SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统,即数(shù)据采集与监视控制系统。以远程(chéng)数据采集和监控为(wéi)主要功(gōng)能(néng)的SCADA系统和DCS、PLC一样,是工业过程(chéng)自动(dòng)化和信息化不可或缺的(de)基本系统。SCADA系(xì)统从70年代诞生,从(cóng)基于专(zhuān)用(yòng)计算机和(hé)专(zhuān)用(yòng)操作系统到基于通(tōng)用计算机、分布式计算机网络和(hé)数据库技术,能够实现大(dà)范围联网,SCADA系统已经发展(zhǎn)为(wéi)第三代以上。SCADA系(xì)统呈现出向开(kāi)放(fàng)的体系结构,在20世纪90年代中期, SCADA制造商与解决方(fāng)案(àn)提供(gòng)商越(yuè)来越多地(dì)选择了开放的(de)通信(xìn)协议,如IEC60870-5-101/104、IEC61850、DNP3串行和(hé)DNP3 LAN/WAN,这使得(dé)用户在(zài)开发系统时,可(kě)以更方便地从各种(zhǒng)厂商的(de)产品中加(jiā)以选择,来(lái)实现优化的"混合(hé)匹配(pèi)"。到了20世(shì)纪90年代后期,各个I/O制造商继续向着开(kāi)放性的方向发展,更多偏向于采用像MODBUSRTU/ASCII那(nà)样开放的消息结构。2000年以后,随着以太网在工(gōng)业领(lǐng)域应用被普遍接受(shòu),大多数SCADA市场(chǎng)仍然接受了以太网技术(shù)。"软(ruǎn)件即是服务"理念也广泛深入到(dào)SCADA各(gè)个领域
由于SCADA系统三代的演(yǎn)进,工业(yè)互联网技术(shù)已经日益渗透(tòu)到(dào)第三代SCADA系(xì)统(tǒng),我们明显(xiǎn)地发现ICT通信系统的迅猛(měng)发展(zhǎn)极(jí)大地影响着SCADA的(de)体系结构(gòu),不但(dàn)过去是这样,今后还(hái)是这样。 SCADA系统已经扩展到对移动的(de)过程(chéng)、装置和流程的数(shù)据(jù)进行采集(jí)和监控,可实(shí)现无(wú)时不有、无处(chù)不在(zài)的SCADA。
SCADA系统调度平台软(ruǎn)件的用途(tú)涵盖(gài)从现场监(jiān)控站到(dào)调(diào)度中心,为企业提供从下到(dào)上(shàng)的完(wán)整的生(shēng)产信息采集与集成服务,从而为(wéi)企业综合(hé)自动(dòng)化、工厂数字化及完整(zhěng)的"管控(kòng)一体化"的解决方案提供支(zhī)撑平台。
在(zài)实际应(yīng)用中,SCADA比DCS、PLC的应用范围更广泛。它的应用一般分为三大(dà)类:第一类是工业过程,包(bāo)括(kuò)加工制造、生产、发(fā)电、装配和炼油(yóu)、石化等;依照(zhào)其(qí)被加工(gōng)的介质流程分为连续、批处理和离(lí)散。第二类是基(jī)础设施(shī),包(bāo)括(kuò)自(zì)来水厂和供水管网、废水和(hé)污水管网(wǎng)和污水(shuǐ)处理(lǐ)、输油(yóu)/输气管线、输电(diàn)和供电、大型(xíng)通信系统及城市(shì)报警(jǐng)系统等。第三(sān)类(lèi)是(shì)公共设施(shī),包括对中大型建筑物、机场(chǎng)、码头及(jí)地铁等的(de)空调监控、能(néng)源管理(lǐ)和安保监(jiān)控等(děng)。
SCADA系(xì)统可(kě)以广泛的(de)应用于(yú)油田,天然(rán)气(qì),水利,能源管理、市政、烟草,煤矿等行业的生产调度中(zhōng)心、能源管控中心、远(yuǎn)程(chéng)维护中(zhōng)心、企业数据(jù)中心的部署与建(jiàn)设(shè)。
在应用了(le)SCADA系统(tǒng)后,可(kě)以(yǐ)取得了以下(xià)社(shè)会(huì)和经济效益:
极大地提高了生产和运行管理的(de)安全性(xìng)能和可靠程度;
生(shēng)产(chǎn)配方(fāng)管理的自(zì)动化可(kě)大大提(tí)高产(chǎn)品(pǐn)的质量和生产的效率;
极大地减低(dī)了(le)生产人员面(miàn)临恶劣(liè)工(gōng)作环境的可能性,保证了(le)工作(zuò)过程(chéng)中第一位的人(rén)员的安全性;
可大(dà)大地减少不必要(yào)的人工浪费;
通过生产过程的集中控制和管理(lǐ),极大地(dì)提高(gāo)企业作为一个(gè)整体效率的竞(jìng)争能力;
系统通过对设备生产趋(qū)势的保留和处理,可提高(gāo)预测突发事件的能力,在紧(jǐn)急情(qíng)况下的快速反应(yīng)和处理能力(lì)可极大地减少生命(mìng)和财产的损失,从而可(kě)带来潜在的社会和(hé)经济效益;
SCADA系(xì)统调度(dù)平(píng)台软件在调度(dù)控制中心(xīn)和区域控制站通过SCADA系统可(kě)完(wán)成对系统的(de)监(jiān)控和运行管理,各工艺站场(chǎng)可实现无人(rén)职守(shǒu)。
调度控制中心的主(zhǔ)要任务是通过(guò)各站控系(xì)统或(huò)RTU对管网进行数据采集及监控,同时实现系统的在线模拟、运行计(jì)划、危险源及定位(wèi)、运(yùn)行优化、计量管理、模拟培训等任务(wù)。调(diào)度控(kòng)制(zhì)中心的操(cāo)作人员通过SCADA系统操作(zuò)员工作站所提供/显示的(de)管网系(xì)统工艺过(guò)程的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息,完成对整个系统的操作(zuò)和管理。其主要功能如(rú)下:
数据采集(jí)和处理;工艺流程的(de)动态显示;报(bào)警(jǐng)显示、管理以及事件(jiàn)的查询、打印;实时数据的采集、归档、管理以及趋势图(tú)显示;历史数据的归档、管理以及(jí)趋势图显示;生产统计报表的(de)生(shēng)成和打印;用户信息管理;下达调度和操作命令;危险源定(dìng)位;系统事故处理(lǐ),发出ESD命令;安全保护;控制权限的(de)确定;对全系统进行时钟同步;SCADA系(xì)统诊断;自控设备、仪表的故障诊断和(hé)分析;网络监视及(jí)管理;通(tōng)信(xìn)信道监视及管理(lǐ);数据通(tōng)信(xìn)信道故障时主备信道的切(qiē)换(huàn);为信息化(huà)系统(tǒng)提(tí)供(gòng)数(shù)据;与企业自动化管(guǎn)理系(xì)统平台连(lián)接、进行数据交换;与上级(jí)计(jì)算(suàn)机系统通信等。
为保证在意外事件(jiàn)发生时,仍能实时(shí)地对系统(tǒng)运行进行调度管理,保持(chí)实时数据的采集、处理、存储的功能。后备(bèi)控制中心的(de)作用是在(zài)调度控制中心由于任何原因不能对系统实施(shī)监控(kòng)时,后备控制中(zhōng)心将接(jiē)管系统控制权。
在正常情况下,各工艺站(zhàn)场(chǎng)与主调(diào)度(dù)控(kòng)制中心交换信息。调度控制中(zhōng)心与后备控制中心通过电信公网(wǎng)的DDN专线(主信道)和无(wú)线通讯(xùn)(备用信道(dào))进行(háng)数据实时传输(shū),保证数据(jù)同步。后备控制中心(xīn)随时监(jiān)视和(hé)跟踪调度控制中(zhōng)心的运行状态(tài),一旦发现调度控制中心异常(cháng),立(lì)即自动或(huò)人工手动启(qǐ)动门站的后备(bèi)控制中心接管监控(kòng)权。另(lìng)外,调度控制中心也可向通信网(wǎng)管中心提出请(qǐng)求,将各工艺站(zhàn)场SCS与RTU的通信切换(huàn)到(dào)后备控制中心。调度控制中心恢复正常(cháng)后,它首(shǒu)先(xiān)完成与后备控制中(zhōng)心的(de)数(shù)据同步(bù),然后恢复(fù)对管网的监控(kòng)权。