横河SCADA在天然气管道输送中的应用

图1.1 横河FastTools软件
        从通俗角度讲，FAST/TOOLS是一个HMI软件。FAST/TOOLS 意义为Flexible、Advance、System、Techniques、TOOLS，它具有灵活可靠的特性和先进的技术优势。它可以给用户提供集成的TOOLS（工具包）解决方案，包括以下功能：
Ÿ         图形化操作员界面；
Ÿ         报警处理与管理；
Ÿ         历史数据存储与回装；
Ÿ         趋势图显示；
Ÿ         面向对象的过程建模；
Ÿ         提供与其它应用系统的接口；
Ÿ         报表生成；
Ÿ         跟踪审计；
Ÿ         可编程的顺序控制；
Ÿ         用户应用开发；
 
1.3         STARDOM简介

图1.2 横河Stardom控制器
         横河Stardom是一个基于网络的控制系统（NCS），其定位介于低端的PLC控制器和高端的DCS系统之间。其控制模块上提供直接的RJ45网络接口，因此非常方便用于以以太网为控制网络的系统中。
         从硬件角度来讲，它是一个模块化的系统，按不同功能分有底板模块、供电模块、CPU控制模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块、数字量输入模块、数字量输出模块以及串口通讯模块等。并提供标准的19英寸安装尺寸。其中供电模块、控制模块和网络接口都采用冗余配置。
        从软件角度来讲，它以IEC61131标准语言作为逻辑编程语言，其中包括功能块（FB）、梯形图（LD）、顺控图（SFC）、结构体文本（ST）、指令表（IL）。同时支持多种通讯接口（协议）：如TCP/IP、OPC、HART、Foundation Fieldbus、Web服务器和E-mail服务器。
1.4         PROSAFE-RS简介

图1.3 横河Prosafe-RS控制器
        横河PROSAFE-RS是一个紧急关断系统或安全仪表系统（ESD/SIS），符合IEC61508标准国际安全完整性等级SIL3。本系统采用符合国际标准的规范安全编程方式，通过安全软件和硬件的协同工作 ，保证安全信号采集和处理的可靠性。
        PROSAFE-RS可用于石油、天然气开采，石油、天然气输送，炼油厂，烯烃厂等工业现场的安全控制。主要负责事故紧急停车，阀门紧急关断，火灾气体检测报警控制等。并通过PC工作站对生产过程中所发生的与安全有关的事件作记录。

2          天然气管道输送的应用
2.1         天然气管道输送
        天然气输气管线一般具有管线长、距离远，控制点分散，控制工艺相对简单等特点。这些特点再综合性价比等因素宜采用SCADA系统。
        下面举例横河于2005年底投入现场使用的珠海－中山天然气管道SCADA系统来详细介绍横河SCADA系统在天然气管道输送中的运用。
2.2         珠海－中山天然气管道工程概况
        珠海－中山天然气输送管线起始于广东省珠海市横琴岛，终止于广东省中山市南朗镇横门，包括一条干线和两条支线，全长64.5公里。全线共设工艺站场5座，截断阀室5座，其中站场包括横琴首站，南屏分输站、南朗分输站，洪湾电厂末站、横门电厂末站，截断阀室包括洪湾分输阀室、坦洲分输阀室、金鼎分输阀室、翠亨分输阀室、横门分输阀室。
        该管线已于2006年2月全线投产供气，采用横河SCADA系统作为管线自控系统，目前系统运行良好，为客户的生产节约了劳动成本，提高了安全可靠性，带来了较大的经济效益。
2.3         珠海－中山天然气管道SCADA系统结构
        如下图所示，为珠海－中山天然气管道SCADA项目的系统结构图。整个SCADA系统分调度中心、站控系统、阀室RTU、通讯网路几部分。

图2.1 珠海－中山天然气管道SCADA系统结构图
         调度控制中心的主要任务是通过各站的站控系统或RTU/ESD对该站场和阀室进行数据采集及控制，同时实现管道模拟、输送计划、设备运行优化、计量管理、模拟培训等任务。调度控制中心的操作人员通过计算机系统的操作员工作站所提供的管道系统工艺过程的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息，完成对管道全线的运行监控和管理。操作人员还可通过调度管理计算机完成输送计划、贸易结算等调度管理工作。
         站控系统和阀室的RTU将完成对本工艺站场或阀室的监控及连锁保护等任务，并接受和执行调度控制中心下达的命令。
通讯网络则是沿线各站控系统、阀室RTU与调度中心相互间交换数据的纽带。
2.4         调度中心
        调度中心设有2台SCADA冗余服务器、1台工程师站、2台双屏操作员站、1台报表打印机、1台报警打印机、1台彩色趋势图打印机，另外还有1台培训工作站、2台管道仿真和漏点检测（LDS）工作站、1套大屏幕投影系统、1台GPS网络时间服务器、1台硬件防火墙，以及冗余的交换机和路由器各2台。
        SCADA服务器安装FastTools服务器端软件，这里采集整个管线的所有实时工艺数据，形成数据库，并将相关数据作历史存储。SCADA服务器采用冗余配置，即任何情况下只有1台服务器处于工作状态，另外1台服务器处于备用状态，一旦处于工作状态的服务器发生故障，控制功能将立即自动切换到备用服务器中，而且任何时候两台服务器上的数据将自动同步一致。
        操作员站安装FastTools客户端软件，这里聚集了整个管线的所有动态工艺流程图，作为SCADA服务器的客户端，它的所有数据取至SCADA服务器，它只提供图行操作界面，相当于图行工作站。现场生产操作人员的所有与生产有关的操作、调度都将通过这2台操作员站完成。
        工程师站安装FastTools客户端软件，同时也安装本SCADA系统中的其它组态软件，如Stardom