站控天然气管道SCADA系统的改进设计及应用

【摘要】：随着经济发展和对环境的重视，天然气已被广泛的应用。天然气的优质、清洁的优点，得到了广泛的好评。天然气是广泛用于民用燃气、石油加工、汽车、机器制造等各行各业的燃料，这进一步发展了天然气管道的事业。 以工业计算机为核心的监视控制与数据采集系统即SCADA（Supervisory Control andData Acquision）系统，已成为管道系统管理和控制的标准化设施。SCADA系统实时可靠的采集能力和远程控制能力，将实时监控与信息系统相融合，自动快速统计分析,优化运行，实现了管道低成本，高效益的目标。 中国天然气技术虽然发展较晚，但发展较为迅速，这几年建成的陕京输气管道，西气东输管道等重要的天然气长输管道，采用国内和国外联合的方式，设计了具有高水平的SCADA系统，为国家在天然气管道这一领域奠定了基础。 在输气管道的建设中，SCADA系统已逐步成为标准化设施。压气站、计量站、调压站、清管站等均有SCADA系统实施遥控。本文通过现场工艺及软硬件搭建等相关项目，对SCADA系统进行优化改进。并且对此系统体系结构、基本功能及设计方式进行研究，完成管道输送工艺过程的数据采集、监视控制、调度等任务。总结实践经验，本文首次将冗余方案的可靠性数学模型融入到站控系统设计中，并阐述了实现方式。通过对影响管道系统运行工况的关键问题进行了分析，有利于现场参数调节。 【关键词】：冗余 SCADA系统 监视控制
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TE973;TP273.5
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 1 绪论11-13
• 1.1 课题研究背景11
• 1.2 前期工程概述和投产情况存在的问题11
• 1.3 课题研究内容和意义11-12
• 1.3.1 研究内容11-12
• 1.3.2 研究的意义12
• 1.4 论文结构安排12-13
• 2 天然气管道 SCADA 系统的组成及原理13-24
• 2.1 天然气管道 SCADA 系统的总体组成13-14
• 2.2 调度控制中心配置和工作原理14-16
• 2.2.1 调度控制中心配置14-15
• 2.2.2 调度控制中心基本工作原理15
• 2.2.3 备用调度控制中心配置及功能15-16
• 2.3 站控系统配置和工作原理16-18
• 2.3.1 SCS 的硬件/软件配置16-17
• 2.3.2 SCS 的工作原理17-18
• 2.4 输气管道通信系统18
• 2.5 输气站的工艺流程18-24
• 2.5.1 确定工艺流程的原则18
• 2.5.2 压气站工艺流程18-19
• 2.5.3 压气分输站工艺流程19-22
• 2.5.4 中间分输站工艺流程22-24
• 3 冗余算法研究24-30
• 3.1 可靠性数学模型24-28
• 3.1.1 可靠性分析的基本概念24-25
• 3.1.2 串联系统的可靠性模型25-26
• 3.1.3 并联系统的可靠性模型26-27
• 3.1.4 串、并联混合系统可靠性模型27-28
• 3.2 冗余设计方式28-30
• 4 参数算法设定及输气管道工况分析30-36
• 4.1 压气站超压安全保护系统30
• 4.2 压气站超温安全保护系统30-31
• 4.3 输气管和压气站联合工作模型31-34
• 4.4 压气站停运对输气工况的影响34-35
• 4.4.1 停运站站前第 k 站进、出站压力变化34-35
• 4.4.2 停运站站后第 k 站进、出站压力变化35
• 4.5 压气站站场压力损失35-36
• 5 SCADA 站控系统改进设计36-60
• 5.1 赫斯曼工业以太网交换机及冗余配置36
• 5.2 CISCO 路由器及典型场站路由器冗余配置36-37
• 5.3 HMI 系统37-42
• 5.3.1 客户端/服务器功能37-39
• 5.3.2 HMI39-42
• 5.4 服务器冗余配置42-46
• 5.4.1 冗余配置42-43
• 5.4.2 IEC 通讯点表配置43-45
• 5.4.3 Moxa 与 HS 通讯配置45-46
• 5.5 PLC 系统改进46-51
• 5.5.1 PLC 硬件冗余配置改进46-49
• 5.5.2 PLC 控制程序设计49-50
• 5.5.3 自控逻辑图设计50
• 5.5.4 程序编制50-51
• 5.6 站场 PLC 接线51-52
• 5.6.1 接线原理图51
• 5.6.2 I/O 模块接线原理图51-52
• 5.7 ESD 系统改进52-60
• 5.7.1 Safety Manager 硬件系统53-54
• 5.7.2 ESD 组态54-55
• 5.7.3 前期 ESD 系统存在的不足55
• 5.7.4 ESD 连锁控制系统改进55-60
• 6 应用分析与总结60-63
• 6.1 应用实例与数据分析60-61
• 6.2 总结与展望61-63
• 参考文献63-65
• 附图 1 典型压气分输站65-66
• 附图 2 典型分输站66-67
• 附图 3 部分程序67-68
• 附图 4 控制阀门基本原理图68-69
• 作者简历69-71
• 学位论文数据集71-72

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