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Citect SCADA RTU 天然气 燃气管网
Citect SCADA在湖北城市燃气管网监控与数据采集项目中的应用
曹 辉
(悉雅特(中国)有限公司技术服务部，上海200120)
[摘要] 文章主要介绍Citect SCADA在湖北城市燃气SCADA 系统中的应用及其优点。着重描述SCADA系统的软硬件结构及通信系统，包括实时数据采集服务器、历史数据服务器、远程控制单元RTU、DDN网及GPRS传输等。
[关键词] Citect SCADA；RTU；天然气；燃气管网
重庆忠县一湖北武汉的天然气管道是国家“西气东输”工程下游城市用气主要管道之一，供气对象为湖北省内多个大中城市。为保证天然气输配管网安全、可靠、平稳、高效、经济地运行，各城市都采用了城市燃气SCADA系统。
本文正是以湖北某城市天然气利用工程SCADA系统为例，介绍Citect SCADA系统及其优点。
1 城市燃气SCADA系统描述
本市燃气管网监控与数据采集(SCADA)系统是以澳大利亚Citect公司的核心产品上位监控软件CitectSCADA和远程测控单元RTU控制系统为基础，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／服务器技术的一体化控制系统。
系统是以计算机为核心，采用流行、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，负责数据的处理和监控。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地结合在一起构成一个完整的数据采集和监控(SCADA)系统。
系统结构图如图1所示
1．1 SCADA软件平台
SCADA实时数据服务器是上位监控软件Citect SCADA服务器端的运行平台，负责处理、存储、管理从输配管网各站场控制系统传送来的实时数据，同时又为网络中的其它服务器和工作站提供实时数据。作为控制网络上的I／O Server，同时又是控制网络中的Alarm Server、Trend Server、Report Server，SCADA实时服务器是本系统的数据处理中心，它将担负整个系统的实时数据的存储和处理，是整个系统的数据集散地，因此具有十分重要的地位。从安全性、可靠性的角度出发，我们在控制中心设置两台双向冗余SCADA实时服务器，充分利用Ctiect SCADA的标准功能实现I／O Server冗余、报警冗余、趋势冗余、报表冗余并都能自动平衡负载，两台服务器问切换在后台自动完成，并且是无缝自动切换，实时数据服务器间的切换不会导致数据丢失。
1．2 历史数据库平台
图1 SCADA系统结构图
Plant2 Business Server是工厂控制系统和数据库系统及信息管理系统的一个中间接口软件。它能从一个或多个不同的控制系统中轻易地获得详尽的工厂层数据信息，建立连接后，Plant2 Business Server能自动从控制系统中导人变量、报警和趋势。同时Plant2 Business Server能共同使用微软SQL Server和Oracle数据库系统进行信息共享与交换。这样Plant2 Business Server就可以在工厂控制系统和数据库系统之间建立快速有效的链接，实现历史的归档和调用。
利用Plant2 Business加SQL Server的数据库平台，机构内的任何部门都能够使用他们熟悉的工具和方法(如Microsoft Excel、Crystal Report、Intemet Explorer等)获得工厂数据。
1 3 远程控制终端系统
RTu是一种直接连接到现场各种工业设备的开放远程控制终端。它是为现场与各种计算机系统之间提供远程设备而设计的。一般RTU包括多个串口和以太网口。特定的RTU还内置GPRS模块或调制解调器。通过串口、以太网口及现场总线扩展，RTU可以连接更多的扩展I／O模块。RTU不仅具有数据采集及处理、数据存储能力，还内置有操作系统，具有编程能力，可以实现天然气流量计算、PID控制、逻辑控制等功能。
RTU还具备良好的互连性能和开放性能，支持标准的Modbus、Modbus+、Profibus、Canbus、DNP3和TCP／IP等通讯协议。能通过可编程的通信接口与支持标准通讯协议(如Modbus)的计算机监控系统、RTU／PLC、智能仪表(流量计算机、色谱仪等)直接相连。
1．4 通信系统
通信系统的主要功能是为SCADA系统的远程监控功能提供必需的数据通道，这些数据通道连接着各种不同的控制中心和远程站点。
本市天然气输配管网SCADA系统的通信系统由两个子系统组成。一个是有线DDN通信系统，作为控制中心与关键工艺场站的主通讯信道；另一个是GPRS无线通信系统，作为控制中心与各关键工艺场站的备用通讯信道，以及管网不利点及进加气站管网监测点的主通讯方式。
Citect SCADA软件内嵌通信冗余管理功能，它拥有自主选择与所有站点通信的最佳永久路径的能力，并且在系统出现任何故障时，能够向控制中心操作人员报警，同时还能够周期性地检测未使用链路的状况。
DDN(数字数据网络)是中国电信推出的以传输数据为主的数字传输网络。它能为用户提供点对点、点对多点、全数字、全透明、进网速范围宽(2 Mbps以下)、高质量的永久性数字传输电路。GPRS(General Packet Radio Service)是中国移动推出的通用无线分组业务，提供端对端的、广域的无线IP连接，具有网络覆盖面广、实时在线、按流量计费、高速传输(最高可达115 Kbps)等特点。
2 城市燃气SCADA系统优点
天然气城市商业的运营主要围绕从气源、门站经过输配网最终到用户的生产／消费链而进行。生产调度通过采集输配系统运行参数及控制参数控制和调节阀门设备的启停和运行，使整个输配网保持最佳的分布和平稳状态，从而为用户提供高质量的服务，减少输配过程中的供气损耗，最大限度延长管网的使用寿命，最终提高天然气城市的运营效益。SCADA工艺流程图如图2所示。
图2 SCADA工艺流程图
燃气公司能够稳定地向用户供气依赖于管网的安全正常运行，一个完善的SCADA系统可以使我们获得大量对调度和安全运行有用的数据：市区燃气管网储气量，长输管线储气量；高峰段的用气量，高峰段的需送气量；储配站的压送量，压缩机开机时刻；压缩机停机时刻，压缩机运行时间；可调峰天数，小时用气量；日不均衡系数，月不均衡系数；长输管线的输差率等。
生产调度中心主系统将采集到的这些信息及数据，经过分析、加工直观地、动画地显示出来并获得诸如：异常状况报警；历史数据的存储、检索、查询及分析；报表显示及打印；遥控和遥调；设备运行状况检测管理等功能。
该工程自投运以来运行正常，在调度中心就可以对整个燃气管网和各场站运行情况进行监视、全面规划调度，时间同步，各换热站实现了无人值守，安全性、稳定性和可靠性大大提高，运行成本更经济，为城市燃气公司经济运行提供了数字化基础。相信该工程的成功实施将进一步巩固悉雅特在国内燃气SCADA领域的领先地位。
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