通訊管理機在天然氣排程中心和戰級通訊組網
城市天然氣系統由城市門站、城市高壓管網、高——中壓調壓站、中壓主幹管網、中壓次幹管網及庭院管網組成。SCADA系統主要由排程控制中心、站控系統及資料傳輸通訊系統三大部分組成。站控系統主要是裝置管道資料采集氣體監測裝置狀态監測的數字化,通過通訊管理機傳輸到集中監控平台和排程控制中心,排程控制中心與控制氣體路由的閥門的工控開關PLC裝置通訊需要加裝安全防護,隔斷裝置。資料傳輸系統主要指資料采集網關、資料通訊網關、安全網閘、隔斷器、集中監控系統、排程數控系統之間的網絡架構與安全通訊組網。
天然氣排程監控平台,能讓決策層和管理層通過排程監控平台這個視窗掌握公司生産營運的營運狀态,及時發現問題,為公司生産營運決策提供準确及時的統計分析資訊。
瓦斯企業工控系統的核心是 SCADA 系統,目前多數瓦斯企業的主要工作是用于瓦斯管網排程資料的采集和分析,主要問題和風險如下:
· 網絡隔離不合理
· 工控系統普遍存在漏洞
· 缺乏審計監測機制
· 非法接入問題嚴重
· 缺乏完善的運維審計機制
· 操作人員缺乏資訊安全意識
· 缺乏專業的安全人才
排程中心和高中壓中低壓計量站之間的通訊組網
1、邊界防護
在場站到排程中心部署工控防火牆,将排程中心、場站以及各工控子系統進行邏輯隔離,并設定嚴格的通路控制政策,通過基于 IP、端口、協定等的通路控制政策,杜絕控制系統的非法通路,隔離網絡攻擊和病毒(包含工業病毒)的跨區域的串擾,保護工業環網的安全運作。
2、非法接入
在排程中心部署網絡準入控制系統,實作對非法裝置的接入管理與非法外聯。
3、監測審計
在各場站的工控系統分别部署監測審計引擎,監測審計引擎對工控流量進行監測分析,識别出工控協定,并對工控協定深度解析,同時将違規操作、非法操作和程式下載下傳、IP 變更、組态變更、PLC啟停等關鍵事件以及病毒、木馬、黑客等攻擊行為資料傳送到部署在排程中心的工控安全監測審計管理系統中。
4、終端安全
在生産網各工控系統中的操作員站、工程師站以及伺服器等工業主機上安裝部署工控終端防護系統,在排程中心部署工控終端防護系統。管理系統對工控終端防護系統進行統一管理與監控、政策下發、異常報警等。
5、安全運維
在排程中心部署運維堡壘機,進行集中賬号管理、集中登入認證、集中使用者授權和集中操作審計。實作對運維人員的操作行為審計,違規操作、非法通路等行為的有效監督,為事後追溯提供依據。
6、安全管理
在排程中心部署安全管理平台,實作對工控防火牆、工控安全監測審計管理系統、工控終端防護系統、堡壘機等安全産品以及交換機的統一管理與監控。
智能天然氣中台
智能天然氣中台要整合天然氣企業内的排程系統:SCADA 系統、站控系統、GIS系統、GPS 系統、CNG 加氣站系統, 達到對公司生産管理監督、監測的作用。
瓦斯SCADA系統
瓦斯SCADA系統包括排程監控中心、門站、儲配站等PLC/RTU站控系統、無人值守RTU站、安防系統等。系統投産後,操作人員在排程控制中心通過SCADA系統可完成對全市瓦斯輸配系統的監控和運作管理。系統的基本功能如下:
1、運作工況實作"四遙"
在排程監控中心可觀察到全市管網的運作工況,為管網運作排程提供依據,并根據排程方案向各重要節點發出調整、控制指令到執行機構。調整、控制後的新工況參數又實時地傳送到排程監控中心,進而對管網實作遙測、遙控、遙調、遙信功能。
2、能友善地與公司計算機管理網絡聯網
本系統為标準的以太網,能友善地與公司計算機管理網絡聯網運作。公司有關負責人和相關部門可根據其權限(由SCADA限定),對管網運作狀況和相關資料進行查詢、調用。
3、安全報警系統
在輸配管網的調壓站、門站等子站,當壓力超高限或超底限發出報警信号。通過PLC/RTU進入SCADA系統,對事故的及時處理提供決策和排程依據。
4、系統可維護性
裝置出現故障時,隻需簡單地插入子產品/部件替換故障部件,即可排除故障。系統硬體和軟體盡可能多地使用開放系統,增強系統的可維護性,并確定将來的可擴充性。
5、系統的可擴充性
系統留有足夠的擴充區。當需要增加RTU或監測點時,隻需進行系統組态更改,而不需要程式設計人員重新設計程式。系統資料庫具有開放的結構,對各種平台再開發具有透明性。
6、實時事故預測及報警
通過對檢測資料分析處理,并與正常工況進行比較,可及時發現異常現象及事故,并結合GIS、CIS系統确定發生的地點以及現場管道、裝置情況,在排程監控中心顯示屏上顯示出來,同時發出報警信号。在管網發生事故時,由計算機給出發生地局部區域管網布置的詳細情況,準确判斷出事故波及影響的範圍及相關的閥門,結合GPS系統指揮搶修人員迅速處理,将事故影響控制在最小範圍。
7、系統具備自診斷和裝置管理功能,對于可能發生事故的隐患,也可以作出一定程度的分析判斷,提醒值班人員作相應處理,做到将事故隐患消滅在萌芽狀态,防患于未然。
排程監控中心功能
排程監控中心實時采集本地監測站的運作參數,實作對管網和工藝裝置的運作情況進行自動、連續的監視管理和資料統計,為管網平衡、安全運作提供必要的輔助決策資訊。
排程監控中心的主要任務是通過各站點的RTU/PLC對管網和場站的工藝參數進行資料采集和監控。排程監控中心的操作人員通過計算機系統的操作員工作站所提供的管網和場站工藝過程的壓力、溫度、流量、裝置運作狀态等資訊,完成對瓦斯輸配管網的運作監控和管理。操作人員還可以通過排程管理計算機完成資料的釋出、傳輸等排程管理工作。
PLC/RTU站控系統功能
門站、儲配站等各重要站場的站控系統作為管道SCADA系統的現場控制單元,除完成對所處站場的監控任務外,同時負責将有關資訊傳送給排程控制中心并接受和執行其下達的指令。主要為
①對現場的工藝變量進行資料采集和處理;
②經通信接口與第三方的監控系統或智能裝置交換資訊;
③監控各種工藝裝置的運作狀态;
④對供電裝置及其相關變量的監控;
⑤站場可瓦斯體的監視和報警;
⑥消防系統的監控;
⑦周界報警系統的監控;顯示動态工藝流程;提供人機對話的視窗;顯示各種工藝參數和其它有關參數;顯示報警一覽表;
⑧資料存儲及處理;顯示實時趨勢曲線和曆史曲線;
⑨資料計算;邏輯控制;聯鎖保護;緊急停車(ESD);
⑩列印報警和事件報告;列印生産報表;資料通信管理;與主要及緊急備份中心通訊,為排程控制中心提供有關資料;接受并執行排程控制中心下達的指令等;
無人值守站功能
系統在小型調壓站等無人值守站點處配置RTU,完成對現場的工藝參數進行資料采集和
門站無人值守戰與排程網絡
處理;①監控管網安全切斷閥門和電動閥門;②供電系統的監控;③可瓦斯體的監測和報警;④資料存儲及處理;邏輯控制;緊急停車(ESD);⑤與主要中心通訊,為排程控制中心提供有關資料;接受并執行排程控制中心下達的指令。
排程控制中心:根據SCADA系統規模大小,可以設定總排程控制中心、備用排程控制中心或區域排程控制中心,完成對城市高中壓瓦斯管網各重要站場、遠控截斷閥室的監控,同時完成對中壓管網監測點的監視,實作管網運作優化、制定輸送計劃、計量管理等一系列任務;
站控系統(SCS):根據管網站場分布,在門站、調壓站、遠控截斷閥室、管網監測點等設定不同規模的站控系統(SCS)。SCS與是SCADA系統的遠端監控站,它們執行主排程控制中心指令,實作站内資料采集及處理、聯鎖保護、連續控制及對工藝裝置運作狀态的監視,并向主排程控制中心上傳所采集的各種資料與資訊;
資料傳輸通訊系統:完成站控系統與排程控制中心的資料通信任務,支援有線通訊(VPN專線、光纖通訊、桢中繼、PSTN撥号等),無線通訊(電台通訊、GPRS、CDMA等),可結合成本和當地資源選擇最佳通訊方式。
排程中心
- 排程控制中心的主要任務是通過各站控系統(SCS)對天然氣管網進行資料采集及監控,同時實作管網線上模拟、輸送計劃、洩漏檢測及定位、運作優化、計量管理、模拟教育訓練等任務。排程控制中心的操作人員通過SCADA系統操作員工作站所顯示的管網系統工藝過程的壓力、溫度、流量、密度、裝置運作狀态等資訊,完成對整個管網的操作和管理。其主要功能如下:
- 工藝流程的動态顯示
- 報警顯示、管理以及事件的查詢、列印
- 實時資料的采集、歸檔、管理以及趨勢圖顯示
- 曆史資料的歸檔、管理以及趨勢圖顯示
- 生産統計報表的生成和列印
- 管網輸配管理、流量計算
- 大型工業使用者資訊管理
- 下達排程和操作指令,發出ESD指令
- 安全保護,控制權限的設定
- 對全系統進行時鐘同步
- 标準組态應用軟體和使用者應用軟體的執行
- 模拟教育訓練
- SCADA系統診斷
- 資料通信信道故障時主備信道的切換
- 為MIS系統提供資料
- 與企業資訊管理系統平台連接配接、進行資料交換
- 與上級計算機系統通信
- 場站視訊監控
城市門站站控系統
設在長距離輸氣管線與城市瓦斯輸配系統交接處的瓦斯調壓計量設施,簡稱城市門站。門站的自控系統稱為站控系統(SCS),主要由監控計算機、可程式設計控制器(PLC)、儀表與變送器、通訊裝置組成。站控系統的PLC采用LK大型PLC,支援雙機熱備、電源備援、以太網備援及總線備援,門站PLC與站内第三方裝置(如流量計算機、發電機組等)通訊一般采用标準MODBUS通訊。門站與排程中心通訊一般采用光纖,有時除了有線通訊,還采用無線通訊做備份。
門站是城市天然氣供氣系統的起點和關鍵場站,根據工藝參數,主要內建以下功能,并分别完成就地和遠端監控。
- 主排程控制中心直接和門站PLC通訊
- 對現場資料采集存儲
- 天然氣流量計算
- 資料處理(工程機關換算、算術與邏輯運算、流量積算)
- PLC監控現場的各種工藝裝置
- 視訊監控
- 提供人機對話接口
- 資料上傳主排程控制中心
- 接收主排程控制中心發來的參數設定和控制指令
- 可遠端或現場設定、修改參數
- 與第三方智能儀表裝置通訊(通常采用序列槽通訊,标準MODBUS協定)
調壓站、工業使用者及閥室站控系統
調壓站是城市瓦斯輸配系統中自動調節并穩定管網中壓力的設施。瓦斯調壓站按進出口管道壓力可分為高中壓調壓站、中中壓調壓站、中低壓調壓站等;按服務對象又分為供應一定範圍的區域調壓站和為單獨建築物或工業企業服務的使用者調壓站。
閥室是高壓線路中可對輸氣進行緊急關斷的設施。
調壓站、工業使用者及閥室站控系統(SCS)主要裝置包括PLC、觸摸屏、儀表與變送器、通訊裝置組成。PLC與站内第三方裝置通訊(一般采用标準MODBUS通訊),如領祺通訊管理機智能物聯網關等。
本子系統主要監視本地區中低壓管網的配送狀況,實時合理調配。對采集的資料進行統計、分析、存儲,以圖形和報表形式反映給排程人員,同時向排程中心發送相應監控資料,與排程中心通訊一般采用光纖,有時除了有線通訊,還采用無線通訊做備份。