目前,天然气长输管道工程采用SCADA系统监控是国内外此类工程的基本管理模式。广义的燃气SCADA系统是一个多功能的燃气运行管理与燃气控制系统,它可以对管道运行全过程进行动态监视、控制、模拟、分析、预测、计划、调度和优化,可以对线路及设备状态进行诊断并采取相应的保护措施。燃气SCADA利用领域极为广泛,诸如化学工业原料、工业燃料、商业及民用燃料、汽车燃料、集中供热与发电等,是主要的一次性消耗能源。
1.设计目标及原则
系统应具备高可靠性和尽可能强的系统能力,包括:数据采集、安全监控、系统调节控制、系统自动诊断、对生产区内可燃气体泄漏进行监测报警等功能。站控系统在实时接受调度中心监控的同时,还应具备足够的自我支持运行能力,以确保系统的可靠性。调度控制中心的调度和操作人员能通过操作员工作站提供的管道系统工艺过程的压力、温度、流量、水分含量等信息,完成对管道全线的燃气监控及运行管理。
2.硬件设计
在选择所采用的控制设备时,首先要考查现场使用的各种一次仪表。现场采用的仪表主要有:孔板流量计、转子流量计、球阀、调压阀、热敏电阻、压力传感器等。对这些一次仪表或控制设备,需考查其量程、信号形式、信号输入/输出范围、数量以确定与其相连的二次仪表,从而确定采用什么样的数据采集和流程控制方式。
系统的工作过程大致为:现场仪表采集数据,经安全栅将信号传递到RTU,RTU再通过网络接口连接将数据传递给计算机;计算机对数据进行处理(部分数据由RTU处理),再经RTU实现对现场设备的监视与控制;与流量相关的部分数据经流量积算仪传递给计算机。
3.软件设计
软件是整个系统的核心,其质量高低关系到系统的安全性、可靠性及扩展性。软件用于处理数据、控制设备,并要实现与调度中心的协作,同时它还是人机交互的接口。流程控制由数据采集/处理、控制及人机接口模块实现。此功能要体现实际的工艺过程,提供主要的流量数据及控制方式。
数据警报处理由数据采集/处理模块处理。对于像压力这样的参数,其值必须限定在某个范围内,超出范围就要进行相应的处理。所以要对这类参数设定上下限,越界后及时发出警报。
与RTU通信及数据交换。与调度中心的数据交换由通讯模块实现。通过通讯模块,数据中心与站控系统中的数据采集/处理、控制、GUI等模块联系起来,从而实现数据中心对各站的集中控制。
最后需要说明的是,在RTU中需要设计部分程序。RTU要对采集到的模拟量数据进行预处理,将电压或电流信号转换为相应的物理量;它要将计算机发出的指令经逻辑运算转换为相应的电信号,从而控制各种调节阀。
二、系统特点
RTU仪和流量积算仪工作稳定,数据采集和计算精确,系统稳定可靠;各路信号均通过防爆安全栅进行传递,从电气上保障了系统的安全性;计算机和RTU均具备以太网接口,RTU除了和本地计算机联网外,还可以通过另一网口连接调度中心,实现网络的冗余控制;友好的中文界面,操作简单易行。
三、总结
燃气SCADA系统实现了天然气输送的远程监视、控制、数据采集,集中式管理。网络通讯功能实现了智能化的集中管理。该系统成本低、使用可靠,实现了最初的设计目标。