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油气管道工程SCADA系统SCS和RTU作为SCADA系统的远方控制单元，是保证SCADA系统正常运行的基础，为调控中心调度、管理与控制命令的远方执行单元，是SCADA系统中最重要的监 控级。SCS和RTU不但能独立完成对所在工艺站场的数据采集和控制，而且将有关信息传送给调度控制中心并接受其下达的命令。

一、解决方案简述

1、方案简介与功能目标

SCS和RTU作为SCADA系统的远方控制单元，是保证SCADA系统正常运行的基础，为调控中心调度、管理与控制命令的远方执行单元，是SCADA系统中最重要的监 控级。SCS和RTU不但能独立完成对所在工艺站场的数据采集和控制，而且将有关信息传送给调度控制中心并接受其下达的命令。

在首站建设一个综合值班室为调控中心，对工程站场及工艺设施监控内容进行组态编程，以实现管道统一监控和管理。首站调控中心是全线自动控制系统的核心，它与作为自动控制系统远方站的站控系统相互配合，自动完成对本输油管道的监控和管理。调度控制中心的服务器采用UNIX实时多任务操作系统。综合值班室内设中控室、机柜间、 维修间、UPS室、办公室及宿舍等，满足员工日常生活需要。维抢修中心与调度中心合建，并设监视终端。

工程还包括地区公司和管理处值班室，值班室远程监视终端的数据从主调控中心的 实时服务器中读取，主调控中心与地区公司和管理处的数据传输利用公网信道。

通信服务器可以看作站控制系统的数据源头设备。因此，地区公司所需的日常维护 数据可从站控制系统的通信服务器中读取，并将数据传送至地区公司的数据维护服务器。

通过对各站光端机通道进行配置，各站场与地区公司之间提供单独光通信信道，并采用单独的路由设备。路由器直接与通信服务器相连，而不与站控系统网络交换机相连， 从物理连接上实现地区公司的监视系统与调控中心SCADA系统之间完全隔离。

技术特点:

（1） 标准化和开放性

过程控制系统工程包含了流量、压力、温度、液位等数据，考虑到数据和办公网络 的联接，因此其规范化、标准化、制度化问题是确保信息资源共享的前提。信息标准化包括数据采集、数据格式、数据分类、统计规则的标准化。信息中基本项目的数据定义 必须保持一致，以满足各部门对数据共享的业务要求。将系统建设成为一个开放的系统, 既是顺应计算机技术发展的潮流，也是一种必然的趋势。系统的开放性和可扩充性能够 适应各地不同和不断变化的生产要求，提供与其他信息系统的连接能力。开放性设计中，重点考虑现有数据资源的利用、职能划分、数据经常性交换等。

（2） 模块化和可扩充性

系统软件是模块化的，便于系统组态时增加、删除和定位。硬件在性能上也是模块化的，允许将来在容量和功能上的扩展。系统具有20%以上的扩展余量，可保障系统运 行的灵活性和扩展性。系统允许将来做100%的扩展，这些扩展其中包括存储器、系统变量的再组态等。系统允许将来数据库、存贮器、磁盘容量和通信信道等可扩展。系统 的模块化和可扩充性有利于系统的进一步扩充和完善，适应不断发展的业务要球，并提 供与其他信息系统连接的能力。

（3） 利用成熟先进的技术

为使系统达到工作安全可靠、实用的目标，必须广泛采用合理、先进、成熟的技术。 包括：采用先进的数据交换技术，保证数据的完整性和一致性；采用标准技术进行程序设计，提高应用程序的可维护性和可扩充性；充分吸收部件编程的思想，在数据分析, 统计计算等方面集成成熟的部件产品，避免低端程序的重复开发。采用热插拔和自诊断模块，在运行中可进行扩展和修改，同时将诊断信息告知运行人员。

（4） 可靠性和安全性

系统构件选用成熟产品和当今世界优秀的高集成设备，保证系统的稳定、可靠和高质量运行。对系统构件（如硬件、操作系统、网络和数据库）设计详尽的故障处理方案， 以保证系统的快速恢复性。采用多种冗余技术（冗余电源、CPU模块冗余、以太网冗余等）确保数据存储正确、网络运行可靠。系统对重要部位做冗余设置，当发生故障时, 能自动切换到冗余设备或备用方式，自动对系统的数据进行备份。对系统运行状况采用自动检测、报警、监控等方式进行实时观测。运用日志对进入系统的用户及其操作进行 记录，并根据日志进行事后分析，从而找到可能的事故的发生原因、责任者或非法用户。 在系统调试或需要维修时，可将其切换到临时运行环境，使系统与正式存储设备（数据库）隔离，维修后再将系统与正式存储设备相连接，以此保证已有数据的安全。

（5） 友好性和直观性

用户界面直观、友好、便捷，以适应不同专业水平的人员使用。在符合管理需要的前提下，应用软件尽可能使用图形化交互式人机界面，以使操作简便、快捷。应用软件 开发平台安装简单、易维护，适合工业控制。适应大规模数据处理的要求，采用高效的 服务器、功能强大的数据库系统及数据库引擎，为各种业务提供最高的工作效率。

软硬件要素特征

SCADA实时/历史服务器：在主控中心，2台冗余配置的实时服务器和2台冗余配 置的历史服务器组成客户机/服务器的热/备结构，所有的服务器运行平台为多任务的 UNIX平台，具备高可靠性、完整性和开放性，能够支持程序的开发。

SCADA系统将历史和实时功能分开在不同服务器上来实现，各自执行单独的任务, 因此能够有效地分配和减轻工作量，并降低使用一个服务器时发生故障而导致整个系统 瘫痪的风险。在我们建议的两种配置中，最大工作负荷下，服务器的资源占用率不超过50%0

实时数据库的数据值是从站场和阀室的PLC/RTU得到的所有的实时数据。实时数据服务器内运行通讯管理软件。操作员可以通过任一个操作员工作台，从这个中央数据 库中了解整条管道中任意地点的运行现状。操作员发出的指令通过实时数据服务器传递 到相应的PLC/RTUo

所有的系统历史信息将以ANSI标准的SQL格式保存在历史数据库中。数据由SCADA软件进行采集，被指定为历史信息的数据将自动存入历史数据库中。可以根据所提供的磁盘容量对历史数据库的规模进行调整来适应历史数据实际的保存周期。为了 满足SCADA系统技术规格书中提出的要求，配置镜像磁盘。

批量输送服务器、模拟仿真服务器、泄露检测服务器、批量输送服务器、模拟仿真服务器、泄露检测服务器单独设置，各自采集现场实时数据，物理上与SCADA系统隔 开，即使批量输送服务器、泄露检测相关服务受到外界的攻击和干扰，也能确保实时 SCADA系统不受影响，从硬件上保证了SCADA系统的安全。软件运行平台为Windows Server系歹!J, Window Server服务器具有多任务的特点，系统可靠性高，操作界面友好， 非常便于维护。批量输送服务器完成批量跟踪、显示批次界面位，混油段长度，以及预测批次到达时间等任务；泄漏监测服务器采用负压波法并辅以流量平衡法对管道进行泄 漏监测及漏点定位；模拟仿真服务器仿真管线运行，用于运营优化、成本控制、生产培 训等任务。

离线模块使用公共开发的数据库，并且可以提供独立的网络趋势工具，以方便工作人员在同一网络内的不同计算机上查看仿真计算数据。API应用程序接口。

工作站

SCADA系统人机界面将使用Microsoft® Windows操作系统，因此，操作员工作站 能够集成多层的完全坐标显示画面，这些画面支持平移/缩放和具备自动防止混乱排放的功能，单线图和一览表具备检查框、下拉菜单、按钮和图标等功能。标准的操作员显示 画面包括管道网络的地形图和示意图，数据库信息或处于被控状态的管道。此外，一览 表窗口能够显示实时和历史信息，控制面板可以对窗口中的数据点进行控制，使用编辑格式可以实现对表格的组态。操作员工作站、工程师工作站、远程监视终端操作员工作 站、站控操作员工作站将使用相同的人机界面。工作站是一个独立的系统，有着自己的 磁盘、内存和当地的显示画面格式。这些将提高调用的响应速度并减少LAN上的通讯 流量。工作站和操作员可以被指定到特定的责任区，并实施特定的运行模式。这种做法可以将负责管道运行的操作员的职责划分为多个区域。

控制中心的操作员工作站将通过以太网交换机连接到冗余的SCADA局域网上。

a） 双屏操作员工作站

负责管道运行的操作人员通过操作员工作站实现对管道的监控和控制。通过此人机界面（HMD,操作员可详细了解管道全线的运行状况并向现场设备和站场下达命令。 操作员工作站通过冗余设置的LAN,使用TCP/IP通讯协议与实时和历史SCADA服务 器互连并交换信息。操作员工作站的数量可以由客户拥有的操作员的数量或所需的操作员的数量决定。

b） 工程师工作站

工程师工作站作为SCADA系统的一部分，支持系统管理员来监视系统的资源并控 制系统的冗余参数。工程师工作站具备性能测量软件，以及SCADA系统重新组态的工具。

通过工程师工作站的人机界面，工程师能够对应用软件及数据库进行维护和维修。当有新的数据点或站场被增添进SCADA系统时，系统扩展的任务也是在工程师工作站上完成的。

工程师工作站为系统管理员提供所需设备，在必要时完成对系统的控制和修改。为了使系统管理员可以装载软件并把文件拷贝到CD上，工作站上还配置了 CD-RW驱动 器。显示画面的制作和数据库的开发在工程师工作站上完成，在检查确认后下装到系统 的其它工作站上。在局域网上的任何用户，只要被授权即可在客户机服务器的环境下远程实现数据库点的编辑和生成。工程师工作站还可以作为操作员工作站使用。

SCADA系统提供的工程师工作站管理工具能够为用户对SCADA系统的维护和管理带来很大的益处。对于系统的任何修改只需进行一次就行了。工程师工作站管理工具 具备的自动机制能够将这个修改更新到SCADA网络中的每个节点。因此，如果要增加或修改一个显示画面，只需在控制中心进行，然后将变化更新到所有的相关用户上，包 括站控节点。这将简化对系统的管理要求，同时也有益于系统未来的扩展。

数据维护服务器软件运行平台为Windows Server系列,Window Server服务器具有多任务的特点，系统可靠性高，操作界面友好，非常便于维护。数据维护服务器，通过 独立的数据维护信道采集全线各站场的维护数据，进行设备的故障诊断和远程的数据维 护。

配置泵振动分析系统软件，可实现对各站泵振动的诊断和分析。

配置质量流量计监控软件，可实现对质量流量计的各种参数进行监控。监控软件功 能包括：采集流量计的状态参数和报警信息；定时读取现场设备的诊断信息，并将仪表相关信息显示在报警列表中，提示客户对现场仪表进行维护；实时监控现场设备的组态 状况，无论是使用手操器修改还是现场的表盘操作，并以报警的形式保存；定期的在线 对流量计的流量管刚性系数进行检查，对于每次的检查结果保存于数据库中；与现场远端多台仪表的同时通讯。

技术创新：利用现代先进的通讯和信息技术、计算机网络技术、行业技术、智能控 制技术汇集而形成SCADA系统，通过SCADA系统可以实现远程实时控制和信息收集，并在某些关键部位能进行自动决策和操作。

模式创新:采用以计算机为核心的 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 系统，即数据采集与监控系统，采用三级控制模式。

技术亮点：正常情况下由调度控制中心负责工艺过程的操作和管理，站场操作人员 可监视此过程；在调度控制中心授权、调度控制中心故障或通信中断时，由站场控制系统接过操作权限，监控现场工艺系统及设备的操作；站控制系统故障时，采用就地手动 操作。特别重要的油气管道工程还会设置备用调控中心，在主调控中心故障时，接过控 制权限，完成工艺过程的操作和管理。长距离的输送管道还会根据地域设置地区管理处，负责管辖区域的管道工艺过程管理和维抢修工作。