四化建设示范区SCADA系统应用与维护

1、数字化培训部 陈宪德（一）（一）SCACA系统定义系统定义一、SCADASCADA系统组成系统组成井场集输注水注汽输油作业钻井管理区生产指挥中心生 产监 控生 产动 态生 产管 理应 急处 置报 警预 警调 度运 行厂级生产指挥中心生 产监 控生 产动 态生 产管 理应 急处 置报 警预 警调 度运 行报 警预 警石 油工 程调 度运 行应 急处 置公 用工 程生 产监 控油田生产指挥中心生 产动 态生 产管 理社 区服 务三级生产指挥平台SCADASCADA系统系统（一）（一）SCACA系统定义系统定义一、SCADASCADA系统组成系统组成井场集输注水注汽输油作业钻井管理区生产指挥中心生

2、产监 控生 产动 态生 产管 理应 急处 置报 警预 警调 度运 行厂级生产指挥中心生 产监 控生 产动 态生 产管 理应 急处 置报 警预 警调 度运 行报 警预 警石 油工 程调 度运 行应 急处 置公 用工 程生 产监 控油田生产指挥中心生 产动 态生 产管 理社 区服 务三级生产指挥平台SCADASCADA系统系统一、SCADASCADA系统组成系统组成监督控制与数据采集系统（监督控制与数据采集系统（ upervisory ontrol And ata cquisition）。）。遥测遥测、遥控遥控、遥调遥调、遥信遥信四遥：四遥：遥测遥测、遥控遥控、遥调遥调、遥信遥信、五遥：五遥：（一

3、）（一）SCACA系统定义系统定义简称：简称： SCADA遥视遥视 SCADA系统是一个功能强大的计算机远程监督控制与数据采集系统，它综系统是一个功能强大的计算机远程监督控制与数据采集系统，它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测控点分散的各的各种生产过程或现场设备的种生产过程或现场设备的实时数据采集实时数据采集，本地或远程的，本地或远程的自动控制自动控制与与调节调节，以及，以及生产过程的生产过程的全面实时监控全面实时监控，为安全生产、调度、管理、优化和故障诊断提供必，为安全生产、调度、管理、优化和故障诊断提供

4、必要和完整的数据及技术手段要和完整的数据及技术手段一、SCADASCADA系统组成系统组成（二）（二）SCACA系统组成系统组成架构第一部分：现场分布式数据采第一部分：现场分布式数据采集系统，又称下位机集系统，又称下位机硬件一、SCADASCADA系统组成系统组成（二）（二）SCACA系统组成系统组成第二部分：过程监控与管理系第二部分：过程监控与管理系统，又称上位机统，又称上位机一、SCADASCADA系统组成系统组成（二）（二）SCACA系统组成系统组成上位机网络系统，采用上位机网络系统，采用以太网以太网第三部分：数据通信网络第三部分：数据通信网络一、SCADASCADA系统组成系统组成（二

5、）（二）SCACA系统组成系统组成第三部分：数据通信网络第三部分：数据通信网络下位机网络系统，采用以太下位机网络系统，采用以太网、网、RS-485RS-485、ZigBeeZigBee一、SCADASCADA系统组成系统组成（二）（二）SCACA系统组成系统组成第三部分：数据通信网络第三部分：数据通信网络连接上位机与下位机的通信网连接上位机与下位机的通信网络系统络系统, ,采用光缆、无线网桥采用光缆、无线网桥一、SCADASCADA系统组成系统组成（二）（二）SCACA系统组成系统组成 SCADA SCADA系统广泛采用系统广泛采用“管理集中，控制分散管理集中，控制分散”的集散控制的集散控制思

6、想，因此，即使上、下位机通信中断，现场的测控装置思想，因此，即使上、下位机通信中断，现场的测控装置仍能正常工作，确保系统的安全和可靠运行。仍能正常工作，确保系统的安全和可靠运行。（三）（三） SCADA系统构架系统构架 一、SCADASCADA系统组成系统组成目前目前SCADA系统已经发展到第三个阶段：系统已经发展到第三个阶段：网络化网络化SCADA系统系统。系统以。系统以各种网各种网络技术络技术为基础，控制结构更加分散化，信息管理更集中。系统普遍采用客户机服为基础，控制结构更加分散化，信息管理更集中。系统普遍采用客户机服务器（务器（CS）和浏览器服务器结构（）和浏览器服务器结构（BS）两种体

7、系构架，大多数）两种体系构架，大多数SCADA系系统结构上包含这两者体系构架，但以统结构上包含这两者体系构架，但以CS结构为主，结构为主，BS结构主要是为了支持结构主要是为了支持Internet应用，以满足远程监控的需要。应用，以满足远程监控的需要。1、客户机服务器（、客户机服务器（CS）构架）构架 CS构架中客户机和服务器之间的通信构架中客户机和服务器之间的通信以以“请求响应请求响应”的方式进行。客户机先向的方式进行。客户机先向服务器发出请求，服务器再响应这个请求。服务器发出请求，服务器再响应这个请求。 CS结构最重要的特征是：它不是一个结构最重要的特征是：它不是一个主从环境主从环境，而是一

8、个，而是一个平等的环境平等的环境，即，即CS系统中各计算机在不同的场合既可能是系统中各计算机在不同的场合既可能是客户机客户机，也可能是，也可能是服务器服务器。（三）（三） SCADA系统构架系统构架 一、SCADASCADA系统组成系统组成2、浏览器服务器（、浏览器服务器（BS）构架）构架 用户可以通过浏览器去访问用户可以通过浏览器去访问Internet上的文本、数据、图像、动画、视频点播上的文本、数据、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和声音信息，这些信息都是由许许多多的Web服务器产生的，而每一个服务器产生的，而每一个Web服务服务器又可以通过各种方式与数据库服务器连

9、接，大量的数据实际存放在数据库服务器又可以通过各种方式与数据库服务器连接，大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：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，而且使得客户端不存在维护的问题。如在如在SCADA系统中，当系统中，当SCADA服务器向服务器向PLC或或RTU请求数据时，它是请求数据时，它是客户机客户机，而当其他操作站向而当其他操作站向SCADA服务器请求服务时，它就是服务器请求服务时，它就是服务器服务器。（一）（一） 上位机系统硬件上位机系统硬件二、SCADASC

10、ADA系统硬件系统硬件在四化建设示范区，下位机系统硬件就是安装在各个井场、计量站、注水站、在四化建设示范区，下位机系统硬件就是安装在各个井场、计量站、注水站、注汽站、联合站上的各种测控仪表、传感器注汽站、联合站上的各种测控仪表、传感器/ /变送器、执行器等。变送器、执行器等。在四化建设示范区，上微机系统就是管理区生产指挥中心，其硬件主要有：在四化建设示范区，上微机系统就是管理区生产指挥中心，其硬件主要有：SCADA服务器、服务器、数据服务器、数据服务器、Web服务器、网络服务器、工程师站、操作员站、视频服务器、视频存储器等。服务器、网络服务器、工程师站、操作员站、视频服务器、视频存储器等。根据

11、安全性能要求上微机系统应具备系统冗余功能，即配置两台根据安全性能要求上微机系统应具备系统冗余功能，即配置两台SCADASCADA服务器，当一服务器，当一台出现故障时，系统自动切换到另一台工作。台出现故障时，系统自动切换到另一台工作。（二）（二） 下位机系统硬件下位机系统硬件测控仪表测控仪表PLCPLC、油田专用、油田专用RTURTU、智能电参仪、高速球机、智能电参仪、高速球机传感器传感器/变送器变送器（无线）温度变送器、（无线）压力变送器、无线载荷传感器（无线）温度变送器、（无线）压力变送器、无线载荷传感器执行器执行器电磁阀、变频器、补光灯，高速球机电磁阀、变频器、补光灯，高速球机（三）（三）

12、 网络通信硬件网络通信硬件路由器、无线网桥、光通信设备、路由器、无线网桥、光通信设备、ZigBeeZigBee通信模块。通信模块。三、SCADASCADA系统软件系统软件计算机操作系统、计算机操作系统、SCADASCADA系统软件与实时数据库软件（系统软件与实时数据库软件（买断力控组态软件永久使买断力控组态软件永久使用权）用权）、PLCPLC程序程序四、四化建设之四化建设之SCADASCADA系统系统（二）（二）SCACA系统组成系统组成油田生产系统一般组成油田生产系统一般组成（二）（二）SCACA系统组成系统组成四化建设之四化建设之SCADASCADA整体架构整体架构功能性架构功能性架构前段

13、采集设备前段采集设备 |数据网络通道数据网络通道 |采集服务采集服务 |数据库存储数据库存储 |控制指挥系统控制指挥系统四、四化建设之四化建设之SCADASCADA系统系统五、史五、史127127生产指挥系统生产指挥系统现河采油厂管理中心（5队）无线汇聚基站（10队）无线汇聚基站 （29队）8787个井场、个井场、1111个计量站、个计量站、2 2个注水站个注水站史127示范区网络结构图 井场 计量站 注水站 井场 计量站 注水站加热炉加热炉分气包分气包分水器分水器设备成撬设备成撬抽油机抽油机变压器变压器区区监控通信杆监控通信杆单井井场占地：单井井场占地：40m50m2井式井场占地：井式井场占

14、地：46m60m五、史五、史127127生产指挥系统生产指挥系统现河采油厂管理中心（5队）无线汇聚基站（10队）无线汇聚基站 （29队）8787个井场、个井场、1111个计量站、个计量站、2 2个注水站个注水站史127示范区网络结构图 井场 计量站 注水站 井场 计量站 注水站五、史五、史127127生产指挥系统生产指挥系统现河采油厂管理中心（5队）无线汇聚基站（10队）无线汇聚基站 （29队）8787个井场、个井场、1111个计量站、个计量站、2 2个注水站个注水站 井场 计量站 注水站 井场 计量站 注水站2022-3-2124在注水站厂区、注水泵房设置监控点，实现整个站场的视频监控和自控

15、数据上传。水处理水处理系统来水系统来水注注水水井井注水泵注水泵M配水阀组配水阀组M喂水泵喂水泵史127示范区网络结构图五、史五、史127127生产指挥系统生产指挥系统井场数据井场数据采集采集图视频监控、油井示功图参数采集设备、电参数采集模块、加热炉远控、井场视频监控、油井示功图参数采集设备、电参数采集模块、加热炉远控、井场RTURTU视频监控视频监控抽油机智能控制柜抽油机智能控制柜示功图采集示功图采集进口温、压变送器进口温、压变送器数据传输数据传输五、史五、史127127生产指挥系统生产指挥系统（下位机）数据通信（下位机）数据通信图视频监控视频监控抽油机智能控制柜抽油机智能控制柜示功图采集示功图采集进口温、压变送器进口温、压变送器网络交换机网络交换机RJ45RJ45ZigBeeZigBeeZigBeeZigBeeRJ45RJ45无线网桥RJ45RJ45五、史五、史127127生产指挥系统生产指挥系统数据采集原理图数据采集原理图抽油机智能控制柜抽油机智能控制柜示功图采集示功图采集进口温、压变送器进口温、压变送器ZigBeeZigBeeZigBeeZigBee四、史四、史127127生产指挥系统生产指挥系统四、史四、史127127生产指挥系统生产指挥系统配水间数据配水间数据