引言

　　襄樊大明天燃氣公司SCADA系統是襄樊大明天燃氣公司生產運行系統的有機組成部分，完成對燃氣輸配設施進行數據采集、監控及運行管理。


　　系統總體結構


　　概述

　　襄樊大明天燃氣公司SCADA系統由調度中心、通信系統、遠程站和現場儀表組成。

　　調度中心由2臺SCADA服務器、1臺SCADA磁盤陣列機、1臺WEB服務器，1臺GPRS接收服務器、2臺操作員站、1臺通訊處理器、1臺大屏幕投影儀、1臺打印機、1臺掃描儀、1臺刻錄機，并通過冗余局域網相連。

　　遠程站有6種類型共30個，完成所在站的數據采集、控制、連鎖保護、計量、通過通信系統向調度中心計算機監控系統發送數據等任務，可以獨立完成自己站點監測和控制工作。
系統設計采用有線與無線結合通信方式，有線通信采用光纖方式，無線通信系統采用GPRS。
遠程站RTU設計采用目前國際上最成熟先進的、具備防爆能力的MOTOROLA公司的成套SCADA系統（MOSCAD）。


　　網絡結構

通訊方式

　　本系統采用兩種通訊方式，光纖和GPRS通訊方式。

　　調度中心與門站，重要的調壓站之間采用光纖方式；調度中心與工業用戶監控站之間采用GPRS通訊方式。

　　網絡通訊：服務器、計算機及通信前置機之間通過以太網進行數據交換，可以傳輸實時監控數據和設備狀態，并可完成在線和備份設備的自動/手動切換。



　　調度中心的組成

　　服務器

　　兩臺服務器，是SCADA系統的核心，采集各站的過程數據，擔負著整個系統的實時數據庫和歷史數據庫的管理、網絡管理等重要工作，兩臺服務器采用雙機冗余的形式。

　　磁盤陣列機

　　為了保障數據存儲的安全性，使數據的存儲與操作系統分離，調度中心配備一臺磁盤陣列機，采用RAID 磁盤陣列，每臺服務器通過SCSI卡與磁盤陣列機相連，采用群集管理方式，存儲系統運行數據。

　　GPRS轉發站

　　由于移動的數據中心只能綁定到一個IP，服務器采用冗余的方式，所以兩臺冗余服務器無法同時接收數據，通過GPRS轉發站將接收的數據再轉發到兩臺服務器。

　　操作員工作站

　　操作員工作站通過局域網與服務器進行通信，將采集的數據以曲線、工藝圖等多種方式表現給用戶。操作員工作站通過直觀友好的用戶界面，實時顯示管網運行情況，接受用戶提出的信息查詢、數據庫檢索、圖表分析、報表輸出等任務。調度人員可以通過操作員工作站的人機界面全面地了解整個燃氣管網的運行狀況并下達調度命令，完成SCADA 系統的調度管理。

　　通信處理器（通信前置機）

　　通信處理器是無線廣域網（WAN）與計算機局域網（LAN）之間的橋梁。其功能是完成服務器與各站之間信息交換的通信管理，以及不同通信協議之間的轉換。通信處理器為從現場RTU來的數據提供了進入LAN的連接，可以直接使用現場的數據來進行定單管理、客戶服務、調度及其它運作。


　　軟件功能設計

　　監控軟件基于“戶機--服務器”結構，采用Intellution 公司的32 位自動化軟件iFix 3.5，它充分發揮了Windows 2003的全部強有力的功能，包括搶先多任務、多線程、即插即用硬件兼容性、對稱多處理等。

　　調度中心計算機監控系統軟件是整個系統運行的核心。系統在運行中，SCADA服務器通過通信網絡實時監控門站、調壓站等的相關參數：如壓力、流量、溫度、閥狀態壓等。


系統除可將各子站的有關燃氣參數進行直觀顯示外，還具有各種報警功能，直接利用多媒體技術提示。另外系統還可對各種必要的燃氣參數進行存儲、統計，產生調度人員所需的各種統計報表，能夠十分方便的打印出來。


所有采集的監控系統數據和手工錄入的數據，按數據種類存入各種數據庫，操作人員可隨時對這些數據進行查詢、檢索、統計、制表和繪制曲線。本系統的數據庫采用SQL Server 2000數據庫，包括數據歷史庫和報警歷史庫。所有歷史數據都可以查詢、顯示和打印。


系統冗余熱備功能設計

　　為了提高系統可靠性，保障系統長時間安全穩定地運行，在選用高可靠性設備的同時，調度中心計算機監控系統設計采用多級冗余熱備的設計模式。


　　硬件冗余

　　兩臺實時數據服務器冗余熱備，當主要實時數據服務器故障時，備份實時數據服務器將接替主要實時數據服務器完成全部工作
　　通信前置機分為兩臺。兩臺通信前置機互為熱備，主通信前置機完成與遠程站的通信工作，備用通信前置機實時監測主通信前置機工作，當主通信處理機故障時，備用通信前置機上升為主要通信前置機，接替通信工作
　　調度中心磁盤陣列機采用RAID磁盤冗余陣列


　　軟件冗余

　　包括驅動程序和SCADA軟件的冗余。

　　驅動程序的冗余主要是指驅動程序的熱備方式。本系統采用的MGT OPC Server for iFix是支持Motorola MOSCAD RTU)的OPC I/O驅動程序，運行時，主OPC SERVER FOR MGT負責通過掃描無主RTU，備OPC SERVER FOR MGT并不對RTU發送掃描命令，只是與主驅動程序同步接收RTU上傳的數據。同樣數據控制輸出由主驅動程序完成，數據控制輸出不會發送到備驅動程序，即使發送到備驅動程序，也不會被執行，從而保證了上行數據和下行數據的唯一性。

SCADA軟件的冗余主要包括：實時、歷史、報警同步、控制輸出的唯一性等幾個方面。也就是說主SCADA是監視和控制的唯一的數據源，操作員站必須通過主SCADA進行監視和控制；備SCADA必須保證同主SCADA的實時數據同步。

驅動程序的切換和SCADA軟件的切換必須同步，否則數據的唯一性和可靠性沒有任何保障。冗余軟件DUALSCAD

　　負責設置SCADA軟件的主備狀態和驅動程序的主備狀態，保證主SCADA和主驅動程序在同一SCADA節點上是一致，避免出現同一SCADA節點上出現SCADA軟件狀態和驅動程序狀態不一致的情況。

數據庫采用的是SQL2000群集管理方式。

　　本系統中，兩個服務器采用Windows Server 2003企業版，數據庫采用SQL Server 2000企業版，外加一共享磁盤陣列，為了保證在一個時刻只有一個服務器在讀寫RAID磁盤，我們采用群集管理方式。由于Windows Server 2003、SQL Server 2000中內置Cluster群集功能，兩臺服務器就能輕松實現群集配置，SQL Server 2000（節點服務器A和B）互為熱備地對外提供服務，充分利用了服務器68硬件資源，大大提高了整個系統的可用性。

兩個服務器通過網絡連接，構成了一個提供服務的整體。當群集中的一個節點失效，另外一個可以通過失效切換的過程接替失效節點上運行的應用程序。同時，由于應用程序和客戶端所需要的數據是存儲在共享的RAID磁盤，在失效切換的過程中共享存儲的訪問控制權也由失效節點切換至運行節點上，客戶端和應用程序可以通過共享存儲設備繼續訪問必要的數據。這樣，通過群集，可以實現在一個服務器節點失效的情況下，仍然可以提供數據訪問和網絡服務的正常運行，從而保證了歷史數據的完整性以及客戶端的正常運行，實現了系統的高可用性和可靠性。


　　遠程客戶瀏覽

　　本系統采用 iClientTS來實現WEB發布的，是具有iClient功能的 Internet 瘦客戶端方案，是一個運行在Terminal Server上的全新的客戶端軟件，它實際上就是一個客戶端的終端服務形式，用戶以遠程桌面的形式訪問該應用程序。

　　Windows Server 2003終端服務器可用來管理每個客戶遠程登錄的資源，它提供了一個基于遠程桌面協議（RDP）的服務，使Windows Server 2003成為真正的多會話環境操作系統，并讓用戶能使用服務器上的各種合法資源。

　　當遠程的用戶通過IE瀏覽器運行它時，它可以為不同的客戶端同時運行幾個不同的進程，用戶通過瀏覽器可以看到標準的iFIX應用畫面。


　　結束語

　　襄樊大明天然氣公司SCADA系統是一個典型的遠程實時監控系統，目前，系統所采用的設備架構和功能模式，以及通訊方式都處于比較先進的水平。系統建成后，調度人員根據系統提供的信息全面、實時掌握系統運行參數和管網運行工況，進行綜合分析、優化調度，編制合理、經濟的供氣方案，使整個供氣管網在最經濟、最合理的情況下運行，以滿足工業及民用的需要。