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油氣管道工程SCADA系統SCS和RTU作為SCADA系統的遠方控制單元，是保證SCADA系統正常運行的基礎，為調控中心調度、管理與控制命令的遠方執行單元，是SCADA系統中最重要的監 控級。SCS和RTU不但能獨立完成對所在工藝站場的數據採集和控制，而且將有關信息傳送給調度控制中心並接受其下達的命令。

一、解決方案簡述

1、方案簡介與功能目標

SCS和RTU作為SCADA系統的遠方控制單元，是保證SCADA系統正常運行的基礎，為調控中心調度、管理與控制命令的遠方執行單元，是SCADA系統中最重要的監 控級。SCS和RTU不但能獨立完成對所在工藝站場的數據採集和控制，而且將有關信息傳送給調度控制中心並接受其下達的命令。

在首站建設一個綜合值班室為調控中心，對工程站場及工藝設施監控內容進行組態編程，以實現管道統一監控和管理。首站調控中心是全線自動控制系統的核心，它與作為自動控制系統遠方站的站控系統相互配合，自動完成對本輸油管道的監控和管理。調度控制中心的服務器採用UNIX實時多任務操作系統。綜合值班室內設中控室、機櫃間、 維修間、UPS室、辦公室及宿舍等，滿足員工日常生活需要。維搶修中心與調度中心合建，並設監視終端。

工程還包括地區公司和管理處值班室，值班室遠程監視終端的數據從主調控中心的 實時服務器中讀取，主調控中心與地區公司和管理處的數據傳輸利用公網信道。

通信服務器可以看作站控制系統的數據源頭設備。因此，地區公司所需的日常維護 數據可從站控制系統的通信服務器中讀取，並將數據傳送至地區公司的數據維護服務器。

通過對各站光端機通道進行配置，各站場與地區公司之間提供單獨光通信信道，並採用單獨的路由設備。路由器直接與通信服務器相連，而不與站控系統網絡交換機相連， 從物理連接上實現地區公司的監視系統與調控中心SCADA系統之間完全隔離。

技術特點:

（1） 標準化和開放性

過程控制系統工程包含了流量、壓力、溫度、液位等數據，考慮到數據和辦公網絡 的聯接，因此其規範化、標準化、制度化問題是確保信息資源共享的前提。信息標準化包括數據採集、數據格式、數據分類、統計規則的標準化。信息中基本項目的數據定義 必須保持一致，以滿足各部門對數據共享的業務要求。將系統建設成為一個開放的系統, 既是順應計算機技術發展的潮流，也是一種必然的趨勢。系統的開放性和可擴充性能夠 適應各地不同和不斷變化的生產要求，提供與其他信息系統的連接能力。開放性設計中，重點考慮現有數據資源的利用、職能劃分、數據經常性交換等。

（2） 模塊化和可擴充性

系統軟件是模塊化的，便於系統組態時增加、刪除和定位。硬件在性能上也是模塊化的，允許將來在容量和功能上的擴展。系統具有20%以上的擴展餘量，可保障系統運 行的靈活性和擴展性。系統允許將來做100%的擴展，這些擴展其中包括存儲器、系統變量的再組態等。系統允許將來數據庫、存貯器、磁盤容量和通信信道等可擴展。系統 的模塊化和可擴充性有利於系統的進一步擴充和完善，適應不斷發展的業務要球，並提 供與其他信息系統連接的能力。

（3） 利用成熟先進的技術

為使系統達到工作安全可靠、實用的目標，必須廣泛採用合理、先進、成熟的技術。 包括：採用先進的數據交換技術，保證數據的完整性和一致性；採用標準技術進行程序設計，提高應用程序的可維護性和可擴充性；充分吸收部件編程的思想，在數據分析, 統計計算等方面集成成熟的部件產品，避免低端程序的重複開發。採用熱插拔和自診斷模塊，在運行中可進行擴展和修改，同時將診斷信息告知運行人員。

（4） 可靠性和安全性

系統構件選用成熟產品和當今世界優秀的高集成設備，保證系統的穩定、可靠和高質量運行。對系統構件（如硬件、操作系統、網絡和數據庫）設計詳盡的故障處理方案， 以保證系統的快速恢復性。採用多種冗餘技術（冗餘電源、CPU模塊冗餘、以太網冗餘等）確保數據存儲正確、網絡運行可靠。系統對重要部位做冗餘設置，當發生故障時, 能自動切換到冗餘設備或備用方式，自動對系統的數據進行備份。對系統運行狀況採用自動檢測、報警、監控等方式進行實時觀測。運用日誌對進入系統的用戶及其操作進行 記錄，並根據日誌進行事後分析，從而找到可能的事故的發生原因、責任者或非法用戶。 在系統調試或需要維修時，可將其切換到臨時運行環境，使系統與正式存儲設備（數據庫）隔離，維修後再將系統與正式存儲設備相連接，以此保證已有數據的安全。

（5） 友好性和直觀性

用戶界面直觀、友好、便捷，以適應不同專業水平的人員使用。在符合管理需要的前提下，應用軟件儘可能使用圖形化交互式人機界面，以使操作簡便、快捷。應用軟件 開發平台安裝簡單、易維護，適合工業控制。適應大規模數據處理的要求，採用高效的 服務器、功能強大的數據庫系統及數據庫引擎，為各種業務提供最高的工作效率。

軟硬件要素特徵

SCADA實時/歷史服務器：在主控中心，2台冗餘配置的實時服務器和2台冗餘配 置的歷史服務器組成客戶機/服務器的熱/備結構，所有的服務器運行平台為多任務的 UNIX平台，具備高可靠性、完整性和開放性，能夠支持程序的開發。

SCADA系統將歷史和實時功能分開在不同服務器上來實現，各自執行單獨的任務, 因此能夠有效地分配和減輕工作量，並降低使用一個服務器時發生故障而導致整個系統 癱瘓的風險。在我們建議的兩種配置中，最大工作負荷下，服務器的資源占用率不超過50%0

實時數據庫的數據值是從站場和閥室的PLC/RTU得到的所有的實時數據。實時數據服務器內運行通訊管理軟件。操作員可以通過任一個操作員工作檯，從這個中央數據 庫中了解整條管道中任意地點的運行現狀。操作員發出的指令通過實時數據服務器傳遞 到相應的PLC/RTUo

所有的系統歷史信息將以ANSI標準的SQL格式保存在歷史數據庫中。數據由SCADA軟件進行採集，被指定為歷史信息的數據將自動存入歷史數據庫中。可以根據所提供的磁盤容量對歷史數據庫的規模進行調整來適應歷史數據實際的保存周期。為了 滿足SCADA系統技術規格書中提出的要求，配置鏡像磁盤。

批量輸送服務器、模擬仿真服務器、泄露檢測服務器、批量輸送服務器、模擬仿真服務器、泄露檢測服務器單獨設置，各自採集現場實時數據，物理上與SCADA系統隔 開，即使批量輸送服務器、泄露檢測相關服務受到外界的攻擊和干擾，也能確保實時 SCADA系統不受影響，從硬件上保證了SCADA系統的安全。軟件運行平台為Windows Server系歹!J, Window Server服務器具有多任務的特點，系統可靠性高，操作界面友好， 非常便於維護。批量輸送服務器完成批量跟蹤、顯示批次界面位，混油段長度，以及預測批次到達時間等任務；泄漏監測服務器採用負壓波法並輔以流量平衡法對管道進行泄 漏監測及漏點定位；模擬仿真服務器仿真管線運行，用於運營優化、成本控制、生產培 訓等任務。

離線模塊使用公共開發的數據庫，並且可以提供獨立的網絡趨勢工具，以方便工作人員在同一網絡內的不同計算機上查看仿真計算數據。API應用程序接口。

工作站

SCADA系統人機界面將使用Microsoft® Windows操作系統，因此，操作員工作站 能夠集成多層的完全坐標顯示畫面，這些畫面支持平移/縮放和具備自動防止混亂排放的功能，單線圖和一覽表具備檢查框、下拉菜單、按鈕和圖標等功能。標準的操作員顯示 畫面包括管道網絡的地形圖和示意圖，數據庫信息或處於被控狀態的管道。此外，一覽 表窗口能夠顯示實時和歷史信息，控制面板可以對窗口中的數據點進行控制，使用編輯格式可以實現對表格的組態。操作員工作站、工程師工作站、遠程監視終端操作員工作 站、站控操作員工作站將使用相同的人機界面。工作站是一個獨立的系統，有着自己的 磁盤、內存和當地的顯示畫面格式。這些將提高調用的響應速度並減少LAN上的通訊 流量。工作站和操作員可以被指定到特定的責任區，並實施特定的運行模式。這種做法可以將負責管道運行的操作員的職責劃分為多個區域。

控制中心的操作員工作站將通過以太網交換機連接到冗餘的SCADA局域網上。

a） 雙屏操作員工作站

負責管道運行的操作人員通過操作員工作站實現對管道的監控和控制。通過此人機界面（HMD,操作員可詳細了解管道全線的運行狀況並向現場設備和站場下達命令。 操作員工作站通過冗餘設置的LAN,使用TCP/IP通訊協議與實時和歷史SCADA服務 器互連並交換信息。操作員工作站的數量可以由客戶擁有的操作員的數量或所需的操作員的數量決定。

b） 工程師工作站

工程師工作站作為SCADA系統的一部分，支持系統管理員來監視系統的資源並控 制系統的冗餘參數。工程師工作站具備性能測量軟件，以及SCADA系統重新組態的工具。

通過工程師工作站的人機界面，工程師能夠對應用軟件及數據庫進行維護和維修。當有新的數據點或站場被增添進SCADA系統時，系統擴展的任務也是在工程師工作站上完成的。

工程師工作站為系統管理員提供所需設備，在必要時完成對系統的控制和修改。為了使系統管理員可以裝載軟件並把文件拷貝到CD上，工作站上還配置了 CD-RW驅動 器。顯示畫面的製作和數據庫的開發在工程師工作站上完成，在檢查確認後下裝到系統 的其它工作站上。在局域網上的任何用戶，只要被授權即可在客戶機服務器的環境下遠程實現數據庫點的編輯和生成。工程師工作站還可以作為操作員工作站使用。

SCADA系統提供的工程師工作站管理工具能夠為用戶對SCADA系統的維護和管理帶來很大的益處。對於系統的任何修改只需進行一次就行了。工程師工作站管理工具 具備的自動機制能夠將這個修改更新到SCADA網絡中的每個節點。因此，如果要增加或修改一個顯示畫面，只需在控制中心進行，然後將變化更新到所有的相關用戶上，包 括站控節點。這將簡化對系統的管理要求，同時也有益於系統未來的擴展。

數據維護服務器軟件運行平台為Windows Server系列,Window Server服務器具有多任務的特點，系統可靠性高，操作界面友好，非常便於維護。數據維護服務器，通過 獨立的數據維護信道採集全線各站場的維護數據，進行設備的故障診斷和遠程的數據維 護。

配置泵振動分析系統軟件，可實現對各站泵振動的診斷和分析。

配置質量流量計監控軟件，可實現對質量流量計的各種參數進行監控。監控軟件功 能包括：採集流量計的狀態參數和報警信息；定時讀取現場設備的診斷信息，並將儀表相關信息顯示在報警列表中，提示客戶對現場儀表進行維護；實時監控現場設備的組態 狀況，無論是使用手操器修改還是現場的錶盤操作，並以報警的形式保存；定期的在線 對流量計的流量管剛性係數進行檢查，對於每次的檢查結果保存於數據庫中；與現場遠端多台儀表的同時通訊。

技術創新：利用現代先進的通訊和信息技術、計算機網絡技術、行業技術、智能控 制技術匯集而形成SCADA系統，通過SCADA系統可以實現遠程實時控制和信息收集，並在某些關鍵部位能進行自動決策和操作。

模式創新:採用以計算機為核心的 SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition) 系統，即數據採集與監控系統，採用三級控制模式。

技術亮點：正常情況下由調度控制中心負責工藝過程的操作和管理，站場操作人員 可監視此過程；在調度控制中心授權、調度控制中心故障或通信中斷時，由站場控制系統接過操作權限，監控現場工藝系統及設備的操作；站控制系統故障時，採用就地手動 操作。特別重要的油氣管道工程還會設置備用調控中心，在主調控中心故障時，接過控 制權限，完成工藝過程的操作和管理。長距離的輸送管道還會根據地域設置地區管理處，負責管轄區域的管道工藝過程管理和維搶修工作。