SCADA係統

    SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)係統,即數據采集與監視控製係統。SCADA係統是以計算機為基礎的DCS與電力自動化監控係統;它應用領域很廣,可以應用於電力、冶金、石油、化工等領域的數據采集與監視控製以及過程控製等諸多領域。

 

SCADA係統說明

    SCADA係統是以計算機為基礎的生產過程控製與調度自動化係統。它可以對現場的運行設備進行監視和控製,以實現數據采集、設備控製、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能。 

由於各個應用領域對SCADA的要求不同,所以不同應用領域的SCADA係統發展也不完全相同。 

 在電力係統中,SCADA係統應用最為廣泛,技術發展也最為成熟。它作為能量管理係統(EMS係統)的一個最主要的子係統,有著信息完整、提高效率、正確掌握係統運行狀態、加快決策、能幫助快速診斷出係統故障狀態等優勢,現已經成為電力調度不可缺少的工具。它對提高電網運行的可靠性、安全性與經濟效益,減輕調度員的負擔,實現電力調度自動化與現代化,提高調度的效率和水平中方麵有著不可替代的作用。 

 SCADA在鐵道電氣化遠動係統上的應用較早,在保證電氣化鐵路的安全可靠供電,提高鐵路運輸的調度管理水平起到了很大的作用。在鐵道電氣化SCADA係統的發展過程中,隨著計算機的發展,不同時期有不同的產品,同時我國也從國外引進了大量的SCADA產品與設備,這些都帶動了鐵道電氣化遠動係統向更高的目標發展。

 

SCADA係統發展曆程

    SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)係統,全名為數據采集與監視控製係統。SCADA係統自誕生之日起就與計算機技術的發展緊密相關。SCADA係統發展到今天已經經曆了三代。 

第一代是基於專用計算機和專用操作係統的SCADA係統,如電力自動化研究院為華北電網開發的SD176係統以及在日本日立公司為我國鐵道電氣化遠動係統所設計的H-80M係統。這一階段是從計算機運用到SCADA係統時開始到70年代。 

第二代是80年代基於通用計算機的SCADA係統,在第二代中,廣泛采用VAX等其它計算機以及其它通用工作站,操作係統一般是通用的UNIX操作係統。在這一階段,SCADA係統在電網調度自動化中與經濟運行分析,自動發電控製(AGC)以及網絡分析結合到一起構成了EMS係統(能量管理係統)。第一代與第二代SCADA係統的共同特點是基於集中式計算機係統,並且係統不具有開放性,因而係統維護,升級以及與其它聯網構成很大困難。 

 90年代按照開放的原則,基於分布式計算機網絡以及關係數據庫技術的能夠實現大範圍聯網的EMS/SCADA係統稱為第三代。這一階段是我國SCADA/EMS係統發展最快的階段,各種最新的計算機技術都匯集進SCADA/EMS係統中。這一階段也是我國對電力係統自動化以及電網建設投資最大的時期,國家計劃未來三年內投資2700億元改造城鄉電網可見國家對電力係統自動化以及電網建設的重視程度。  SCADA計算監測中心

第四代SCADA/EMS係統的基礎條件已經誕生。該係統的主要特征是采用Internet技術、麵向對象技術、神經網絡技術以及JAVA技術等技術,繼續擴大SCADA/EMS係統與其它係統的集成,綜合安全經濟運行以及商業化運營的需要。 SCADA係統在電氣化鐵道遠動係統的應用技術上已經取得突破性進展,應用上也有迅猛的發展。由於電氣化鐵道與電力係統有著不同的特點,在SCADA係統的發展上與電力係統的道路並不完全一樣。在電氣化鐵道遠動係統上已經成熟的產品有由我所自行研製開發的HY200微機遠動係統以及由西南交通大學開發的DWY微機遠動係統等。這些係統性能可靠、功能強大,在保證電氣化鐵道供電安全,提高供電質量上起到了重要的作用,對SCADA係統在鐵道電氣化上的應用功不可沒。

 

SCADA體係結構硬件結構

    通常SCADA係統分為兩個層麵,即客戶/服務器體係結構。服務器與硬件設備通信,進行數據處理和運算。而客戶用於人機交互,如用文字、動畫顯示現場的狀態,並可以對現場的開關、閥門進行操作。近年來又出現一個層麵,通過Web發布在Internet上進行監控,可以認為這是一種“超遠程客戶”。硬件設備(如PLC)一般既可以通過點到點方式連接,也可以以總線方式連接到服務器上。點到點連接一般通過串口(RS232),總線方式可以是RS485,以太網等連接方式。

軟件體係結構


SCADA由很多任務組成,每個任務完成特定的功能。位於一個或多個機器上的服務器負責數據采集,數據處理(如量程轉換、濾波、報警檢查、計算、事件記錄、曆史存儲、執行用戶腳本等) 典型的SCADA硬件配置圖。

服務器間可以相互通訊。有些係統將服務器進一步單獨劃分成若幹專門服務器,如報警服務器,記錄服務器,曆史服務器,登錄服務器等。各服務器邏輯上作為統一整體,但物理上可能放置在不同的機器上。分類劃分的好處是可以將多個服務器的各種數據統一管理、分工協作,缺點是效率低,局部故障可能影響整個係統。

通信

 

SCADA係統中的通信分為內部通信、與I/O設備通信、和外界通信。客戶與服務器間以及服務器與服務器間一般有三種通信形式,請求式,訂閱式與廣播式。設備驅動程序與I/O設備通訊一般采用請求式,大多數設備都支持這種通訊方式,當然也有的設備支持主動發送方式。SCADA通過多種方式與外界通信。  SCADA通訊結構

 如OPC,一般都會提供OPC客戶端,用來與設備廠家提供的OPC服務器進行通訊。因為OPC有微軟內定的標準,所以OPC客戶端無需修改就可以與各家提供的OPC服務器進行通訊。


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