SCADA系统

一、SCADA数据采集监控系统


SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统;它应用领域很广,可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。


在电力系统中,SCADA系统应用最为广泛,技术发展也最为成熟。它在远动系统中占重要地位,可以对现场的运行设备进行监视和控制,以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能,即我们所知的'四遥'功能.RTU(远程终端单元),FTU(馈线终端单元)是它的重要组成部分.在现今的变电站综合自动化建设中起了相当重要的作用。



SCADA系统


RTU(远程终端单元),FTU(馈线终端单元)是它的重要组成部分。在现今的变电站综合自动化建设中起了相当重要的作用。它是架构在PC 之上的生产自动化控制系统。当然不同领域的应用,所需功能也不尽相同,但是它们都具有以下基本特色:图形操作介面;系统状态动态模拟;即时和历史资料趋势曲线显示;警报处理系统;资料获取取与记录;报表输出。


二、SCADA系统运行结构。


1、人机界面(或简称为HMI)


一个可以显示程序状态的设备,操作员可以依此设备监控及控制程序。HMI会链接到SCADA系统的数据库及软件,读取相关信息,以显示趋势、诊断数据及相关管理用的信息,如定期维护程序、物流信息、特定传感器或机器的细部线路图、或是可以协助故障排除的专家系统。


HMI系统常会用图像的方式显示系统的信息,而且会用图像模拟实际的系统。操作员可以看到待控制系统的示意图。例如一个连接到管路的泵浦图标,可以显示泵浦正在运转,及管路中液体的流量,操作员可以使泵浦停机,HMI软件会显示管路中液体流量随时间下降。模拟图会包括线路图及示意图来表示制程中的元素,也可能用制程设备的图片,上面再加上动画说明制程情形。


SCADA系统的HMI软件一般会包括绘图软件,可以让系统维护者修改系统在HMI中的呈现方式。呈现方式可以简单到只有屏幕上的灯号,用灯号表示现场实际的状态情形,也可以复杂到是用多台投影机显示摩天大楼中所有的电梯位置或是铁路中所有列车的位置。


实现SCADA系统时,警告处理是很重要的一个部份。系统会监控指定的警告条件是否成立,以确定是否有警告事件发生。当有警告事件时,系统会采取对应的行动,例如启动一个或多个警告指示,或发出电子邮件或短信给系统管理者或SCADA操作员,告知已有警告事件。SCADA操作员需确认警告事件,有些警告事件在确认后其警告指示就会关闭,也有一些警告指示要在警告条件清除后才会关闭。



SCADA系统


2、(计算机)监控系统


可以采集数据,也可以提交命令监控程序的进行。


3、远程终端控制系统(Remote Terminal Unit,简称RTU)


可连接许多程序中用到的传感器,数据采集(Data acquisition)后将数字的数据传送给监控系统。


远程终端控制系统(RTU)可连接到其他设备。RTU可将设备上的电气信号转换为数字的值,例如一个开关或阀开/关的状态,或是仪器量测到的压力、流量、电压或电流。也可以借由信号转换及传送信号来控制设备,例如特定开关或阀的打开/关闭,或是设置一个泵浦的速度。


4、可编程逻辑控制器(programmable logic controller,简称PLC)


因为其价格便宜,用途广泛,也常用作现场设备,取代特殊功能的远程终端控制系统。


SCADA是调度管理层,PLC是现场设备层。PLC系统,即可编程控制器,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。SCADA的重点是在监视、控制,可以实现部分逻辑功能,基本用于上位;PLC单纯的实现逻辑功能和控制,不提供人机界面,实现操作需借助与按钮指示灯、HMI以及SCADA系统;


5、通信网络


是提供监控系统及RTU(或PLC)之间传输数据的管道。


传统的SCADA系统会使用广播、串行或是调制解调器来达到通信的机能,有些大型的SCADA系统(例如发电厂或铁路)也常会使用架构在同步光网络(SONET)或同步数字体系(SDH)上的以太网或网络协议。SCADA系统中的远程管理或监视机能常称为遥测。


三、设备状态模拟监控


SCADA系统


在办公环境中使用的SCADA远程监视进程的示例


可以使用SCADA概念构建大型和小型系统。这些系统的范围可以从几十到几千个进程循环,具体取决于应用程序。示例过程包括工业,基础设施和基于设施的流程,如下所述:


工业过程包括制造,过程控制,发电,制造和精炼,并且可以连续,批量,重复或离散模式运行。


基础设施流程可以是公共的或私有的,包括水处理和分配,废水收集和处理,油气管道,输配电和风力发电场。


设施流程,包括建筑物,机场,船舶和空间站。他们监控和控制供暖,通风和空调系统(HVAC),接入和能源消耗。


然而,SCADA系统可能存在安全漏洞,因此应对系统进行评估,以确定为减轻这些风险而实施的风险和解决方案。


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