天然气SCADA系统
天然气SCADA系统
天然气SCADA系统的各个场站及天然气管道工程自动控制系统采用了以计算机为核心的监控及数据采集SCADA系统。工艺场站设置站控系统SCS，SCADA系统主要由调度控制中心的计算机系统、站控制系统SCASA、通信系统构成。
场站在调度控制中心的统一调度下，协调优化运行，并采用全线调度中心控制级、站场控制级二级控制方式。
第一级为中心控制级：对全线进行远程监控，实行统一调度管理。在正常情况下，由调度控制中心对全线进行监视和控制。
第二级为站场控制级：在站场通过站控SCADA系统对站内工艺变量及设备运行状态进行数据采集、监视控制及联锁保护。站场控制级控制权限由调度控制中心确定，经调度控制中心授权后，才允许操作人员通过SCADA该站进行授权范围内的操作。当通信系统发生故障或系统检修时，用站控系统实现对各站的监视与控制。
天然气SCADA系统可设计为上、下位机协作工作模式。通过有线光纤或者无线GPRS将数据远传至主控中心计算机房的服务器中，通过服务器的OPC发布，Wincc服务器和web服务器接收数据。调度中心通过客户端去连接Wincc服务器显示和读取数据。
西门子WinCC在天然气场站自控系统上位机的使用设计与开发过程。本系统下位机采集的进出口压力、温度、流量、泄露报警等模拟量，报警状态、阀门状态等数字量，进出口报警上下限设定模拟量。由上位机将现场数据通过WinCC不同的组态画面展示给用户，并实时归档后送入后台数据库。如有报警信号到来，组态程序将进行逻辑判断，并准确地给出报警动作。在阀门组态画面部分，则根据用户权限提供对现场阀门的远程开关控制操作。
调压站采用西门子S7-300或者S7-400系统，其中包括电源模块、机架、CPU模块、同步模块、以太网模块、串口模块、从站模块、连接器、数字量输入模块、数字量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块等组成。还包括继电器、安全栅、防雷、报警以及电源等等其他硬件组成。负责将实时数据采集并处理。
上位机由基于德国西门子WinCC平台的组态程序构成，负责将下位机采集的数据和报警信息，用模拟画面展现给用户，同时能够归档记录，并提供远程控制操作。
图1场站架构
服务器由数据服务器、两台Wincc冗余服务器和web服务器组成。
数据服务器将各个场站通过有线光纤或者无线GPRS上传上来的数据进行归类，然后通过OPC发布器发布至OPC平台上。两台Wincc服务器和web服务器从OPC平台上接受到各个场站的数据后进行归档和存储。
调度中心两台客户端同样安装Wincc软件后，通过网络连接冗余服务器内的工程进行数据交换和操作，同时能将冗余服务器内的数据进行显示和归档。
4.通讯方式
上位机主要采用光纤通讯，同时使用移动的GPRS通讯方式作为备用通讯线路，达到有线和无线冗余的通讯方式。在WinCC组态程序中，如果发现光纤通讯断开，上位机自动切换至GPRS无线通讯，并做显示当前通讯方式。
光纤正常通讯的情况下，远端调度中心通过光纤对现场数据进行监控的同时，还可与专门的数据上报程序定时交换现场数据。
光纤断开后，通讯自动采用GPRS无线通讯，将对现场所有数据通过DNP3-yuma协议传入无线GPRS模块， 最后通过无线移动网络上传至远端调度中心，同时远端调度中心也能对现场的阀门等进行远程控制。
图5通信网络架构图
