SCADA介绍

Page1CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.监控与数据采集技术SCADA010203SCADA系统概述SCADA系统结构SCADA系统典型架构目录/contents04SCADA典型应用Page3CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.什么是SCADA系统SCADA的英文是SupervisoryControlAndDataAcquisition，译成中文就是监控与数据采集。从其名称可以看出，其包含两个层次的功能：数据采集和监控。图1.1所示为一个市政工程SCADA系统。Page4CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.PRINTHELPALPHASHIFTENTERRUNDGERFIAJBKCL7M8N9ODGDGDGDGT3U0V.WXYZTAB%UTILIZATIONHUB/MAUNIC2BNC4Mb/s以太网数据服务器工作站WEB服务器SCADA服务器SCADA服务器Profibus现场I/O电台污水泵站进水泵房曝气池污泥处理配电间现场人机界面现场I/O图1.1SCADA系统实例－污水处理厂监控系统Page5CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.1、定义SCADA系统是一类功能强大的计算机远程监督控制与数据采集系统，它综合利用了计算机技术、控制技术、通信与网络技术，完成了对测控点分散的各种过程或设备的实时数据采集，本地或远程的自动控制，以及生产过程的全面实时监控，并为安全生产、调度、管理、优化和故障诊断提供必要和完整的数据及技术手段。Page6CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.2、特点一般来讲，SCADA系统特指分布式计算机测控系统，主要用于测控点十分分散、分布范围广泛的生产过程或设备的监控，通常情况下，测控现场是无人或少人值守。010203SCADA系统概述SCADA系统结构SCADA系统典型架构目录/contents04SCADA典型应用Page8CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.SCADA系统结构上位机：侧重监控功能下位机：直接控制功能通信网络：实现上、下位机数据交换如图1.2所示。从其结构可以看出，SCADA系统具有控制分散、管理集中的“集散控制系统”的特征。Page9CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.GPRS电台X2.5卫星PRINTHELPALPHASHIFTENTERRUNDGERFIAJBKCL7M8N9ODGDGDGDGT3U0V.WXYZTAB%UTILIZATIONHUB/MAUNIC2BNC4Mb/s以太网数据服务器工作站WEB服务器WEB客户SCADA服务器SCADA服务器以太网（或工业以太网）现场控制站点现场总线现场总线I/O设备InternetModem串口服务器RTUPLC图1.2SCADA系统结构Page10CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.1、下位机（1）下位机功能：数据采集下位机配置的各种输入设备（DI、AI等）进行数据采集控制下位机配置的各种输出设备（DO、AO等）对现场设备进行控制下位机接收上位机的监控，并且向上位机传输各种现场数据Page11CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.（2）下位机类型：远程终端单元RTURTU（RemoteTerminalUnit，RTU）是安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。它在提高信号传输可靠性、减轻主机负担、减少信号电缆用量、节省安装费用等方面的优点也得到用户的肯定。Page12CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.RTU的功能：RTU的主要作用是进行数据采集及本地控制，进行本地控制时作为系统中一个独立的工作站，这时RTU可以独立的完成连锁控制、前馈控制、反馈控制、PID等工业上常用的控制调节功能；进行数据采集时作为一个远程数据通讯单元，完成或响应本站与中心站或其它站的通讯和遥控任务。Page13CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.RTU的配置与程序执行：RTU的主要配置有CPU模板、I／O（输入／输出）模板、通讯接口单元，以及通讯机、天线、电源、机箱等辅助设备。RTU能执行的任务流程取决于下载到CPU中的程序。应用程序可用工程中常用的编程语言编写，如梯形图、C语言等。有些设备采用C语言编程。Page14CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.RTU的特点：（1）同时提供多种通讯端口和通讯机制。（2）提供大容量程序和数据存储空间。（3）高度集成的、更紧凑的模块化结构设计。（4）更适应恶劣环境应用的品质。Page15CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.PLC（中、小型）典型的小型PLC产品有三菱的FX2N系统PLC、西门子的S7200系统、OMRON的CPM1A等。一些中、大型的SCADA系统的下位机会选用中型的PLC产品，如三菱的Q系列、西门子的S7-300、A-B公司的ControlLogix和施耐德的Quantum系列等。Page16CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.PAC（可编程自动化控制器）作为一种开放型的自动化控制设备，PAC在SCADA系统的下位机的应用逐步增多，主要的产品有：GEFanuc公司的PACSystemsRX3i／7i、NI公司的CompactFieldPoint、Beckoff公司的CX1000、泓格科技的WinCon／LinCon系列、μPAC-7186EX、A-B公司的CompactLogix和研华公司的ADAM-5510EKW等。Page17CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.智能仪表在一些侧重数据采集、信息集中管理与远程监管的应用中，远程控制功能要求较低。在这类SCADA系统中，大量使用各种现场仪表做下位机，如智能流量计量表、冷量热量表、智能巡检仪等。Page18CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.2、上位机（1）上位机组成：上位机系统通常包括SCADA服务器、工程师站、操作员站、WEB服务器等，这些设备通常采用以太网联网。实际的SCADA系统上位机系统到底如何配置还是根据系统规模和要求而定。根据安全性要求，上位机系统还可以实现冗余，即配置两台SCADA服务器，当一台出现故障时，系统自动却换到另外一台工作。Page19CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.（2）上位机功能：数据采集和状态显示。远程监控。报警和报警处理。事故追忆和趋势分析。与其他应用系统的结合。Page20CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.（3）选用工控机或商用机在SCADA系统发展初期，上位机系统普遍采用工控机。因为工控机在商用计算机上进行了改装与加固，以适应工业应用的要求，主要体现在：硬件结构、系统可靠性、抗干扰能力和环境适应性等。然而，近年来，随着商业机可靠性的不断增强，以及商用机与工控机之间较大的价格差距，SCADA系统选用商用机做上位机已经十分普遍。对于可靠性要求高的场合，可以通过热备等方式来实现。Page21CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.3、通信网络通信网络实现SCADA系统的数据通信，是SCADA系统的重要组成部分。与一般的过程监控相比，通信网络在SCADA系统中扮演的作用更为重要，这主要因为SCADA系统监控的过程大多具有地理分散的特点，如无线通信机站系统的监控。Page22CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.（1）上位机系统间网络：主要是连接上位机、服务器、通信设备、打印设备的局域网络。上位机还可以设置WEB服务器，提供远程监控网络。Page23CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.（2）下位机系统间网络：包括连接I/O设备与控制器的现场总线，各种设备级总线等。（3）连接上、下位机的通信网络这部分网络最复杂，形式最多样，是SCADA系统的重要特点。Page24CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyright©2016CEGroupAllrightsreserved.4、检测和执行设备（1）检测元件SCADA系统中监控的参数按照数据类型可以分为模拟量、数字量和脉冲量等，模拟量包括温度、压力、物位、流量等典型过程参数和其他各种参数，而数字量包括设备的启／停状态等。这些信号的获取要靠各种检测元件（传感器）实现。Page25CorporateCoreCompetencyIndicator,Analysis&ImprovementCopyr