《SCADA系统介绍》PPT课件.ppt

1、监视和数据收集技术SCADA、Ch1 SCADA系统概述、什么是SCADA系统，SCADA的英语是supervisorycontrolanddataacquisition，翻译成中文的是监视和数据收集。 从名称可以看出，它包括数据收集和监视两个级别的功能。 图1.1显示的是市政工程SCADA系统。 图1.1 SCADA系统实例污水处理厂监控系统，1，定义SCADA系统是一种强大的校正机远程监控和数据采集系统，综合利用校正机技术、控制技术、通信和网络技术，实现测量点分散的各种进程或设备完成了对本地或远程自动控制和生产过程的全面实时监控，2、特点一般来说，SCADA系统尤指分布式计算机测量系统，主

2、要用于测量点非常分散、分布范围广的生产过程或设备的监控，通常在测量现场无人或少人。 二、SCADA系统结构、上位机：以监控功能为重点的下位机：直接控制功能通信网络：实现上下机数据交换的图1.2所示。 从其结构可以看出，SCADA系统具有控制分散、管理集中的“集散控制系统”的特点。图1.2 SCADA系统构成、1、下位机、(1)下位机功能：配置在数据收集下位机的各种输入设备(DI、AI等)配置在数据收集控制下位机的各种输出设备(DO、AO等)控制现场设备，监视下位机接收上位机(2) 下级机种：远程终端单元RTU RTU(Remote Terminal Unit，RTU )是远程站点设置的电子设备

3、，监视测量远程站点设置的传感器和设备。 提高信号传输的可靠性、减轻本体负担、减少信号电缆的使用量、节约安装费用等优点也得到用户的肯定。 RTU的功能： RTU的主要作用是进行数据采集和局部控制，在进行局部控制时作为系统中的一个独立的站，此时RTU独立地在联锁控制、前馈控制、反馈控制、PID等工业上进行数据收集时，作为远程数据通信单元，完成或响应本站与中心站或其他站的通信或远程任务。 RTU的配置和程序运行： RTU的主要配置是辅助设备，如CPU模板、输入输出(IO )模板、通信接口单元、通信器、天线、电源、机箱等。 RTU可以执行的任务流取决于下载到CPU的程序。 应用程序可以用工程中常用的编

4、程语言编写，如梯形图、c语言等。 有些设备是用c语言编程的。 RTU的特征： (1)同时提供多个通信端口和通信机制。 (2)提供大容量程序和数据存储空间。 (3)高度整合的、更紧凑的模块结构设置修订。 (4)更好地适应恶劣环境应用的质量。 PLC (中小型)的典型小型PLC产品有三菱的FX2N系统PLC、西门子的S7200系统、OMRON的CPM1A等。 中大型SCADA系统的下位机会中，有三菱的q系列、西门子S7-300、A-B公司的控制逻辑、schneider的Quantum系列等中型PLC产品可供选择。 PAC (programble automation controller，可编程自

5、动化控制器)作为开放型的自动化控制设备，PAC在SCADA系统的下级机中的应用正在增加的主要产品是GE Fanuc公司的PACSystemsRX3i7i、NI公司的Compact FieldPoint WinConLinCon系列、PAC-7186EX、通用技术，智能仪表在以数据采集、信息集中管理、远程管理为重点的应用中对远程控制功能的要求较低。 在这样的SCADA系统中，将智能流量修正量表、冷热量修正、智能巡逻修正等各种现场修正作为下位机大量使用。、2、上位机、(1)上位机构成：上位机系统通常包括SCADA服务器、工程师站、操作站、WEB服务器等，这些设备通常采用以太网。 实际的SCADA系

6、统上位机系统如何配置，取决于系统的规模和要求。 根据安全性要求，上位机系统还可以实现冗馀。 也就是说，如果配置了两台SCADA服务，一方发生故障，系统会自动转移到另一方的工作。 (2)上位机功能：数据收集和状态显示。 远程监视。 警报和警报处理。 事故的回忆和趋势分析。 与其他应用系统的协作。 (3)选择机床或商用机，在SCADA系统发展初期上位机系统普遍采用机床。 机床由商用计算机进行改造和强化，以满足工业应用的要求，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方面。 但是，近年来随着商业机械可靠性的提高，以及商业机械与机床之间的巨大价格差异，SCADA系统选择商业机械作为上位机

7、非常普遍。 在可靠性要求高的情况下，可以用热备件等来实现。 3、通信网络、通信网络实现SCADA系统的数据通信，是SCADA系统的重要组成部分。 与一般的过程监视相比，通信网络在SCADA系统中发挥的作用更重要，这主要是因为SCADA系统监视的过程具有地理上分散的特征，例如对无线通信站系统的监视。 (1)上位机系统间网络：主要是连接上位机、服务、通信设备、印刷设备的局域网。 上位机还可以设置WEB服务，提供远程监视网络。 (2)下位机系统间网络：包括连接I/O机器和控制器的现场总线、各种机器水平总线等。 (3)连接上下机的通信网络这一部分的网络最复杂，形式最多样，是SCADA系统的重要特征。

8、4、检测和执行设备；(1)检测元件SCADA系统监测的残奥仪表按数据类型分为模拟量、数字量和脉冲量等，模拟量包括温度、压力、物位、流量等典型的过程残奥仪表和其他各种残奥仪表，数字量这些信号的取入由各种检测元件(传感器)来实现。 (2)执行机构接收下位机(控制器)的输出，变更操纵变量，使生产过程按预定正常动作。 在不同的行业中，执行机构的种类不同，在生产过程的监测中，各种气动机构得到了广泛应用，典型的是气动薄膜调节阀，以及各种开关阀。 另一方面，在制造业中，各种步进电机、变频器、伺服电机等调速设备被广泛使用。 三、SCADA系统的典型架构、SCADA系统的发展三个阶段：集中式SCADA系统阶段分

9、布式SCADA系统阶段网络型SCADA系统1 .集中式SCADA系统的所有监控功能依赖于一个主机网络协议相对简单，开放性差，功能弱。 网络化SCADA系统基于各种网络技术，控制结构更加分散并且信息管理更加集中。 客户端服务(CS )浏览器服务结构(BS )支持互联网应用程序以满足远程监控的需要。 与第二代SCADA系统相比，第三代SCADA系统在结构上更开放，兼容性好，可以无缝集成到整个工厂的综合自动化系统中。 由于SCADA系统的规模从数百点到数万点，用户对SCAD系统的需求多样化，对其系统架构提出了很高的要求。 SCADA系统是典型的分布式纠正器应用系统，其中，体系结构是软件系统中最基本的

10、，而良好的体系结构将意味着普遍、效率和稳定性。 由于体系结构是复杂事务的抽象化，所以良好的体系结构普遍适用，能够有效地满足各种各样的个人需求。 同时，体系结构在一段时间内保持稳定。如果需求发生变化，程序员不需要更改系统的体系结构。 1 .客户端-服务器结构和CS结构中的客户端与服务器之间的通信以“请求响应”的方式进行。 客户机向服务发出请求，如图1.3所示，服务响应于该请求。 CS结构的最重要的特征是，不是主从环境，而是平等的环境，在CS系统中，各个修正功能不同的情况下，有可能是客户端和服务器两者。 在CS应用中，用户仅会感兴趣完全解决他们的应用问题，并且图1.3中的客户端-服务器结构将由系统

11、中的哪台计算机或哪台计算机实现这些应用问题。 当SCADA服务器向PLC请求数据时是客户机，而当其它操作站向SCADA服务器请求服务时是服务器。 显然，该体系结构可以充分利用两端硬件环境的优势，合理地将任务分配给客户端和服务器端，从而降低系统通信开销。 2、随着浏览器/服务器结构、互联网的普及和发展，常规主机终端和CS结构无法满足当前全球网络的开放、互联、信息处所见及信息共享的新要求，BS型结构出现并如图1.4所示。图1.4浏览器服务器结构、BS结构的最大特征是，用户能够通过浏览器访问因特网上的文本、数据、图像、视频、视频命令和语音信息，从而这些信息全部由很多Web服务器生成，各个Web服务器

12、这种结构的最大优点是，客户端采用统一的浏览器，不仅用户方便，而且客户端不存在维护问题。 3、比较两种结构，(1)BS模式的优点和缺点BS结构的优点是具有分布性特点，可随时随地进行查询、阅览等业务处理。 业务扩展简单方便，可以通过添加网页添加服务功能。 维护简单，只需更改网页，即可同步更新所有用户。 开发简单，共享性高。 BS结构的缺点是个性化特征显着降低，不能实现个性化功能要求。 操作是以鼠标为基础的操作方式，不能满足快速操作的要求。 页面会动态更新，反应速度会显着降低。 功能变弱，难以实现以往模式下的特殊功能要求。 (2)CS模型的优点和缺点CS结构的优点是响应速度快，因为客户端实现与服务器

13、的直接连接，没有中间阶段。 操作界面干净，形式多样，能够充分满足客户自己的个性化要求。 CS结构的管理信息系统具有较强的事务处理能力，能够实现复杂的业务流程。 CS结构的缺点是需要专用的客户端安装程序，无法为分布式、多方面且没有网络条件的用户组实现快速部署安装和部署。 兼容性差，不同的开发工具有很大的限制。 使用不同的工具时，需要改写程序。 开发成本高，有一定专业水平的技术人员需要完成。 四、SCADA、PLC和DCS、SCADA系统集PLC系统现场测量功能强和DCS系统网络通信能力两大优点，性价比高，特别适用于测量点极为分散，控制要求特别高的情况。 PLC系统，即可编程控制器系统，适用于工业

14、现场测控，现场测控功能强，性能稳定，可靠性高，技术成熟，广泛使用，价格合理。 PLC多用作SCADA系统的下级机。 DCS系统(集散控制系统)适用于测量点数多、测量精度高、测量速度快的工业现场，其特点是分散控制和集中监控，网络通信能力强、测量功能强、运行可靠、易于扩展、结构方便、操作维护简单，但SCADA系统在结构上表现为上下机的结构，下机完成设备的直接控制，上机以信息集中管理为重点，上下机通过通信网络连接。 由于SCADA系统的受控分布可能极为分散，因此SCADA系统的通信通常比DCS复杂，且通信的形式也是多样的。 SCADA系统可以集成不同厂家的各种测量产品，开放性更好。 某一过程的DCS控制系统通常是某一固定模型。 五、SCADA系统的应用，在电力系统中SCADA系统的应用最广泛，技术发展也最成熟。 它作为能源管理系统(EMS系统)的最主要子系统，具有完善信息、提高效率、准确掌握系统运行状态、加快决策、快速诊断系统故障状态等优点，已成为当前电力调度不可或缺的工具。 它提高了电网运行的可靠性、安全性和经济效益，减轻