SCADA監(jiān)控組網(wǎng)總體設計修改

1、風電場SCADA監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)總體設計SCADA監(jiān)控組網(wǎng)總體設計l 1、SCADA監(jiān)控系統(tǒng)通信方式（1） 風電場SCADA的幾個術語 風電場SCADA：通常是指監(jiān)視控制整個站點或分散在廣袤地區(qū)的若干發(fā)電站點的集控系統(tǒng)，該系統(tǒng)/軟件用于在控制中心監(jiān)視、控制、管理風力發(fā)電機組。 LCO或RCO：LCO以及RCO分別表示就地控制中心以及遠程控制中心。風電場SCADA系統(tǒng)允許用戶在就地控制中心以及遠程控制中心監(jiān)視、控制、管理風電機組或風場。 交換機和路由器：指特定的網(wǎng)絡設備，交換機用于將風電機組、計算機和其他網(wǎng)絡設備聯(lián)接起來；路由器用于在不同的網(wǎng)絡間接收并轉發(fā)信息。 風電機組路由器：是指裝設于風電機組塔

2、底、通過因特網(wǎng)將單臺或多臺風電機組與一個遠程控制中心聯(lián)接起來的小設備。這些路由器通常稱為“工業(yè)路由器”或“M2M路由器”（M2M是指機對機）。 控制中心路由器：是指裝設于監(jiān)控中心站點的路由器。這些路由器可以是以小裝置形式存在的硬件路由器，或是嵌入在Windows或Linux PC版的軟件。 VPN：是指“虛擬專用網(wǎng)絡”，就是通過一個公用網(wǎng)絡（通常是因特網(wǎng)）建立一個臨時的、安全的連接，是一條穿過混亂的公用網(wǎng)絡的安全、穩(wěn)定的隧道。它可以通過特殊的加密的通訊協(xié)議在連接在Internet上的位于不同地方的兩個或多個企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)之間建立一條專有的通訊線路，就好比是架設了一條專線一樣，但是它并不需要真正的去

3、鋪設光纜之類的物理線路。（2）工業(yè)以太網(wǎng) 以太網(wǎng)是一種計算機局域網(wǎng)組網(wǎng)技術。IEEE制定的IEEE 802.3標準給出了以太網(wǎng)的技術標準，它規(guī)定了包括物理層的連線、電信號和介質(zhì)訪問層協(xié)議的內(nèi)容。以太網(wǎng)是當前應用最普遍的局域網(wǎng)技術。它很大程度上取代了其他局域網(wǎng)標準，如令牌環(huán)、FDDI和ARCNET。 工業(yè)以態(tài)網(wǎng)是指應用到工業(yè)控制系統(tǒng)的以態(tài)網(wǎng)。它有以下優(yōu)點：基于TCP/IP的以態(tài)網(wǎng)采用國際主流標準，協(xié)議開放、完善不同廠商設備容易互聯(lián)具有操作性；可以實現(xiàn)遠程訪問、遠程診斷；可以用不同的傳輸介質(zhì)靈活組合（如同軸電纜，雙絞線，光纖等），網(wǎng)絡速度快，可達千兆甚至更多；支持冗余連接配置，數(shù)據(jù)可達性強，數(shù)據(jù)有

4、多條通路可達目的地；容量幾乎無限制，不會因系統(tǒng)增大而出現(xiàn)不可預料的故障，有成熟可靠的系統(tǒng)安全體系；可降低投資成本。（3）風電場SCADA監(jiān)控的組網(wǎng)方式 風電場SCADA系統(tǒng)組網(wǎng)包括數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡。數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡如下圖所示，主要是指風力發(fā)電機主要設備運行數(shù)據(jù)的采集，由各設備PLC 直接將數(shù)據(jù)上送至交換機，通過交換機與風電場光纖以太網(wǎng)環(huán)路相連接，保證風電場內(nèi)部的集中監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸。風電機組數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡示意圖網(wǎng)絡設計l 常用的網(wǎng)絡設計有四種：總線型、星型、樹型和環(huán)型。總線型：總線型網(wǎng)絡指各網(wǎng)絡結點通過線路依次串聯(lián)的網(wǎng)絡。總線型網(wǎng)絡的特點是組網(wǎng)簡單，但信息傳輸占用同一物理鏈路，信號傳輸速率受

5、到限制 。 星型網(wǎng)絡是指某一結點與其他結點均有物理鏈路連接的網(wǎng)絡，其特點是主結點與其他結點均有獨立的傳輸鏈路，信息傳輸速率高，信息獨立，保密性好，但組網(wǎng)復雜，成本高。環(huán)型網(wǎng)絡是指依次將各網(wǎng)絡結點連接后，將鏈路首尾結點也連接的網(wǎng)絡，它使數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锢礞溌酚?個方向，但在數(shù)據(jù)傳輸過程中，必須考慮數(shù)據(jù)沖突問題。樹型網(wǎng)絡是一種網(wǎng)絡結點呈樹狀排列的層次結構。這種結構包含多個分支，每個分支又可以包含多個結點，結點按層次連接。其優(yōu)點是：網(wǎng)絡連接簡單，維護方便，易于擴展，故障容易分離和處理。但是這種結構可靠性不高，其中任何一個工作站或者鏈路的故障都會影響整個網(wǎng)絡的運行。與星型網(wǎng)絡相比，有很多相似的優(yōu)點，只是樹

6、型的擴展性更好而已。 實際在風電場由于風機數(shù)量較多，且相互之間的距離較遠，一般多采用樹型和環(huán)型網(wǎng)絡結構。風電場的機組之間的通信網(wǎng)絡多用環(huán)形，目前有以下幾種環(huán)形網(wǎng)絡結構：單環(huán)網(wǎng)結構 ：中央監(jiān)控服務器與現(xiàn)場各風機使用同一環(huán)網(wǎng) ，建議此方案建議應用在風機較少項目（10臺以下）上 。風機單環(huán)形網(wǎng)絡結構圖多環(huán)網(wǎng)接入服務器結構：多環(huán)網(wǎng)結構適應大規(guī)模風電場及現(xiàn)場線路復雜的要求，并保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)募磿r性、高效性(10臺以上)。網(wǎng)卡連接多環(huán)網(wǎng) ：交換機通過多網(wǎng)卡進入各環(huán)網(wǎng)，這樣通過物理連接確保各環(huán)網(wǎng)信息的獨立性 。中心交換機連接各環(huán)網(wǎng) ：使服務器端增強了可擴展性，將其他外圍服務器或終端接入風機通訊網(wǎng)，利于后期新

7、增風機功能 。多環(huán)相切結構 ：是指服務器已接入一風機環(huán)網(wǎng)，其他風機環(huán)網(wǎng)通過交換機切入此風機環(huán)網(wǎng)。這種網(wǎng)絡各風機環(huán)網(wǎng)接入同一環(huán)網(wǎng)，對此環(huán)的帶寬占用較多，對風機通訊速度有影響，但適合現(xiàn)場風機極為復雜線路。 多環(huán)相切結構 （4）風電場SCADA系統(tǒng)網(wǎng)絡設備網(wǎng)卡：網(wǎng)卡（Network Interface Card，簡稱NIC），也稱網(wǎng)絡適配器，是計算機連接局域網(wǎng)的基本部件。在構建局域網(wǎng)時，每臺計算機上必須安裝網(wǎng)卡。網(wǎng)卡的功能主要有兩個：一是將電腦的數(shù)據(jù)進行封裝，并通過網(wǎng)線將數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡上；二是接收網(wǎng)絡上傳過來的數(shù)據(jù)，并發(fā)送到電腦中。 集線器 ：就是我們通常見到的“HUB”，英文“HUB”是“中心”意

8、思，集線器的主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網(wǎng)絡的傳輸距離，同時把所有節(jié)點集中在以它為中心的節(jié)點上。它工作于OSI參考模型第二層，即“數(shù)據(jù)鏈路層”。 交換機（Switch）：它是集線器的升級換代產(chǎn)品，從外觀上來看的話，它與集線器基本上沒有多大區(qū)別，都是帶有多個端口的長方形盒狀體。交換機是按照通信兩端傳輸信息的需要，用人工或設備自動完成的方法把要傳輸?shù)男畔⑺偷椒弦蟮南鄳酚缮系募夹g統(tǒng)稱。廣義的交換機就是一種在通信系統(tǒng)中完成信息交換功能的設備。因用途不同交換機的相關性能也不同，見下表：路由器：用于在不同的網(wǎng)絡間接收并轉發(fā)信息。路由器主要有以下三個功能：第一，網(wǎng)絡互連：路由器支持

9、各種局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)接口，主要用于互連局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)，實現(xiàn)不同網(wǎng)絡互相通信；第二，數(shù)據(jù)處理：提供包括分組過濾、分組轉發(fā)、優(yōu)先級、復用、加密、壓縮和防火墻等功能； 第三，網(wǎng)絡管理：路由器提供包括路由器配置管理、性能管理、容錯管理和流量控制等功能。（5）風電場SCADA系統(tǒng)通信協(xié)議 通信協(xié)議：是指通信雙方的一種約定，約定包括對數(shù)據(jù) 格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守，也叫做通信控制規(guī)程，或稱傳輸控制規(guī)程。 通信協(xié)議具有層次性、可靠性和有效性。局域網(wǎng)中常用的通信協(xié)議主要包括TCP/IP、NETBEUI和IPX/SPX三種協(xié)議，每種協(xié)議

10、都有其適用的應用環(huán)境。 TCP/IP協(xié)議：是目前最常用的一種通信協(xié)議。 TCP/IP是由一組具有專業(yè)用途的多個子協(xié)議組合而成的，這些子協(xié)議包括TCP、IP、UDP、ARP、ICMP等。TCP/IP憑借其實現(xiàn)成本低、靈活性、在多平臺間通信安全可靠以及可路由性等優(yōu)勢迅速發(fā)展，并成為Internet中的標準協(xié)議。目前，TCP/IP已經(jīng)成為局域網(wǎng)中的首選協(xié)議，在最新的操作系統(tǒng)（如Windows XP、Windows Server2003等）中已經(jīng)將TCP/IP作為其默認安裝的通信協(xié)議。 NETBEUI協(xié)議：NETBEUI協(xié)議由NETBIOS（網(wǎng)絡基本輸入輸出系統(tǒng)）發(fā)展完善而來，該協(xié)議只需進行簡單的配置

11、和較少的網(wǎng)絡資源消耗，并且可以提供非常好的糾錯功能，是一種快速有效的協(xié)議。不過由于其有限的網(wǎng)絡節(jié)點支持（最多支持254個節(jié)點）和非路由性，使其僅適用于基于Windows操作系統(tǒng)的小型局域網(wǎng)中。 IPX/SPX協(xié)議：該協(xié)議主要應用于基于NetWare操作系統(tǒng)的Novell局域網(wǎng)中，基于其他操作系統(tǒng)的局域網(wǎng)（如Windows Server 2003）能夠通過IPX/SPX協(xié)議與Novell網(wǎng)進行通信。在Windows 2000/XP/2003系統(tǒng)中，IPX/SPX協(xié)議和NetBEUI協(xié)議被統(tǒng)稱為NWLink 。（novell網(wǎng)與internet網(wǎng)區(qū)別：novell網(wǎng)是局域網(wǎng)的一種，是局部小范圍使用

12、的。Intenet是廣域網(wǎng)，是世界性的。novell網(wǎng)可以加入到Intenet中。novell網(wǎng)所使用的協(xié)議，不能和Windows網(wǎng)通訊。如果novell網(wǎng)要上Intenet,必須安裝TCP/IP協(xié)議 。NETWARE屬基于服務器的網(wǎng)絡操作系統(tǒng)，現(xiàn)在國內(nèi)越來越少人使用。但其優(yōu)點非常顯著，在NETWARE做文件服務時，可靠性及效率都遠遠高于基于MicroSoft的系統(tǒng)，這些特點使用的有些網(wǎng)絡啟動型的系統(tǒng)，如網(wǎng)吧還是選用基本NOVELL作骨干） 2、風電場SCADA系統(tǒng)軟件構成（1）軟件環(huán)境 操作站和服務器用的是軟件環(huán)境一般使用的有LINUX ,微軟的WIDOWS NT/XP 環(huán)境等 。（2）支撐平臺 SCADA 系統(tǒng)一般由數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，網(wǎng)絡管理系統(tǒng)，圖形管理系統(tǒng)，報表管理系統(tǒng)，系統(tǒng)管理系統(tǒng)組成，各個系統(tǒng)完成各自的功能。 數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)一般具有以下功能：數(shù)據(jù)的快速存取,數(shù)據(jù)的組織,數(shù)據(jù)之間關系的建立,電網(wǎng)數(shù)據(jù)模型的建立，標準的訪問接口。 網(wǎng)絡管理系統(tǒng)要求網(wǎng)絡通信以獨立進程運行，以COM 接口方式與其它應用接口，它接收網(wǎng)絡