天燃气场站自动化

天燃气场站自动化摘要：近年来我国掀起了一股新能源使用浪潮，天然气场站控制的受关注程 度也因此不断提升，基于此，本文选择了某地能源结构为天然气的燃气公司作为 研究对象，并就天然气场站自动化控制系统总体设计、硬件设计、软件设计开展 了详细论述，希望论述内容能够对我国新能源产业的发展带来一定帮助。关键词：天然气场站;自动化控制系统一、天然气场站自动化控制系统总体设计（一）SCDA系统设计在燃气公司的 SCDA 系统设计中，需遵循先进性、系统稳定性和可靠性 可操作性、开放性、可扩展性、易维护性、独立性、规范性、安全性、容错性等 原则，并同时考虑设计的性价比，因此设计采用了分层、分布设计思想，其中数 据采集和现场控制任务由场站和管网监控点完成，并采用网络方式进行主站和端 站的互联互通，整体天然气场站的实时监控由调度中心负责，由此即可实现调度 和指挥的全覆盖，应急处置措施的有效性也能够由此得到保障1。（二）整体框架设计调度中心负责整个SCADA系统的监控、通信以及指挥，并能够全方位展 示、控制所有场站的重要信息，局域网组建则采用了冗余高速交换以太网、B/S 结构、TCP/IP协议，传输速率为100/1000M,由此局域网能够源源不断的将系统 数据流从现场传输到SCDA系统调度中心，并存入网络数据库中，相关预测、规 划管理等工作的开展可由此获得有力支持;通信网络为核心网络与各远程监控端 站的通信桥梁，其中端站存在GPRS远程数据传输和光纤专线两种通信模式，且 端站IP地址为内网固定地址，数据传输采用加密方式，具有良好的保密性。远 程监控端站配有检测元件、数据传送单元DTU、远程终端单元RTU，企业内部互 联网、GPRS无线网属于其物理组成，其中现场数据传输以光纤专线连接为主、GPRS 远程数据传输为辅;底层为现场层，包括燃气公司旗下的调压站、调压站、 DX站、OH沿线阀室监控端站，并可以根据需要进行扩容升级，可以扩容升级的 设备包括数据采集设备RTU、控制设备PLC、数据传输设备DTU、通讯设备MODEM, 由此即可更深入了解该系统。二、天然气场站自动化控制系统硬件设计（一）硬件配置由于DX天然气场站有专人负责值守，因此DX天然气场站自动化控制系 统的硬件设计配置主要由围绕操作员站、可编程序控制器、输入/输出模块、电 源与接地、打印机、工业以太网交换机、UPS电源及直流电源展开。以其中的可 编程序控制器的设计为例，设计保证了过程控制站的通讯卡、控制器、电源按 1 1冗余配置，且为开关量I/O模件配置了隔离装置，电源则配置有防雷、防浪涌 保护，同时保证中央处理单元CPI的负荷率不超过60%,且存贮器留有40%备用 量，RAM存储器可通过蓄电池保存程序和数据6个月，可编程控制器需具备移位 寄存器、算术运算、逻辑运算、过渡触点、计时器、计数器、继电器、锁存继电 旦g.坐丁台匕器等功能。（二）安防系统 在具体的安防系统设计中，视频系统由硬盘录像机、防爆解码器、防爆云台以及7台防爆一体化摄像机组成，红外报警系统由红外对射头、电子围栏、 避雷器、以及 8 台带远传功能的紅外线报警器组成，预防报警系统包括巡更检测 红外周界探测器，并具备接入烟雾火警探测器信息的功能。通过报警控制器，所 有报警触点信号可接入CCTV闭路电视系统与RTU系统，联动控制由此即可顺利 实现，具体设计选择了海康威视生产的彩色一体化防爆云台摄像机。（三）显示系统 显示系统的显示部分由两部分组成，一部分为DX天然气场站的60英寸LCD液晶电视，另一块则为调度中心的大屏幕显示系统（由21块55寸LCD显示 单元拼接墙体组成），前者主要用于实时监控 DX 天然气场站安全生产运营数据 后者则为燃气公司提供了统一的信息管理平台2。（四）防雷设计为满足DX天然气场站自动化控制系统的防雷需要，设计在系统至现场 仪表的每个通信接口、仪表供电回路、硬接线1/O回路均设置了防浪涌保护器。 室内模拟量点采用了以标准35mmDIN导轨安装的单通道浪涌保护器，接地方式为 导轨连接金属卡座，无需采用外连导线接地;室外非安全区采用了直接在仪表上 安装防雷、防浪涌保护器的方式，也可以安装在防爆等级不低于EEx dIIBT4的 防爆接线箱内。三、天然气场站自动化控制系统软件设计（一）软件配置软件配置需基于调度中心的功能展开，因此调度中心负责的整个城市燃 气输配管网监控、生产运营管理和远程控制等工作必须得到重视，其主要功能包 括实时/历史数据采集、数据存储以及归档和管理、历史数据的本地存储和数据 回填、调度控制、图形显示、系统管理、网页发布、与其他系统的对接，其中图 形显示功能包括管网图与工艺流程图的动态实时显示、曲线显示、参数列表显示、 报警信息监测，而与其他系统的对接则涉及地理信息系统、管网仿真系统、抢险 车辆GPS管理系统，由此调度中心的功能即可更好得以发挥。（二）数据采集与远程传输DX天然气场站自动化控制系统选择了光纤专线与GPRS/CDMA无线通讯相 结合的方式，通讯机制则选择了主动报告与主动轮询相结合的方式，通讯协议为 TCP/IP，通信规约则采用了 MODUBS RTU协议和DNP3.0协议，由此可支持多种扫 描方式，如查询、例外扫描、周期扫描、例外报告、报警、广播等，同时还具备 带时间标记传输、错误校验功能。因此，设计采用了有线方式通讯作为DX天然 气场站自动化控制系统的内部通讯方式，而光纤、GPRS无线结合方式则用于站控 系统与调度中心的通讯，同时燃气公司还设置了短信报警系统，以此进一步提升 了 DX 天然气场站自动化控制系统的实用性和数据传输效率。为满足远传 GPRS 无线通讯方式需要，系统增加了分组控制单元、GPRS网关支持结点、GPRS服务支 持节点三个硬件，DX天然气场站自动化控制系统得以与现有数据网实现无缝连接。（三）报警与应急响应调度中心的报警功能包括现场设备故障类报警、自控设备逻辑类报警、 通信数据类报警、限值类报警，以其中的现场设备故障类报警为例，可能的报警 状态包括气液联动球阀报警、火灾与可燃气探测器报警、压缩机状态报警、流量 计状态报警、紧急截断阀报警、电动球阀报警，由此用于气体放空的气液联动阀 口打开、可燃气体泄露、压缩机停止、流量计故障、站场紧急截断阀关闭、电动 球阀关闭（进站和出站分输方向）等故障便能够实现第一时间发现、第一时间处 理。为最大化发挥报警功能效用，浏览级、调度员级、系统管理员级三种系统用 户权限因此便拥有不同的报警权限，如浏览级系统用户拥有授权访问内的报警信 号访问权限，调度员级用户拥有自身监控范围内的报警访问与确认、更改报警限 值权限（在系统管理员与调度主管授权后），而系统管理员则拥有报警组态、访 问、确认、限值更改等最高权限，由此即可更好满足DX天然气场站自动化控制 需要。四、结论综上所述，天然气场站的自动化控制系统开发具备较高现实意义，在此 基础上，本文涉及的硬件配置、安防系统、显示系统、防雷设计、电缆设计、软 件配置、组态软件开发平台、数据采集与远程传输、远程控制、报警与应急响应 等内容，则提供了可行性较高的天然气场站自动化控制系统开发路径，而为了更 好推动我国天然气领域发展，一体化数字燃气管理平台的建立也需要得到重视。参考文献：1刘玲，王玲浅议石油天然气场站安全管理工作J.石化技术，2018,25（04）：230.2何爱赟.如何加强天然气场站电气自动化设备的可靠性J.中国石油和化工标准与质量，2013，33（14）：220.