楊川 倪峰

摘 要：社會(huì)的發(fā)展，給能源的開發(fā)帶來(lái)了很大的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。油田生產(chǎn)過(guò)程中，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和管理的目標(biāo)，實(shí)施SCADA管理模式，對(duì)油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集和分析，通過(guò)中控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控和管理，提高了油田生產(chǎn)的效率。滿足數(shù)字化油田生產(chǎn)的需要，通過(guò)油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐研究，取得較好的管理效果。

關(guān)鍵詞：SCADA系統(tǒng);長(zhǎng)輸油氣管道;系統(tǒng)應(yīng)用

引言

通常來(lái)講，管道的運(yùn)行、調(diào)度中心就像人的大腦一樣是對(duì)管道、泵站或壓氣站以及計(jì)量裝置進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制的中心。我們把完成這種監(jiān)測(cè)和控制的系統(tǒng)通常稱為SCADA系統(tǒng)，即監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展，早期系統(tǒng)不論功能、范圍還是卓越性都得到很大的擴(kuò)展和提高。這些改進(jìn)和提高實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的管道監(jiān)控。運(yùn)行、計(jì)量和工業(yè)化生產(chǎn)過(guò)程目前已成為管線自動(dòng)化控制的三個(gè)主要因素。除了對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行基本的監(jiān)測(cè)和控制外，SCADA系統(tǒng)也是大多數(shù)信息系統(tǒng)的核心。

一、SCADA系統(tǒng)概述

SCADA系統(tǒng)是屬于數(shù)據(jù)監(jiān)控和采集系統(tǒng)，被廣泛應(yīng)用于油田生產(chǎn)實(shí)際中，實(shí)現(xiàn)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和管理，提高油田生產(chǎn)的自動(dòng)化程度。SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了油田生產(chǎn)的過(guò)程控制功能，實(shí)現(xiàn)調(diào)度的自動(dòng)化管理。通過(guò)調(diào)度中心，對(duì)油田生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控和管理，在油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)安裝傳感器，將生產(chǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，將接收到信號(hào)進(jìn)行處理，通過(guò)中控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的分析和處理，實(shí)施遠(yuǎn)程的監(jiān)控和管理，降低崗位員工的勞動(dòng)強(qiáng)度，不斷提高油田開發(fā)的效率。

二、油氣長(zhǎng)輸管道SCADA系統(tǒng)應(yīng)用

（一）SCADA系統(tǒng)在油田生產(chǎn)實(shí)際中的應(yīng)用

SCADA系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理的目標(biāo)，通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用，將油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，通過(guò)信號(hào)傳輸給中控計(jì)算機(jī)，通過(guò)調(diào)度中心的控制和分析，實(shí)施遠(yuǎn)程的監(jiān)控和管理。在油田生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)用PLC可編程控制器，對(duì)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，對(duì)油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和分析，掌控油田生產(chǎn)過(guò)程，實(shí)時(shí)監(jiān)控油田生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行情況，通過(guò)油田生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的傳感器，將現(xiàn)場(chǎng)的第一手資料，及時(shí)傳輸給調(diào)度中心，通過(guò)中控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，將其形成油田生產(chǎn)數(shù)據(jù)報(bào)表，真實(shí)反映油田生產(chǎn)的情況。

（二）SCADA系統(tǒng)軟件

（1）系統(tǒng)軟件分為控制中心軟件和站控系統(tǒng)的軟件，通常又可分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件和應(yīng)用軟件。系統(tǒng)軟件位于軟件的最底層，它的上面是支撐軟件，應(yīng)用軟件位于系統(tǒng)的最上層。系統(tǒng)軟件包括操作系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、程序設(shè)計(jì)系統(tǒng)以及與計(jì)算機(jī)密切相關(guān)的程序。系統(tǒng)軟件質(zhì)量的好壞對(duì)過(guò)程軟件、應(yīng)用軟件能否正常工作及編制程序、調(diào)制程序的方便性有直接影響。支撐軟件一般由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)供應(yīng)廠家提供，用戶有時(shí)可根據(jù)需要進(jìn)行修改，通常是模塊化，采用填空式或?qū)υ捠竭M(jìn)行編制。應(yīng)用軟件是在過(guò)程軟件的基礎(chǔ)上編制出來(lái)的，是面向用戶本身的程序。它由用戶或系統(tǒng)供應(yīng)廠家研制開發(fā)。應(yīng)用軟件是SCADA系統(tǒng)最重要的組成部分。

（2）軟件的快速發(fā)展，系統(tǒng)軟件由操作系統(tǒng)，圖形用戶接口（GUI）軟件，應(yīng)用功能軟件，數(shù)據(jù)采集軟件以及離線編譯器，圖形編輯，編程軟件，系統(tǒng)診斷軟件等組成;SCADA系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展是朝著聲音控制識(shí)別，提高數(shù)據(jù)處理能力，更快的時(shí)鐘速率，更大的內(nèi)存，更完善的應(yīng)用軟件方向發(fā)展;運(yùn)用多媒體技術(shù)，對(duì)設(shè)備操作運(yùn)作、故障及突發(fā)事件的監(jiān)視、識(shí)別、診斷和預(yù)報(bào)，進(jìn)行聲、光、像等多種信息顯示，提高系統(tǒng)操作的可視性和安全性。

（三）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)級(jí)結(jié)構(gòu)

主要連接工程師站、操作員站、現(xiàn)場(chǎng)工作站之間的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)采集現(xiàn)場(chǎng)I/O數(shù)據(jù)功能。要求各現(xiàn)場(chǎng)控制站進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，能夠進(jìn)行全面的協(xié)調(diào)控制。該系統(tǒng)應(yīng)用的工業(yè)以太網(wǎng)100Mbps雙絞線，與IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)相符合。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安裝有CitectSCADA組態(tài)軟件，能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、趨勢(shì)顯示、監(jiān)測(cè)報(bào)警和生成打印報(bào)表等操作。

（四）管理網(wǎng)絡(luò)級(jí)結(jié)構(gòu)

作為最高級(jí)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，某種程度上即是網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)監(jiān)控客戶端，其采用TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)。其主要是對(duì)各地設(shè)備間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信管理、內(nèi)部裝置和生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)管理，以及系統(tǒng)間協(xié)調(diào)控制和調(diào)度管理等功能。通常以光纖和雙絞線為通信介質(zhì)。授權(quán)后的IP用戶能夠通過(guò)Ci-tectSCADA組態(tài)軟件對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史趨勢(shì)等進(jìn)行查看，為管理人員監(jiān)督?jīng)Q策提供服務(wù)。更高權(quán)限用戶還可進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)操作。

（五）管道SCADA系統(tǒng)發(fā)展動(dòng)態(tài)

（1）新一代的SCADA系統(tǒng)具有了優(yōu)化支持系統(tǒng)、專家系統(tǒng)的高級(jí)SCADA系統(tǒng)功能。

（2）新的SCADA系統(tǒng)為分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，允許多處理器、外設(shè)等通過(guò)公共LAN互聯(lián)起來(lái)，它們之間交換數(shù)據(jù)已無(wú)需建立個(gè)別的硬件連接，因此某個(gè)硬件故障不會(huì)影響網(wǎng)上的其它設(shè)備的正常運(yùn)行。

（3）隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及通信技術(shù)的發(fā)展，SCADA系統(tǒng)的功能也更加智能化和開放化，應(yīng)用SCADA系統(tǒng)監(jiān)視和控制輸油管道的運(yùn)行，不僅成為當(dāng)今管道自動(dòng)化控制的基本模式，而且整個(gè)石化企業(yè)的油品儲(chǔ)運(yùn)行業(yè)，也越來(lái)越普遍的采用危機(jī)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控管理系統(tǒng)作為控制和管理手段。

（4）隨著計(jì)算機(jī)的小型化，功能更強(qiáng)，總體費(fèi)用更低，國(guó)外也有許多管道公司正在更新現(xiàn)有的SCADA系統(tǒng)，使傳輸信息量不斷增多，傳輸速度不斷提高，發(fā)展模擬人工智能，進(jìn)一步提高操作人員和管道系統(tǒng)的勞動(dòng)生產(chǎn)率。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)工業(yè)化程度越來(lái)越高，可利用的水資源不斷減少，不斷降低工業(yè)水耗已經(jīng)成為石油企業(yè)的重要目標(biāo)。多數(shù)石油企業(yè)通過(guò)將中水回用于循環(huán)冷卻水系統(tǒng)中，以減少工業(yè)用水的消耗。但是，中水是由工業(yè)廢水處理而成，其中所包含的各種物質(zhì)會(huì)給循環(huán)冷卻水系統(tǒng)帶來(lái)危害，因此，必須科學(xué)分析中水回用給循環(huán)冷卻水系統(tǒng)帶來(lái)的具體影響，從而提出相應(yīng)的措施，有效控制各種可能的危害，才能保證石油工業(yè)的安全高效運(yùn)行。

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