第5章 SCADA系統(tǒng)

1、SCADA系統(tǒng)葉迎春22022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) 目錄SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介SCADA系統(tǒng)組成與功能SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu) SCADA應(yīng)用領(lǐng)域SCADA應(yīng)用實(shí)例32022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介1、什么是、什么是SCADA系統(tǒng)？系統(tǒng)？ SCADA：Supervisory Control And Data Acquisition，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集：將（站場(chǎng)上的壓力溫度流量閥位等）參數(shù)變成直觀的數(shù)字顯示出來(lái)的過(guò)程。 監(jiān)控：遠(yuǎn)程監(jiān)視控制。 它是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過(guò)程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。 功能：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及

2、各類信號(hào)報(bào)警等。42022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介2、SCADA系統(tǒng)的發(fā)展歷程系統(tǒng)的發(fā)展歷程 SCADA系統(tǒng)發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了四個(gè)階段： 形成階段：SCADA概念形成與20世紀(jì)60年代。 成型階段：SCADA系統(tǒng)成型于70年代，基于專用計(jì)算機(jī)和專用操作系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng) 。 功能階段：80年代基于通用計(jì)算機(jī)的SCADA系統(tǒng)。 網(wǎng)絡(luò)階段：90年代按照開(kāi)放的原則，基于分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍聯(lián)網(wǎng)的SCADA。52022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介3、SCADA系統(tǒng)發(fā)展方向系統(tǒng)發(fā)展方向 SCADA系統(tǒng)在不斷完善

3、，不斷發(fā)展，其技術(shù)進(jìn)步一刻也沒(méi)停止過(guò)。當(dāng)今，隨著電力系統(tǒng)、鐵道氣化系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供氣系統(tǒng)需求的提高以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，為SCADA系統(tǒng)提出新的要求，概括地說(shuō)，有以下幾點(diǎn)：（1）SCADA系統(tǒng)于其它系統(tǒng)的廣泛集成；（2）專家系統(tǒng)、模糊決策、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等新技術(shù)研究的應(yīng)用；（3）面向?qū)ο蠹夹g(shù)、Internet技術(shù)及JAVA技術(shù)的應(yīng)用；62022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介4、SCADA系統(tǒng)在我國(guó)管道管理中的應(yīng)用系統(tǒng)在我國(guó)管道管理中的應(yīng)用 80年代末東營(yíng)-黃島輸油管道 1992年投產(chǎn)的輪南-庫(kù)爾勒管道 1997年投產(chǎn)的庫(kù)爾勒一鄯善輸油管道 2002年投產(chǎn)的蘭成渝成品油管道

4、 2004年投產(chǎn)的西氣東輸管道 2005年投產(chǎn)的西南成品油管道 2007年投產(chǎn)的西部原油管道72022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介監(jiān)控中心監(jiān)控中心控制柜控制柜82022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介控制中心監(jiān)控主界面控制中心監(jiān)控主界面輸送管線主流程圖輸送管線主流程圖92022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) 目錄SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介SCADA系統(tǒng)組成與功能SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu) SCADA應(yīng)用領(lǐng)域SCADA應(yīng)用實(shí)例102022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)2.1 SCADA組成結(jié)構(gòu)組成

5、結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：三層結(jié)構(gòu)，它包括調(diào)度中心、通信處理機(jī)和RTU。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：在網(wǎng)絡(luò)中的所有用戶可以共享全部或部分信息資源，實(shí)現(xiàn)硬件、軟件和數(shù)據(jù)共享。 硬件配置：SCADA主機(jī)、操作員工作站、打印機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)、UPS電源、通信處理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)儀表。 軟件配置：操作系統(tǒng)軟件、SCADA系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。112022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)2.1 SCADA組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：三層結(jié)構(gòu)，它包括調(diào)度中心、通信處理機(jī)和RTU。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：在網(wǎng)絡(luò)中的所有用戶可以共享全部或部分信息資源，實(shí)現(xiàn)硬件、軟件和數(shù)據(jù)共享。 硬件配置：SCAD

6、A主機(jī)、操作員工作站、打印機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)、UPS電源、通信處理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)儀表。 軟件配置：操作系統(tǒng)軟件、SCADA系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。122022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)2.1 SCADA組成結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：三層結(jié)構(gòu)，它包括調(diào)度中心、通信處理機(jī)和RTU。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：在網(wǎng)絡(luò)中的所有用戶可以共享全部或部分信息資源，實(shí)現(xiàn)硬件、軟件和數(shù)據(jù)共享。 硬件配置：SCADA主機(jī)、操作員工作站、打印機(jī)、數(shù)據(jù)庫(kù)、UPS電源、通信處理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)備、現(xiàn)場(chǎng)儀表。 軟件配置：操作系統(tǒng)軟件、SCADA系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件。132022-2-107

7、 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)2.2 SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)142022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)2.3 SCADA網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)152022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)2.4.1控制中心控制中心CCS2.4.2站控系統(tǒng)站控系統(tǒng)SCS2.4.3現(xiàn)場(chǎng)儀表現(xiàn)場(chǎng)儀表2.4.4通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)2.4 SCADA硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)162022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)SCADA系統(tǒng)最高級(jí)別的一層；負(fù)責(zé)采集站控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)及系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)的生成，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工藝生產(chǎn)進(jìn)

8、行管理，優(yōu)化，決策及控制；調(diào)控中心負(fù)責(zé)對(duì)全線進(jìn)行集中監(jiān)視、控制和調(diào)度管理。是長(zhǎng)輸管線SCADA系統(tǒng)的核心，一般位于管道的總調(diào)度室；總調(diào)下面設(shè)置若干分控制中心，具有監(jiān)控功能。2.4.1控制中心：控制中心：172022-2-10182022-2-10192022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu) SCADA系統(tǒng)服務(wù)器 管線調(diào)度員工作站 工程師站 交換機(jī) 域控服務(wù)器 Web服務(wù)器及防火墻 激光打印機(jī)、大屏幕投影儀 以太網(wǎng)接口，通訊采用局域網(wǎng)202022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)1.監(jiān)視各站的工作狀態(tài)及設(shè)備運(yùn)行情況，采集各站主要運(yùn)行數(shù)據(jù)和狀態(tài)

9、信息。2.根據(jù)操作人員的要求或控制軟件的要求向PLC發(fā)出操作指令，對(duì)各站進(jìn)行遙控。3. 根據(jù)操作人員的要求，在顯示屏幕上隨時(shí)提供有關(guān)管道系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的圖形顯示及歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、比較和趨勢(shì)顯示。 212022-2-104.在顯示終端上進(jìn)行操作人員培訓(xùn)。5、按規(guī)定時(shí)間間隔記錄和打印各站的主要運(yùn)行狀態(tài)的圖形顯示及歷史資料的比較和趨勢(shì)顯示、報(bào)表等。6.記錄管道系統(tǒng)所發(fā)生的重大事情的報(bào)警、操作指令等。7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)222022-2-107.報(bào)表生成和打印8.運(yùn)行相關(guān)應(yīng)用軟件，對(duì)水擊、檢漏、清管、批量跟蹤等工況進(jìn)行檢測(cè)、控制，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、處理，系統(tǒng)優(yōu)化模擬、調(diào)度決策指

10、導(dǎo)等。9.時(shí)鐘同步功能7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)232022-2-10控制中心的結(jié)構(gòu)控制中心的結(jié)構(gòu)242022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)2.4.1控制中心控制中心CCS2.4.2站控系統(tǒng)站控系統(tǒng)SCS2.4.3現(xiàn)場(chǎng)儀表現(xiàn)場(chǎng)儀表2.4.4通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)2.4 SCADA硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)252022-2-102.4.2站控系統(tǒng)：站控系統(tǒng)：站按設(shè)備及功能可分為泵站、集輸泵站和分輸泵站，按位置可分為首站、末站、中間站。站控系統(tǒng)是指它們的中央控制系統(tǒng)。它除了要對(duì)站內(nèi)重要設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控和協(xié)調(diào)以外，還要完成許多功能，如與調(diào)控中心的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?/p>

11、。7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)262022-2-10過(guò)程變量巡回檢測(cè)和數(shù)據(jù)處理，壓力、溫度、差壓；向控制中心報(bào)告經(jīng)選擇的數(shù)據(jù)和報(bào)警；提供運(yùn)行狀態(tài)、工藝流程、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的畫(huà)面、圖像顯示、報(bào)警、存儲(chǔ)、記錄、打??；除執(zhí)行控制中心的控制命令外，還可獨(dú)立進(jìn)行工作，實(shí)現(xiàn)P&ID及其他控制，如進(jìn)站、出站壓力遠(yuǎn)程控制；實(shí)現(xiàn)流程切換；進(jìn)行自診斷程序，并把結(jié)果報(bào)告控制中心；可燃?xì)怏w濃度檢測(cè)與消防設(shè)施狀態(tài)檢測(cè)；站場(chǎng)與線路陰極保護(hù)參數(shù)檢測(cè)與記錄；提供給操作人員操作記錄和運(yùn)行報(bào)告。站控系統(tǒng)功能：7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)272022-2-10PLC/RTU系統(tǒng)系統(tǒng)工作

12、站及軟件系統(tǒng)工作站及軟件系統(tǒng)計(jì)量系統(tǒng)計(jì)量系統(tǒng)可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)UPS系統(tǒng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 交換機(jī)交換機(jī)其他外設(shè)其他外設(shè) 如打印機(jī)、傳真機(jī)如打印機(jī)、傳真機(jī)站控系統(tǒng)的組成：站控系統(tǒng)的組成：7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)282022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)292022-2-10PLC：可編程序控制器（Programmable Logic Controller）簡(jiǎn)稱PLC，是以微處理器為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和通訊技術(shù)而發(fā)展起來(lái)的一種新型、通用的自動(dòng)控制裝置。 PLC的硬件組成與微型計(jì)算機(jī)相似，其主機(jī)由CPU板、存

13、儲(chǔ)器、輸入輸出（IO）接口、電源等幾大部分組成；可配備如編程器、圖形顯示器、通信接口等外部設(shè)備。7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)302022-2-10ABB (AC800F)西門(mén)子(PLC)AB (PLC)7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)312022-2-10遠(yuǎn)程終端單元（遠(yuǎn)程終端單元（RTU）是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，用來(lái)描述不僅能用）是一個(gè)術(shù)語(yǔ)，用來(lái)描述不僅能用就地控制層，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、計(jì)量、報(bào)警、停車(chē)就地控制層，是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、計(jì)量、報(bào)警、停車(chē)保護(hù)、控制、顯示與打印的黑匣子。它作為保護(hù)、控制、顯示與打印的黑匣子。它作為SCADA系系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)終端能按要求實(shí)時(shí)向

14、主站發(fā)送信息，并接收來(lái)自統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)終端能按要求實(shí)時(shí)向主站發(fā)送信息，并接收來(lái)自主站的控制指令與信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。各種主站的控制指令與信息，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。各種SCADA系統(tǒng)中所應(yīng)用的系統(tǒng)中所應(yīng)用的RTU功能與組成各不相同。功能與組成各不相同。RTU：7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)322022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)332022-2-10起源不同:PLC起源于生產(chǎn)線自動(dòng)化。主要應(yīng)用于機(jī)械設(shè)備生產(chǎn)線。主要以順序邏輯控制為主，主要的IO為DI和DO。RTU起源于石油天然氣生產(chǎn)。由于石油天然氣生產(chǎn)設(shè)備比較分布、且數(shù)量眾多、環(huán)境惡劣。2、功能不同PLC主

15、要用于室內(nèi)的生產(chǎn)線，或站控制系。RTU主要用于室外生產(chǎn)控制設(shè)備。PLC與RTU：7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)342022-2-103、通訊能力不同PLC一般是單機(jī)使用，或和本系列的產(chǎn)品使用。和其它產(chǎn)品之間的通訊比較麻煩。一般只支持本公司的通訊協(xié)議。RTU一般做為SCADA系統(tǒng)的一個(gè)部分，隨著系統(tǒng)的增大系統(tǒng)中可能會(huì)有不同廠家的RTU。因此要求RTU具有通用的通訊協(xié)議。同于RTU大多以無(wú)線方式與中控室通訊，因此RTU能很好的支持無(wú)線通訊設(shè)備（電臺(tái)、無(wú)線以太網(wǎng)、GPRS、CDMA等）4、使用場(chǎng)合不同PLC主要用于：生產(chǎn)線、流水線、部分廠站、配電系統(tǒng)、機(jī)床控制等。RTU主要用于：

16、石油天然氣生產(chǎn)、管道、城市天然氣管網(wǎng)、供水管網(wǎng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。隨意技術(shù)的融合，PLC也能做部分RTU的事情、RTU與可以完成PLC的工作。7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)352022-2-10C 站控軟件介紹：用戶登錄主菜單介紹監(jiān)視功能開(kāi)關(guān)閥畫(huà)面自動(dòng)收發(fā)球報(bào)警事件362022-2-10372022-2-10382022-2-10392022-2-10電動(dòng)閥操作402022-2-10收球控制412022-2-10報(bào)警有新報(bào)警產(chǎn)生時(shí)，報(bào)警欄閃爍，提示操作員有報(bào)警產(chǎn)生。報(bào)警的級(jí)別可以通過(guò)顏色來(lái)辨別：緊急報(bào)警為紅色，高報(bào)為黃色，低報(bào)為灰色。422022-2-10事件提供實(shí)時(shí)顯示和打印功

17、能。能夠如實(shí)的反映以前所發(fā)生的每一件事情，例如：電動(dòng)閥何時(shí)開(kāi)，操作員何時(shí)登錄、又何時(shí)退出的，所有的報(bào)警極其對(duì)報(bào)警的確認(rèn)都記錄在事件里，既任一操作員在他值班時(shí)間里所執(zhí)行的動(dòng)作都可在事件里反映出來(lái)。432022-2-10PLC/RTU系統(tǒng)系統(tǒng)工作站及軟件系統(tǒng)工作站及軟件系統(tǒng)計(jì)量系統(tǒng)計(jì)量系統(tǒng)可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)UPS系統(tǒng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)設(shè)備 交換機(jī)交換機(jī)其他外設(shè)其他外設(shè) 如打印機(jī)、傳真機(jī)如打印機(jī)、傳真機(jī)站控系統(tǒng)的組成：站控系統(tǒng)的組成：7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)442022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)2.4.1控制中心控制中心CCS2

18、.4.2站控系統(tǒng)站控系統(tǒng)SCS2.4.3現(xiàn)場(chǎng)儀表現(xiàn)場(chǎng)儀表2.4.4通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)2.4 SCADA硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)452022-2-10462022-2-10按安裝位置分為：按安裝位置分為：就地顯示儀表：壓力表、雙金屬溫度計(jì)等；遠(yuǎn)傳儀表：通過(guò)測(cè)量、變送再經(jīng)電纜或引壓管線、光纖遠(yuǎn)傳到控制室顯示；以控制室為界分為：一次儀表和； 二次儀表；2.4.3 常用檢測(cè)儀表：常用檢測(cè)儀表： 按檢測(cè)參數(shù)分四大類：溫度儀表、壓力儀表、液位儀表和流量?jī)x表7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)472022-2-10安裝在現(xiàn)場(chǎng)，用于測(cè)量、變送的儀表稱為“一次儀表”，如壓力變送器、溫度變送器（熱電阻、熱電偶

19、）等。一次儀表：一次儀表：7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)482022-2-10安裝在值班室，用于顯示、記錄的儀表稱為“二次儀表”，如單針指示儀、數(shù)字顯示儀、記錄儀等。二次儀表二次儀表7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)492022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)2.4.1控制中心控制中心CCS2.4.2站控系統(tǒng)站控系統(tǒng)SCS2.4.3現(xiàn)場(chǎng)儀表現(xiàn)場(chǎng)儀表2.4.4通訊系統(tǒng)通訊系統(tǒng)2.4 SCADA硬件結(jié)構(gòu)硬件結(jié)構(gòu)502022-2-102.4.4通信網(wǎng)絡(luò)通信網(wǎng)絡(luò) 通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信，是SCADA系統(tǒng)的重要組成部分。與一般

20、的過(guò)程監(jiān)控相比，通信網(wǎng)絡(luò)在SCADA系統(tǒng)中扮演的作用更為重要，這主要因?yàn)镾CADA系統(tǒng)監(jiān)控的過(guò)程大多具有地理分散的特點(diǎn)，如無(wú)線通信機(jī)站系統(tǒng)的監(jiān)控。7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)512022-2-10（1）上位機(jī)系統(tǒng)：）上位機(jī)系統(tǒng)：主要是連接上位機(jī)、服務(wù)器、通信設(shè)備、打印設(shè)備的局域網(wǎng)絡(luò)。上位機(jī)還可以設(shè)置WEB服務(wù)器，提供遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。（2）下位機(jī)系統(tǒng)：下位機(jī)系統(tǒng)：包括連接I/O設(shè)備與控制器的現(xiàn)場(chǎng)總線，各種設(shè)備級(jí)總線等。（3）通信網(wǎng)絡(luò)：通信網(wǎng)絡(luò)：這部分網(wǎng)絡(luò)最復(fù)雜，形式最多樣，是SCADA系統(tǒng)的重要特點(diǎn)。網(wǎng)絡(luò)形式：Internet、Intranet。通信方式GPRS：光纖、GPR

21、S等。7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)522022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) 目錄SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介SCADA系統(tǒng)組成與功能SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu) SCADA應(yīng)用領(lǐng)域SCADA應(yīng)用實(shí)例532022-2-10 SCADA系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了集中式SCADA系統(tǒng)階段、分布式SCADA系統(tǒng)階段和網(wǎng)絡(luò)式SCADA系統(tǒng)三個(gè)階段。 集中式：采用集中式的處理方式，即將所有的功能集中在一個(gè)節(jié)點(diǎn)上(數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)展示)，我們稱之為單機(jī)模式。 分布式：?jiǎn)螜C(jī)模式的擴(kuò)展，可以實(shí)現(xiàn)客戶和服務(wù)器之間交叉訪問(wèn)。 網(wǎng)絡(luò)式：以各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，控制結(jié)構(gòu)更加分散化，信息管理更集中。以CS結(jié)構(gòu)為

22、主，BS結(jié)構(gòu)主要是為了支持Internet應(yīng)用，以滿足遠(yuǎn)程監(jiān)控的需要。7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu)542022-2-10 與第二代SCADA系統(tǒng)相比，第三代SCADA系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上更加開(kāi)放，兼容性更好，可以無(wú)縫集成到全廠綜合自動(dòng)化系統(tǒng)中。 由于SCADA系統(tǒng)的規(guī)?？梢詮膸装冱c(diǎn)到幾萬(wàn)點(diǎn)，用戶對(duì)SCAD系統(tǒng)的需求是多樣的，因此對(duì)其系統(tǒng)架構(gòu)提出了很高的要求。 7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu)552022-2-10客戶機(jī)服務(wù)器結(jié)構(gòu)：客戶機(jī)服務(wù)器結(jié)構(gòu)： CS結(jié)構(gòu)中客戶機(jī)和服務(wù)器之間的通信以“請(qǐng)求響應(yīng)”的方式進(jìn)行?？蛻魴C(jī)先向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器再響應(yīng)這個(gè)請(qǐng)求。 在S

23、CADA系統(tǒng)中，當(dāng)SCADA服務(wù)器向PLC/RTU請(qǐng)求數(shù)據(jù)時(shí)，它是客戶機(jī)，而當(dāng)其他操作站向SCADA服務(wù)器請(qǐng)求服務(wù)時(shí)，它就是服務(wù)器。顯然，這種結(jié)構(gòu)可以充分利用兩端硬件環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，將任務(wù)合理分配到客戶端和服務(wù)器端來(lái)實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)的通訊開(kāi)銷(xiāo)。 7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu)562022-2-10瀏覽器瀏覽器/ /服務(wù)器結(jié)構(gòu)：服務(wù)器結(jié)構(gòu)： 隨著Internet的普及和發(fā)展，以往的主機(jī)終端和CS結(jié)構(gòu)都無(wú)法滿足當(dāng)前的全球網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放、互連、信息隨處可見(jiàn)和信息共享的新要求，于是就出現(xiàn)了BS型結(jié)構(gòu)。7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu)572022-2-10 BS結(jié)構(gòu)最大特點(diǎn)是

24、： 用戶可以通過(guò)瀏覽器去訪問(wèn)Internet上的文本、數(shù)據(jù)、圖像、動(dòng)畫(huà)、視頻點(diǎn)播和聲音信息； 信息都是由許許多多的Web服務(wù)器產(chǎn)生的，而每一個(gè)Web服務(wù)器又可以通過(guò)各種方式與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接，大量的數(shù)據(jù)實(shí)際存放在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中。 這種結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點(diǎn)是：客戶機(jī)統(tǒng)一采用瀏覽器，這不僅讓用戶使用方便，而且使得客戶端不存在維護(hù)的問(wèn)題。 7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu)582022-2-103、兩種結(jié)構(gòu)比較、兩種結(jié)構(gòu)比較（1）BS模式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)模式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)BS結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在： 具有分布性特點(diǎn)，可以隨時(shí)隨地進(jìn)行查詢、瀏覽等業(yè)務(wù)處理。 業(yè)務(wù)擴(kuò)展簡(jiǎn)單方便，通過(guò)增加網(wǎng)頁(yè)即可增加服務(wù)器功

25、能。 維護(hù)簡(jiǎn)單方便，只需要改變網(wǎng)頁(yè)，即可實(shí)現(xiàn)所有用戶的同步更新。 開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，共享性強(qiáng)。7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu)592022-2-10BS 結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)表現(xiàn)在： 個(gè)性化特點(diǎn)明顯降低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)具有個(gè)性化的功能要求。 操作是以鼠標(biāo)為最基本的操作方式，無(wú)法滿足快速操作的要求。 頁(yè)面動(dòng)態(tài)刷新，響應(yīng)速度明顯降低。 功能弱化，難以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)模式下的特殊功能要求。7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu)602022-2-10（2）CS模式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)模式的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)CS結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在： 由于客戶端實(shí)現(xiàn)與服務(wù)器的直接相連，沒(méi)有中間環(huán)節(jié)，因此響應(yīng)速度快。 操作界面漂亮、形式多樣，

26、可以充分滿足客戶自身的個(gè)性化要求。 CS結(jié)構(gòu)的管理信息系統(tǒng)具有較強(qiáng)的事務(wù)處理能力，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的業(yè)務(wù)流程。 7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu)612022-2-10CS結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)表現(xiàn)在：結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)表現(xiàn)在： 需要專門(mén)的客戶端安裝程序，分布功能弱，針對(duì)點(diǎn)多面廣且不具備網(wǎng)絡(luò)條件的用戶群體，不能夠?qū)崿F(xiàn)快速部署安裝和配置。 兼容性差，對(duì)于不同的開(kāi)發(fā)工具，具有較大的局限性。若采用不同工具，需要重新改寫(xiě)程序。 開(kāi)發(fā)成本較高，需要具有一定專業(yè)水準(zhǔn)的技術(shù)人員才能完成。 7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu)622022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) 目錄SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介SCAD

27、A系統(tǒng)組成與功能SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu) SCADA應(yīng)用領(lǐng)域SCADA應(yīng)用實(shí)例632022-2-10電力系統(tǒng)中應(yīng)用：作為與EMS系統(tǒng)最重要子系統(tǒng)，已經(jīng)成為電力調(diào)度不可缺少的工具。鐵道氣化運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上的應(yīng)用：保證電氣化鐵路的安全可靠供電，提高鐵路運(yùn)輸?shù)恼{(diào)度管理水平。給水排水工程：目前計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)分水公司調(diào)度管理級(jí)、廠站調(diào)度控制級(jí)和車(chē)間控制級(jí)三個(gè)層次。石油、化工等領(lǐng)域：輸油、輸氣管道。7 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) SCADA系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域642022-2-107 SCADA系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí) 目錄SCADA系統(tǒng)簡(jiǎn)介SCADA系統(tǒng)組成與功能SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu) SCADA應(yīng)用領(lǐng)域SCADA應(yīng)用實(shí)例652022

28、-2-105.1 系統(tǒng)概述系統(tǒng)概述 城市燃?xì)庥邢薰緭碛刑烊粴馀錃忾T(mén)站一座，中高壓調(diào)壓站3座，閥室6座，區(qū)域和專用調(diào)壓站、柜400余座，中、低壓天然氣管網(wǎng)500余公里，擁有近10萬(wàn)居民用戶和工福戶400余戶。包括以下幾個(gè)部分：包括以下幾個(gè)部分：（1）調(diào)度中心1個(gè)；（2）配氣門(mén)站站控系統(tǒng)；（3）有人值守調(diào)壓站（柜）3座，站控系統(tǒng)；（4）閥室6個(gè)RTU終端；（5）無(wú)人值守調(diào)壓站（柜）5座RTU終端；（6）民用戶16座RTU終端；（7）工福戶10座RTU終端；城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)應(yīng)用662022-2-105.2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)： 城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)是采用以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為核心構(gòu)成三級(jí)式

29、的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的主要元素為調(diào)度監(jiān)控中心、高壓輸配門(mén)站、遠(yuǎn)程站（高/中壓調(diào)壓站、區(qū)域和專用調(diào)壓站、調(diào)壓箱、閥室）。本系統(tǒng)為三級(jí)分布式控制系統(tǒng)：本系統(tǒng)為三級(jí)分布式控制系統(tǒng)：一級(jí)：調(diào)度中心為系統(tǒng)控制管理級(jí)，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理和監(jiān)控。二級(jí)：帶有本地站控系統(tǒng)的門(mén)站和高中壓調(diào)壓站為系統(tǒng)過(guò)程控制級(jí)，負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。三級(jí)：分布于各個(gè)管網(wǎng)端站的RTU為遠(yuǎn)程檢測(cè)控制級(jí)。網(wǎng)絡(luò)：系統(tǒng)通過(guò)有線或有線通訊網(wǎng)絡(luò)有機(jī)地結(jié)合在一起構(gòu)成一個(gè)完整的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)。 城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)應(yīng)用672022-2-105.3 整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖：整個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖：城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)應(yīng)用682022-2-105

30、.4 調(diào)度中心網(wǎng)絡(luò)圖：調(diào)度中心網(wǎng)絡(luò)圖：城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)應(yīng)用692022-2-105.5 門(mén)站、有人值守調(diào)壓站網(wǎng)絡(luò)圖：門(mén)站、有人值守調(diào)壓站網(wǎng)絡(luò)圖：城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)應(yīng)用702022-2-105.6 無(wú)值守調(diào)壓站網(wǎng)絡(luò)圖：無(wú)值守調(diào)壓站網(wǎng)絡(luò)圖：城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)應(yīng)用712022-2-105.7 通訊方式：通訊方式： 在調(diào)度控制中心、門(mén)站、高中壓調(diào)壓站采用有線（光纖）為主，無(wú)線（GPRS）為備用的組網(wǎng)方式，以保證這些重要站點(diǎn)通訊的可靠性、穩(wěn)定性。在數(shù)據(jù)吞吐量較小、實(shí)時(shí)性要求不高、有線通訊網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到或單獨(dú)為此敷設(shè)線路不經(jīng)濟(jì)的區(qū)域或站點(diǎn)如：各類調(diào)壓站、中/低壓站、調(diào)壓箱、管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)等）僅采用

31、無(wú)線（GPRS）的通訊方式。城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)應(yīng)用722022-2-105.8 軟件產(chǎn)品：軟件產(chǎn)品： 本系統(tǒng)選用Wonderware公司的INTOUCH軟件作為二次開(kāi)發(fā)的組態(tài)平臺(tái)，Wonderware是全球最大的工控軟件公司之一，提供全面的工業(yè)企業(yè)解決方案，與IndustrialSQL Server和SuiteVoyager相配合，可以無(wú)縫地實(shí)現(xiàn)與管理信息系統(tǒng)的鏈接。 軟件產(chǎn)品分配表如下表：城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)應(yīng)用732022-2-105.9 系統(tǒng)功能：系統(tǒng)功能：本系統(tǒng)的主要功能如下：本系統(tǒng)的主要功能如下：數(shù)據(jù)采集和處理。全線輸氣系統(tǒng)及各站的啟動(dòng)和停輸。數(shù)據(jù)的顯示包括工藝流程的動(dòng)態(tài)顯示，

32、趨勢(shì)圖顯示。 報(bào)警顯示、管理以及事件的查詢、打印。將數(shù)據(jù)傳送到歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中。為其它管理系統(tǒng)如模擬仿真系統(tǒng)、MIS、GIS、Call Center等提供平臺(tái)接口，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)與GIS、MIS或Call Center等系統(tǒng)的集成。城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)應(yīng)用742022-2-105.10 顯示功能：顯示功能： 調(diào)度中心對(duì)采集到的各種數(shù)據(jù)，在顯示屏上以畫(huà)面、報(bào)表、圖像的形式動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)的工藝過(guò)程、參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)。顯示屏幕上可以顯示當(dāng)前監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，亦可顯示歷史數(shù)據(jù)（趨勢(shì)曲線）；顯示時(shí)，可以通過(guò)顏色變化、百分比、色標(biāo)填充等手段增強(qiáng)畫(huà)面的可視性。城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)應(yīng)用752022-2-1

33、05.11 數(shù)據(jù)存檔功能：數(shù)據(jù)存檔功能： 本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)采用Wonderware的IndutrialSQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，它是適用于工廠數(shù)據(jù)的高性能的實(shí)時(shí)關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)，內(nèi)嵌Mircosoft SQL Server，他們之間的集成時(shí)完美無(wú)縫的。在遠(yuǎn)程客戶端，可以使用于Mircorosoft SQL Server相同的訪問(wèn)工具和方法直接訪問(wèn)IndutrialSQL Server。 本系統(tǒng)中，INSQL SERVER直接從IOSERVER上讀取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行儲(chǔ)存，儲(chǔ)存周期為30秒，這種方式下，只需要運(yùn)行采集服務(wù)器（IOSERVER），工程師站和操作員站運(yùn)行是否都不會(huì)影響歷史數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存，從而保證了歷

34、史數(shù)據(jù)的完整和可靠性。 客戶端可以通過(guò)ODBC直接進(jìn)行訪問(wèn)和查詢。對(duì)于未進(jìn)行采集的數(shù)據(jù)可提供一個(gè)數(shù)據(jù)錄于窗口進(jìn)行補(bǔ)錄。城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)應(yīng)用762022-2-105.12 簡(jiǎn)單調(diào)度元素的分析：簡(jiǎn)單調(diào)度元素的分析： 調(diào)度中心系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的管理中樞，而調(diào)度人員又是調(diào)度中心系統(tǒng)的執(zhí)行者，因此如果調(diào)度系統(tǒng)能夠?yàn)檎{(diào)度人員提供一些參考信息，幫助調(diào)度人員更加科學(xué)、合理管理整個(gè)管網(wǎng)的運(yùn)行，將會(huì)節(jié)約能源，減少不必要的浪費(fèi)，增加經(jīng)濟(jì)效益。例如，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)上傳的運(yùn)行數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，可以得出高峰段用氣量。通過(guò)分析能夠提供以下信息：l 計(jì)算管網(wǎng)動(dòng)態(tài)量比；l 計(jì)算日、月、年累計(jì)流量；l 計(jì)算長(zhǎng)輸管線輸差率； l 計(jì)算管網(wǎng)平均壓力、最低點(diǎn)壓力；l 計(jì)算高峰段的用氣量；城市燃?xì)釹CADA系統(tǒng)應(yīng)用772022-2-105.