SCADA系统在宝应--大丰港支线项目上的应用

1、系统说明：

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即监视控制与数据采集系统，它集中了PLC系统的现场测控功能和DCS系统的信息共享和组网通信能力的两大优点, 其特点是信道以无线通信为主, 适用于地域广阔的应用环境。该系统将先进的计算机技术、工业控制技术、通信技术有机地结合在一起，既具有强大的现场测控功能，又具有极强的组网通信能力,便于实现远程遥测和遥控功能，SCADA系统为实现远程自动化数据采集和远程控制提供了最基本的平台，SCADA系统在燃气、城市供水、环保、水文等行业获得了广泛的应用。

以SCADA系统为基础的燃气调度监测系统是城市燃气调度和监测不可缺少的工具和手段， 它相当于给调度指挥人员装上了一付“千里眼”，操作人员在调度中心，能够及时地了解到整个燃气生产、输配系统的重要数据，一方面，调度人员能够根据输配管道的压力数据来进行合理调度，使整个系统运行合理，提高经济效益，另一方面，一旦发生报警，操作员能够马上知道，及时处理，确保整个供气系统的安全运行。

由此可见，建立燃气调度监测系统是燃气生产和输送系统正常运行的基本保证，这将直接影响到城镇居民生活、工矿企业生产、党政机关日常办公以及其它公共设施的正常运转，其经济效益和社会效益是非常明显的。

2、设计原则：

此设计主主要是为了保证系统的平稳、安全、可靠、高效的运行，最大限度的减少事故所造成的损失。

（1）分布式控制原则：监控系统采用分布式结构的控制，一般的过程控制和设备保护功能由各现场站点内的最底层的控制设备来自动执行，同时将执行结果上传到调度中心。调度中心是系统监控的决策机构，一般只是监视，不直接介入现场的控制，只是负责系统各个站点的协调工作，如果遇到紧急状况，调度中心也可以直接介入系统的控制。

（2）独立性原则：现场各控制系统之间保持相对的独立性，不能因为其中一个出现故障而影响系统的运行。

（3）容错性原则：系统的软硬件各个部分或全部的故障不能影响各现场站点的控制和运行。系统对各种控制操作有基本的诊断和防错功能，防止错误操作、误操作或结果相互冲突的操作。

（4）安全管理原则：调度系统和站控系统有严格的安全和权限级别限制。

（5）自动处理原则：在门站或调压站等站内的事故和故障，在没有及时得到调度中心的响应时，有现场站点的设备自动作出应急处理操作，同时将结果和报警信号上报给调度中心。故障或事故范围较大时，超出现场的控制范围时，由调度中心协调处理。

3、SCADA 系统的设计

宝应―大丰港燃气调度监控系统，主要是通过建立一个调度中心来监控其门站端站的数据，并通过这些监测到的数据来进行燃气的监控调度，同时可以预防和发现系统的故障，提高企业的现代化管理水平和经济效益。设计的内容是：

本控制系统主要应用于宝应―大丰港项目，其中4个分站都是由西门子PLC和力控的组态软件组成的控制系统（现已经组装成3个项目的控制柜，分别是：宝应项目、盐城调压站项目、大丰港项目，另有一个大丰项目未完成控制柜的安装），根据大通公司的要求，需把4个分站的控制系统中的部分模拟量和开关量传送到盐城大通公司，以便公司管理人员进行有效的监控和管理。本控制系统的框图组成如下：

系统组成框图

1、四个分站的控制系统需要升级组态软件，添加commserver启动程序，以便通过力控软件进行以太网通讯。并且具有固定IP专用网线。

2、调度中心需一套控制系统并能接收来自分站的模拟量数据

3、调度中心需一根具有固定IP的专用网线（需通过移动公司购买）

4、上传数据：将各分站的模拟量和部分开关量上传到调度中心，其中包括：各个门站的进出口压力及温度，各个燃气管道上的瞬时流量及累计流量，各种阀门的控制状态。可根据甲方要求可调整上传的数据的种类。

3.1调度中心软件

方便、灵活的开发环境，提供各种工程、画面模板、可嵌入各种格式（BMP、GIF、JPG、JPEG、CAD等）的图片，方便画面制作，大大降低了组态开发的工作量；高性能实时、历史数据库，快速访问接口在数据库4万点数据负荷时，访问吞吐量可达到20000次/秒；

主要包括了整个系统的组成画面、各个分站的地理卫星图、各个分站的历史数据报表，趋势曲线，报警等用户的参考数据。通过选择上位机的各个选项可以得到四个分站的各项数据。

3.2四个门站控制系统

四个门站为采用西门子S7-300系列PLC及相关模块作为对现场设备的主控系统，实现对场站系统工艺流程要求的自动控制和联锁协调；同时通过西门子S7-300系列PLC CPU与上位工控机的通信，实现上位机的数据采集与实时监测；利用上位机人机交互，实现操作人员在上位机对整个场站系统工艺流程要求的参数控制。

该系统统由三个层面上的子系统组成，按照数据的传输流程，依次从底层到高层包括：现场测试执行层（包括现场的各类传感器、变送器及通信设备）；中心测控层（主要由S7-300PLC系统构成）；上位机监控层（主要由上位工控机系统构成）。

a、上位机监控层位于控制室内，集成于控制台内，包括：工业控制计算机系统，液晶监视器，有时包括打印机。

在上位机监控层，工业控制计算机系统是这个层内的核心。在工业控制计算机系统中，利用内嵌的串行适配卡和相应的通信电缆与PLC系统的通信端口相连，在定义的通信协议下，可靠的、井然有序的完成上下位机的数据交互与共享；同时，在工业控制计算机系统中，通过基于系统组态软件，满足特定场站的工艺流程和运营要求，装载有开发人员编写的上位机测控软件，可与PLC系统进行数据共享和参量控制，最终完成对现场各部件和设备的实时监视与控制。

液晶监视器作为工业控制计算机系统的显示器，为计算机标准输出设备，此设备结合计算机标准输入设备（键盘、鼠标），完成人与计算机系统，乃至整个场站系统的交互。

力控组态软件与plc之间通过MPI电缆及MPI协议通讯，可是上位机显示现场实时数据。为了是门站的数据上传到调度中心，门站力控软件上开通commserver程序。

b、下位机（plc控制柜）

下位机主要负责采集现场数据，其主要采用西门子step75.4编程软件，通过程序来控制和采集现场设备的实时数据。程序的基本概况为：

1、主程序（调用各个子程序，实现程序循环）：

主程序中的各个功能块在其中被调用，实现循环。

2、各个子程序（实现现场设备数据显示及控制功能）：

通讯处理功能块是最主要的也是难点，通过对其编程，可以使其与现场的485信号进行通讯，来取得设备的各项参数。在块中通过时序的变化，分别采集每个设备的数据，然后通过解包程序，放到指定的DB块（数据块），最后再在上位机上填写指定的地址取得了上位机数据的显示。