scada监控与数据采集技术
44页1、监控与数据采集技术SCADACh1 SCADA系统概述一、什么是SCADA系统 SCADA的英文是Supervisory Control And Data Acquisition,译成中文就是监控与数据采集。从其名称可以看出,其包含两个层次的功能:数据采集和监控。图1.1所示为一个市政工程SCADA系统。图1.1 SCADA系统实例污水处理厂监控系统 1、定义 SCADA系统是一类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,完成了对测控点分散的各种过程或设备的实时数据采集,本地或远程的自动控制,以及生产过程的全面实时监控,并为安全生产、调度、管理、优化和故障诊断提供必要和完整的数据及技术手段。 2、特点 一般来讲,SCADA系统特指分布式计算机测控系统,主要用于测控点十分分散、分布范围广泛的生产过程或设备的监控,通常情况下,测控现场是无人或少人值守。二、SCADA系统结构上位机:侧重监控功能下位机:直接控制功能通信网络:实现上、下位机数据交换如图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”的特征
2、。图1.2 SCADA系统结构 1、下位机(1)下位机功能:数据采集 下位机配置的各种输入设备(DI、AI等)进行数据采集控制 下位机配置的各种输出设备(DO、AO等)对现场设备进行控制 下位机接收上位机的监控,并且向上位机传输各种现场数据(2)下位机类型:远程终端单元RTU RTU(Remote Terminal Unit,RTU)是安装在远程现场的电子设备,用来监视和测量安装在远程现场的传感器和设备。它在提高信号传输可靠性、减轻主机负担、减少信号电缆用量、节省安装费用等方面的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及本地控制,进行本地控制时作为系统中一个独立的工作站,这时RTU可以独立的完成连锁控制、前馈控制、反馈控制、PID等工业上常用的控制调节功能;进行数据采集时作为一个远程数据通讯单元,完成或响应本站与中心站或其它站的通讯和遥控任务。 RTU的配置与程序执行: RTU的主要配置有CPU模板、IO(输入输出)模板、通讯接口单元,以及通讯机、天线、电源、机箱等辅助设备。 RTU能执行的任务流程取决于下载到CPU中的程序。应用程序可用工程中常用的编程语
3、言编写,如梯形图、C语言等。有些设备采用C语言编程。RTU的特点: (1)同时提供多种通讯端口和通讯机制。(2)提供大容量程序和数据存储空间。(3)高度集成的、更紧凑的模块化结构设计。(4)更适应恶劣环境应用的品质。 PLC(中、小型) 典型的小型PLC产品有三菱的FX2N系统PLC、西门子的S7200系统、OMRON的CPM1A等。 一些中、大型的SCADA系统的下位机会选用中型的PLC产品,如三菱的Q系列、西门子的S7-300、A-B公司的ControlLogix和施耐德的Quantum系列等。 PAC(可编程自动化控制器) 作为一种开放型的自动化控制设备,PAC在SCADA系统的下位机的应用逐步增多,主要的产品有:GE Fanuc公司的PACSystemsRX3i7i、NI公司的Compact FieldPoint、Beckoff公司 的CX1000、泓格科技的WinConLinCon系列、PAC-7186EX、A-B公司的CompactLogix和研华公司的ADAM-5510EKW等。 智能仪表 在一些侧重数据采集、信息集中管理与远程监管的应用中,远程控制功能要求较低。在这类S
4、CADA系统中,大量使用各种现场仪表做下位机,如智能流量计量表、冷量热量表、智能巡检仪等。 2、上位机(1)上位机组成: 上位机系统通常包括SCADA服务器、工程师站、操作员站、WEB服务器等,这些设备通常采用以太网联网。 实际的SCADA系统上位机系统到底如何配置还是根据系统规模和要求而定。根据安全性要求,上位机系统还可以实现冗余,即配置两台SCADA服务器,当一台出现故障时,系统自动却换到另外一台工作。 (2)上位机功能:数据采集和状态显示。远程监控。报警和报警处理。 事故追忆和趋势分析。与其他应用系统的结合。(3)选用工控机或商用机 在SCADA系统发展初期,上位机系统普遍采用工控机。因为工控机在商用计算机上进行了改装与加固,以适应工业应用的要求,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。 然而,近年来,随着商业机可靠性的不断增强,以及商用机与工控机之间较大的价格差距,SCADA系统选用商用机做上位机已经十分普遍。对于可靠性要求高的场合,可以通过热备等方式来实现。 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
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