關於SCADA係統
塔裏木油田是“西氣東輸”重要的氣源地。自2000左右年開始，與“西氣東輸”相(xiang)關(guan)的(de)油(you)氣(qi)田(tian)地(di)麵(mian)建(jian)設(she)工(gong)程(cheng)在(zai)塔(ta)裏(li)木(mu)油(you)田(tian)全(quan)麵(mian)展(zhan)開(kai)。天(tian)然(ran)氣(qi)作(zuo)為(wei)清(qing)潔(jie)能(neng)源(yuan)，目(mu)前(qian)國(guo)內(nei)需(xu)求(qiu)量(liang)顯(xian)著(zhu)增(zeng)加(jia)，呈(cheng)現(xian)供(gong)不(bu)應(ying)求(qiu)的(de)局(ju)麵(mian)。保(bao)證(zheng)安(an)全(quan)穩(wen)定(ding)的(de)能(neng)源(yuan)供(gong)應(ying)是(shi)油(you)氣(qi)生(sheng)產(chan)的(de)最(zui)高(gao)目(mu)標(biao)。為(wei)了(le)實(shi)現(xian)這(zhe)個(ge)目(mu)標(biao)，在(zai)自(zi)動(dong)化(hua)生(sheng)產(chan)技(ji)術(shu)上(shang)必(bi)須(xu)有(you)相(xiang)應(ying)的(de)選(xuan)擇(ze)。針(zhen)對(dui)天(tian)然(ran)氣(qi)生(sheng)產(chan)領(ling)域(yu)地(di)域(yu)廣(guang)、節點分散的特點，采用SCADA係統是不二的選擇。SCADA係統是近些年來，針對分布式應用而逐漸發展起來的控製係統，它與一般的控製係統有著明顯的不同。
首先，SCADA係統的數據源往往是數十個甚至成百上千個，與這些數據源高效通訊是SCADA係統最基本也是最重要的功能。所謂高效，是指SCADA係xi統tong能neng夠gou與yu所suo有you的de節jie點dian建jian立li可ke靠kao的de通tong訊xun聯lian係xi，同tong時shi建jian立li高gao速su的de通tong訊xun鏈lian路lu。這zhe裏li的de高gao速su並bing不bu是shi指zhi絕jue對dui速su度du，因yin為wei通tong訊xun網wang絡luo千qian差cha萬wan別bie，有you線xian與yu無wu線xian，光guang纖xian與yu數shu傳chuan電dian台tai，PSTN與CDMA，都有可能在一個通訊網絡中同時使用，甚至一個數據包要經過幾種通訊網絡的傳輸才能到達。SCADA係統具有將這些通訊網絡優化的功能，使數據包能夠在最短的時間內傳輸到目的地。
其次，SCADAxitongshuliangzhongduodeshujuyuanzaidiyushangshifensande，zhezhongfensan，wangwangshishijigongli，shangbaigonglishenzhishangqiangongli。zhezhongdiyushangdefensanduiyuputongdekongzhixitonglaishuo，yingxiangshijidade，wulunshishujudeshishixing、可靠性以及連續性都是難以得到保障。尤其對於連續性，它是SCADA係(xi)統(tong)對(dui)數(shu)據(ju)的(de)一(yi)種(zhong)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)，即(ji)在(zai)通(tong)訊(xun)中(zhong)斷(duan)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，數(shu)據(ju)能(neng)夠(gou)自(zi)動(dong)緩(huan)存(cun)，當(dang)通(tong)訊(xun)恢(hui)複(fu)時(shi)，這(zhe)些(xie)緩(huan)存(cun)的(de)數(shu)據(ju)自(zi)動(dong)補(bu)傳(chuan)至(zhi)數(shu)據(ju)庫(ku)，使(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)的(de)所(suo)有(you)數(shu)據(ju)始(shi)終(zhong)保(bao)持(chi)一(yi)定(ding)的(de)時(shi)間(jian)連(lian)續(xu)性(xing)。這(zhe)種(zhong)需(xu)求(qiu)有(you)時(shi)也(ye)稱(cheng)作(zuo)存(cun)儲(chu)轉(zhuan)發(fa)功(gong)能(neng)。
內部集輸包括天然氣處理與集輸兩大基本功能。天然氣處理集中在處理廠內，相對獨立，常用的控製係統包括DCS、SIS、FGS、PLC或ITCC，以及CCTV等生產輔助係統；處理廠外的單井站、集氣站、計量間、閥室等則是實現集輸功能的重要組成單元，常用的控製係統包括RTU、PLC、SIS，以及氣體檢漏係統、防腐檢測係統等生產輔助係統。
在早期的油氣項目中，SCADA係統實際上隻包含處理廠外的RTU、PLC等，結構簡單，以點對點結構和慢速通訊的方式為主，以單節點的少量數據為主。隨著信息技術的發展，SCADA係xi統tong的de定ding義yi有you了le廣guang泛fan的de外wai延yan，尤you其qi是shi通tong訊xun技ji術shu的de突tu飛fei猛meng進jin，使shi得de廣guang泛fan的de快kuai速su通tong訊xun成cheng為wei可ke能neng，因yin此ci，一yi切qie與yu生sheng產chan相xiang關guan的de係xi統tong都dou可ke能neng被bei納na入ru到daoSCADA係統中，除了一般的控製係統外，包括地理信息係統、應急廣播係統、CCTV係統、防腐檢漏係統等等；除此之外，隨著數字化油田等信息化應用的需求，SCADA係統還成為生產數據大集中的一個平台，承擔為信息化應用提供生產數據的重要職能。因此，目前的SCADA係統的設計與實現要充分的考慮到這些實際的需求，以適應多種需求。
基於PCS7 TELECONTROL的SCADA係統構成
本項目采用的是西門子PCS7 TELECONROL SCADA解決方案。結構圖如下。這是一種過程控製應用和SCADAyingyonghunheyingyongdepingtai。guochengkongzhiyingyongzhuyaozhenduidiyushangxiangduijizhongdezidonghuazhuangzhi，renjijiaohucaozuojiweipinfan，shishixingyaoqiujigao，yizhuanyongtongxunwangluozuchengdejuyuwangweizhu；而SCADAyingyongzhongdeshujujiedianzexiangduifensan，daduoguangfanfenbuyufuyuanliaokuodediliquyunei，jiaohucaozuobupinfan，danshikongzhiminglingdeshishixingxiangyingyaoqiujiaogao，yibanshengchanshujudewanzhengxingyaoqiujiaogao，yizhuanyongtongxunwangluohuotongyongwangluozuchengdeguangyuwangweizhu。PCS7 TELECONTROL方案則是完全兼顧局域網和廣域網應用的解決方案，將這兩類應用物理上分開，但邏輯上統一。
整個SCADA係統在結構設計上主要考慮以下幾個方麵：
1、站內數據與站外數據的物理分隔；
在油氣集輸項目中，站內控製係統與站外控製係統在控製需求上是有著本質區別的。站內控製係統以DCS係統等過程控製係統為核心，無論是係統結構、網絡配置、操cao控kong模mo式shi等deng，都dou屬shu於yu標biao準zhun的de過guo程cheng控kong製zhi模mo式shi。有you人ren機ji交jiao互hu極ji為wei頻pin繁fan，通tong訊xun可ke靠kao性xing極ji高gao，數shu據ju服fu務wu極ji穩wen定ding，將jiang過guo程cheng儀yi器qi儀yi表biao高gao度du抽chou象xiang化hua，以yi工gong藝yi單dan元yuan為wei監jian控kong目mu標biao等deng特te點dian。而er站zhan外wai控kong製zhi係xi統tong中zhong的deRTU或PLC，以無人值守的運行方式居多，人機交互相對較少；即使在控製功能相對較多的集氣站單元，一般也以“自治”模式為主，較少需要操作員幹預。但是在緊急情況下，需要人工緊急幹預時，如關井、放空等命令時，響應要及時準確。對於一般監控數據，要保證數據的完整性和連續性。
因yin為wei站zhan內nei控kong製zhi係xi統tong和he站zhan外wai控kong製zhi係xi統tong的de需xu求qiu不bu同tong，它ta們men對dui數shu據ju的de處chu理li上shang就jiu有you不bu同tong。站zhan內nei控kong製zhi係xi統tong要yao求qiu數shu據ju實shi時shi性xing好hao，無wu論lun上shang傳chuan還hai是shi下xia發fa，除chu極ji個ge別bie要yao求qiu較jiao高gao的de動dong作zuo指zhi令ling外wai，一yi般ban都dou是shi采cai用yong同tong一yi周zhou期qi數shu據ju更geng新xin頻pin率lv；erzhanwaikongzhixitongxiangduishujushishixingyaoqiuyiban，xiafashujuheshangchuanshujucaiyongbutongdeshujugengxinpinlv，xiafashujudezhilingjibieyaogaoyushangchuanshujudezhilingjibie。zongtieryan，zhanneikongzhixitonghuozheDCS係統對數據的實時性要求更高，而站外控製係統相對一般。因此，為了實現這個要求，PCS7 TELECONTROL方案中對於站內控製係統采用標準的PCS7解決方案，采用冗餘快速工業以太網的結構，以MAC地(di)址(zhi)尋(xun)址(zhi)的(de)模(mo)式(shi)，即(ji)在(zai)數(shu)據(ju)鏈(lian)路(lu)層(ceng)就(jiu)實(shi)現(xian)數(shu)據(ju)的(de)交(jiao)換(huan)，無(wu)需(xu)經(jing)過(guo)網(wang)絡(luo)層(ceng)，這(zhe)樣(yang)大(da)大(da)提(ti)高(gao)了(le)數(shu)據(ju)訪(fang)問(wen)的(de)實(shi)時(shi)性(xing)。站(zhan)外(wai)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)，則(ze)采(cai)用(yong)標(biao)準(zhun)的(de)工(gong)業(ye)以(yi)太(tai)網(wang)模(mo)式(shi)，利(li)用(yong)支(zhi)持(chi)路(lu)由(you)功(gong)能(neng)的(de)三(san)層(ceng)工(gong)業(ye)以(yi)太(tai)網(wang)交(jiao)換(huan)機(ji)，將(jiang)站(zhan)外(wai)所(suo)有(you)需(xu)要(yao)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)通(tong)訊(xun)的(de)節(jie)點(dian)連(lian)接(jie)起(qi)來(lai)，以(yi)進(jin)行(xing)數(shu)據(ju)通(tong)訊(xun)。
如果將這兩種數據訪問服務集中到一套數據服務器上，DCS數據訪問服務必然會受到影響。因為站外數據訪問服務的周期要遠大於站內DCSshujufuwuzhouqi，suizhezhanwaikongzhixitongshujuliangdezengjia，shujufuwuqibenshenwufaqufenzhanneishujufuwuhezhanwaishujufuwu，yincizhengtishujufangwenxiaolvhuidadajiangdi。qici，zhanneikongzhixitongshizhenggeSCADA係統的核心，而這種基於C/S結構的控製係統，數據服務器的穩定性直接決定整個控製係統的穩定性，而穩定性是氣田集輸自動化項目最基本也是最高的要求。PCS7 TELECONTROL可以物理上將這兩種應用分隔開，邏輯上又可以通過CAS或PROCESS HISTORIAN等軟件進行數據的集中管理。
rongyujiegoushitigaowendingxingdezuizhijieyeshizuiyouxiaodeshouduan。qici，keyicaiyongjiangbutongdeshujufuwufensandaoduogehuozhefenbushideshujufuwuqizhongdemoshi，jiangshujufengxianfensan。zaici，jiushitigaoshujufuwuqibenshendekekaoxing。zhesanzhongfangandounenggouyouxiaotigaoxitongdewendingxing。benxiangmucaiyonglerongyuhefenbushidemoshi，jimeigeshujufuwuqidoushirongyupeizhi，tongshigenjushujufangwenfuwudebutongtedian，jiangzhanneishujufuwuhezhanwaishujufuwufenbiebushudaoliangtaobutongdeshujufuwuqizhong，zaitigaodanshujufuwuqiduitongxunxiaolvdetongshi，fensanxiangyingdeshujufuwu。
對dui於yu第di三san種zhong措cuo施shi，即ji高gao穩wen定ding性xing的de服fu務wu器qi，從cong性xing價jia比bi的de角jiao度du考kao慮lv本ben項xiang目mu沒mei有you采cai用yong。這zhe是shi一yi種zhong成cheng本ben極ji高gao的de解jie決jue方fang案an，也ye是shi一yi種zhong真zhen正zheng的de冗rong餘yu的de服fu務wu器qi。服fu務wu器qi中zhong的de任ren何he一yi個ge原yuan件jian都dou是shi冗rong餘yu的de，並bing且qie可ke以yi實shi現xian內nei存cun的de同tong步bu。
2、站內數據與站外數據的邏輯統一；
SCADA係統的核心是數據庫。一般的SCADA應用中都包含實時數據服務（數據庫）和曆史數據服務（數據庫）兩種。
實時數據庫的重要特性就是實時性，包括數據實時性和事務實時性。數據實時性是現場IOshujudegengxinzhouqi。yibanshujudeshishixingzhuyaoshouxianchangshebeidezhiyue，jikongzhiqishebeidetongxunnengli。shiwushishixingshizhiduishiwuchulidesudu，takeyishishijianchufafangshihuodingshichufafangshi。shijianchufashigaishijianyidanfashengkeyilikehuodexiangying，zheleishijiankeyidedaolijichuli，danbijiaoxiaohaoxitongziyuan；而(er)定(ding)時(shi)觸(chu)發(fa)是(shi)在(zai)一(yi)定(ding)時(shi)間(jian)範(fan)圍(wei)內(nei)獲(huo)得(de)調(tiao)度(du)權(quan)。一(yi)般(ban)的(de)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)，從(cong)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)和(he)實(shi)時(shi)性(xing)而(er)言(yan)，必(bi)須(xu)同(tong)時(shi)提(ti)供(gong)兩(liang)種(zhong)調(tiao)度(du)方(fang)式(shi)。實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)一(yi)般(ban)以(yi)文(wen)件(jian)的(de)形(xing)式(shi)保(bao)存(cun)。
曆史數據庫一般是商用數據庫，如oracle、SQL Server等，PCS7 TELECONTROL采用的是SQL Server數(shu)據(ju)庫(ku)。曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)服(fu)務(wu)最(zui)主(zhu)要(yao)的(de)功(gong)能(neng)是(shi)將(jiang)實(shi)時(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)采(cai)集(ji)到(dao)的(de)大(da)量(liang)的(de)數(shu)據(ju)，通(tong)過(guo)特(te)殊(shu)的(de)壓(ya)縮(suo)算(suan)法(fa)，持(chi)久(jiu)化(hua)到(dao)商(shang)用(yong)數(shu)據(ju)庫(ku)中(zhong)，以(yi)便(bian)可(ke)靠(kao)保(bao)存(cun)。即(ji)利(li)用(yong)較(jiao)少(shao)的(de)物(wu)理(li)空(kong)間(jian)保(bao)存(cun)大(da)量(liang)的(de)數(shu)據(ju)信(xin)息(xi)。曆(li)史(shi)趨(qu)勢(shi)以(yi)及(ji)報(bao)表(biao)服(fu)務(wu)中(zhong)的(de)數(shu)據(ju)均(jun)來(lai)自(zi)曆(li)史(shi)數(shu)據(ju)庫(ku)中(zhong)。在(zai)TELECONTROL解決方案中，除了生產數據外，任何可采集的信息都能夠做曆史數據保存，如報警信息、操作記錄等。
benxiangmuzhong，wulunzhanwaikongzhixitonghezhanneikongzhixitongruhehuafen，douxuyaoyigetongyideshujufuwu。chulezhanneideduogekongzhixitongjiankeyibianjiedejinxingshujufangwenwai，zhanwaixitongzhijianyijizhanwaixitonghezhanneixitongjianyexuyaonenggoujinxingshujufangwen。congxitongguanlidejiaoduchufa，yebiranyaoqiuyigetongyideshujuku，yibianyujiangzhanneixitonghezhanwaixitongyoujideronghedaoyiqi。
在PCS7 TELECONTROL解決方案中，最多可支持11對(套)數shu據ju服fu務wu器qi的de數shu據ju集ji中zhong保bao存cun。本ben項xiang目mu中zhong，將jiang兩liang套tao數shu據ju服fu務wu器qi的de數shu據ju集ji中zhong到dao一yi套tao磁ci盤pan陣zhen列lie中zhong進jin行xing數shu據ju持chi久jiu化hua保bao存cun。區qu別bie於yu傳chuan統tong硬ying件jian技ji術shu，采cai用yong磁ci盤pan陣zhen列lie來lai保bao存cun數shu據ju主zhu要yao有you以yi下xia優you勢shi：
• 它是專用、高可用性共享存儲解決方案，可以連接多台服務器，在混合虛擬化工作負載中實現均衡的性能。
• 可滿足高性能的應用要求。
• 實現更高的管理效率。
• 部署可擴展性和靈活性，有助於實現數據分層，優化係統性能。
• 多種數據保護能力。
• 在線擴展功能。
• 支持多種RAID 級別。
3、編程方式；
無論是DCS係統還是SCADA係統，編程方式時完全一樣的。都采用同一個PCS7的編程環境，同一種編程方法，同一種麵板，同一種數據管理模式。主要的不同在於，DCS采用西門子專用的基於MAR尋址方式的容錯連接，而SCADA應用則采用普通的基於TCP/IP的網絡連接，在這個網絡之上，可以采用DNP,60870，MODBUS-TCP等開放的通訊協議，與非西門子產品進行數據交換。從前端表現形式來講，則是完全統一的，即DCS和SCADA的操作方式、報警形式、界麵風格等幾乎完全一樣。
SCADA係統的功能
• 對包括處理廠在內的整個氣田各站場裝置設備完整的數據采集；這是SCADA係統最基本的功能，也是最重要的功能。通過TELECONTROL提供的高效率的通訊協議軟件，與現場各種設備通過網絡進行數據訪問；
• 對包括處理廠在內的整個氣田各站場的工藝流程進行動態顯示，同時顯示各種工藝參數、設備狀態、報警信息等；
• 站內裝置設備的可靠操作。站內係統還是采用傳統的過程控製的模式，實現對站內裝置設備可靠操作。
• 站外裝置設備的遠程操作。各裝置設備都位於通訊網絡的各個節點上，因此遠程操作是SCADA係統的重要功能。采用經過優化驅動程序，控製命令可即時下發，命令下發的實時性得到最大程度的保證；另外，在通訊中斷時下發的命令，不會在通訊恢複的時候生效，可保證操作的安全。
• 報警和報警處理。采用狀態閃爍顯示、音響、顏色變換多種形式進行故障報警，同時顯示發生故障的名稱、等級、位置、時間和報警事件的處理或應答情況；
• jizhongdeshujupingtai。wulunshizhanneishujuhaishizhanwaishuju，junjizhongdaotongyigelishishujukuzhong，danshishishishujufuwugezhonggongzuo，hubuyingxiang。danjihuodanxitongdefuwushixiaobuhuiyingxiangdaozhenggeSCADA係統的運行。
SCADA係統的作用
SCADA係統目前越來越廣泛，它對生產管理所起了重要的作用：
• 為氣田安全生產、集中管理、統一調度指揮提供了完整的數據支持和設備條件。
• 為優化生產工藝、提高生產效率提供了數據及技術支持。
• 冗餘結構的安全防護措施、多種形式的故障報警、遠程控製功能為氣田安全生產提供了有力保障。
• 完整的數據采集與曆史數據存儲，為生產過程分析、事故追憶、落實崗位責任、提高生產管理水平提供了數據依據。
• 完備的遠程監控功能可以節省人力資源，降低生產成本，提高氣田的生產經營效益。
