袁風(fēng)賓（中油遼河工程有限公司，遼寧 盤(pán)錦 124010 ）

1 SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1. 1 總體結(jié)構(gòu)

大沈線自動(dòng)化系統(tǒng)納入中石油主、備用調(diào)控中心東北天然氣管網(wǎng)SCADA系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控、調(diào)度和管理。SCADA系統(tǒng)主要由北京/廊坊的主/備用調(diào)控中心（DCC）、遠(yuǎn)方監(jiān)視終端、站場(chǎng)站控系統(tǒng)（SCS）、閥室遠(yuǎn)程監(jiān)控終端（RTU）、通信系統(tǒng)構(gòu)成。

調(diào)控中心是全線調(diào)度、管理的核心及指揮樞紐，主要完成對(duì)各輸氣站場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度和管理等任務(wù)。

在大連、沈陽(yáng)輸油氣分公司設(shè)有SCADA系統(tǒng)的遠(yuǎn)方監(jiān)視終端，用于分公司掌握管道的運(yùn)行情況，方便地區(qū)管道的管理和維護(hù)。

各輸氣站場(chǎng)分別設(shè)置站控系統(tǒng)（SCS, StationControl System），監(jiān)控閥室設(shè)置遠(yuǎn)程終端裝置（RTU, Remote Terminal Unit），完成站場(chǎng)和閥室內(nèi)工藝參數(shù)采集和監(jiān)控任務(wù)，同時(shí)將工藝及設(shè)備運(yùn)行狀況和各種參數(shù)通過(guò)通信系統(tǒng)傳送至調(diào)控中心，并接受調(diào)控中心下達(dá)的命令。

1. 2 控制模式

SCADA系統(tǒng)的控制和管理分三級(jí)：調(diào)控中心控制級(jí)、站控系統(tǒng)控制級(jí)、就地手動(dòng)控制級(jí)。

在正常情況下，管道各站場(chǎng)在調(diào)控中心集中監(jiān)視和控制模式下工作；在調(diào)控中心授權(quán)下或數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)站控系統(tǒng)或閥室RTU實(shí)現(xiàn)各站的監(jiān)控；當(dāng)進(jìn)行設(shè)備檢修或事故狀態(tài)時(shí)，可采用就地手動(dòng)控制。

SCADA系統(tǒng)控制模式的切換通過(guò)調(diào)控中心和站控系統(tǒng)操作員站人機(jī)界面（MMI，Man-Machine Interface）上的“DCC/站控/站手動(dòng)”軟切換開(kāi)關(guān)控制。兩端的MMI均能顯示站場(chǎng)的控制方式。調(diào)控中心與站控的控制權(quán)是互鎖且唯一的，防止發(fā)生控制混亂。

調(diào)控中心可以主動(dòng)獲取控制權(quán)，也可以將控制權(quán)授予站控。站控系統(tǒng)只能向調(diào)控中心申請(qǐng)控制權(quán)，調(diào)控中心批準(zhǔn)后方能切換到站控級(jí)。調(diào)控中心與站控系統(tǒng)之間實(shí)時(shí)進(jìn)行通信通斷檢測(cè)，當(dāng)通信終端超過(guò)60s時(shí)，站控系統(tǒng)自動(dòng)獲得控制權(quán)。

本研究結(jié)果數(shù)據(jù)顯示，不同年齡段患兒呼吸道感染非典型病原體的組成不同，0～1歲患兒九種呼吸道感染病原體單項(xiàng)陽(yáng)性率排前兩位的是MP、RSV，而1歲及以上患兒是MP、INFB。非典型病原體陽(yáng)性率與年齡有關(guān)，在0～10歲患兒中，非典型病原體陽(yáng)性率隨患兒年齡增加而升高，其中MP、INFB、PINF趨勢(shì)明顯。這可能跟因年齡不同免疫能力不同有關(guān)，還可能與不同年齡段兒童生活環(huán)境不同有關(guān)，學(xué)齡兒童以群居為主，增加了交叉感染的機(jī)會(huì)。

“DCC/站控/站手動(dòng)”切換開(kāi)關(guān)的切換是無(wú)擾切換，切換時(shí)不能改變切換前的設(shè)定值、控制輸出值和閥門(mén)的開(kāi)關(guān)狀態(tài)等。無(wú)論SCADA處于何種控制模式，站控系統(tǒng)和調(diào)控中心發(fā)出的ESD命令總是有效的。

1. 3 通訊系統(tǒng)

各站控制系統(tǒng)與北京調(diào)控中心和廊坊備用調(diào)控中心設(shè)置一主一備兩條通信信道。主用通道為隨管道敷設(shè)的專用光纜，備用通道為租用公網(wǎng)，可以保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴⒖煽啃浴?/p>

監(jiān)控閥室通過(guò)光信道的配置，分別將數(shù)據(jù)傳送到相鄰的上、下兩座工藝站場(chǎng)的站控制系統(tǒng)的局域網(wǎng)中，再通過(guò)這兩座站場(chǎng)的SCS將數(shù)據(jù)上傳到北京、廊坊主備調(diào)控中心。

站控制系統(tǒng)與調(diào)控中心的通信速率為64kbps，監(jiān)控閥室、清管站與調(diào)控中心的通信速率為19.2kbps。為保障傳輸?shù)臄?shù)據(jù)正確性，誤碼率要低于10-6。

對(duì)全線所有采集的數(shù)據(jù)小于10s，通信掃描時(shí)間間隔應(yīng)滿足負(fù)荷控制、泄漏檢測(cè)和運(yùn)行管理的需要。

站控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信設(shè)備采用冗余的通信服務(wù)器RCI。它基于IEC60870-5-104協(xié)議，實(shí)現(xiàn)中心與站場(chǎng)之間的逢變則報(bào)通信方式。站場(chǎng)的通信服務(wù)器RCI向下直接與站場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，向上與調(diào)控中心主通信服務(wù)器MRCI和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。各站與調(diào)控中心數(shù)據(jù)通信的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

圖1 站場(chǎng)數(shù)據(jù)通信結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

本工程監(jiān)視閥室采用光口以太網(wǎng)交換機(jī)，通過(guò)光纜中一對(duì)光纖將數(shù)據(jù)上傳至相鄰上、下兩座工藝站場(chǎng)的站控制系統(tǒng)，再通過(guò)站控系統(tǒng)將數(shù)據(jù)上傳到主、備調(diào)控中心。

兩座相鄰站場(chǎng)之間如果包括多個(gè)監(jiān)視閥室，各監(jiān)視閥室之間的通信鏈路是串聯(lián)的，監(jiān)視閥室的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)下一個(gè)或多個(gè)監(jiān)視閥室交換機(jī)中繼才能上傳至站控系統(tǒng)。上傳至站控系統(tǒng)的鏈路上如果需要經(jīng)過(guò)監(jiān)控閥室，用于監(jiān)視閥室通信的一對(duì)光纖在監(jiān)控閥室處跳纖。

與以往工程監(jiān)視閥室采用GPRS無(wú)線通信方式相比，該方式雖占用了主干光纜的一對(duì)備用芯，但通信安全可靠，節(jié)省投資和使用費(fèi)用，方便用戶后期的維護(hù)和管理。

2 系統(tǒng)功能

2.1 調(diào)控中心控制系統(tǒng)功能

SCADA系統(tǒng)處于站控級(jí)時(shí)調(diào)控中心只能監(jiān)視站場(chǎng)數(shù)據(jù)和下發(fā)ESD ；在正常運(yùn)行狀態(tài)，SCADA系統(tǒng)處于調(diào)控中心控制級(jí)，調(diào)控中心具體完成的功能包括：SCADA系統(tǒng)控制權(quán)限的設(shè)定；監(jiān)視全線各站的重要運(yùn)行參數(shù)（溫度、壓力、流量、液位等），監(jiān)控全線工藝設(shè)備（閥門(mén)、計(jì)量撬、調(diào)壓撬等）的運(yùn)行狀態(tài)和參數(shù)，進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示、報(bào)警、存儲(chǔ)和打??；下發(fā)站場(chǎng)啟輸、停輸（包括計(jì)劃停輸和事故停輸）命令，制定分輸計(jì)劃；通信信道故障時(shí)主、備信道自動(dòng)切換；控制全線各站電動(dòng)閥、氣液聯(lián)動(dòng)閥的開(kāi)關(guān)；各站場(chǎng)出站壓力和流量設(shè)定；發(fā)布ESD命令，包括遠(yuǎn)控線路緊急截?cái)嚅y和所有支、干線輸氣站場(chǎng)；貿(mào)易結(jié)算。

2.2 站控系統(tǒng)功能

SCADA系統(tǒng)處于調(diào)控中心控制級(jí)時(shí)，站控系統(tǒng)執(zhí)行和實(shí)現(xiàn)調(diào)控中心下發(fā)的指令，站控系統(tǒng)操作員只能監(jiān)視站場(chǎng)數(shù)據(jù)和下發(fā)ESD命令。各輸氣站站控系統(tǒng)完成的功能主要包括：接受和執(zhí)行控制中心的控制命令，進(jìn)行控制和調(diào)整設(shè)定值，并能獨(dú)立工作；過(guò)程變量的巡回檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理，向控制中心上傳數(shù)據(jù)和報(bào)警信息；提供工藝站場(chǎng)的運(yùn)行狀態(tài)、工藝流程、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的畫(huà)面或圖形顯示，報(bào)警、存儲(chǔ)、記錄和打??；緊急切斷（ESD）；壓力或流量的控制；故障自診斷，并把信息傳輸至地區(qū)公司，即大連和沈陽(yáng)輸油氣公司；主要工藝設(shè)備的順序控制；監(jiān)視工藝站場(chǎng)和站控制室火災(zāi)、可燃?xì)怏w和安全狀況；陰極保護(hù)、供電等輔助系統(tǒng)有關(guān)參數(shù)的檢測(cè)及控制；站順序啟、順序停和緊急停。

3 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)輸管線中采用SCADA系統(tǒng)有著較高的自動(dòng)化水平，在工程調(diào)試、投產(chǎn)、運(yùn)營(yíng)中，明顯感受到SCADA系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)和便利：

（1）調(diào)控中心對(duì)全線進(jìn)行集中監(jiān)視和控制，有利于實(shí)時(shí)、全面掌握上、下游運(yùn)行情況，合理制定分輸計(jì)劃，對(duì)突發(fā)事件做出及時(shí)反映；

（2）站控系統(tǒng)、調(diào)控中心、遠(yuǎn)方監(jiān)視終端對(duì)工藝參數(shù)多級(jí)監(jiān)視，分工明確，有利于對(duì)報(bào)警信號(hào)的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理；

（3）采用專用光纜和租用公網(wǎng)互為備用的通信方式，保證了通信的高效和安全可靠。監(jiān)視閥室的通信方式也證明是便捷、可靠、有效的；

（4）SCADA系統(tǒng)的成功應(yīng)用，基本可以達(dá)到站場(chǎng)“有人值守、無(wú)人操作、遠(yuǎn)程控制”的水平，大幅度降低站場(chǎng)值班人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和需要的人員數(shù)量。

[1]田洪波，姜波，武建宏.SCADA系統(tǒng)在長(zhǎng)輸管道的應(yīng)用和發(fā)展[J].石油化工自動(dòng)化, 2008, 4.

[2]王存?zhèn)ィ蔚略?天然氣SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].石油與天然氣化工，2012.

[3]張有泉，梅斌，孫玉華.長(zhǎng)輸管線SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用設(shè)計(jì)[J].儀器儀表用戶，2007,4.