SCADA系统

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统;它应用领域很广,可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

在电力系统中,SCADA系统应用最为广泛,技术发展也最为成熟。它在远动系统中占重要地位,可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能,即我们所知的"四遥"功能.RTU(远程终端单元),FTU(馈线终端单元)是它的重要组成部分.在现今的变电站综合自动化建设中起了相当重要的作用。

SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统,涉及到组态软件、数据传输链路(如:数传电台、GPRS等)。

SCADA系统中的通信分为内部通信、与I/O设备通信、和外界通信。客户与服务器间以及服务器与服务器间一般有三种通信形式,请求式,订阅式与广播式。设备驱动程序与I/O设备通讯一般采用请求式,大多数设备都支持这种通讯方式,当然也有的设备支持主动发送方式。SCADA通过多种方式与外界通信。如OPC,一般都会提供OPC客户端,用来与设备厂家提供的OPC服务器进行通讯。因为OPC有微软内定的标准,所以OPC客户端无需修改就可以与各家提供的OPC服务器进行通讯。
系统构成
SCADA系统主要有以下部分组成:监控计算机、远程终端单元(RTU)、可编程逻辑控制器(PLC)、通信基础设施、人机界面(HMI)。

使用SCADA概念可以构建大型和小型系统。这些系统的范围可以从几十到几千个控制回路,具体取决于应用。示例流程包括工业,基础设施和基于设施的流程,如下所述:

工业过程包括制造,过程控制,发电,制造和精炼,并可以连续,间歇,重复或离散模式运行。
基础设施过程可以是公共的或私人的,包括水处理和分配,污水收集和处理,油气管道,电力输送和配电以及风力发电场。

设施流程,包括建筑物,机场,船舶和空间站。他们监视和控制暖气,通风和空调系统(HVAC),通道和能源消耗。
但是,SCADA系统可能存在安全漏洞,因此应对系统进行评估,以识别风险和解决方案,以减轻这些风险。

监控计算机是SCADA系统的核心,收集过程数据并向现场连接的设备发送控制命令。 它是指负责与现场连接控制器通信的计算机和软件,这些现场连接控制器是RTU和PLC,包括运行在操作员工作站上的HMI软件。 在较小的SCADA系统中,监控计算机可能由一台PC组成,在这种情况下,HMI是这台计算机的一部分。 在大型SCADA系统中,主站可能包含多台托管在客户端计算机上的HMI,多台服务器用于数据采集,分布式软件应用程序以及灾难恢复站点。 为了提高系统的完整性,多台服务器通常配置成双冗余或热备用形式,以便在服务器出现故障或故障的情况下提供持续的控制和监视。

远程终端单元

远程终端单元,也称为(RTU),连接到过程中的传感器和执行器,并与监控计算机系统联网。 RTU是“智能I / O”,并且通常具有嵌入式控制功能,例如梯形逻辑,以实现布尔逻辑操作。

可编程逻辑控制器

也称为PLC,它们连接到过程中的传感器和执行器,并以与RTU相同的方式联网到监控系统。 与RTU相比,PLC具有更复杂的嵌入式控制功能,并且采用一种或多种IEC 61131-3编程语言进行编程。 PLC经常被用来代替RTU作为现场设备,因为它们更经济,多功能,灵活和可配置。

通信基础设施

这将监控计算机系统连接到远程终端单元(RTU)和PLC,并且可以使用行业标准或制造商专有协议。 RTU和PLC都使用监控系统提供的最后一个命令,在过程的近实时控制下自主运行。 通信网络的故障并不一定会停止工厂的过程控制,而且在恢复通信时,操作员可以继续进行监视和控制。 一些关键系统将具有双冗余数据高速公路,通常通过不同的路线进行连接。

人机界面

人机界面(HMI)是监控系统的操作员窗口。它以模拟图的形式向操作人员提供工厂信息,模拟图是控制工厂的示意图,以及报警和事件记录页面。 HMI连接到SCADA监控计算机,提供实时数据以驱动模拟图,警报显示和趋势图。在许多安装中,HMI是操作员的图形用户界面,收集来自外部设备的所有数据,创建报告,执行报警,发送通知等。

模拟图由用来表示过程元素的线图和示意符号组成,或者可以由工艺设备的数字照片覆盖动画符号组成。

工厂的监督操作是通过HMI进行的,操作员使用鼠标指针,键盘和触摸屏发出命令。例如,泵的符号可以向操作员显示泵正在运行,并且流量计符号可以显示通过管道泵送了多少流体。操作员可以通过鼠标点击或屏幕触摸从模拟器切换泵。 HMI将显示管道中流体的流量实时减少。

SCADA系统的HMI包通常包含一个绘图程序,操作员或系统维护人员用来改变这些点在接口中的表示方式。这些表示可以像在屏幕上的交通灯一样简单,其代表现场中实际交通灯的状态,或者像代表摩天大楼中所有电梯的位置的多投影仪显示器一样复杂。

“历史记录”是HMI中的一项软件服务,它在数据库中存储带时间戳的数据,事件和报警,可以查询或用于填充HMI中的图形趋势。历史学家是从数据采集服务器请求数据的客户端。

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