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文檔簡介
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)字顯示出來的過程。 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)步一刻也沒停止過。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,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)簡介4、SCADA系統(tǒng)在我國管道管理中的應(yīng)用系統(tǒng)在我國管道管理中的應(yīng)用 80年代末東營-黃島輸油管道 1992年投產(chǎn)的輪南-庫爾勒管道 1997年投產(chǎn)的庫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、UPS電源、通信處理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)備、現(xiàn)場儀表。 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、UPS電源、通信處理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)備、現(xiàn)場儀表。 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、UPS電源、通信處理機(jī)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)設(shè)備、現(xiàn)場儀表。 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)場儀表現(xiàn)場儀表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)庫的生成,對整個(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)對全線進(jìn)行集中監(jiān)視、控制和調(diào)度管理。是長輸管線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,對水擊、檢漏、清管、批量跟蹤等工況進(jìn)行檢測、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)場儀表現(xiàn)場儀表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過程變量巡回檢測和數(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濃度檢測與消防設(shè)施狀態(tài)檢測;站場與線路陰極保護(hù)參數(shù)檢測與記錄;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,用來描述不僅能用)是一個(gè)術(shù)語,用來描述不僅能用就地控制層,是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、計(jì)量、報(bào)警、停車就地控制層,是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、計(jì)量、報(bào)警、停車保護(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)場終端能按要求實(shí)時(shí)向
14、主站發(fā)送信息,并接收來自統(tǒng)現(xiàn)場終端能按要求實(shí)時(shí)向主站發(fā)送信息,并接收來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大多以無線方式與中控室通訊,因此RTU能很好的支持無線通訊設(shè)備(電臺(tái)、無線以太網(wǎng)、GPRS、CDMA等)4、使用場合不同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)視功能開關(guān)閥畫面自動(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)警的級別可以通過顏色來辨別: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,操作員何時(shí)登錄、又何時(shí)退出的,所有的報(bào)警極其對報(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。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)場儀表現(xiàn)場儀表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:通過測量、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 常用檢測儀表:常用檢測儀表: 按檢測參數(shù)分四大類:溫度儀表、壓力儀表、液位儀表和流量儀表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,用于測量、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)場儀表現(xiàn)場儀表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)控的過程大多具有地理分散的特點(diǎn),如無線通信機(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)場總線,各種設(shè)備級總線等。(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:單機(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。 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)上更加開放,兼容性更好,可以無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)到幾萬點(diǎn),用戶對SCAD系統(tǒng)的需求是多樣的,因此對其系統(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“請求響應(yīng)”的方式進(jìn)行??蛻魴C(jī)先向服務(wù)器發(fā)出請求,服務(wù)器再響應(yīng)這個(gè)請求。 在S
23、CADA系統(tǒng)中,當(dāng)SCADA服務(wù)器向PLC/RTU請求數(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,將任務(wù)合理分配到客戶端和服務(wù)器端來實(shí)現(xiàn),降低了系統(tǒng)的通訊開銷。 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)都無法滿足當(dāng)前的全球網(wǎng)絡(luò)開放、互連、信息隨處可見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、: 用戶可以通過瀏覽器去訪問Internet上的文本、數(shù)據(jù)、圖像、動(dòng)畫、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)器又可以通過各種方式與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器連接,大量的數(shù)據(jù)實(shí)際存放在數(shù)據(jù)庫服務(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)展簡單方便,通過增加網(wǎng)頁即可增加服務(wù)器功
25、能。 維護(hù)簡單方便,只需要改變網(wǎng)頁,即可實(shí)現(xiàn)所有用戶的同步更新。 開發(fā)簡單,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,無法滿足快速操作的要求。 頁面動(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: 需要專門的客戶端安裝程序,分布功能弱,針對點(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,對于不同的開發(fā)工具,具有較大的局限性。若采用不同工具,需要重新改寫程序。 開發(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、廠站調(diào)度控制級和車間控制級三個(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)為三級分布式控制系統(tǒng):本系統(tǒng)為三級分布式控制系統(tǒng):一級:調(diào)度中心為系統(tǒng)控制管理級,負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的處理和監(jiān)控。二級:帶有本地站控系統(tǒng)的門站和高中壓調(diào)壓站為系統(tǒng)過程控制級,負(fù)責(zé)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制。三級:分布于各個(gè)管網(wǎng)端站的RTU為遠(yuǎn)程檢測控制級。網(wǎng)絡(luò):系統(tǒng)通過有線或有線通訊網(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 門站、有人值守調(diào)壓站網(wǎng)絡(luò)圖:門站、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 無值守調(diào)壓站網(wǎng)絡(luò)圖:無值守調(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、門站、高中壓調(diào)壓站采用有線(光纖)為主,無線(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)測點(diǎn)等)僅采用
31、無線(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)度中心對采集到的各種數(shù)據(jù),在顯示屏上以畫面、報(bào)表、圖像的形式動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)的工藝過程、參數(shù)、設(shè)備狀態(tài)。顯示屏幕上可以顯示當(dāng)前監(jiān)測的數(shù)據(jù),亦可顯示歷史數(shù)據(jù)(趨勢曲線);顯示時(shí),可以通過顏色變化、百分比、色標(biāo)填充等手段增強(qiáng)畫面的可視性。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)庫采用Wonderware的IndutrialSQL Server數(shù)據(jù)庫,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,內(nèi)嵌Mircosoft SQL Server,他們之間的集成時(shí)完美無縫的。在遠(yuǎn)程客戶端,可以使用于Mircorosoft SQL Server相同的訪問工具和方法直接訪問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ODBC直接進(jìn)行訪問和查詢。對于未進(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 簡單調(diào)度元素的分析:簡單調(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)場上傳的運(yùn)行數(shù)據(jù),經(jīng)過計(jì)算分析,可以得出高峰段用氣量。通過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.
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