1 項(xiàng)目背景
　　西南油氣田分公司"十二五"信息與通訊規(guī)劃，結(jié)合分公司現(xiàn)狀，為滿足生產(chǎn)信息化建設(shè)需求，實(shí)現(xiàn)"六統(tǒng)一"的目標(biāo)，西南油氣田分公司于2011年起對其下屬主要天然氣生產(chǎn)單位有7家，包括：重慶氣礦、川東北氣礦、川西北氣礦、蜀南氣礦、川中油氣礦等5家氣礦，及專業(yè)從事凈化天然氣長輸管道管理和運(yùn)營的輸氣管理處，實(shí)現(xiàn)信息化管理。全面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理正?；?、生產(chǎn)指揮實(shí)時(shí)化，基本實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目研究協(xié)同化、經(jīng)營管理桌面化、決策支持集成化，逐步建成全國一流的數(shù)字化油氣田。
　　合江輸氣作業(yè)區(qū)位于瀘州市合江縣內(nèi)，隸屬于中國石油西南油氣田分公司輸氣管理處，根據(jù)西南油氣田分公司信息化要求，本次對合江輸氣作業(yè)區(qū)所轄1個(gè)合江作業(yè)區(qū)調(diào)控中心，安瀾輸氣站、江津輸氣站、赤水輸氣站等11個(gè)輸氣站以及慈云閥室、龍車閥室等13個(gè)閥室，共計(jì)24個(gè)建設(shè)單元進(jìn)行SCADA建設(shè)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，減少人員日常工作量。從而實(shí)現(xiàn)西南油氣田分公司信息化管理要求。

　　2系統(tǒng)構(gòu)成
　　合江輸氣作業(yè)區(qū)SCADA建設(shè)單元，按其生產(chǎn)運(yùn)行功能分為：調(diào)控中心，輸氣站，閥室。輸氣站和閥室都是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，在數(shù)據(jù)傳輸方式上，輸氣站采用光纖通信將本地監(jiān)測的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)傳送到作業(yè)區(qū)調(diào)控中心；閥室采用無線CDMA通信方式先將數(shù)據(jù)傳輸?shù)蕉墕挝惠敋夤芾硖?，作業(yè)區(qū)調(diào)控中心通過已建數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)再從二級單位輸氣管理處讀取相應(yīng)生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)。合江輸氣作業(yè)區(qū)SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及通信參見圖2-1。

　　圖2-1合江輸氣作業(yè)區(qū)SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及通信

　　2.1輸氣站
　　輸氣站在生產(chǎn)運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)天然氣集中輸運(yùn)及計(jì)量的作用，主要監(jiān)測數(shù)據(jù)有進(jìn)、出站氣體壓力、可燃?xì)怏w濃度、孔板流量計(jì)數(shù)據(jù)、電動(dòng)閥閥位狀態(tài)監(jiān)測及控制以及工藝區(qū)實(shí)時(shí)生產(chǎn)視頻監(jiān)控。輸氣站系統(tǒng)構(gòu)成參見圖2-1中輸氣站部分，主要包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)監(jiān)測包括數(shù)據(jù)采集功能、人機(jī)交互界面和生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)測。
　　2.1.1  數(shù)據(jù)采集功能
　　輸氣站使用天然氣流量計(jì)算機(jī)（HC601）通過采集孔板計(jì)量裝置孔板前靜壓壓力、孔板前后差壓壓力以及輸送天然氣氣體溫度，計(jì)算出天然氣輸送流量值，并傳送到SUPER E50 RTU主控制器內(nèi)。SUPER E50 RTU 主控制器通過擴(kuò)展相應(yīng)的I/O模塊以及通信模塊實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場其余變送儀表的數(shù)據(jù)采集。SUPER E50 RTU 主控制器使用標(biāo)準(zhǔn) MODBUS TCP協(xié)議經(jīng)過交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)將輸氣站內(nèi)生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳送到上級單位數(shù)據(jù)服務(wù)器。圖2-2 為輸氣站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

　　圖2-2 輸氣站數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　2.1.2  人機(jī)交互界面及功能特點(diǎn)
　　輸氣站人機(jī)交互界面使用標(biāo)準(zhǔn) MODBUS TCP協(xié)議，通過輸氣管理處數(shù)據(jù)平臺實(shí)現(xiàn)對其站內(nèi)RTU以及所轄閥室生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控。圖2-3為輸氣站生產(chǎn)運(yùn)行人機(jī)交互界面。

　　圖2-3 輸氣站生產(chǎn)運(yùn)行人機(jī)交互界面

　　主要特點(diǎn)：
　?。?)）實(shí)時(shí)監(jiān)測功能
　　作業(yè)區(qū)、輸氣站能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測站內(nèi)及所轄閥室生產(chǎn)運(yùn)行的全部生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如進(jìn)/出站壓力、外輸流量，電動(dòng)閥狀態(tài)，可燃?xì)怏w濃度等數(shù)據(jù)。
　?。?）自動(dòng)控制功能
　　根據(jù)生產(chǎn)需要，在RTU人機(jī)界面發(fā)送遠(yuǎn)程操作命令，自動(dòng)將指定電動(dòng)閥打開或關(guān)閉，減少危急事件響應(yīng)時(shí)間，增強(qiáng)了人員安全系數(shù)。
　?。?）曲線功能
　　曲線功能包括實(shí)時(shí)曲線和歷史曲線。實(shí)時(shí)曲線能夠反映監(jiān)測點(diǎn)隨時(shí)間的變化情況和趨勢。歷史曲線能夠形象的反映前一段監(jiān)控時(shí)間里監(jiān)測點(diǎn)數(shù)值的變化情況，有助于分析測控點(diǎn)報(bào)警原因。
　?。?）報(bào)表功能
　　人機(jī)界面可根據(jù)RTU監(jiān)測生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)生成生產(chǎn)所需報(bào)表，并可連接網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)實(shí)現(xiàn)打印，減少人員繁瑣的手動(dòng)錄入共組，避免了由于人員疏忽造成記錄錯(cuò)誤的失誤。
　?。?）報(bào)警與聯(lián)鎖功能
　　數(shù)據(jù)采集點(diǎn)報(bào)警，如壓力高報(bào)警、天然氣泄漏濃度高報(bào)警等；
　　設(shè)備故障報(bào)警，如電動(dòng)閥故障判斷與報(bào)警、計(jì)量流程異常等；
　　危險(xiǎn)報(bào)警點(diǎn)可與設(shè)備聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制。
　?。?）生產(chǎn)運(yùn)行歷史數(shù)據(jù)功能
　　RTU控制器可獨(dú)立工作，并可存儲數(shù)百條歷史計(jì)量數(shù)據(jù)，供查詢和打印。
　　2.1.3 視頻監(jiān)測
　　輸氣站監(jiān)控視頻采集通過攝像機(jī)、硬盤錄像機(jī)以及顯示器實(shí)現(xiàn)視頻的就地顯示和存儲，并通過數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)將視頻傳送至作業(yè)區(qū)監(jiān)控電腦。
　　2.1.4 主要設(shè)備簡介
　　輸氣站數(shù)據(jù)采集功能中重要設(shè)備包括SUPER E50 RTU 、HC601天然氣流量計(jì)算機(jī)和孔板流量計(jì)，分別做簡要介紹。
　　Super E50 RTU
　　Super E50 系列RTU 是安控科技集多年的控制系統(tǒng)研發(fā)、工程經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的新型模塊化RTU 產(chǎn)品，可實(shí)現(xiàn)對工業(yè)現(xiàn)場信號的采集和設(shè)備的控制。該產(chǎn)品采用了32 位處理器和高效的嵌入式操作系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)功能強(qiáng)大、操作方便、集成度高，不僅能完成數(shù)據(jù)采集、定時(shí)、計(jì)數(shù)、控制，還能完成復(fù)雜的計(jì)算、PID控制、通訊聯(lián)網(wǎng)等功能，其程序開發(fā)方便，可與上位機(jī)組成控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集散控制。Super E50 系列RTU 產(chǎn)品具有多種配置和可選功能，可根據(jù)工程的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)開發(fā)成各種控制系統(tǒng)。
　　HC601天然氣流量計(jì)算機(jī)
　　HC601天然氣流量計(jì)算機(jī)，是安控科技股份有限公司研發(fā)的新型天然氣專業(yè)計(jì)量RTU產(chǎn)品。該產(chǎn)品既可以獨(dú)立組成天然氣計(jì)量系統(tǒng)，又可以無縫嵌入Super E50系統(tǒng)，組成具有燃?xì)庥?jì)量、調(diào)節(jié)控制、信號采集于一體的智能站控系統(tǒng)。該產(chǎn)品采用32位處理器，實(shí)現(xiàn)兩路孔板計(jì)量，兩路渦輪計(jì)量，符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21446-2008 、GB/T17747-1999 和 GB/T21391-2008，獨(dú)立運(yùn)算速度每路小于75毫秒，兩路系統(tǒng)運(yùn)算速度小于150毫秒，而且在進(jìn)行多路（多于兩路）計(jì)量、組合計(jì)量時(shí)不會加重系統(tǒng)的運(yùn)行負(fù)荷。
　　孔板流量計(jì)
　　孔板流量計(jì)是將標(biāo)準(zhǔn)孔板與多參數(shù)差壓變送器（或差壓變送器、溫度變送器及壓力變送器）配套組成的高量程比差壓流量裝置，可測量氣體、蒸汽、液體及引的流量，廣泛應(yīng)用于石油、化工、冶金、電力、供熱、供水等領(lǐng)域的過程控制和測量。孔板流量計(jì)又稱為差壓式流量計(jì)，是由一次檢測件（節(jié)流件）和二次裝置（差壓變送器和流量顯示儀）組成廣泛應(yīng)用于氣體。蒸汽和液體的流量測量。
　　2.2 閥室
　　閥室在生產(chǎn)運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)站外輸氣管道中關(guān)鍵電動(dòng)閥開關(guān)閥操作以及外銷天然氣計(jì)量的作用，其主要監(jiān)測數(shù)據(jù)有進(jìn)、出閥室管線輸氣壓力、閥室內(nèi)可燃?xì)怏w濃度、電動(dòng)閥開關(guān)閥位監(jiān)測以及外銷天然氣流量計(jì)的數(shù)據(jù)。根據(jù)所采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)的需求在閥室數(shù)據(jù)采集中使用 SUPER32 L201，閥室系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參見圖2-1閥室部分，主要完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集功能。
　　2.2.1 數(shù)據(jù)采集功能
　　閥室使用SUPER32 L201 RTU 通過編程對自定義協(xié)議天然氣流量計(jì)計(jì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，并增加相應(yīng)防浪涌設(shè)備對現(xiàn)場變送儀表進(jìn)行采集。閥室數(shù)據(jù)采集控制器SUPER32 L201 RTU 通過無線數(shù)據(jù)終端（CDMA）將閥室內(nèi)生產(chǎn)數(shù)據(jù)傳送到輸氣管理處內(nèi)數(shù)據(jù)服務(wù)器。圖2-4 為閥室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

　　圖2-4 閥室數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

　　2.2.2 主要設(shè)備簡介
　　閥室數(shù)據(jù)采集功能中使用的主要設(shè)備是SUPER32 L201屬于北京安控SUPER32 L RTU系列。SUPER32 L系列是面向工業(yè)現(xiàn)場信號采集和對現(xiàn)場設(shè)備控制的通用RTU。該系列RTU 采用先進(jìn)的32 位處理器，不僅能完成現(xiàn)場信號的數(shù)據(jù)采集、控制輸出，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理、PID 運(yùn)算、通信聯(lián)網(wǎng)等功能。與同類RTU 相比，具有更大的存儲容量、更強(qiáng)的計(jì)算功能、更簡便的編程與開發(fā)能力、更強(qiáng)大的通訊組網(wǎng)能力和卓越的環(huán)境指標(biāo)特性。Super32-L 系列RTU 專為惡劣環(huán)境下高可靠的工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)，可應(yīng)用于包括油氣田、油氣儲運(yùn)、煤層氣、頁巖氣、市政燃?xì)?、熱網(wǎng)、水務(wù)、水利、農(nóng)業(yè)、氣象、環(huán)保、路燈監(jiān)控等各個(gè)領(lǐng)域
　　2.3 作業(yè)區(qū)調(diào)控中心
　　作業(yè)區(qū)調(diào)度中心在生產(chǎn)運(yùn)行中實(shí)現(xiàn)作業(yè)區(qū)安全生產(chǎn)調(diào)度的作用，其主要監(jiān)測數(shù)據(jù)有作業(yè)區(qū)所轄輸氣站、閥室生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控，用于生產(chǎn)調(diào)度。
　　2.3.1 數(shù)據(jù)監(jiān)控
　　作業(yè)區(qū)人機(jī)交互界面采用標(biāo)準(zhǔn) MODBUS TCP協(xié)議，通過交換機(jī)直接讀取輸氣站生產(chǎn)運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。作業(yè)區(qū)所轄閥室采用從二級單位輸氣管理處數(shù)據(jù)服務(wù)器讀取的方式實(shí)現(xiàn)閥室生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控。圖2-5為作業(yè)區(qū)調(diào)控中心人機(jī)交互界面。

　　圖2-5 作業(yè)區(qū)調(diào)控中心人機(jī)交互界面

　　2.3.2 視頻監(jiān)控
　　輸氣站監(jiān)控視頻采集通過攝像機(jī)、硬盤錄像機(jī)以及顯示器實(shí)現(xiàn)視頻的就地顯示和存儲，并通過數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)將視頻傳送至作業(yè)區(qū)監(jiān)控電腦，實(shí)現(xiàn)作業(yè)區(qū)對所轄輸氣站視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。圖2-6 為合江輸氣作業(yè)區(qū)視頻監(jiān)控圖。

　　圖2-6  合江輸氣作業(yè)區(qū)視頻監(jiān)控圖

　　3 實(shí)現(xiàn)效益
　　合江輸氣作業(yè)區(qū)SCADA系統(tǒng)投運(yùn)以來，工作穩(wěn)定可靠，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。生產(chǎn)管理人員在中控室即可對站內(nèi)乃至數(shù)十公里外的閥室生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行掌握，大大減輕了生產(chǎn)人員的工作負(fù)擔(dān)，增加了安全生產(chǎn)的可靠性，從而實(shí)現(xiàn)西南油氣田分公司信息化管理要求。