SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数据采集与监视控制系统(tǒng)。以远程数据采集和监控为主要功能的(de)SCADA系(xì)统和DCS、PLC一样,是工业过程自动化和信(xìn)息化不可(kě)或缺的基本(běn)系统。SCADA系统从70年代诞生,从基于专用计算机和(hé)专用(yòng)操作系统到(dào)基于(yú)通用计算(suàn)机、分布(bù)式计算机网络和数据库技术,能够实现(xiàn)大范围联网(wǎng),SCADA系统(tǒng)已经(jīng)发展为第三代(dài)以上。SCADA系统呈现出向开放的体系结构(gòu),在20世纪90年代中期, SCADA制造商与解决方案提(tí)供商越来越多地(dì)选择了开放的通信协议,如(rú)IEC60870-5-101/104、IEC61850、DNP3串行和DNP3 LAN/WAN,这使得(dé)用户在(zài)开(kāi)发系统时,可以更方(fāng)便地从(cóng)各(gè)种厂商的产品中(zhōng)加以选择,来实现优化的"混(hún)合匹配"。到了20世纪90年代后期(qī),各(gè)个I/O制造商(shāng)继续向着开放(fàng)性的方向(xiàng)发展,更多偏向于采用像MODBUSRTU/ASCII那(nà)样开(kāi)放的消息结构。2000年(nián)以后,随着以太网在工业领域应用被普遍接受,大(dà)多数SCADA市场仍然(rán)接受了(le)以(yǐ)太网技术。"软件即是服务"理念(niàn)也广泛深入到SCADA各个领域
由于SCADA系统三代(dài)的演进,工业互联网技术已经日益(yì)渗透到第三代(dài)SCADA系统,我(wǒ)们明显地发(fā)现ICT通信(xìn)系统的(de)迅猛发展极大地影响着(zhe)SCADA的体系结构(gòu),不但过去是这(zhè)样(yàng),今后还(hái)是这样。 SCADA系统已经(jīng)扩展到对移(yí)动的(de)过程、装(zhuāng)置和流程的数据进行采集和监控,可实现无时不有、无处(chù)不在的SCADA。
SCADA系(xì)统调度平台软件的用途(tú)涵盖从现(xiàn)场监控站到(dào)调(diào)度中心,为(wéi)企业提供(gòng)从下到上的完整的(de)生产信息采集与集成服(fú)务,从而为企业综合自动化、工厂数字化及(jí)完(wán)整的(de)"管控一体化"的解决方(fāng)案提(tí)供支撑平台。
在实(shí)际(jì)应用中,SCADA比DCS、PLC的应(yīng)用范围更广泛。它的应用一(yī)般分为(wéi)三大(dà)类:第一类是工业过程,包括加(jiā)工制造、生产、发电、装配(pèi)和(hé)炼油、石(shí)化等(děng);依照其被加工(gōng)的介质(zhì)流程分为连续、批处理和离散(sàn)。第(dì)二类(lèi)是基础设施,包括自来(lái)水厂和供水(shuǐ)管(guǎn)网、废水和污水管网(wǎng)和污水处理、输油/输气管线、输电和供电、大型通信系统及城市报(bào)警系统(tǒng)等(děng)。第三(sān)类是(shì)公共设施,包括对中大(dà)型建筑物、机场(chǎng)、码(mǎ)头及(jí)地铁等(děng)的空调(diào)监控(kòng)、能源管(guǎn)理和安保监控(kòng)等。
SCADA系(xì)统可以广泛的应(yīng)用于油田,天然气,水利,能(néng)源管理、市政、烟草,煤矿(kuàng)等(děng)行业的生产调度中心、能源管控中心、远程(chéng)维护中心(xīn)、企业数据中心的(de)部署与建设。
在应(yīng)用了SCADA系统后,可以(yǐ)取(qǔ)得了以(yǐ)下社会和经济效益:
极(jí)大地提高了生产和(hé)运行管理的安全性能和(hé)可靠程度;
生产配方管理的自动化可大大提高产品的质量和生产的效率;
极大地减低(dī)了生产人员面临恶劣工作环境的可能(néng)性,保(bǎo)证了工(gōng)作过(guò)程中第一位的人员(yuán)的安全性(xìng);
可大大地减少(shǎo)不必要的人工浪费;
通过(guò)生产过程(chéng)的集(jí)中控(kòng)制和管理,极大地提(tí)高企业作为一个整体效(xiào)率的竞争能力;
系统通过对设备生(shēng)产趋(qū)势的保留和(hé)处理,可提(tí)高预测突发事件的能力,在(zài)紧急情况(kuàng)下(xià)的快速反应(yīng)和(hé)处理能力可极大地减少(shǎo)生命和(hé)财产的损失,从而可(kě)带来(lái)潜在的社会和经(jīng)济效(xiào)益;
SCADA系(xì)统调度平台软件在调度控制中心和区域(yù)控制站(zhàn)通过SCADA系统可完成对系统的监控和运行管理,各工艺站(zhàn)场可实现无人职(zhí)守。
调度控制中心(xīn)的主要任务是(shì)通过各站控系统(tǒng)或RTU对管网进行数据采(cǎi)集及(jí)监控,同时实现系统的在线模拟(nǐ)、运(yùn)行计划、危险源及定位(wèi)、运行优化(huà)、计量管理、模拟培训(xùn)等任务。调度控制(zhì)中心的操作人员通过SCADA系统操作员工作站所(suǒ)提供(gòng)/显示的管网(wǎng)系统(tǒng)工艺过程的压力(lì)、温(wēn)度、流量(liàng)、密度、设备(bèi)运行状态等信息,完成对整个系统的操作和管理。其主(zhǔ)要功能如下:
数据采集和处理;工艺(yì)流程的动态显示;报警显示(shì)、管理(lǐ)以及事件的(de)查询、打(dǎ)印;实时数(shù)据的采集、归档、管(guǎn)理以(yǐ)及趋势图显示;历史数据的归档、管理以及趋势图显示;生(shēng)产统(tǒng)计报表的生成和打印(yìn);用户信息管(guǎn)理;下达调度和操作命令;危险源(yuán)定位;系统事故处理,发出ESD命令;安(ān)全(quán)保护;控制权限的(de)确定(dìng);对全系统进行时钟同(tóng)步;SCADA系统诊(zhěn)断;自控设备、仪表的故障诊断和分析;网络监(jiān)视及(jí)管理;通信信道监视及管理;数据通信信道故障时主(zhǔ)备信道(dào)的切换(huàn);为信息化系统提供数据;与企业自动化管理系统平(píng)台连接、进行数据交换;与上级(jí)计算机(jī)系统(tǒng)通信等。
为保(bǎo)证(zhèng)在意外事件发生时,仍能实(shí)时(shí)地(dì)对系统运行进行调度管理,保持实(shí)时数据的(de)采集、处理、存储的功能(néng)。后备(bèi)控制中心的作(zuò)用是(shì)在调度控(kòng)制中心由于任(rèn)何原因不能(néng)对系(xì)统实施监控(kòng)时,后备控(kòng)制(zhì)中心将(jiāng)接管系统控制权。
在正常情况下(xià),各工艺站场与主调(diào)度(dù)控制中心交换(huàn)信息。调度(dù)控制中心与后(hòu)备(bèi)控制中心通过(guò)电信公(gōng)网的DDN专线(主信道)和无线通讯(备用信道)进行数据实时传(chuán)输,保(bǎo)证数据同步。后备(bèi)控制中心随时监视和跟踪调度控制(zhì)中心的运(yùn)行状态,一旦(dàn)发现调度控制中心异常,立即自动或人工手动启动(dòng)门站的后备控制中(zhōng)心(xīn)接管监(jiān)控权。另外,调(diào)度(dù)控制(zhì)中心也可向通(tōng)信网管(guǎn)中(zhōng)心提出请求(qiú),将各工(gōng)艺站场SCS与RTU的(de)通信切(qiē)换(huàn)到后备控制中心。调(diào)度控制中心恢(huī)复正常后,它首(shǒu)先完成与(yǔ)后(hòu)备控制中心的数(shù)据同步,然(rán)后恢复对管(guǎn)网的监(jiān)控(kòng)权(quán)。