天然气长输管道SCADA系统功能及实现

摘要：随着社会的不断发展，科学技术水平的不断进步，形式老旧的天然气长输管道控制方式已经不再满足生产力发展的需要，为了增强对天然气长输管道的有效控制，提高控制工作的效率，本文提出了一种SCADA系统控制方法，该系统是一个综合性的多功能系统，能够对天然气长输管道进行有效的控制。

关键词：天然气；长输管道；SCADA系统组成；SCADA系统功能

1 引言

我国天然气资源的分布并不均衡，西部地区的天然气资源比较丰富，东部地区的天然气资源相对来说就比较稀缺，为了使资源能够被充分的利用，我国开始实施西气东输这一工程。随着工程的运行，对于天然气管道的控制的要求需要进一步的提高，其中天然气长输管道控制在整个天然气管道的控制中是重点要控制的对象。本文针对天然气长输管道的控制提出了一种较为先进的SCADA系统，该系统不仅能够对天然气进行采集和监视，还能够进行有效的控制，是一种综合性、功能强大的系统。

2 SCADA系统的组成及功能

2.1硬件部分

为了能够对天然气长输管道中的天然气进行有效的控制，整个SCADA系统最基本的功能是能够实现对天然气的数据采集、传输、分析、存储和控制等功能。首先需要精确的采集到长输管道中天然气的参数值，这一步是以后所有步骤的基础。只有在采集到精确的数据的基础上才能够进行正确的分析，进而做出合理的控制，一旦采集到的数据与实际数据出现偏差，那么对天然气长输管道的控制就会出现错误。为了能够准确的得到采集结果，要对采集现场的环境以及所要采集的参数值的范围做深入的研究，选择合适的测量仪器，所选的测量仪器受环境的影响较小并且所测量的数据值均在测量仪表量程规定的范围内。将采集到的数据输入到计算机中，由计算机对数据值进行正确的计算和合理的分析。在将数据输入到计算机的时候，为了达到实时性较好的效果，应该采用多通道的输入设备同时对数据进行输入。采集到的数据由计算机计算出天然气长输管道中所含天然气的一系列所需的参数，最后根据所得到的天然气参数结果对天然气长输管道的运行进行合理的调整，使得传输过程达到标准的规定。因为外部环境条件的限制，使得采集到的数据无法直接传输到计算机中即计算机有时无法直接在现场进行数据的计算和分析，这时就要通过远程终端单元（RTU）来完成将数据由现场传输到计算机中的任务。有些需要传输的数据涉及到流量，这时就应该采用流量积算仪器进行数据的传输。计算机根据计算结果对天然气长输管道进行的控制也是通过远程终端单元来间接完成的。用于现场采集的具体的硬件设备有：超声波流量计、涡轮流量计、压力变送器、温度变送器等。这些设备的选择必须满足当外界环境发生变化时对设备本身的影响较小的条件，这样才能够使所测量的数值不会发生偏差。计算机这一硬件设备是整个天然气长输管道系统的核心部分。对数据的计算分析以及对整个系统的控制都是由计算机来完成的。计算机性能的好坏直接影响到整个系统运行的好坏。在SCADA系统基本功能的基础上，可以通过增加串行通信接口RS232或是RS485来增强系统串行通信的能力。随着现代互联网技术的快速发展，可以通过互联网来提高系统的通信功能，使得数据能够更快的进行传输，还可以实现对数据共享的功能。

2.2软件

软件在整个天然气长输管道SCADA系统中发挥着举足轻重的作用，与软件直接相关的部分包括计算机对数据的分析以及计算机所采取的控制措施等。本文在该系统中采用Citect应用软件。该应用软件的最大优势在于能够根据使用者自身的使用情况来进行相应的设计，从而达到理想的控制的效果。随着使用环境或是功能的增加，该软件能够在已有软件的基础上进行所需软件的扩展并且扩展起来较为方面、快捷。通过Citect应用软件可以实现计算机与人之间交互性的操作，人可以方便的控制计算机，计算机也能够完成人所交付的任务。Citect应用软件还具有仿真功能，能够模拟天然气长输管道系统的运行情况。软件部分的设计渗透在整个天然气长输管道SCADA系统当中，本文对重点的几个软件部分进行介绍。流程控制软件能够对整个系统的流程进行控制，规定各个环节发生的前后顺序以防止系统运行时出现混乱。历史信息查询软件能够对存储的历史数据进行查看，从而帮助运行人员了解某时间段内某地区的天然气的输送情况。这些历史数据的量很大，并且只看单个的数据值会丧失对整个数据表的判断，因此软件会根据需要输出所需时间段的数据并且数据还可以以曲线图的形式表示出来。当外部环境改变或是所需要测量的参数改变时，可以通过改变软件参数的设置来获得不同的参数值。为了防止系统自身出现故障，也为了防止系统遭到非法的入侵，软件防护部分的设计使得系统在自身出现故障的时候能够自适应的进行调节，在系统受到入侵时能够抵挡住外界的不合理操作，使系统能够更加安全、可靠的运行。天然气在长距离管道的输送过程中若某一个参数值超出了仪器所规定的范围之内，该仪器所测数据就会出现错误，为了尽可能快的提醒人们的注意，软件系统还设置了报警的功能，当数据超出界限的时候，系统就会自动的发出报警声。对于RTU部分的软件设计，因为RTU负责将数据从现场传输到计算机中，因此RTU不仅要实现传输功能，还要实现数据的转换功能，以使从现场采集到的数据的格式能够被计算机所识别。RTU在数据的传送过程中，要通过软件来设置两个设备之间时间的同步性，使数据能够实现同步传输。

3总结

为了满足对天然气长输管道的有效监视和控制，本文研究了以Citect为应用软件的SCADA系统。该系统能够集数据采集、传输、分析、控制等功能于一体，具有较高的集成度，能够完成对整个天然气长输管道的管理和调整，并且能够适应生产发展的需要。Citect应用软件是一种可扩展性的软件，能够较好的实现今后软件的更新以及新功能的增加。

参考文献

[1]黄东潮，袁满仓，金翊龙.天然气长输管道SCADA系统.《油气田地面工程》.2011年5期

[2]王攀.天然气长输管道SCADA系统网络构成与拓扑实现.《中国科技博览》.2011年1期