摘要：上海大眾燃氣SCADA系統監測范圍包括：
3個儲配站、20個調壓站，5個流量站，監測通訊量為每分鐘470條工況數據，近8MB數據流量，形成完整的、相對獨立的遠程實時監測網絡。同時，調度室與公司本部、輸配所以及市燃氣處組成廣域網結構。本系統的設備主要分布在各遠程站現場、供氣部調度中心、公司本部和輸配所。該系統是大型的廣域實時監控SCADA系統，系統目前所采用的技術水平處于先進和實用的水平，采用了羅克韋爾自動化先進的RSView SE和ControlLogix產品，該系統特別在系統通訊方面提供了通信方式和管道，體現了本系統的最大特色。
關鍵詞：計算機 自動化控制 RSView SE ControlLogix

一、系統概述
    　上海大眾燃氣有限公司承擔著上海市蘇州河與黃浦江之間地區的城市燃氣供應任務，隨著上海城市建設快速發展和人民生活水平的不斷提高，人們對城市燃氣的供應服務質量和燃氣供應量提出了越來越高的要求，并且，上海城市燃氣的現代化水平也必須與上海作為國際性大都市的形象和地位相適應。因此，上海大眾燃氣有限公司建立具有先進水平的燃氣SCADA系統是勢在必行的。

　　上海大眾燃氣SCADA系統項目于2002年7月正式進入實施階段，新建的燃氣SCADA系統的監測范圍包括： 3個儲配站、23個數據采集站點，監測通訊量為每分鐘470條工況數據，近8MB數據流量，形成完整的、相對獨立的遠程實時監測網絡。同時，調度室與公司本部、輸配所以及市燃氣處組成廣域網結構。

　　SCADA系統中心調度室，不僅實時采集各遠程監測站點的管網工況信息，并直接存入SQL
Server數據庫，同時將各類信息分別處理，根據燃氣處、公司本部、以及公司其他部門對不同信息的需求，向各部門提供有關的數據，使中心調度室成為上海大眾燃氣有限公司全面掌握全區域內燃氣輸配運行工況的信息中心，以及公司內的各部門間、公司與燃氣行業間的有關輸配生產數據傳遞的信息樞紐。

二、SCADA系統監測對象
　　本SCADA系統的監測對象包括：揚高路儲配站、漕寶路儲配站、徐涇儲配站、焦化廠計量站、揚家渡計量站、蘇州河吳淞路橋管流量站、蘇州河成都路橋管流量站、20個調壓站、3個流量檢測點。系統規模共計1個調度中心、23個遠程監測站點，從而構成具有一定規模的、布局合理的城市區域燃氣輸配監測網。

　　壓力站點所監測和控制的工況數據主要是：調壓站中壓壓力值、低壓壓力值、壓力報警限值、站點通訊狀態。流量計量站實時采集一次流量儀表輸出的累積流量、瞬時流量、校正流量等數值，經PLC處理后，通過通訊信道向調度室傳送。

三、SCADA系統總體框架
　　上海大眾燃氣有限公司SCADA系統，是一個具有一定規模、較為復雜的多類型混合系統，不同類型的遠程站，有不同的數據要求，而不同遠程站的環境條件和數據內容，需要有不同的通信方式相匹配，系統既有工業控制范疇的內容，又有信息管理的技術要求。　　

　　基于大眾燃氣調度SCADA系統的技術條件，本系統在總體網絡結構上，分成三個層次：
底層為基本監測站點層，即23個PLC現場數據采集終端，其主要任務是采集所在調壓站或流量站的實時工況數據，進行現場處理，并通過遠程通訊網絡向上轉發站點工況數據，接受調度端的遠程指令。
中間層為實時監測層，即調度室互為冗余的上位機監測平臺，接受從遠程通訊網絡傳送上來的站點實時工況信息，并接受信息層調度主機的調度控制指令。

　　最上一層是信息管理層，除了調度室的調度主機、群集服務器外，還包括與公司本部、輸配部以及市燃氣處的遠程廣域網。

　　大眾燃氣SCADA系統分層結構如圖一所示：
　　作為一種分析的方法，系統以各部分設備的不同定位來響應系統各技術層面不同的功能要求，在圖一中，系統按功能特點劃分了三層，其中，信息層追求的是信息的完整性，該層面強調的是“量”?？刂茖又氐氖菙祿目煽啃裕虼?，該層面突出的是“質”。而設備層要求的是數據的真實性，因此，該層面必須確保數據的“真”。按照這種分析的方法，可將系統按信息層結構組成和控制層結構組成示意如圖二和圖三。

　 本系統的總體結構框圖如圖三所示。
　 1、本系統在結構上以供氣調度室為核心，以群集服務器系統為數據樞紐，以SCADA系統為基礎數據源，形成公司燃氣輸配生產的信息平臺，該信息平臺的中心內容是所有輸配生產信息的匯集、分類和信息流程的控制。

　　2、在該系統中，供氣調度室承擔燃氣輸配生產環節信息中心的任務，所有有關輸配生產的信息均匯集于公司調度室的群集服務器，并由供氣調度室提供信息分類整理和遞送的服務。

　　3、供氣調度室是整個系統信息層和控制層的結合處，信息層與控制層的信息交換通過本地局域網，并按TCP/IP傳輸協議進行通信，但內層協議采用EtherNet/IP。EtherNet/IP是一種在現有商用以太網基礎上開發的以太網工業（應用）協議，它利用了現有以太網的通訊芯片、物理介質和TCP/IP
套件，在工業控制應用中進行實時控制、網絡組態和數據采集。

　　4、根據對信息的傳送量、信息的傳送速度以及經濟上的考慮，采用多種通信模式，其中信息層之間的遠程通信采用幀中繼、控制層之間大信息量站點的通信采用X.25、小信息量站點的通信采用Mobitex，漕寶路儲配站則采用無線擴頻通信。

　　5、信息層內設備間的通信，供氣調度室內設備間的通信通過本地局域網，供氣調度室與外部網絡的遠程通信通過幀中繼方式，所有信息層內設備間的通信均采用普通的TCP/IP協議。

　　6、所有控制層內設備間的通信均在供氣調度室與遠程站之間，其中通過X.25和無線擴頻的通信采用外層為TCP/IP、內層為EtherNet/IP的通信協議，通過Mobitex的通信采用DF1協議的UDP方式。

　　7、在供氣調度室中，作為信息平臺的實時數據部分，PLC將完成所有的控制層信息的遠程通信和實時數據的緩存，為信息層提供全部的實時數據映射。而作為信息平臺的歷史數據部分，由服務器的SQL Server完成所有歷史數據庫的管理。

　　8、供氣調度室的實時監測計算機，以實時數據庫為核心，該實時數據庫主要用于管網工況趨勢圖查詢分析、管網報警和操作事件的記錄和查詢。

　　9、服務器的RSSql和RSLinx完成實時數據向歷史數據的轉移，通過RSSql和RSLinx與PLC的數據綁定以及時間段的設置，服務器將自動獲得SQL數據庫的定時記錄。

四、SCADA系統的通信
　　在SCADA系統中，實時調度網的通信技術性能是全面衡量整個系統技術經濟指標的重要內容，實時工業網絡的通信技術性能包括通信拓撲結構、網絡規劃、網絡規約等。根據大眾燃氣供氣輸配調度的管網區域規模和監測站點數量規模，以及實際調度管理和信息管理情況，本系統采用了多種類型的通訊方式，并對不同的通訊方式進行整合，使得所有調度監測數據都可以透明地傳送到供氣調度室，而與采用什么樣的通訊手段無關。

　　1．Mobitex衛星通訊：
       Mobitex是一種通過基站和衛星傳輸數據的網絡平臺，建立在蜂窩移動通信技術基礎上，采用分組交換傳輸方式。系統由網絡控制中心、交換機、基站、衛星等部分組成。
在本系統中Mobitex承擔了管網測壓點、部分橋管和計量站以及徐涇儲配站等大部分調度區域站點的數據傳輸任務。Mobitex通信鏈路如下所示：

      由于Mobitex通過基站和衛星進行數據傳輸，特別是Mobitex提供了對通訊的檢測和控制手段，從而使得通訊的可靠性和效率有了很大的提高。

      考慮到管網監測的通訊成本，本系統對Mobitex的運行經濟性作了進一步的探究。由于Mobitex采用按信息流量計費的方式進行結算，為此，本系統各測壓站點采用“逢變即報”的方式，基本的通信過程以各子站作為啟動方，采用事件啟動方式和時間啟動方式，主站作為接收方。壓力測點的各子站（包括測壓點和調壓站）設置壓力變化閾值，事件啟動方式以壓力變化過閾值作為通信啟動事件，目前已配置或將要配置的儀表有滿量程分別為100kPa和10kPa中壓和低壓變送器，均為4~20mA的輸出范圍，中壓和低壓的變化閾值分別設為1kPa和0.1kPa，壓力測點PLC的現場數據采集掃描周期設定為60秒，當數值<