SCADA系统软件在化工行业中的应用

2020/8/6 9:03:51 68 0

一.化工行业 SCADA系统 软件简介

伴随着工业革命、电子信息的发展与成熟,数据采集、监控及自动控制技术得到广泛的应用;经过几十年的发展与实践,逐渐形成以SCADA系统软件为代表的数据采集与控制系统。在化工领域里,现代输气管道自动化管理、大型压气站、计量站、调压站、LNG站、CNG站、清管站、阴极保护站等多采用SCADA系统软件,在国内外输气管道设计中,SCADA系统软件已成为主要的选择。1997年建成的陕京输气管道是目前国内陆上第一条自动化程度较高的大口径长距离输气管道,它采用的SCADA系统软件体现了国外90年代先进技术水平。我国西部开发战略中拟建的西气东输工程,全长4000km,全线采用目前世界先进的SCADA系统软件进行监视、控制、动态模拟及智能检漏。


1.1.SCADA系统软件概况

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即监测监控及数据采集系统。是基于计算机、通讯和控制技术发展起来的一种数据采集与控制系统,是数字化管道的基础。它可以对现场的运行设备进行监视和控制,实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。


1.2.发展历程

SCADA系统软件自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关,SCADA系统软件发展到今天已经经历了四个阶段。

(1)形成阶段:SCADA系统软件的概念形成于60年代。

(2)成型阶段:SCADA系统软件成型于70年代。

(3)功能阶段:80年代,微机和PLC(PC),功能丰富。

(4)网络阶段:90年代,网络拓宽了应用范围,管理自动化、智能化。


1.3.发展展望

SCADA系统软件在不断完善,不断发展,其技术一直在随着时代的发展而进步。当今,随着电力系统、铁道气化系统、供水系统、供气系统需求的提高以及计算机技术的发展,为SCADA系统软件提出新的要求,概括地说,有以下几点:

(1)SCADA/EMS系统于其它系统的广泛集成;

(2)专家系统、模糊决策、神经网络等新技术研究的应用;

(3)面向对象技术、Internet技术及人工智能技术的应用;


二.化工行业SCADA系统软件组成


2.1.系统组成

(1)化工行业SCADA系统软件结构

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统软件,即监测监控及数据采集系统,SCADA系统具有三层结构,它包括调度中心、通信处理机和RTU。

(2)网络结构

主要功能:在网络中的所有用户可以共享全部或部分信息资源,实现硬件、软件和数据共享.

(3)硬件配置

SCADA主机、操作员工作站、打印机、数据库、UPS电源、通信处理机、网络服务设备。

(4)软件配置

操作系统软件、SCADA系统软件、应用软件。


2.2.化工行业SCADA系统软件结构


化工行业SCADA系统软件结构


三.化工行业SCADA系统软件功能


3.1.调度中心概况

调度控制中心简称DCC,DCC作为SCADA系统最高级别的一层,主要负责采集所有现场RTU的数据及系统数据库的生产,对整个系统的工艺生产进行管理,优化,决策及控制。

调度中心负责对全线进行集中监视、控制和调度管理。包括以下几个部分:


调度中心实时服务器:主要是进行数据的采集和处理;

数据库服务器:进行数据的存储及网络发布(WEB)功能;

设置两台工作站:实现系统数据的查询、处理、设置、报表、打印等功能,两台工作站可以显示不同的画面;

短信报警系统:可以将重要的报警信息发送到相关人员手机上,保证系统重要报警信息的快速处理。

UPS电源:为调度中心提供备用电源,保证数据完整性。


3.2.远程终端单元概况

远程终端单元(RTU)是实现现场数据采集、计量、报警、停车保护、控制、显示与打印的黑匣子。它作为SCADA系统现场终端能按要求实时向主站发送信息,并接收来自主站的控制指令与信息,实现远程控制。各种SCADA系统中所应用的RTU功能与组成各不相同。


3.3.通讯方式概况

调度中心与远程监测站之间采用以太网或者无线CDMA、GPRS、3G网络通信,其实施要根据该SCADA系统软件的规模大小,一般调度中心与站控系统采用以太网方式通信,与远程管网监测端站采用无线CDMA、GPRS方式通信,无线一般我们首选中国移动GPRS通讯方式。

采用GPRS通信,调度中心需申请公网IP地址或者固定域名,各监测端站均配SIM数据通讯卡。为用户节省大量的运营费用,用户只需支付各监测端站相应的GPRS费用即可。


四.化工行业SCADA系统软件在LNG/CNG站控系统的应用


站控系统具有高可靠性和尽可能强的系统能力,包括:数据采集、安全监视、系统调节控制、系统自动诊断、对生产区内可燃气体泄露进行监测报警等功能。站控系统在实时接受调度中心监控的同时,还应具备足够的自我支持运行能力,以确保系统的可靠性。调度控制中心的调度和操作人员能通过操作员工作站提供的管道系统工艺过程的压力、温度、流量、水分含量等信息,完成对管道全线的监控及运行管理。


4.1.站控系统概况

LNG/CNG站控系统是以计算机为基础,以可编程控制器PLC为核心,对现场仪表进行数据采集与控制,以无线通讯模块DTU为传输载体,将现场数据上传至SCADA系统,构建起无线远程控制系统。LNG/CNG站控系统是SCADA系统的基础,它可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。


4.2.化工行业SCADA系统软件组成

站控中心自控系统:包括1台工控机、1台打印机、1套UPS电源、操作台;

PLC控制系统:包括可编程控制器PLC、电源、扩展模块、控制柜、端站、信号线、接地端子排等等;

GPRS通信:1套无线通讯模块;

防雷系统:电源避雷器、浪涌保护器。


4.3.化工行业SCADA系统软件功能

该系统的主要功能如下:

对站内工艺参数进行集中显示、记录、报警,显示运行状态、动态趋势、工艺模拟流程图。

对流量进行显示和打印报表,报警、事件信息显示及打印。

对需要进行安全保护操作的工艺设备进行安全连锁控制。

遥控电动切断球阀。

控制系统操作方式选择。


4.4.配置图


化工行业SCADA系统软件配置图


4.5.工艺流程图

化工行业SCADA系统软件结构工艺流程图


4.6.化工行业SCADA系统软件HMI界面功能

人机界面的主要功能如下:

工艺控制:显示现场工艺流程,并有权限的操作员可在线控制仪表;

系统参数:显示现场采集仪表数据;

系统结构:显示站控系统构建;

趋势曲线:显示现场采集仪表数据趋势图,分实时和历史趋势曲线;

历史查询:显示现场采集仪表数据,可以查询以前的历史数据;

安全报警:显示现场采集仪表是否正常运行状态,是否出现报警;

打印报表:显示现场定义的日报表、月报表、年报表和自定义报表;

用户管理:显示站控系统的用户权限;

仪表显示:显示现场采集的运行状态;

操作指南:显示站控系统的操作手册和系统维护手册;


四.化工行业SCADA系统软件总结

任何一个系统都是因为实际生产需求应运而生,系统在实际运用中不断的发展与成熟,近年来随着数据处理和人工智能技术的进步和普及,化工行业SCADA系统软件在未来将会朝着更智能化方向发展。