道运行数据，如温度、压力、流量等参数，并将其存储在数据库中。
监控人员可以通过数据分析软件对这些数据进行分析，了解管道运行状况和趋势，并作出相应的决策和优化。
这对于管道运输的管理和维护具有重要意义。
SCADA系统在石油天然气管道上的应用为管道运输提供了可靠、安全、高效的监控和控制手段。
它能够实时监测管道运行状态、自动控制运行、报警处理异常情况，并进行数据采集与分析，为管道运输的管理和维护提供支持。
随着技术的不断发展，SCADA系统在石油天然气管道上的应用将会更加智能化和高效化。
SCADA系统在石油天然气管道上的应用
SCADA系统在石油天然气管道上的应用随着石油和天然气行业的发展，石油和天然气管道的运行已经成为这一产业链中最关键的环节之一。
而在管道的安全、运行和维护方面，SCADA系统的应用已经成为了一种非常重要的技术手段。
本文将对SCADA系统在石油和天然气管道上的应用进行深入探讨。
我们来了解一下SCADA系统的基本概念。
SCADA，全称为Supervisory Control and Data Acquisition，即监控和数据采集系统。
它是一种应用于工业自动化领域的计算机系统，用于监控和管理生产过程中的设备和机器。
SCADA系统通过实时的数据采集和监控，可以对工业生产过程进行监视、控制和应急处理，以确保生产过程的安全和稳定。
在石油和天然气管道运营中，SCADA系统的应用可以帮助管道运营商实时监控管线的运行情况，及时发现问题并采取相应的措施，保障管道的安全运行。
在石油和天然气管道运营中，SCADA系统主要承担着以下几个方面的功能。
首先是实时数据采集和监控功能。
SCADA系统通过传感器和控制器等设备，实时地采集管道运行过程中的各种参数数据，如流量、压力、温度等。
这些数据被传输到SCADA系统的中央控制中心，并通过界面展示给操作人员，使其可以随时了解管道的运行状态。
其次是远程监控和控制功能。
由于石油和天然气管道通常会分布在较为广阔的区域内，因此现场人员的监控和控制往往会存在很大的困难。
SCADA系统的应用可以实现对管道运行的远程监控和控制，使得操作人员可以在中央控制中心就能够对管道进行操作、调整和监视，大大提高了管道的运行效率和安全性。
SCADA系统还具有报警和应急处理功能。
管道在运行过程中可能会出现各种问题，如泄漏、高压、高温等，这些问题一旦发生，就可能会对周围环境和人员的安全造成威胁。
SCADA系统可以实时监测管道运行参数，在出现异常情况时能够及时地对问题进行诊断，并发出报警信号，以便运营人员能够及时做出应对措施，保障管道的安全。
燃气SCADA系统
该设备具备后备电源功能。后备电源部分对市电情况和电池电压进行实时在线监测，停电后调度中心计算机 可显示报警信息，标准配置下备用时间不小于6小时。
监控系统功能
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系统结构
系统结构
本方案的SCADA系统包括门站控制系统、工业用户数据采集系统、加气站数据采集系统、调度中心监控系统 等四部分。
调度中心位于公司办公楼，其中配备有一台SCADA服务器、两台操作员站、一台巡线监控站、一台打印机、 一台三层以太网交换机和UPS系统。
SCADA服务器是整个系统的数据处理核心，其上运行着SCADA系统软件和SQL Server数据库软件。SCADA系 统软件负责采集工业用户、加气站和门站的数据，并把操作人员的指令下发到相应设备上。SQL Server是一个关 系型数据库软件，存储着SCADA系统的所有历史数据，基于这些数据可提供数据查询、曲线显示、趋势分析、报 表输出等功能。服务器是一台高可靠性的机器，可保证7×24小时不间断工作，其上配备有硬盘冗余系统，可最 大程度得保证数据的可靠性。
执行标准规范
执行标准规范
GB 50028－2006《城镇燃气设计规范》 GB 50093－2002《工业自动化仪表工程施工及验收规范》 GB 50058－92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》 HG 20508《控制室设计规定》 HG/T 20509《仪表供电设计规定》 HG/T 20513《仪表系统接地设计规定》 HGJ 516－87《自动控制安装图册》 其它与本系统相关的最新规范
操作员站上运行着组态软件，为用户提供查看数据、操作设备的界面，主要功能包括：管网地图、工艺画面 显示、历史数据查询、趋势图、报警记录、报表输出等，用户界面根据用户需要定制开发。操作员站的所有数据 均来自SCADA服务器，操作员下发的指令也传送到SCADA服务器上，再由SCADA服务器向下转发。本方案中，配备 了两台操作员站，两台机器可以显示不同画面，方便操作人员使用，另外他们还构成了冗余系统，一台故障不会 影响到系统的正常运行。其中一台操作员站连接有打印机，另一台通过网络共享也可使用，两台机器都可以输出 报表。
天然气公司SCADA系统安全操作规程
天然气公司SCADA系统安全操作规程
1.严格遵守SCADA系统的安全操作规程，以确保设备和系统的安全性；
2.系统访问权限应仅限于经过认可的操作员；
3.认可的操作员人数应符合安全管理要求，并明确联网的许可；
5.操作员使用的用户名和密码应遵守安全规程，并定期修改；
6.定期审计SCADA系统，以检查不当使用或篡改；
7.及时更新SCADA系统的软件，以保证操作的安全性；
8.必须严格保护访问的硬件及软件资源；
9.对于SCADA系统任何操作，都必须经过严格的质量检查，以正确执
行操作；
10.系统访问权限应根据操作员的职责和权限进行配置，以限制用户
的操作行为；
11.对任何可疑的系统操作行为，都必须及时追踪处理；
12.应定期监测SCADA系统，以发现设备的异常情况；
13.在系统升级和更换设备时，应严格按照安全策略，以确保系统的
安全性；
14.应定期更换外部访问系统的安全证书，以保护敏感数据；
15.应及时完成SCADA系统的备份，以避免可能的数据丢失；
16.在安装SCADA系统时。
天然气利用工程中的SCADA监控系统设计
天然气运用工程中的SCADA监控系统设计本文介绍了MOX SCADA监控系统在杭州天然气运用工程中的应用设计。
管网监控SCADA 系统投运后, 实现了管网的全系统监控, MOSAIC SCADA服务器、MOX RTU、CDMA及光纤有线网络工作十分稳定。
燃气公司现在可以根据系统实时数据和报表来准确的预测工业用户的流量, 方便生产决策及与上游送气公司的调度和协调。
系统描述杭州市天然气输配管网监控与数据采集（SCADA）系统是以基于Unix平台的MOSAIC SCADA软件、远程控制终端MOX RTU, 并融合了先进的RTU技术、现场总线技术、网络通信技术、无线通讯技术、数据库技术、SCADA/HMI技术及客户/服务器、“Cluster”实时全分布技术等的一体化的集成控制系统工程。
系统是以计算机为核心采用流行的、可靠的计算机网络构成的二级式分布式控制系统。
控制中心为系统控制管理级, 负责数据的解决和监控, 分布于输配管网的远程RTU为系统过程控制级, 负责现场数据采集和设备控制, 二级系统通过有线网络和无线网络有机的结合在一起构成一个完整的数据采集和监控（SCADA）系统。
系统采用了一个全分布式的通讯结构。
MOSAIC SCADA的独特结构使数据采集、解决和显示、报警等功能随意地在网络上的任何地点进行, 进而也改善了系统的层次化和可靠性。
使用 MOSAIC SCADA可以很方便地集成、组态一个基于不同软硬件产品的、低成本、高冗余度的系统。
在一个 MOSAIC SCADA的网络内, 每个数据库的更新和综合可由两个以上的主机来完毕。
对于非实时数据, 使用两步认可解决方式, 对于实时数据, 则采用顺序更新模式。
MOSAIC SCADA可在 LAN 和 WAN 上对不同地方的相同的数据库进行实时和同步的更新以保证数据库的完整性。
并由此带来了两个优点：第一, 数据库的安全性得到了极大的改善；第二, 提高了局域性的 MOSAIC SCADA应用程序的工作效率。
输气管线SCADA系统的应用
输气管线SCADA系统的应用随着能源需求的不断增长，输气管线已成为供应天然气的重要途径。
为了确保输气管线的安全运行和高效管理，SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition，监控与数据采集）系统被广泛应用在输气管线的监控和管理中。
本文将从SCADA系统的功能、作用以及在输气管线中的应用进行介绍。
一、SCADA系统的功能SCADA系统是一种集成了计算机技术、传感器技术、通信技术和控制技术的自动化监控系统。
其主要功能包括数据采集、实时监控、故障报警、远程控制、历史数据记录和分析等。
通过SCADA系统，操作人员能够实时获取管线中各种参数的数据，并利用这些数据进行管线的监控和管理。
二、SCADA系统在输气管线中的作用1. 实时监控：SCADA系统能够实时监测管线中的压力、温度、流量等参数，并将这些数据传输至控制中心。
这样，操作人员能够及时了解管线运行情况，及时发现并处理异常情况，确保管线安全运行。
2. 故障报警：SCADA系统能够监测管线中的故障信号，并在发生故障时及时报警。
这样，操作人员能够迅速做出反应，减少故障对管线的影响。
3. 远程控制：SCADA系统允许操作人员远程对管线进行控制，如调整阀门、泵站的开关，从而及时应对管线运行中的问题，保证管线的高效运行。
4. 历史数据记录和分析：SCADA系统能够记录管线运行中的各种数据，并对这些数据进行分析。
通过对历史数据的分析，可以发现管线运行中的一些规律和趋势，为管线的优化管理提供重要的参考依据。
输气管线SCADA系统在管线的监控和管理中发挥着重要的作用。
通过SCADA系统，操作人员能够实时监控管线的运行情况，及时发现并处理异常情况，保证管线的安全运行。
与此SCADA系统还能够对管线的历史数据进行记录和分析，为管线的优化管理提供重要的参考依据。
输气管线SCADA系统的应用不仅提高了管线的运行效率，也提高了管线的安全性和稳定性。
城市燃气SCADA系统应用
调压站、LNG站、CNG站、清管站、阴极保护站等均由SCADA系统实行遥测、遥控。 1997年建成的陕京输气管道是目前国内陆上第一条自动化程度较高的大口径长距离输气 管道，它采用的SCADA系统体现了国外90年代先进技术水平。我国西部开发战略中 拟建的西气东输工程，全长4000km，全线采用目前世界先进的SCADA系统进行监视、
控制、动态模拟及智能检漏，该工程的建成，又将使我国天然气长输管道自动 化水平上一新台阶。
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一、SCADA系统简介
1、1 系统概况：
SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统,即监
测监控及数据采集系统。是基于计算机、通讯和控制技术发展起来的一种 数据采集与控制系统，是数字化管道的基础。它可以对现场的运行设备进 行监视和控制，一实现数据采集、设备控九页，共39页。
五、城市燃气SCADA系统应用
5、8 软件产品：
本系统选用Wonderware公司的INTOUCH软件作为二次开发的组态平台，Wonderware是全
球最大的工控软件公司之一，提供全面的工业企业解决方案，与IndustrialSQL Server和 SuiteVoyager相配合，可以无缝地实现与管理信息系统的链接。 软件产品分配表如下表：
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一、SCADA系统简介
1、2 发展历程：
SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统,全名为数据 采集与监视控制系统。SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。 SCADA系统发展到今天已经经历了四个阶段。 （1）形成阶段：SCADA系统的概念形成于60年代。 （2）成型阶段：SCADA系统成型于70年代。 （3）功能阶段：80年代，微机+PLC（PC）,功能强大。 （4）网络阶段：90年代，网络拓宽了应用范围，管理自动化，更方便。
SCADA系统在石油天然气管道上的应用
SCADA系统在石油天然气管道上的应用随着石油天然气管道运输系统的不断发展，对于管道运输的安全性、可靠性、效率性和经济性提出了更高的要求。
在管道运输系统中，SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统扮演着十分重要的角色。
SCADA系统是利用计算机和远程通讯设备来监控和控制工业过程的一种自动化系统。
它通过实时监测和数据采集，为运输管道系统提供了高效的运行管理和故障监测手段。
本文将重点探讨SCADA系统在石油天然气管道上的应用。
一、 SCADA系统的基本原理SCADA系统是指用来实现智能监控和数据采集的一种自动控制系统。
它通过传感器、控制器、PLC（Programmable Logic Controller）等设备与计算机进行数据交换，以实现对工业过程的监测和控制。
SCADA系统的基本组成部分包括人机界面、远程通信设备、现场控制设备、数据采集和处理设备等。
SCADA系统的运行原理是通过远程通信设备将现场设备采集到的数据传输到中央计算机上，然后经过数据处理和分析，最终实现对现场工业过程的监测和控制。
SCADA系统的核心是数据采集和分析，它可以实时监测和记录工业过程中的各种参数，并通过算法对数据进行分析和处理，最终实现对工业过程的智能控制。
1. 实时监测管道运行状态石油天然气管道是一种长距离输送工具，对其运行状态的实时监测是非常重要的。
SCADA系统可以通过传感器和控制器实时监测管道中的流量、压力、温度等参数，并将采集到的数据传输到中央服务器上。
中央服务器会对数据进行分析和处理，及时发现管道中的异常情况，并通过人机界面向操作人员报警和提示。
这样可以及时发现管道中的异常情况，采取必要的措施，保证管道的安全运行。
2. 实现远程控制管道操作石油天然气管道通常跨越多个地区和区域，为了加强管道的运行管理和减少人为操作带来的问题，管道的远程控制成为一种必要的手段。
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燃气SCADA系统目录1方案概述2执行标准与规范3设计原则▪（1）安全可靠性▪（2）先进适用性▪（3）经济合理性4 SCADA系统结构5门站控制系统6城区管网末端采集系统7调度中心监控系统功能1方案概述编辑本方案的SCADA系统涉及门站、工业用户、加气站、城区管网末端、调压站等多种类型的监控点，总数量约30个。
所有监控点的数据需要传送到位于临邑县的调度中心，并在调度中心操作员计算机上显示，此外两个天然气门站还要有本地控制系统，在本地操作员计算机上可实时显示门站的各种数据。
通过SCADA 系统操作员还可对现场设备进行必要的控制，同时SCADA系统还集成有巡线监控系统。
2执行标准与规范编辑GB 50028－2006《城镇燃气设计规范》GB 50093－2002《工业自动化仪表工程施工及验收规范》GB 50058－92《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》HG 20508《控制室设计规定》HG/T 20509《仪表供电设计规定》HG/T 20513《仪表系统接地设计规定》HGJ 516－87《自动控制安装图册》其它与本系统相关的最新规范3设计原则编辑（1）安全可靠性系统的检测、控制及调度将保证整个输配气系统的安全运行，对与输气系统安全相关的参数进行早期预报警和超限报警及自动联锁保护以预防事故发生。
设备的开/停控制采用顺控并加有逻辑锁，以防止误操作。
设置故障事件记录分析系统，即在故障发生时，自动记录打印有关参数，进行事故判断和事故追忆，以便事后进行事故重演和故障分析。
所有设置在爆炸危险场所的自控仪表设备均采用相应防爆等级的产品。
控制系统为集散型，控制手段为调度中心集中遥控、场站监控室内远控及设备就地手动控制的三级控制，并可互相切换。
主要硬件设备及软件设备全部采用国内外知名品牌产品，并具有 3 年以上良好运行实例，各项性能指标满足国际、国内相关规范与标准。
SCADA系统的硬件、网络和软件都应具有良好的开放性和可扩展性，符合开放的工业标准并提供标准接口和驱动程序，确保将来与第三方系统顺利的接口及功能的扩展。
因此，对于SCADA系统硬件、RTU和其它主要设备SCADA系统总承包商都应该选用成熟品牌的产品。
为了用户今后备品备件的方便和统一，SCADA软件、RTU硬件以及其他设备应尽量选用同一家公司的产品。
整个SCADA系统的供电，配置不间断电源（UPS），调度中心及各场站自控系统设置独立的工作接地网。
软件设置不同安全区和安全级别，建立不同的安全功能区和不同的功能级别，形成不同访问权限及操作权限。
SCADA服务器（Server）采用目前运行可靠的实时多任务、多用户操作系统，在操作员工作站和工程师工作站等（Client）采用WINDOWS操作系统。
具有WEB 服务功能，公司领导可以在自己的办公地点或者外地通过浏览器看到该系统的实时数据。
（2）先进适用性SCADA系统硬件配置采用先进的计算机技术、工业控制技术、显示技术和通信技术等紧密地结合在一起，利用先进的网络设备和网络互联技术设计而成，硬件设备先进可靠，技术成熟，具有安全可行性和技术先进性两大特点。
整个系统使用方便，性能可靠,开放性扩展性强。
主站与远端有人值守站局域网及RTU 之间的通信协议采用标准TCP/IP 协议；主站与远端无人值守站点RTU通信协议采用国际标准协议；RTU与智能仪表之间采用MODBUS RTU协议或仪表自定义的协议。
系统应采用目前广泛应用的、成熟可靠、性能稳定的开发平台，全系统操作界面汉化，应用软件应符合国内的管理和操作模式。
系统局域网采用目前广泛应用的以太网。
系统的配置应充分考虑了升级及扩容能力（扩容能力不小于25%）。
所有选用产品都必须在国内有技术服务和备品配件支持。
（3）经济合理性经济性不但要从一次性建设投资考虑，还要考虑到投产后的运行和维护费用。
设备的选型按照可靠性、先进性及经济性综合考虑，充分考虑统一性，以减少备品备件的存量，降低维护成本。
标准化、模块化为保证系统的可靠性、稳定性和可扩展性，要求整个SCADA系统的设计充分体现标准化、模块化的设计思想。
4 SCADA系统结构编辑本方案的SCADA系统包括门站控制系统、工业用户数据采集系统、加气站数据采集系统、调度中心监控系统等四部分。
调度中心位于公司办公楼，其中配备有一台SCADA服务器、两台操作员站、一台巡线监控站、一台打印机、一台三层以太网交换机和UPS系统。
SCADA服务器是整个系统的数据处理核心，其上运行着SCADA系统软件和SQL Server数据库软件。
SCADA系统软件负责采集工业用户、加气站和门站的数据，并把操作人员的指令下发到相应设备上。
SQL Server是一个关系型数据库软件，存储着SCADA系统的所有历史数据，基于这些数据可提供数据查询、曲线显示、趋势分析、报表输出等功能。
服务器是一台高可靠性的机器，可保证7×24小时不间断工作，其上配备有硬盘冗余系统，可最大程度得保证数据的可靠性。
操作员站上运行着组态软件，为用户提供查看数据、操作设备的界面，主要功能包括：管网地图、工艺画面显示、历史数据查询、趋势图、报警记录、报表输出等，用户界面根据用户需要定制开发。
操作员站的所有数据均来自SCADA服务器，操作员下发的指令也传送到SCADA服务器上，再由SCADA服务器向下转发。
本方案中，配备了两台操作员站，两台机器可以显示不同画面，方便操作人员使用，另外他们还构成了冗余系统，一台故障不会影响到系统的正常运行。
其中一台操作员站连接有打印机，另一台通过网络共享也可使用，两台机器都可以输出报表。
调度中心配置的打印机为A3幅面激光打印机，可满足复杂报表输出的需要。
调度中心配备一台三层以太网交换机，除了普通交换机功能外，还具备基本路由及防火墙功能。
通过这台交换机SCADA服务和两台操作员站连接在同一个子网络内，彼此可互相通讯。
交换机的外网端口连接到互联网，使内部子网可以和互联网上的其他节点通讯，同时交换机可配置防火墙功能，防止外部网络对系统的攻击。
为了使SCADA系统能够正常工作，交换机的外网端口必须具有固定的公网IP地址，或通过公司内部网络映射的外网可访问的私网IP地址。
为了保证整个SCADA系统网络的稳定性，建议采用移动服务提供商（GPRS提供商）的专网光纤接入。
为了保证设备的不间断工作，调度中心配备有UPS系统，最大3KVA输出，外置电池组可保证系统备用时间不小于6小时。
工业用户、加气站、城区管网末端、调压站数量多且分布分散，各个站的情况不尽相同，因此数据传输的最佳方式是无线GPRS，这种方式不受布线条件限制，只要有手机网络就可传输数据。
GPRS传输设备内置SIM卡（需用户准备），通过移动通信公司的GPRS服务连接到互联网，由此和同样连接在互联网上的位于调度中心的SCADA服务器通讯，如当地移动公司可提供虚拟内部网络，则可以获得更好的稳定性。
对于天然气门站来说，也可以采用GPRS方式向调度中心传输数据，如果希望获得更好的稳定性，可以采用有线网络（如ADSL）方式传输数据。
为降低网络结构的复杂程度，方便维护，本方案采用GPRS无线方式。
巡线监控系统由位于调度中心的巡线监控计算机和巡线员随身携带的定位设备组成。
定位设备采用GPS卫星定位，人员位置信息通过GPRS无线网络传送到调度中心并实时显示在巡线监控计算机上。
巡线监控系统的详细信息请参见巡线监控系统说明。
本方案充分考虑了系统的扩展要求，只需增加相应的监控设备即可完成系统扩展，中控室设备无需改动。
本方案中所使用的PLC、数据采集装置、服务器等设备均属高可靠性设备，系统建成后基本免维护，如数据采集装置选用低功耗电池供电型号，则需每年更换一次电池，成本在300元左右。
调度中心设备清单及描述见“设备清单”部分，其中的大屏幕显示部分参见报价表，更详尽的设备参数可参见相应设备的样本或说明书。
5门站控制系统编辑天然气门站包括两个进口（其中一个进口有时也做为出口使用）和两个出口。
需要采集的数据包括各个进出口的压力、温度、各条支路上的流量（包括瞬时流量和累计流量）、燃气泄漏报警等。
同时还要根据流量控制加臭机，实现加臭量的自动调节。
门站具备本地监控功能，同时所有数据在公司调度中心均可显示。
门站控制系统采用“可编程逻辑控制器（PLC）”作为主控制器，PLC具备数据采集、设备通讯、逻辑运算和设备控制等功能，性能强大且可靠性高。
本方案中的PLC具备模拟量输入/输出接口（AI/AO）、数字量输入/输出接口（DI/DO）、RS485通讯接口和以太网接口。
PLC的模拟量输入接口用来采集压力变送器、温度变送器等具备4-20mA电流输出的仪表；模拟量输出接口用来控制加臭机等设备；数字量输入接口用来采集燃气泄漏报警、切断阀状态等信号；数字量输出接口用来控制切断阀、报警指示灯等设备；RS485通讯接口用来与流量计和其他串行设备通讯；以太网接口用来与门站监控计算机通讯。
各输入/输出接口在配置时均留有一定余量。
本方案采用西门子S7-1200系列PLC，此PLC适合于中小型自动化系统的控制，控制器采用模块化设计，可方便的实现系统扩展。
门站现有的压力变送器为隔爆型压力变送器，此类型的压力变送器可直接与位于安全区的PLC连接，压力变送器输出4-20mA电流信号，接入PLC的AI口，信号回路串联防雷保护模块，此模块位于PLC附近，可有效保护PLC免于雷击破坏。
本方案中，4-20mA防雷模块选用北京同为产品。
门站现有的温度传感器为热电阻，他必须和相应的安全栅配合使用才能构成本安防爆系统。
安全栅位于安全区，可将热电阻输出的mV电压信号转换为4-20mA 电流信号，进而接入PLC的AI口。
本方案中，热电阻安全栅选用上海辰竹产品，支持三线制连接，温度测量范围可根据实际需要配置。
门站中目前有两种类型的流量计，一种为隔爆型（天信流量计，两台），另一种为本安型（苍南流量计，两台）。
隔爆型流量计可直接连接到PLC的485接口，为防止雷击对PLC的破坏，回路中需要加防雷保护模块（包括24V供电防雷模块和485通讯防雷模块）。
对于本安型流量计，为构成本安防爆系统必须与相应的安全栅配合使用，流量计安全栅选用隔离式安全栅并具配电功能，可向流量计供电。
流量计采用总线方式连接在PLC的485口上，一个485口可连接多台流量计，PLC使用流量计厂家的专用协议与流量计通讯，由于采用了多协议技术，不同品牌的流量计可连接在同一个485口上。
本方案中流量计防雷模块选用北京同为产品，流量计安全栅选用上海辰竹产品。
门站要对天然气加臭，加臭工作可由PLC自动控制完成，PLC可根据采集到的流量信号控制加臭机（使用AO口，输出4-20mA电流信号），实现自动加臭，控制算法可根据要求编制。