2023年天然气长输管线SCADA系统.doc

天然气长输管线SCADA系统 天然气长输管线系统由首站、分输站、中间压气站、清管站和阀室、阴极保护站组成。天然气管网工程的自动控制系统采用以计算机为核心的监控和数据采集(SCADA)系统。该系统可在调度控制中心完成对天然气管道全线的监控、调度、管理的任务，全线各站场可到达无人操作、有人值守的控制和管理水平。SCADA系统主要由调度控制中心、站控系统(SCS)及数据传输通讯系统三大局部组成。 调度控制中心：根据SCADA系统规模大小，可以设置总调度控制中心、备用调度控制中心或区域调度控制中心，通过对各站PLC系统进行数据采集及控制、对管道系统工艺过程的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息进行监控和管理，实现对管道全线的监控、调度、管理的任务； 站控系统(SCS)：根据管网站场分布，在首末站、分输站、中间压气站、清管站和截断阀室、阴极保护站等设置不同规模的站控系统(SCS)。站控系统是SCADA系统的远程监控站，它们执行主调度控制中心指令，实现站内数据采集及处理、联锁保护、连续控制及对工艺设备运行状态的监视，并向调度控制中心上传所采集的各种数据与信息； 数据传输通讯系统：完成站控系统与调度控制中心的数据通信，一般采用光纤工业以太网，光纤随天然气长输管线敷设。 调度中心 调度控制中心的主要任务是通过各站PLC系统进行数据采集及控制、对管道系统工艺过程的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息进行监控和管理。它的计算机系统按客户机/效劳器结构设置，其操作系统采用UNIX (效劳器)和Windows(客户机)，局域网采用100Mb/s高速以太网。效劳器采用分布式结构，按功能将它们分开设置，以降低单台效劳器的负荷。效劳器采用双机热备用，局域网冗余配制，操作员工作站、模拟仿真工作站和工程师工作站等都作为局域网上的一个节点，共享效劳器的资源。其主要功能如下： 工艺流程的动态显示 报警显示、报警管理以及事件的查询、打印 实时数据的采集以及实时趋势图显示 历史数据的归档、管理以及历史趋势图显示 向管网内各站下达压力和流量设定值 生产统计报表的生成和打印 下达调度和操作命令 管道故障处理，如管道发生泄漏、沿线各站非正常关闭等 发布ESD命令 控制权限确实定 组态应用软件和用户生成的应用软件的执行 安全保护 SCADA系统诊断 为MIS系统提供数据 首站站控系统 首站是天然气或原油、成品油进入长输管线的门户，一般采用压缩机组加压或来气自身压力的方式输送。首站的自控系统称为站控系统(SCS)，主要由监控计算机、可编程控制器(PLC)、仪表与变送器、通讯设备组成。站控系统的PLC采用LK系列PLC，支持双机热备、电源冗余、以太网冗余及总线冗余，首站PLC与站内第三方设备通讯一般采用标准MODBUS通讯。 根据工艺参数，首站站控系统主要集成以下功能，并分别完成就地和远程监控。 显示动态工艺流程 对现场的工艺变量进行数据采集和处理 监控各种工艺设备的运行状态 经通信接口与第三方的监控系统或智能设备交换信息 显示各种工艺参数和其它有关参数 显示报警一览表 对电力设备及其相关变量的监控 对阴极保护站的相关变量的检测 提供人机对话的窗口 数据上传主调度控制中心 接受主调度控制中心发来的参数设定和控制命令 天然气流量计算 视频监控 分输站站控系统 分输站担负着向沿途个城市输送天然气的任务，分输站站控系统(SCS)主要由监控计算机、可编程控制器(PLC)、仪表与变送器、通讯设备组成。站控系统的PLC采用LK系列PLC，支持双机热备、电源冗余、以太网冗余及总线冗余，分输站PLC与站内第三方设备通讯一般采用标准MODBUS通讯。 根据工艺参数，分输站站控系统主要集成以下功能，并分别完成就地和远程监控。 显示动态工艺流程 对现场的工艺变量进行数据采集和处理 监控各种工艺设备的运行状态 经通信接口与第三方的监控系统或智能设备交换信息 显示各种工艺参数和其它有关参数 显示报警一览表 对电力设备及其相关变量的监控 对阴极保护站的相关变量的检测 提供人机对话的窗口 数据上传主调度控制中心 接受主调度控制中心发来的参数设定和控制命令 天然气流量计算 视频监控 中间压气站站控系统 天然气长输管线沿途每隔一定距离(100~150km)设置一座压气站(或称压缩机站)，主要是给在输送中消耗了压力能的天然气增压。中间压气站站控系统以LK系列PLC为核心控制部件，通过光纤以太网实现与上、下位机之间的通讯。上位机采用FacView监控组态软件，通过人机界面HMI监控运行参数、下发启停机、工艺调整等命令。下位机，即单台机组控制单元，以LK系列PLC为核心控制元件，通过PROFIBUS专用网路与之相连的分布式I/O现场数据采集模块，完成数据采集，下发启停机、工艺调整等控制命令。通过硬接线的方式完成变频器的监控。同时还设置有如下相对独立的检测控制系统： 通过MODBUS协议与震动检测系统实现通讯 通过PROFIBUS专用网络与ESD系统实现通讯 MCC 马达控制中心，通过PROFIBUS专用网络与之实现通讯，完成对机组冷却风扇、润滑油泵等设备的控制 中间压气站的监控参数主要包括：过滤器的差压、进出站压力、进出站温度、流量计算、调压器前后差压、压缩机参数、阴保电压和电流、阀门的开关状态、附属设备的参数(供电设备、通讯设备等)。 清管站和阀室站控系统 清管的目的是定期去除管道中的杂物，如水、机械杂质和铁锈等。清管站除有清管球收发功能之外，还设有别离器及排污装置。截断阀室在事故发生时可紧急关闭，便于抢修。 清管站和截断阀室站控系统(SCS)主要设备包括PLC、触摸屏、仪表与变送器、通讯设备。PLC选用LK系列PLC，与站内第三方设备通讯(一般采用标准MODBUS通讯)，如流量计算等。截断阀室站控系统不设置操作员工作站，它本身可与SCADA系统调度控制中心进行通信。在出现异常情况时，远控线路截断阀可由调度控制中心关闭。 清管站和截断阀室为无人值守站场，其主要功能如下： 对现场的工艺变量进行数据采集和处理 监控线路紧急截断阀 太阳能电源系统的监控 采集和处理阴极保护站的相关数据 数据存储及处理 逻辑控制 紧急停车(ESD) 为调度控制中心提供有关数据 接受并执行调度控制中心下达的命令等