摘要：传统的人工记录、逐级汇报的长输气管线监控方式已不适应生产调度快速化和城市发展数字化、信息化战略的要求。数据采集与监视控制系统－SCADA系统为长输气管线自动化的发展提供了方向。本文介绍了济南－淄博线天然气输配管网SCADA系统，主要包括系统总体结构及各部分的功能与实现。系统投入使用后，运行稳定可靠，节省了大量人力，大大提高了生产调度速度。
1、引言
城市燃气作为城市重要的公用基础设施是现代文明城市的重要标志之一，同时，又是国家能源建设的重要组成部分。其利用领域极为广泛，诸如化学工业原料、工业燃料、商业及民用燃料、汽车燃料、集中供热与发电等，是主要的一次性消耗能源之一。
城市燃气企业的特点是：分布式、集散型、网络化、全开放。目前，在大多数城市燃气输配管网中，对各调压站的监控仍采取人工记录、逐级汇报的方法。为满足对生产过程的调度指挥，建立数字化、信息化城市，需要可靠的SCADA系统。
SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系统[1]，即数据采集与监视控制系统，是以计算机为基础的生产过程控制与远程调度相结合的自动化系统，已广泛应用于电力系统、天然气集输、石油化工等诸多领域。SCADA系统可实现实时采集现场数据，对工业现场进行本地或远程的自动控制，对工艺流程进行全面、实时的监视，并为生产、调度和管理提供必要的数据等多方面功能。
2、系统总体结构
济南－淄博线SCADA系统由济南输气站站控系统、董家镇输气站站控系统、章丘输气站站控系统、周村输气站站控系统、齐鲁输气站站控系统和一个调度中心组成，各站站控系统通过光纤设备与调度中心相连，构成生产过程本地站控系统监控与调度中心远程监控相结合的双层网络系统。
站控系统采用RTU[2]作为数据采集、本地控制及远程数据通讯单元。和PLC控制器相比，RTU控制单元具有通讯距离较长,数据传输数度快，准确性高，具有强大的通讯接口,适用于恶劣的工业现场等特点；天然气计量采用已经通过ISO9001：2000中国国际双认证的独立的计量仪表进行计算，计算结果通过上位机(计算机)进行显示并写入RTU控制器；上位机操作界面以澳大利亚citect组态软件[3]为平台开发，能够显示所有工艺流程、过程参数、趋势图、监控主要设备运行状态和输气过程，完成报警和各种管理报表的打印以及数据的存储的功能。
调度中心由服务器和光纤连接设备构成。服务器通过光纤连接设备，实时读取各输气站中RTU控制单元内的数据，并通过citect组态软件平台，显示各站的所有工艺流程、过程参数、趋势图，监控各站主要设备运行状态，打印各种管理报表以及存储各站组要的生产数据。
3、系统各部分主要功能及实现
3.1 输气站站控部分功能与特点
（1）计量功能
本系统采用通过ISO9001：2000中国国际双认证的流量积算仪作为天然气计量仪表，测量显示精度0.5％，完全能够满足天然气计量需要。流量计算仪中的参数设置简单、透明，保证了计量的公平、公正、公开。流量计算仪还具有强大的通信接口，通过通信接口将差压、压力、温度、流速、累计流量等重要计量参数传输到上位机，并在上位机操作界面中显示，方便值班人员对计量过程的监控。
（2）人性化生产操作界面
根据输气站站场实际情况设计的操作界面具有简明、直观和便于操作的特点，并且能够实时显示现场计量参数、进出站压力、进出站温度、地温、重要电动球阀状态等一系列重要生产数据，值班人员通过查看计算机操作界面便可全面了解现场生产情况。另外，通过操作界面可以对现场重要电动球阀进行控制，特别是在紧急事故发生时，值班人员在控制室里能够快速完成电动球阀的开关工作，提高了生产的安全系数。
（3）强大的报警功能
系统中采用声光结合的报警方式，并加以文字在操作界面的报警窗口加以说明，确保在第一时间通知值班人员报警产生的原因和位置，确保安全平稳生产。报警包括：站场可燃气体超标报警；进出站压力超标报警；计量支路差压值超标报警；重要电动球阀开关动作报警；计量仪表连接状态报警。
（4）丰富的历史曲线
系统中提供了各计量支路中的压力、差压、温度、瞬时流量计量参数和进出站压力等参数的趋势曲线，通过曲线可针对某时段具体分析天然气计量参数变化趋势，对分析输差，调配气量，检测仪表提供重要的辅助作用。
（5）按时自动生成生产报表
根据生产需要，系统每小时自动生成一份生产报表，报表中包括重要电动球阀状态、各支路计量参数数值及进出站压力值等参数。作为生产重要资料，报表可连续保存一个月，并可根据实际需要延长保存时间。
（6）参数设定功能
由于天然气组分的不定性，需要定时的根据天然气气体组分检测报告修改流量计算仪中的天然气组分确保计量的准确，因此系统提供了天然气组分设定界面，通过计算机通信接口与流量计算仪进行通信，直接将操作界面设定的参数写入流量计算仪，完成流量计算仪中的天然气组分设定。另外，系统还提供了压力变送器、差压变送器、温度变送器量程设定功能，实现根据变送器量程的改变重新设定系统内部参数，来确保变送器显示数值的正确性，满足生产需要。
（7）可靠的安全性
系统采用权限操作方式，即不同操作权限的操作人员只能操作本权限内的功能。系统中一般操作人员可以实现读取工艺参数，读取报表，查看趋势曲线和报警的功能。通过登陆密码登陆，获取高级权限的操作人员，可以获得生产参数的修改和电动球阀控制的功能。继续登陆，获得更高权限的操作人员则可以对系统进行修改和完善。通过这样的权限设置，一方面，避免了误操作对生产造成影响，另一方面，可以保证生产参数的安全性，确保正常生产。
3.2 调度中心的功能与特点
远程实时监控是SCADA系统优于其它自动化系统的一个最大的特点，在济－淄线SCADA系统中，调度中心的作用就是这一特点的充分体现。
调度中心的操作界面如下图所示：
在调度中心的操作界面中可以读取SCADA系统网络范围内的所有输气站的生产参数，并且可以通过点击各输气站的图标，调出各输气站的操作界面进行监控。通过调度中心操作系统，调度人员可以在第一时间，更加直观的了解到SCADA系统内任意输气站的生产情况。另外，调度中心配有大容量硬盘空间，可以长时间保存必要的生产参数。目前，调度中心服务器及有关软件已经调试通过，待光纤通信设备调试通过后，即可实现整个SCADA系统的联网，实现设计的强大功能。
4、总结
济南－淄博线SCADA系统各输气站站控系统先后投用至今，运行稳定可靠，操作简便，深受操作人员的欢迎。站控系统成功投运后，充分发挥了自动化全天候监测手段，实现了由原来人工2小时一次巡回检查改为计算机实时自动监控，节省了人力，确保了安全生产、平稳供气。另外，SCADA系统具有丰富的扩展功能，新开发建设的输气站可轻松接入本系统中。
参考文献
[1] 宋春花,东营-临邑输油管线SCADA系统[J].石油化工自动化.2002.3
[2] 张殿文 陈平, RTU在油田矿区供热系统的中应用, 电气时代.2004(3).48-50
[3] 杨贤昭 程耕国, 工业组态软件Citect的应用研究，武汉科技大学学报：自然科学版.2003,26(3).-285-287
