第12讲SCADA系统通信

1、第12讲 SCADA系统通信SCADA系统的通信 SCADA系统的可靠性和有效性取决于主站到RTU以及RTU到主站的数据传输。 站场内部通信站1站2调控中心阀室RTU站n通信网络常用通信方式 电话线 微波 卫星 光纤 同轴电缆 电力线载波 数字数据信号在通信通道上传输时，必须转换为音频信号。 将数字信号转换成音频信号的技术叫调制 常用：调幅、调频、调相站场数据通信工业以太网 数据流向压力传感器温度传感器PLC机柜工作站显示器流量计现场仪表电动阀AODO/DIPID调节阀DO/DIAO/AI局域网现场总线打印机加热炉PLC局域网罐区 二、网络结构 网络结构图见附录 E IP 地址总汇 阿拉山口

2、128.195.1.51 （主） 128.195.1.52 （备） 托 托 128.195.2.51 （主） 128.195.2.52 （备） 独 山 子 128.195.3.51 （主） 128.195.3.52 （备） 独山子前置 128.195.3.55 （主） 128.195.3.56 （备） 9# 阀 室 128.195.4.51 （主） 128.195.4.52 （备） 10# 阀 室 128.195.5.51 （主） 128.195.5.52 （备） 阿拉山口首站 PLC 控制系统采用RockWell 公司的Control Logic 5000 系列 控制器、I/O 卡件以及Pr

3、osoft 公司的MCMR 卡件组成，其硬件组成如下图所示阿独管线阿拉山口站PLC硬件结构6个17 槽的机架为远程I/O 机架2 个7 槽的机架为控制器机架 CNBR 模块主要用于控制器的内部各机架之间的通讯左为 CNBR 模块 右为同轴电缆的连接情况 CNBR 模块当通讯正常时该模块的OK 灯一直显示为绿色，其前面板上 显示的是模块的信息，该模块在Control Net 中的节点号，以及错误提示等。 左图为 CNBR 模块，右图为同轴电缆的连接情况，它将所有的CNBR 模 块的A 网B 网分别串联起来，两端用终端电阻结束连接。 CNBR 模块 控制器的内部各机架之间的通讯。ENBT 模块 E

4、NBT 模块主要用于与外部通讯。即与上位机的通讯，与前置PLC 的通讯，与加热炉的通讯等。模块正常工作后OK 灯常绿，当模块出现故障时该指示灯显示为红色；网线插好并与交换机建立连接后，NET 灯闪烁，出现问题时不亮；模块正常通讯后LINK 等快速闪烁，出现问题时不亮。其前面板上显示的是模块的信息，IP 地址，以及错误提示。通过 RSLinx 可以看到ENBT 模块的状态，正常时如下图所示：通讯中断时会在相应的ENBT 模块显示红叉 第6 机架的最后一槽是MCMR，用于与第三方设备的通讯。 它有三个口，第一个是编程调试端口；第二个和第三个是通讯端口，可以分别设置他们的属性。GPS 对卫星信号的采

5、集GPS 电源GPS 时钟正常工作时，每一分钟给出一个50MS 的脉冲，以此来校准系统时钟的秒位毫秒位。 A-B支持 TCP/IP （Transmission Control Protocol/Internet Protocol）, 一个在以太网（Ethernet/IP）领域被广泛采用的协议，并且置入在 Windows 95/98/NT/2000/XP操作系统的每一个版本里。A-B通过支持TCP/IP 协议的以太网（Ethernet/IP）处理器或通讯模块，将带监控功能的控制系统和信息管理系统结合起来，使计算机能够访问使用SQL（Structured Query Language）的开放式数据

6、库。 所有的PLC都带有设备网Control Net模块，现场的所有信号通过Control Net网络实时传输到控制器，控制器的控制信号也是通过Control Net网络传输到现场设备中 通信介质及协议通信介质及协议 SCADA系统 双绞线、光纤、粗的或细的同轴电缆为目前应用最广泛的介质,并且任何长度的都有。 以太网（Ethernet/IP）拓扑 （或物理配置）： 在目前安装以太网（Ethernet/IP）用得最普遍的为星形拓扑通信介质通信介质 光纤结构：光纤裸纤一般分为三层： 中心高折射率玻璃芯（芯径一般为50或62.5m），中 间为低折射率硅玻璃包层（直径一般为125m），最外是加强用的树

7、脂涂层。光纤的优点光纤的优点：1. 光纤的通频带很宽.理论可达30亿兆赫兹。2. 无中继段长.几十到100多公里，铜线只有几百米。3 不受电磁场和电磁辐射的影响。4. 重量轻，体积小。 通信介质通信介质现场总线-双绞线 1*2*22AWGProfibus DP紫色现场总线 电缆, 1*2*18AWG Profibus PA兰色总线电缆, 1*2*18AWG橙黄色基金会现场总线FF2*15AWG+2*18AWG DeviceNet， RG-6/U四层屏蔽同轴电缆ControlNet 适用于一般自动化的中速数据传输，主要用于传感器、执行器、电气传动、PLC、纺织和楼宇自动化等。 采用RS485通信

8、标准，传输速率从9.6kbps到12Mbps，传输距离从1200M到l00m（与传输速率有关）。介质存取控制的基本方式为主站之间的令牌方式和主站与从站之间的主从方式，以及综合这两种方式的混合方式。 Profibus是一种比较成熟的总线，在工程上的应用十分广泛。总线连接器 总线连接器连接Profibus站与Profibus电缆之间进行信号传输，带有内置的终端电阻。 选择正确的工业以太网要考虑哪些因素？ 以太网通讯协议、以太网通讯协议、 电源、电源、 通信速率、通信速率、 工业环境认证考虑、工业环境认证考虑、 安装方式、外壳对散热的影响、安装方式、外壳对散热的影响、 简单通信功能和通信管理功能、简

9、单通信功能和通信管理功能、 电口或光口的考虑电口或光口的考虑 以太网（Ethernet/IP）拓扑 （或物理配置）： 在目前安装以太网（Ethernet/IP）用得最普遍的为星形拓扑。 网络设备: 集线器（集线器（HUB）和和以太网交换机以太网交换机 路由器 主要用于广域网或广域网与局域网的互连 集线器集线器工业以太网交换机以太网交换机 集线器接收到来自某一端口的消息，再将消息广播到其它所有的端口。对来自任一端口的每一条消息，集线器都会把它传递到其它的各个端口 。 非管理型交换机非管理型交换机（UnmanagedSwitch） 管理型交换机管理型交换机（ManagedSwitch） 管理型冗余

10、交换机管理型冗余交换机 构建冗余网络的主要方式主要有以下几种，构建冗余网络的主要方式主要有以下几种，STP、RSTP；环网冗余；环网冗余RapidRingTM以以及及Trunking。 1、STP及RSTP STP（Spanning Tree Protocol，生成树算法，IEEE 802.1D），是一个链路层协议，提供路径冗余和阻止网络循环发生。它强令备用数据路径为阻塞（blocked）状态。如果一条路径有故障，该拓扑结构能借助激活备用路径重新配置及链路重构。网络中断恢复时间为30-60s之间。RSTP（快速生成树算法，IEEE 802.1w）作为STP的升级，将网络中断恢复时间，缩短到1-

11、2s。生成树算法网络结构灵活，但也存在恢复速度慢的缺点。2、环网冗余RapidRingTM 为了能满足工业控制网络实时性强的特点，RapidRingTM孕育而生。这是在以太网网络中使用环网提供高速冗余的一种技术。这个技术可以使网络在中断后300ms之内自行恢复。并可以通过交换机的出错继电连接、状态显示灯和SNMP设置等方法来提醒用户出现的断网现象。这些都可以帮助诊断环网什么地方出现断开。 图解：用管理型交换机实现RapidRingTM环网连接，网络中断恢复时间小于300ms RapidRingTM也支持两个连接在一起的环网，使网络拓朴更为灵活多样。两个环通过双通道连接，这些连接可以是冗余的，避免单个线缆出错带来的问题。 3、主干冗余Trunking 将不同交换机的多个端口设置为Trunking主干端口，并建立连接，则这些交换机之间可以形成一个高速的骨干链接。不但成倍的提高了骨干链接的网络带宽，增强了网络吞吐量，而且还还提供了另外一个功能，即冗余功能。 如