1、SCADA系統(tǒng)培訓(xùn),主講：任瑞軍 職務(wù)：技術(shù)支持部經(jīng)理,二零零八年一月,什么是SCADA系統(tǒng),SCADA（Supervisor Control And Data Acquisition）系統(tǒng)，即監(jiān)測(cè)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，屬分布式系統(tǒng)。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，獨(dú)立執(zhí)行分配的任務(wù)，不會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)節(jié)點(diǎn)的離線，影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)。其功能是用于生產(chǎn)過程的調(diào)度管理。即：實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的自動(dòng)控制，對(duì)工藝流程進(jìn)行全面、動(dòng)態(tài)和實(shí)時(shí)的監(jiān)視。,油氣田生產(chǎn) 天城市天然氣管網(wǎng) 城市自來水供水管網(wǎng) 水源地監(jiān)控 市政熱力管網(wǎng) 長(zhǎng)輸管道 大

2、用戶抄表 路燈控制,SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域,SCADA、DCS、PLC區(qū)別,1.應(yīng)用領(lǐng)域不同 SCADA系統(tǒng)主要應(yīng)用于控制設(shè)備多而分散的領(lǐng)域。 DCS主要應(yīng)用于連續(xù)生產(chǎn)，設(shè)備集中的領(lǐng)域：化工、石化 PLC主要應(yīng)用于生產(chǎn)線 2.應(yīng)用環(huán)境不同 SCADA中的RTU所處環(huán)境比較惡劣：低溫、高溫、強(qiáng)電磁 DCS、PLC處于工廠車間，或監(jiān)控中心，環(huán)境較好。 3.系統(tǒng)規(guī)模 SCADA和DCS系統(tǒng)規(guī)模較大。 PLC一般是單套使用。,SCADA系統(tǒng)培訓(xùn),SCADA概念的形成與發(fā)展歷程 通信系統(tǒng) 各行業(yè)應(yīng)用案例,SCADA概念的形成與發(fā)展歷程,SCADA（Supervisor Control And Data

3、 Acquisition）系統(tǒng)，即監(jiān)測(cè)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。其功能是在工業(yè)生產(chǎn)過程中，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的自動(dòng)控制，對(duì)工藝流程進(jìn)行全面、動(dòng)態(tài)和實(shí)時(shí)的監(jiān)視，并為生產(chǎn)、調(diào)度和管理提供必要的數(shù)據(jù)。,SCADA技術(shù)建立在計(jì)算機(jī)、通訊、控制、傳感器基礎(chǔ)上。SCADA系統(tǒng)目前主要應(yīng)用于市政管網(wǎng)、水利、石油、供電、環(huán)保等行業(yè)中，用于地理環(huán)境惡劣無人值守的環(huán)境下進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。 它的主要結(jié)構(gòu)由中央計(jì)算機(jī)管理系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制單元RTU（Remote Terminal Unit）等三級(jí)組成。,SCADA概念的形成與發(fā)展歷程,SCADA概念的形成與發(fā)展歷程,關(guān)于SCADA系統(tǒng)的發(fā)展過程，

4、我們說，自SCADA系統(tǒng)誕生之日起就與生產(chǎn)過程自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)技術(shù)及現(xiàn)代通信技術(shù)的發(fā)展有著非常緊密的聯(lián)系。SCADA系統(tǒng)發(fā)展到今天，大致經(jīng)歷了三個(gè)階段或者說三代。 第一代SCADA系統(tǒng)，可以說是基于專用計(jì)算機(jī)和專用操作系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)，如電力自動(dòng)化研究院為華北電網(wǎng)開發(fā)的SD176系統(tǒng)以及在日本日立公司為我國(guó)鐵道電氣化遠(yuǎn)動(dòng)系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的H-80M系統(tǒng)。這一階段是從計(jì)算機(jī)運(yùn)用到SCADA系統(tǒng)時(shí)開始到70年代。,SCADA概念的形成與發(fā)展歷程,第二代SCADA系統(tǒng)，應(yīng)該說是20世紀(jì)80年代開始的，它是一種基于通用計(jì)算機(jī)的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集、過程監(jiān)控的SCADA系統(tǒng)。在第二代中，廣泛采用當(dāng)時(shí)主流工業(yè)計(jì)算

5、機(jī)VAX等用作其中央處理機(jī)和采用工業(yè)微型計(jì)算機(jī)做為它的通用工作站，操作系統(tǒng)一般是通用的UNIX操作系統(tǒng)。在這一階段，SCADA系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化中與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析，自動(dòng)發(fā)電控制（AGC）以及網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)合到一起構(gòu)成了EMS系統(tǒng)（能量管理系統(tǒng)）。,SCADA概念的形成與發(fā)展歷程,第一代與第二代SCADA系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是基于集中式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且系統(tǒng)不具有開放性，因而系統(tǒng)維護(hù)，升級(jí)以及與其它聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成很大困難。 進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，工程技術(shù)界開始考慮按照“開放性原則”來設(shè)計(jì)新的SCADA系統(tǒng)，這就是“基于分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)的能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍聯(lián)網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)”，它通常被稱為第三代

6、SCADA系統(tǒng)。,SCADA概念的形成與發(fā)展歷程,這一階段是我國(guó)SCADA系統(tǒng)發(fā)展最快的階段，各種最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)都匯集進(jìn)SCADA系統(tǒng)中。 近年來出現(xiàn)的第四代SCADA系統(tǒng)，其系統(tǒng)的主要特征是采用Internet/Intranet網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及JAVA技術(shù)等嶄新的科學(xué)技術(shù)，繼續(xù)擴(kuò)大SCADA系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的集成，綜合安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的需要。,SCADA概念的形成與發(fā)展歷程,國(guó)內(nèi)外用于企業(yè)的SCADA發(fā)展?fàn)顩r特點(diǎn)：,基礎(chǔ)硬件和軟件由專用產(chǎn)品系統(tǒng)發(fā)展為通用、標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品系統(tǒng)； 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)由集中結(jié)構(gòu)向分布式結(jié)構(gòu)，進(jìn)而向客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)方向發(fā)展，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展

7、成為基于Internet/Intranet技術(shù)的全廠自動(dòng)化系統(tǒng)（即所謂的BS（Browser/Server）結(jié)構(gòu)；,SCADA概念的形成與發(fā)展歷程,其軟件功能更加齊全，表現(xiàn)在： 過程數(shù)據(jù)采集和自動(dòng)控制 運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視、手動(dòng)控制操作 廠級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和顯示 企業(yè)資源計(jì)劃（ERP） 應(yīng)用軟件及系統(tǒng)更加實(shí)用、方便、可靠；,SCADA概念的形成與發(fā)展歷程,生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）,任何一個(gè)企業(yè)，為了滿足對(duì)生產(chǎn)過程的調(diào)度指揮，均需設(shè)置一個(gè)“中央生產(chǎn)調(diào)度指揮中心”，以及指揮生產(chǎn)的“生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）”； 該SCADA系統(tǒng)通常由企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度指揮中心、分廠測(cè)控站（MCS: Measur

8、e & Control System）、管網(wǎng)RTU、有線/無線通信系統(tǒng)等構(gòu)成；因此，SCADA就構(gòu)成了企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（SAS）的核心系統(tǒng)。,SCADA概念的形成與發(fā)展歷程,企業(yè)生產(chǎn)過程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)功如下：,數(shù)據(jù)采集功能 數(shù)據(jù)傳輸功能 數(shù)據(jù)顯示及分析功能 報(bào)警功能 歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索、查詢及分析功能 報(bào)表顯示及打印功能 遙控功能 網(wǎng)絡(luò)功能,SCADA概念的形成與發(fā)展歷程,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,通訊技術(shù)與設(shè)備的選擇是構(gòu)建SCADA系統(tǒng)最豐富多彩的部分，SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，通訊技術(shù)的選擇十分重要。由于各種通訊技術(shù)之間融會(huì)貫通，試圖按分類去加以說明是十分困難而又

9、會(huì)漏洞百出的。這里，為敘述方便，只能牽強(qiáng)地加以分類。,通信系統(tǒng)分類：有線、無線 有線：光纖、公共電話網(wǎng)、專線 無線：衛(wèi)星、數(shù)傳電臺(tái)、無線網(wǎng)橋、GPRS,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,光纖通信方式簡(jiǎn)介,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,數(shù)傳電臺(tái)通信方式簡(jiǎn)介,下面分別對(duì)各類電臺(tái)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹： MDS公司生產(chǎn)的SCADA系列數(shù)據(jù)無線電臺(tái)是SCADA、遙測(cè)、遙信、遙控領(lǐng)域的專用通信設(shè)備，適用于定點(diǎn)、定向、長(zhǎng)距離、小容量數(shù)據(jù)的傳輸應(yīng)用。是目前市場(chǎng)上最具權(quán)威和市場(chǎng)占有率最高的產(chǎn)品。MDS電臺(tái)可用于中心

10、控制站與遠(yuǎn)程站之間的數(shù)據(jù)和話音通信，電臺(tái)的工作范圍在50公里之內(nèi)。,目前常用通信系統(tǒng)設(shè)備有MDS2710、MDS4710、OEM EL7052、OEM EL7054、GM950i、日晶886等幾類電臺(tái)。,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,數(shù)傳電臺(tái)通信方式簡(jiǎn)介,數(shù)字電臺(tái)的特性指標(biāo) MDS2710數(shù)字電臺(tái) 類型 ：點(diǎn)對(duì)多點(diǎn) 頻率范圍：220240MHz 傳輸速率：9600bps 信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)：EIA232 數(shù)據(jù)接口：DB25陰 信道間隔：6.25kHz步進(jìn) MDS4710數(shù)字電臺(tái) 類型 ：點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)，可用作主站 頻率范圍：330512MHz 傳輸速率：9600bps 信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)：EIA232 數(shù)據(jù)接口：D

11、B25陰,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,數(shù)傳電臺(tái)通信方式簡(jiǎn)介,OEM/SCADA點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)數(shù)傳電臺(tái)是專門用于SCADA專網(wǎng)及其他遙測(cè)、遙信、遙控系統(tǒng)的小型電臺(tái)。有兩款設(shè)計(jì)，有機(jī)殼的整機(jī)和無機(jī)殼的集成板（可直接與RTU、電子流量測(cè)控裝置或其他數(shù)據(jù)終端集成在一起）。是低成本，低功耗，高質(zhì)量，高性能的電臺(tái)典范。,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,數(shù)傳電臺(tái)通信方式簡(jiǎn)介,GM950i數(shù)傳電臺(tái) GM950i是美國(guó)MOTOROLA公司的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)數(shù)傳電臺(tái)，適用于定點(diǎn)、定向、長(zhǎng)距離、小容量數(shù)據(jù)傳輸。GM950i220-240MHZ電臺(tái)以數(shù)據(jù)傳送為主，話音傳輸為輔。內(nèi)置可擴(kuò)展接口，可安裝用戶自己

12、的調(diào)制解調(diào)器及其它相關(guān)數(shù)傳設(shè)備。,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,數(shù)傳電臺(tái)通信方式簡(jiǎn)介,性能參數(shù) 頻率范圍：220240MHz 傳輸速率：1200bps 接口類型：RS232接口 發(fā)射功率：525W可調(diào) 接收靈敏度高，0.35v(12dB SINAD) 64個(gè)信道容量,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,無線網(wǎng)橋通信方式簡(jiǎn)介,無線網(wǎng)絡(luò)概述 無線局域網(wǎng)是指以無線信道作傳輸媒介的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)（Wireless Local Area Network WLAN），無線網(wǎng)絡(luò)是有線聯(lián)網(wǎng)方式的重要補(bǔ)充和延伸，并逐漸成為計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中一個(gè)至關(guān)重要的組成部分。它是在有線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，使網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)具有可

13、移動(dòng)性，快速方便解決有線方式難以實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)信道的聯(lián)通問題。因而廣泛適用于需要可移動(dòng)數(shù)據(jù)處理或無法進(jìn)行物理傳輸介質(zhì)布線的領(lǐng)域。,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,無線網(wǎng)橋通信方式簡(jiǎn)介,擴(kuò)頻技術(shù)的特點(diǎn) 很強(qiáng)的抗干擾能力 可進(jìn)行多址通信 安全保密 抗多徑干擾,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,無線網(wǎng)橋通信方式簡(jiǎn)介,室外點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的無線網(wǎng)絡(luò),通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,GPRS通信方式簡(jiǎn)介,GPRS（General Packet Radio Service）是通用分組無線業(yè)務(wù)的英文縮寫，它是在現(xiàn)有GSM網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上疊加的一個(gè)專為高速數(shù)據(jù)通信而設(shè)計(jì)的新的網(wǎng)絡(luò)，其充分利用了現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)的設(shè)備，通過在G

14、SM網(wǎng)絡(luò)上增加一些硬件設(shè)備和軟件升級(jí)，形成一個(gè)新的網(wǎng)絡(luò)邏輯實(shí)體，手機(jī)通話繼續(xù)使用GSM，而數(shù)據(jù)的傳送便可使用GPRS，由于采用新型分組方式傳輸數(shù)據(jù)，理論上最高數(shù)據(jù)數(shù)率可達(dá)171.2kbit/s。,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,GPRS通信方式簡(jiǎn)介,1.永遠(yuǎn)在線：只要激活GPRS應(yīng)用后，將永遠(yuǎn)保持在線，不存在掉線問題；類似于一種無線專線網(wǎng)絡(luò)。2.按量計(jì)費(fèi)：雖然可以保持永遠(yuǎn)在線，但不必?fù)?dān)心費(fèi)用問題；因?yàn)橹挥挟a(chǎn)生通信流量時(shí)才計(jì)費(fèi)。她是一種面向使用的計(jì)費(fèi)，計(jì)費(fèi)方式更加科學(xué)合理。3.快速登錄：無需以往長(zhǎng)時(shí)間的撥號(hào)建立連接過程。4.自如切換：話音和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)可以切換使用，電話上網(wǎng)兩不誤。5.高速傳輸：G

15、PRS最高理論傳輸速度為171.2kbps，目前使用GPRS可以支持40Kbps左右的傳輸速率。,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,GPRS通信方式簡(jiǎn)介,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,通信協(xié)議,目前公司在項(xiàng)目上采用的通信協(xié)議有： Modbus RTU/ASCII-MB1驅(qū)動(dòng) Modbus TCP/IP-MBE驅(qū)動(dòng) 4100（BACK CAC）-ECH驅(qū)動(dòng) 4100L（陸梁項(xiàng)目） NETDDE OPC,通信系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用,SCADA系統(tǒng)組態(tài)軟件,組態(tài)的概念最早來自英文configuration 組態(tài)軟件（也就是稱上位機(jī)軟件），一般英文簡(jiǎn)稱有三種分別為HMI/MMI/SCADA

16、，中文翻譯為：人機(jī)界面/監(jiān)視控制和數(shù)據(jù)采集 軟件。目前組態(tài)軟件的發(fā)展迅猛，已經(jīng)擴(kuò)展到企業(yè)信息管理系統(tǒng)，管理和控制一體化，遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)以及在互聯(lián)網(wǎng)上的一系列的數(shù)據(jù)整合。 組態(tài)軟件是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開發(fā)環(huán)境，使用靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。,SCADA系統(tǒng)組態(tài)軟件,“組態(tài)”的概念是伴隨著集散型控制系統(tǒng)（Distributed Control System簡(jiǎn)稱DCS）的出現(xiàn)才開始被廣大的生產(chǎn)過程自動(dòng)化技術(shù)人員所熟知的。在組態(tài)軟件出現(xiàn)之前，工控領(lǐng)域的用戶通過手工或委托第三方編寫HMI應(yīng)用，開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，效率低，可靠性差；或者購(gòu)買

17、專用的工控系統(tǒng)，通常是封閉的系統(tǒng)，選擇余地小，往往不能滿足需求，很難與外界進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，升級(jí)和增加功能都受到嚴(yán)重的限制。,組態(tài)軟件的功能,1.設(shè)備通訊 2.數(shù)據(jù)采集及記錄功能 大多數(shù)組態(tài)軟件提供多種數(shù)據(jù)采集程序(driver)，可讀取各類設(shè)備的數(shù)據(jù)，并記錄。 3.腳本的功能 腳本語言是擴(kuò)充組態(tài)系統(tǒng)功能的重要手段。 4.畫面制作功能 可制作各種工藝畫面：工藝流程畫面、參數(shù)顯示畫面、參數(shù)設(shè)定畫面、報(bào)表畫面、歷史趨勢(shì)畫面、系統(tǒng)畫面、控制畫面。,組態(tài)軟件的功能,5.趨勢(shì)曲線繪制 可以繪制歷史曲線和實(shí)時(shí)曲線 6.報(bào)表打印 可以打印生產(chǎn)過程中的各種報(bào)表 7.報(bào)警功能 可以實(shí)時(shí)記錄現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)報(bào)警，并提供歷史報(bào)

18、警查詢和打印。,組態(tài)軟件的功能,8.操作權(quán)限 不同級(jí)別的操作人員可以進(jìn)行相應(yīng)級(jí)別的操作。 9.數(shù)據(jù)發(fā)布（WEB） 10.用戶管理 高級(jí)用戶可以增加或更改用戶權(quán)限,1.環(huán)境的可擴(kuò)展性 可擴(kuò)展性為用戶提供了在不改變?cè)邢到y(tǒng)的情況下，向系統(tǒng)內(nèi)增加新功能的能力，這種增加的功能可能來自于組態(tài)軟件開發(fā)商、第三方軟件提供商或用戶自身。 2.開放性 隨著管理信息系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)的普及，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的應(yīng)用已經(jīng)不僅僅局限于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。,組態(tài)軟件的特點(diǎn),國(guó)內(nèi)外常用組態(tài)軟件,第一個(gè)商品化監(jiān)控組態(tài)軟件Intouch 美國(guó) 美國(guó)，Intellution公司的FIX,IFIX 德國(guó)，Siemens WinCC 三維力控的組態(tài)軟件（ForceControl） 組態(tài)王 昆侖通態(tài)的組態(tài)軟件（MCGS） 太力公司組態(tài)軟件（電力專業(yè)） 安控電蜘蛛（Espider） 安控HMI,各行業(yè)應(yīng)用案例,（1）油田采油機(jī)群信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與控制； （2）全國(guó)城市自來水管網(wǎng)系統(tǒng)中的壓力等參數(shù)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與控制； （3）全國(guó)城市污水處理工程系統(tǒng)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與控制； （4）全國(guó)城市天然氣（煤氣）管網(wǎng)系統(tǒng)信號(hào)測(cè)控； （5）全國(guó)城市電網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與控制； （6）氣象站網(wǎng)信息系統(tǒng)數(shù)