SCADA系统概述

一、什么是 成中文就是监督控制与数据采集。从其名称可以看出，其包含两个层次的功能：数据采集和监控。图 P R H E L P H I F T E B% U T Z A T I O B / M A U N b/ 网数 据 服 务 器工 作 站 W E B 服 务 器S C A D 器S C A D 器P r o f i b u I / 污 水 泵 站进 水 泵 房 曝 气 池污 泥 处 理配 电 间现 场 人机 界 面现 场 I / 水处理厂监控系统 1、定义 综合利用了计算机技术、控制技术、通信与网络技术，完成了对测控点分散的各种过程或设备的实时数据采集，本地或远程的自动控制，以及生产过程的全面实时监控，并为安全生产、调度、管理、优化和故障诊断提供必要和完整的数据及技术手段。 2、特点 一般来讲， 要用于测控点十分分散、分布范围广泛的生产过程或设备的监控，通常情况下，测控现场是无人或少人值守。 二、 上位机：侧重监控功能 下位机：直接控制功能 通信网络：实现上、下位机数据交换 如图 从其结构可以看出， 理集中的“集散控制系统”的特征。 G P R X 2 . 5卫 星P R H E L P H I F T E B% U T I L I Z A T I O B / M A U N I b/ 网数 据 服 务 器工 作 站 W E B 服 务 器W E B 客 户S C A D 器S C A D 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I n t e r n e tM o d e 服 务 器R T 1、下位机 （ 1）下位机功能： 数据采集 下位机配置的各种输入设备（ 行数据采集 控制 下位机配置的各种输出设备（ 现场设备进行控制 下位机接收上位机的监控，并且向上位机传输各种现场数据 （ 2）下位机类型： 远程终端单元 安装在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。它在提高信号传输可靠性、减轻主机负担、减少信号电缆用量、节省安装费用等方面的优点也得到用户的肯定。 行本地控制时作为系统中一个独立的工作站，这时 馈控制、反馈控制、 行数据采集时作为一个远程数据通讯单元，完成或响应本站与中心站或其它站的通讯和遥控任务。 I O（输入输出）模板、通讯接口单元，以及通讯机、天线、电源、机箱等辅助设备。 用程序可用工程中常用的编程语言编写，如梯形图、 些设备采用 （ 1）同时提供多种通讯端口和通讯机制。 （ 2）提供大容量程序和数据存储空间。 （ 3）高度集成的、更紧凑的模块化结构设计。 （ 4）更适应恶劣环境应用的品质。 、小型） 典型的小型 门子的 一些中、大型的 三菱的 门子的 编程自动化控制器） 作为一种开放型的自动化控制设备，要的产品有： 7i、 的格科技的 智能仪表 在一些侧重数据采集、信息集中管理与远程监管的应用中，远程控制功能要求较低。在这类 量使用各种现场仪表做下位机，如智能流量计量表、冷量热量表、智能巡检仪等。 2、上位机 （ 1）上位机组成： 上位机系统通常包括 程师站、操作员站、 些设备通常采用以太网联网。 实际的 据安全性要求，上位机系统还可以实现冗余，即配置两台 一台出现故障时，系统自动却换到另外一台工作。 （ 2）上位机功能： 数据采集和状态显示。 远程监控。 报警和报警处理。 事故追忆和趋势分析。 与其他应用系统的结合。 （ 3）选用工控机或商用机 在 位机系统普遍采用工控机。因为工控机在商用计算机上进行了改装与加固，以适应工业应用的要求，主要体现在：硬件结构、系统可靠性、抗干扰能力和环境适应性等。 然而，近年来，随着商业机可靠性的不断增强，以及商用机与工控机之间较大的价格差距， 于可靠性要求高的场合，可以通过热备等方式来实现。 3、通信网络 通信网络实现 一般的过程监控相比，通信网络在 主要因为 无线通信机站系统的监控。 （ 1）上位机系统： 主要是连接上位机、服务器、通信设备、打印设备的局域网络。 上位机还可以设置 供远程监控网络。 （ 2）下位机系统： 包括连接 I/种设备级总线等。 （ 3）连接上、下位机的通信网络 这部分网络最复杂，形式最多样，是 4、检测和执行设备 （ 1）检测元件 字量和脉冲量等，模拟量包括温度、压力、物位、流量等典型过程参数和其他各种参数，而数字量包括设备的启停状态等。 这些信号的获取要靠各种检测元件（传感器）实现。 （ 2）执行器 执行设备接受下位机（控制器）的输出，改变操纵变量，使生产过程按照预定要求正常运行。在不同的行业中，执行器类别不一样，如在生产过程监控中，各种气动执行器得到广泛应用，典型的就是气动薄膜调节阀，还有各种开关阀门。而在制造业中，各种步进电机、变频器、伺服电机等调速设备得到广泛应用。 三、 布式 集中式 采用广域网连接现场 络协议比较简单，开放性差，功能较弱。 网络化 制结构更加分散化，信息管理更集中。系统普遍以客户机服务器（ C S）和浏览器服务器结构（ B S）为基础，多数系统结构上包含这两者结构，但以 C 满足远程监控的需要。 与第二代 三代容性更好，可以无缝集成到全厂综合自动化系统中。 由于 户对 此对其系统架构提出了很高的要求。 这样的系统中，体系结构是软件系统中最本质的东西，良好的体系结构意味着普适、高效和稳定。由于体系结构是对复杂事务的一种抽象，良好的体系结构是普遍适用的，它可以高效地处理多种多样的个体需求。同时，体系结构在一定的时间内保持稳定。当需求发生变化时，程序员可以不用修改系统的体系结构。 1、客户机服务器结构 C 求响应”的方式进行。客户机先向服务器发出请求，服务器再响应这个请求，如图 C 不是一个主从环境，而是一个平等的环境，即 C 可能是服务器。在 C 户只关心完整地解决自己的应用问题，而不关心这些应用问题由系统中哪台或哪几台计算机来完成。 服 务 器客 户 机请 求响 应图 客户机服务器结构 如在 是客户机，而当其他操作站向 就是服务器。显然，这种结构可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到客户端和服务器端来实现，降低了系统的通讯开销。 2、浏览器 /服务器结构 随着 往的主机终端和 C 连、信息随处可见和信息共享的新要求，于是就出现了 B W e b 服 务 器客 户 机( 浏 览 器 )H T T P 请 求H T T P 响 应数 据 库服 务 器查 询图 浏览器服务器结构 B 户可以通过浏览器去访问 据、图像、动画、视频点播和声音信息，这些信息都是由许许多多的 每一个量的数据实际存放在数据库服务器中。这种结构的最大优点是：客户机统一采用浏览器，这不仅让用户使用方便，而且使得客户端不存在维护的问题。 3、两种结构比较 （ 1） B B 具有分布性特点，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理。 业务扩展简单方便，通过增加网页即可增加服务器功能。 维护简单方便，只需要改变网页，即可实现所有用户的同步更新。 开发简单，共享性强。 B S 结构的缺点表现在： 个性化特点明显降低，无法实现具有个性化的功能要求。 操作是以鼠标为最基本的操作方式，无法满足快速操作的要求。 页面动态刷新，响应速度明显降低。 功能弱化，难以实现传统模式下的特殊功能要求。 （ 2） C C 由于客户端实现与服务器的直接相连，没有中间环节，因此响应速度快。 操作界面漂亮、形式多样，可以充分满足客户自身的个性化要求。 C 实现复杂的业务流程。 C 需要专门的客户端安装程序，分布功能弱，针对点多面广且不具备网络条件的用户群体，不能够实现快速部署安装和配置。 兼容性差，对于不同的开发工具，具有较大的局限性。若采用不同工具，需要重新改写程序。 开发成本较高，需要具有一定专业水准的技术人员才能完成。 四、 能价格比高，特别适合测控点极为分散，对控制的要求不是特别高的场合。 统，即可编程控制器系统，适用于工业现场的测量控制，现场测控功能强，性能稳定，可靠性高，技术成熟，使用广泛，价格合理 。 统（集散控制系统），适用于测控点数多、测控精度高、测控速度快的工业现场，其特点是分散控制和集中监视，具有组网通讯能力、测控功能强、运行可靠、易于扩展、组态方便、操作维护简便，但系统的价格昂贵。 位机的结构，下位机完成设备的直接控制，而上位机侧重于信息集中管理，上、下位机通过通信网络连接。由于 此， 信的形式也会多种多样。 放性更好。而某一过程的 五、 在电力系统中， 术发展也最为成熟。 它作为能量管理系统（ 一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。 它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化有着不可替代的作用。 具体应用 楼宇自动化 生产线管理它 机械人、机件臂系统 其它生产行业 无人工作站系统 主要无人值守工作站 无线通讯基站网；