1.1系統(tǒng)簡(jiǎn)述
城市燃?xì)馐敲總€(gè)城市發(fā)展的重要組成部分，供氣對(duì)象包括每個(gè)城市規(guī)劃用地區(qū)域內(nèi)的居民、商業(yè)及公共建筑、工業(yè)、燃?xì)饪照{(diào)、燃?xì)馊剂掀嚨扔脩簟Ｒ粋€(gè)高可靠性、高性價(jià)比的SCADA系統(tǒng)有助于城市燃?xì)鈱?shí)現(xiàn)安全、高效的燃?xì)廨斉涔芾怼?br />
燃?xì)釹CADA系統(tǒng)包括調(diào)度監(jiān)控中心、門站、儲(chǔ)配站等PLC/RTU站控系統(tǒng)、無(wú)人值守RTU站、安防系統(tǒng)等。系統(tǒng)投產(chǎn)后，操作人員在調(diào)度控制中心通過(guò)SCADA系統(tǒng)可完成對(duì)全市燃?xì)廨斉湎到y(tǒng)的監(jiān)控和運(yùn)行管理。系統(tǒng)的基本功能如下：
1、運(yùn)行工況實(shí)現(xiàn)“四遙”
在調(diào)度監(jiān)控中心可觀察到全市管網(wǎng)的運(yùn)行工況，為管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度提供依據(jù)，并根據(jù)調(diào)度方案向各重要節(jié)點(diǎn)發(fā)出調(diào)整、控制指令到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。調(diào)整、控制后的新工況參數(shù)又實(shí)時(shí)地傳送到調(diào)度監(jiān)控中心，從而對(duì)管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遙測(cè)、遙控、遙調(diào)、遙信功能。
2、能方便地與公司計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)
本系統(tǒng)為標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)，能方便地與公司計(jì)算機(jī)管理網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。公司有關(guān)負(fù)責(zé)人和相關(guān)部門可根據(jù)其權(quán)限（由SCADA限定），對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行狀況和相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢、調(diào)用。
3、安全報(bào)警系統(tǒng)
在輸配管網(wǎng)的調(diào)壓站、門站等子站，當(dāng)壓力超高限或超底限發(fā)出報(bào)警信號(hào)。通過(guò)PLC/RTU進(jìn)入SCADA系統(tǒng)，對(duì)事故的及時(shí)處理提供決策和調(diào)度依據(jù)。
4、系統(tǒng)可維護(hù)性
設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，只需簡(jiǎn)單地插入模塊/部件替換故障部件，即可排除故障。系統(tǒng)硬件和軟件盡可能多地使用開放系統(tǒng)，增強(qiáng)系統(tǒng)的可維護(hù)性，并確保將來(lái)的可擴(kuò)充性。
5、系統(tǒng)的可擴(kuò)充性
系統(tǒng)留有足夠的擴(kuò)展區(qū)。當(dāng)需要增加RTU或監(jiān)測(cè)點(diǎn)時(shí)，只需進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)更改，而不需要編程人員重新設(shè)計(jì)程序。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)具有開放的結(jié)構(gòu),對(duì)各種平臺(tái)再開發(fā)具有透明性。
6、實(shí)時(shí)事故預(yù)測(cè)及報(bào)警
通過(guò)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)分析處理，并與正常工況進(jìn)行比較，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象及事故，并結(jié)合GIS、CIS系統(tǒng)確定發(fā)生的地點(diǎn)以及現(xiàn)場(chǎng)管道、設(shè)備情況，在調(diào)度監(jiān)控中心顯示屏上顯示出來(lái)，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。在管網(wǎng)發(fā)生事故時(shí)，由計(jì)算機(jī)給出發(fā)生地局部區(qū)域管網(wǎng)布置的詳細(xì)情況，準(zhǔn)確判斷出事故波及影響的范圍及相關(guān)的閥門，結(jié)合GPS系統(tǒng)指揮搶修人員迅速處理，將事故影響控制在最小范圍。
7、系統(tǒng)具備自診斷和設(shè)備管理功能，對(duì)于可能發(fā)生事故的隱患，也可以作出一定程度的分析判斷，提醒值班人員作相應(yīng)處理，做到將事故隱患消滅在萌芽狀態(tài)，防患于未然。
調(diào)度監(jiān)控中心功能
調(diào)度監(jiān)控中心實(shí)時(shí)采集本地監(jiān)測(cè)站的運(yùn)行參數(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)管網(wǎng)和工藝設(shè)備的運(yùn)行情況進(jìn)行自動(dòng)、連續(xù)的監(jiān)視管理和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，為管網(wǎng)平衡、安全運(yùn)行提供必要的輔助決策信息。
調(diào)度監(jiān)控中心的主要任務(wù)是通過(guò)各站點(diǎn)的RTU/PLC對(duì)管網(wǎng)和場(chǎng)站的工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。調(diào)度監(jiān)控中心的操作人員通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作員工作站所提供的管網(wǎng)和場(chǎng)站工藝過(guò)程的壓力、溫度、流量、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息，完成對(duì)燃?xì)廨斉涔芫W(wǎng)的運(yùn)行監(jiān)控和管理。操作人員還可以通過(guò)調(diào)度管理計(jì)算機(jī)完成數(shù)據(jù)的發(fā)布、傳輸?shù)日{(diào)度管理工作。
RTU站控系統(tǒng)功能
門站、儲(chǔ)配站等各重要站場(chǎng)的站控系統(tǒng)作為管道SCADA系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)控制單元，除完成對(duì)所處站場(chǎng)的監(jiān)控任務(wù)外，同時(shí)負(fù)責(zé)將有關(guān)信息傳送給調(diào)度控制中心并接受和執(zhí)行其下達(dá)的命令。主要為①對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的工藝變量進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理；②經(jīng)通信接口與第三方的監(jiān)控系統(tǒng)或智能設(shè)備交換信息；③監(jiān)控各種工藝設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)；④對(duì)供電設(shè)備及其相關(guān)變量的監(jiān)控；⑤站場(chǎng)可燃?xì)怏w的監(jiān)視和報(bào)警；⑥消防系統(tǒng)的監(jiān)控；⑦周界報(bào)警系統(tǒng)的監(jiān)控；顯示動(dòng)態(tài)工藝流程；提供人機(jī)對(duì)話的窗口；顯示各種工藝參數(shù)和其它有關(guān)參數(shù)；顯示報(bào)警一覽表；⑧數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理；顯示實(shí)時(shí)趨勢(shì)曲線和歷史曲線；⑨數(shù)據(jù)計(jì)算；邏輯控制；聯(lián)鎖保護(hù)；緊急停車(ESD)；⑩打印報(bào)警和事件報(bào)告；打印生產(chǎn)報(bào)表；數(shù)據(jù)通信管理；與主控及緊急備份中心通訊，為調(diào)度控制中心提供有關(guān)數(shù)據(jù)；接受并執(zhí)行調(diào)度控制中心下達(dá)的命令等；
無(wú)人值守站功能
系統(tǒng)在小型調(diào)壓站等無(wú)人值守站點(diǎn)處配置RTU，完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的工藝參數(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理；①監(jiān)控管網(wǎng)安全切斷閥門和電動(dòng)閥門；②供電系統(tǒng)的監(jiān)控；③可燃?xì)怏w的監(jiān)測(cè)和報(bào)警；④數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及處理；邏輯控制；緊急停車(ESD)；⑤與主控中心通訊，為調(diào)度控制中心提供有關(guān)數(shù)據(jù)；接受并執(zhí)行調(diào)度控制中心下達(dá)的命令。
1.2 系統(tǒng)特點(diǎn)
系統(tǒng)的開放性
系統(tǒng)軟硬件均具有長(zhǎng)期可靠的應(yīng)用實(shí)例，采用通用接口協(xié)議，便于互聯(lián)。無(wú)論軟硬件產(chǎn)品都是模塊化設(shè)計(jì)，硬件便于維護(hù)、升級(jí)、更換；軟件成熟度高，可移植、再次開發(fā)。在業(yè)務(wù)層面上，無(wú)論是整個(gè)系統(tǒng)，還是單各站點(diǎn)，無(wú)論整個(gè)SCADA系統(tǒng)到DMS系統(tǒng)的擴(kuò)展，還是與GIS、CIS等分立系統(tǒng)的連接，都體現(xiàn)了開放性的原則。
模塊化設(shè)計(jì)
系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)及部分重要設(shè)備采用了模塊化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的部分功能調(diào)試（如調(diào)度監(jiān)控中心和門站本地控制系統(tǒng)）可分部完成而不會(huì)影響整體的調(diào)試效果，這樣有利于系統(tǒng)的并行生產(chǎn)及故障排查等。各站的PLC/RTU采用了模塊化系列型號(hào)，通訊模塊及I/O模塊等設(shè)備的增加與組合可根據(jù)實(shí)際情況的需要靈活組態(tài)。
可擴(kuò)展性
各站的I/O模塊的增加只需簡(jiǎn)單的配置即可投入使用；終端站I/O點(diǎn)在硬件和軟件上都有30%余量，增加的信號(hào)直接接入即可運(yùn)行，無(wú)需修改硬件配置和程序；背板插槽也留有余量以備日后擴(kuò)展。Espider組態(tài)軟件I/O點(diǎn)、Espider客戶端數(shù)量及數(shù)據(jù)庫(kù)(應(yīng)改為組態(tài)軟件)的用戶數(shù)量都可根據(jù)日后需要而擴(kuò)展；通訊系統(tǒng)具有靈活的擴(kuò)展性。
可靠性設(shè)計(jì)
系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視輸配管網(wǎng)及各站的運(yùn)行狀態(tài)，定期進(jìn)行自診斷并且形成報(bào)告。在系統(tǒng)重要環(huán)節(jié)如主服務(wù)器、通訊信道、門站PLC等做了冗余設(shè)計(jì)。系統(tǒng)正常工作時(shí)，重要數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)備份，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)行即時(shí)切換；同時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警程序，顯示引起切換的故障原因，如信道故障、電源故障、違規(guī)操作、I/O失效、CPU錯(cuò)誤等。
1.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖
在SCADA系統(tǒng)中，通訊系統(tǒng)是重要的組成部分，其穩(wěn)定性與靈活性對(duì)于系統(tǒng)來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。本系統(tǒng)中遙測(cè)通信協(xié)議采用國(guó)際工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的DNP3.0和Modbus二種通信協(xié)議。這兩種協(xié)議已經(jīng)被絕大多數(shù)主要SCADA 集成商和遙測(cè)設(shè)備供應(yīng)商采用。系統(tǒng)可支持有線，無(wú)線，微波，衛(wèi)星，DDN，GSM/GPRS/GPRS等多種方式與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或其他的系統(tǒng)進(jìn)行通信。系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議便于今后的發(fā)展和維護(hù)。
本系統(tǒng)采用的通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能如下：
門站等重要場(chǎng)站采用ADSL數(shù)字電路為主用通信線路，GPRS無(wú)線通訊為備用通信線路的通信方式。
無(wú)人值守站采用GPRS無(wú)線通訊方式。
各ADSL站將有線通信方式的數(shù)據(jù)傳輸?shù)秸{(diào)度監(jiān)控中心；GPRS的數(shù)據(jù)傳輸?shù)揭苿?dòng)公司機(jī)房,然后采用光纖或其他有線連接方式接入主調(diào)度監(jiān)控中心。
調(diào)度監(jiān)控中心及各下級(jí)站點(diǎn)采用固定IP地址的方式，組成一個(gè)虛擬LAN，實(shí)現(xiàn)DNP3.0數(shù)據(jù)通訊協(xié)議的TCP/IP通訊，以及實(shí)現(xiàn)中心端對(duì)RTU/PLC遠(yuǎn)程配置。各場(chǎng)站內(nèi)采用Modbus通訊協(xié)議。
通信線路故障期間，各站點(diǎn)的PLC/RTU按時(shí)間順序在其存儲(chǔ)器內(nèi)保存數(shù)據(jù)，待通信恢復(fù)后，將這些數(shù)據(jù)補(bǔ)傳。中心根據(jù)時(shí)間順序?qū)⑦@些數(shù)據(jù)插入到數(shù)據(jù)庫(kù)的適當(dāng)位置的功能。
系統(tǒng)具備通信診斷、分析的工具，各個(gè)通信口及其通信參數(shù)記錄并可在網(wǎng)絡(luò)上的任何一臺(tái)操作員工作站上顯示。
系統(tǒng)選型
門站及儲(chǔ)配站系統(tǒng)選型
站控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：
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