摘要：SCADA是现代工业自动控制发展的产物，可用于远程监视和过程控制，监控诸如管线、水利和电力传送网和天然气管理设施。本文在分析SCADA系统的发展及趋势的基础上，重点对于重点对于信号与监控系统的联络方式和系统的网络构成进行研究，对于今后燃气公司管道控制具有一定作用。
关键词：燃气管道，SCADA系统，信号处理，网络构成
1 引言
在中国，随着计算机技术的不断发展，计算机监控系统已经广泛应用在天然气管网的自动控制系统中。其中，可编程控制器PLC由于采用了计算机技术，具有通信、计时控制、数据采集、数据运算和逻辑控制等多种先进功能。具有编程灵活，可靠性高，能适应较恶劣的环境等特点，在水电厂计算机监控系统和油、水、气等辅助设备的控制系统中起着重要作用[1,2]。目前，SCADA系统已广泛应用于我国天然气管道以及相关场站控制工程之中。
2 SCADA系统的发展及趋势
在国内已经建成的燃气SCADA系统中，表现的主要技术特点可以概括为下列方面：(1)通信媒质的多样化，城市宽带网络和移动通讯网络逐步成为主流；(2)数据库的系统化，主要体现在实时数据库、关系数据库和分布式数据库技术的应用。；(3)上位计算机应用软件的开发基于组态软件，应用比较广泛的组态软件有WondWare公司的InTouch、西门子公司的WinCC等；(4)采用结合图形界面技术和多媒体技术，描述设备生产现场的情况；(5)SCADA系统与企业信息管理系统MIS、地理信息系统GIS和办公自动化系统OA互联。从实际应用情况看，不足之处重要表现在系统稳定性不强、系统扩展性不好、采集数据后期处理与分析不够等方面。
技术的发展和应用的需要对SCADA系统提出了新的要求，主要表现在下列方面[3]：
(1)现场测控的系统化。以往的远程终端单元RTU是一个简单的现场数据采集与传输装置，为了满足燃气输配站场设备控制和过程控制的需要，应当逐步发展为现场综合测控系统，功能包括设备控制、信号测量、过程控制和燃气计量等。
(2)主站系统的开放性。为了满足分析、负荷预测和信息管理的发展需要，SCADA系统应能提供标准化的开放性数据接口，实现SCADA系统与其他应用系统的数据交互。同时，也为管理信息系统MIS、地理信息系统GIS等的综合应用提供方便。
(3)通信系统的安全性。
网络安全计算机病毒和恐怖主义的泛滥，燃气输配系统的运行具有很高的安全性要求，应当加强燃气SCADA系统的安全性保障，采用必要的技术措施和后备系统，还要完善用户身份验证机制。
3 信号与监控系统的联络方式
1)压力信号：采用压力变送器检测现场压力，变送器的电源由检测端安全栅提供，同时将信号隔离后以4-20mADC的标准信号送入模拟量输入模块；
2)温度信号：采用一体化热电阻温度变送器检测现场温度，变送器的电源由检测端安全栅提供，同时将信号隔离后以4．20mADC的标准信号送入模拟量模块；
3)电动调节阀：电动调节阀采用新型的电子式电动执行机构，由PLC输出的4-20mADC信号经操作端安全栅隔离后控制调节阀的开度，同时电动执行机构的阀位反馈信号经信号隔离器(推荐使用)处理后进入模拟量输入模块。
4）电动阀：采用3相380VAC供电的电机驱动，为达到保护电机及故障诊断的目的，阀门的开到位、关到位、电机过扭的开关量信号要送达数字量输入模块；在现场电动阀附近配有手动操作盒，当选择自动档时由PLC控制阀门的开、关；当选择手动档时可通过现场按钮控制阀门动作；当选择停止档时手动、自动控制均失效，阀门不动作。PLC对阀门动作进行时间跟踪，当发现阀门在允许时间内未返回到位信号时发出报警信号，并停止阀门的动作，在排除故障后再恢复。
5)电磁阀：由PLC的数字量输出模块控制1271，不经中间继电器直接驱动电磁阀的开、关。
6)分析仪器：经分析仪器处理后输出的4．20mADC或1-5VDC标准信号经信号隔离器处理后进入模拟量输入模块；
7)流量信号：现场已采用涡轮流量计(或类似产品)，它具有附属设备测试内部温度、压力补偿的功能，其输出的4-20mADC标准信号对应的是补偿后的标方流量，这一信号无法满足我们集中显示流量、压力、温度的要求，但该流量计同时还提供了RS485的通讯接口，采用ASCII协议进行数据传输，这样我们就可以通过通讯的方式传输数据，获取流量计上传的实时数据(包括温度、压力、瞬时流量、累积流量等)；同时我们在上位监控计算机上可对流量计算所需的常数进行设置或修改，CPU结合这些参数完成对流量的温度、压力修正，并另外进行流量的计算和累积；所有这些数据及计算结果都将上传至计算机上显示，我们在计算机上看到的数据包括：温度，压力，流量计计量的瞬时流量、累积流量，PLC计量的瞬时流量、累积流量。
4 系统的网络构成
4.1 系统网络的构成方式
MPI(Message Passing Interface)是硬件平台上的并行编程技术，在工程计算领域得到广泛应用。它有多种实现版本：MPICH LAM．MPI CHIMP MPICH等等。
本系统中MPI、Host Link、ASCH均以第三方设备的身份接入1756；其中ASCII可通过一个RS232／485转换器与1756集成的串行口相连；在1756上增配一块1756-VMI模块，它提供2个独立的通讯口，可分别与MPI、HostLink相连；通过增订一套MVID通讯组态软件包，可采用VB对1756与联网设备的通讯进行编程；这样，所有的现场信号均纳入1756的管理范畴，并通过EtherNeffIP实现与上位机的高速数据交换。
这种组网方式需要增加的设备或软件如下：RS232／485转换器1块，1756-MVI模块1块，1756-MvIDAPI软件1套。
关于现场的所有信息均由PLC掌握，而PLC与上位机间采用的是开放的、便于扩展的以太网，在扩展SCC站时，完全不影响PLC和原SCC站的工作，只需进行简单的软件移植即可。由于数据源为可靠性很高的PLC，且各SCC站之间是对等的、互为后备的，即便其中的一台SCC站瘫痪或不启动，也不会影响其它站的正常工作。
4.2  上层网络构成简图
SCADA系统是由一个调度中心和若干个终端PLC以一定的通信信道构成。SCADA技术是建立在3C+S基础上，3C即计算机computer、通讯communication、控制control，S指传感Sensor。PC机在SCADA系统中主要用做Master或称调度中心。PC技术飞速发展，强大的硬件平台支持着不断升级换代的操作系统和网络技术，基于Windows SCADA组态软件完成给天然气调度的数据采集、数据显示、数据处理、曲线分析、报表打印等工作。