第5章-SCADA系统

SCADA系统叶迎春22021/3/27SCADA系统基础知识–目录SCADA系统简介SCADA系统组成与功能SCADA系统典型架构SCADA应用领域SCADA应用实例32021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统简介1、什么是SCADA系统？SCADA：SupervisoryControlAndDataAcquisition，即数据采集与监控系统。数据采集：将（站场上的压力\温度\流量\阀位等）参数变成直观的数字显示出来的过程。监控：远程监视控制。它是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。功能：实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等。42021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统简介2、SCADA系统的发展历程SCADA系统发展到今天已经经历了四个阶段：形成阶段：SCADA概念形成与20世纪60年代。成型阶段：SCADA系统成型于70年代，基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统。功能阶段：80年代基于通用计算机的SCADA系统。网络阶段：90年代按照开放的原则，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术，能够实现大范围联网的SCADA。52021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统简介3、SCADA系统发展方向SCADA系统在不断完善，不断发展，其技术进步一刻也没停止过。当今，随着电力系统、铁道气化系统、供水系统、供气系统需求的提高以及计算机技术的发展，为SCADA系统提出新的要求，概括地说，有以下几点：（1）SCADA系统于其它系统的广泛集成；（2）专家系统、模糊决策、神经网络等新技术研究的应用；（3）面向对象技术、Internet技术及JAVA技术的应用；62021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统简介4、SCADA系统在我国管道管理中的应用80年代末东营-黄岛输油管道1992年投产的轮南-库尔勒管道1997年投产的库尔勒一鄯善输油管道2002年投产的兰成渝成品油管道2004年投产的西气东输管道2005年投产的西南成品油管道2007年投产的西部原油管道72021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统简介监控中心控制柜82021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统简介控制中心监控主界面输送管线主流程图92021/3/27SCADA系统基础知识–目录SCADA系统简介SCADA系统组成与功能SCADA系统典型架构SCADA应用领域SCADA应用实例102021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构2.1SCADA组成结构系统结构：三层结构，它包括调度中心、通信处理机和RTU。网络结构：在网络中的所有用户可以共享全部或部分信息资源，实现硬件、软件和数据共享。硬件配置：SCADA主机、操作员工作站、打印机、数据库、UPS电源、通信处理机、网络服务设备、现场仪表。软件配置：操作系统软件、SCADA系统软件、应用软件。112021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构2.1SCADA组成结构系统结构：三层结构，它包括调度中心、通信处理机和RTU。网络结构：在网络中的所有用户可以共享全部或部分信息资源，实现硬件、软件和数据共享。硬件配置：SCADA主机、操作员工作站、打印机、数据库、UPS电源、通信处理机、网络服务设备、现场仪表。软件配置：操作系统软件、SCADA系统软件、应用软件。122021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构2.1SCADA组成结构系统结构：三层结构，它包括调度中心、通信处理机和RTU。网络结构：在网络中的所有用户可以共享全部或部分信息资源，实现硬件、软件和数据共享。硬件配置：SCADA主机、操作员工作站、打印机、数据库、UPS电源、通信处理机、网络服务设备、现场仪表。软件配置：操作系统软件、SCADA系统软件、应用软件。132021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构2.2SCADA系统结构142021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构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RTUPLC2.3SCADA网络结构152021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构2.4.1控制中心CCS2.4.2站控系统SCS2.4.3现场仪表2.4.4通讯系统2.4SCADA硬件结构162021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构SCADA系统最高级别的一层；负责采集站控系统的数据及系统数据库的生成，对整个系统的工艺生产进行管理，优化，决策及控制；调控中心负责对全线进行集中监视、控制和调度管理。是长输管线SCADA系统的核心，一般位于管道的总调度室；总调下面设置若干分控制中心，具有监控功能。2.4.1控制中心：172021/3/2182021/3/2192021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构SCADA系统服务器管线调度员工作站工程师站交换机域控服务器Web服务器及防火墙激光打印机、大屏幕投影仪以太网接口，通讯采用局域网A、配置：202021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构1.监视各站的工作状态及设备运行情况，采集各站主要运行数据和状态信息。2.根据操作人员的要求或控制软件的要求向PLC发出操作指令，对各站进行遥控。3.根据操作人员的要求，在显示屏幕上随时提供有关管道系统运行状态的图形显示及历史数据的存储、比较和趋势显示。B、功能212021/3/24.在显示终端上进行操作人员培训。5、按规定时间间隔记录和打印各站的主要运行状态的图形显示及历史资料的比较和趋势显示、报表等。6.记录管道系统所发生的重大事情的报警、操作指令等。7SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构222021/3/27.报表生成和打印8.运行相关应用软件，对水击、检漏、清管、批量跟踪等工况进行检测、控制，进行数据分析、处理，系统优化模拟、调度决策指导等。9.时钟同步功能7SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构232021/3/2控制中心的结构242021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构2.4.1控制中心CCS2.4.2站控系统SCS2.4.3现场仪表2.4.4通讯系统2.4SCADA硬件结构252021/3/22.4.2站控系统：站按设备及功能可分为泵站、集输泵站和分输泵站，按位置可分为首站、末站、中间站。站控系统是指它们的中央控制系统。它除了要对站内重要设备的控制系统进行监控和协调以外，还要完成许多功能，如与调控中心的数据传输等。7SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构262021/3/2过程变量巡回检测和数据处理，压力、温度、差压；向控制中心报告经选择的数据和报警；提供运行状态、工艺流程、动态数据的画面、图像显示、报警、存储、记录、打印；除执行控制中心的控制命令外，还可独立进行工作，实现P&ID及其他控制，如进站、出站压力远程控制；实现流程切换；进行自诊断程序，并把结果报告控制中心；可燃气体浓度检测与消防设施状态检测；站场与线路阴极保护参数检测与记录；提供给操作人员操作记录和运行报告。站控系统功能：7SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构272021/3/2PLC/RTU系统工作站及软件系统计量系统可燃气体报警系统UPS系统网络设备交换机其他外设如打印机、传真机站控系统的组成：7SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构282021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构292021/3/2PLC：可编程序控制器（ProgrammableLogicController）简称PLC，是以微处理器为基础，综合了计算机技术、自动控制技术和通讯技术而发展起来的一种新型、通用的自动控制装置。PLC的硬件组成与微型计算机相似，其主机由CPU板、存储器、输入／输出（I／O）接口、电源等几大部分组成；可配备如编程器、图形显示器、通信接口等外部设备。7SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构302021/3/2ABB(AC800F)西门子(PLC)AB(PLC)7SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构312021/3/2远程终端单元（RTU）是一个术语，用来描述不仅能用就地控制层，是实现现场数据采集、计量、报警、停车保护、控制、显示与打印的黑匣子。它作为SCADA系统现场终端能按要求实时向主站发送信息，并接收来自主站的控制指令与信息，实现远程控制。各种SCADA系统中所应用的RTU功能与组成各不相同。RTU：7SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构322021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构332021/3/2起源不同:PLC起源于生产线自动化。主要应用于机械设备生产线。主要以顺序逻辑控制为主，主要的IO为DI和DO。RTU起源于石油天然气生产。由于石油天然气生产设备比较分布、且数量众多、环境恶劣。2、功能不同PLC主要用于室内的生产线，或站控制系。RTU主要用于室外生产控制设备。PLC与RTU：7SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构342021/3/23、通讯能力不同PLC一般是单机使用，或和本系列的产品使用。和其它产品之间的通讯比较麻烦。一般只支持本公司的通讯协议。RTU一般做为SCADA系统的一个部分，随着系统的增大系统中可能会有不同厂家的RTU。因此要求RTU具有通用的通讯协议。同于RTU大多以无线方式与中控室通讯，因此RTU能很好的支持无线通讯设备（电台、无线以太网、GPRS、CDMA等）4、使用场合不同PLC主要用于：生产线、流水线、部分厂站、配电系统、机床控制等。RTU主要用于：石油天然气生产、管道、城市天然气管网、供水管网、环境监测等。随意技术的融合，PLC也能做部分RTU的事情、RTU与可以完成PLC的工作。7SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构352021/3/2C站控软件介绍：用户登录主菜单介绍监视功能开关阀画面自动收发球报警事件362021/3/2372021/3/2382021/3/2392021/3/2电动阀操作402021/3/2收球控制412021/3/2报警有新报警产生时，报警栏闪烁，提示操作员有报警产生。报警的级别可以通过颜色来辨别：紧急报警为红色，高报为黄色，低报为灰色。422021/3/2事件提供实时显示和打印功能。能够如实的反映以前所发生的每一件事情，例如：电动阀何时开，操作员何时登录、又何时退出的，所有的报警极其对报警的确认都记录在事件里，既任一操作员在他值班时间里所执行的动作都可在事件里反映出来。432021/3/2PLC/RTU系统工作站及软件系统计量系统可燃气体报警系统UPS系统网络设备交换机其他外设如打印机、传真机站控系统的组成：7SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构442021/3/27SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构2.4.1控制中心CCS2.4.2站控系统SCS2.4.3现场仪表2.4.4通讯系统2.4SCADA硬件结构452021/3/2462021/3/2按安装位置分为：就地显示仪表：压力表、双金属温度计等；远传仪表：通过测量、变送再经电缆或引压管线、光纤远传到控制室显示；以控制室为界分为：一次仪表和；二次仪表；2.4.3常用检测仪表：按检测参数分四大类：温度仪表、压力仪表、液位仪表和流量仪表7SCADA系统基础知识–SCADA系统组成结构472021/3/2安装在现场，用于测量、变送的仪表称为“一次仪表”，如压