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SCADA系統(tǒng)新技術(shù)
發(fā)布時間:
2023-12-14 16:16
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即遠程控制和數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)是以計算機為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。
SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，它可以應(yīng)用于石油、化工、電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、市政等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制以及過程控制等諸多領(lǐng)域。在電力系統(tǒng)以及電氣化鐵道上又稱遠動系統(tǒng)。
一般將SCADA系統(tǒng)可以分為監(jiān)控中心，通訊網(wǎng)絡(luò)，和現(xiàn)場遠程測控系統(tǒng)三部分。
監(jiān)控中心的由軟件和硬件組成。其中硬件常用通用的服務(wù)器或服務(wù)器集群組成，是通用商用設(shè)備。軟件則多采用專用的SCADA系統(tǒng)軟件。目前這類軟件很多，隨了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等技術(shù)的發(fā)展，監(jiān)控中心軟件展現(xiàn)出越來越先進的特性，如：
支持手機作為操作終端
現(xiàn)在已經(jīng)有一部分SCADA系統(tǒng)軟件直接支持手機作為操作終端。這使得SCADA的使用范圍從監(jiān)控室擴大到任何手機網(wǎng)絡(luò)可以到達的區(qū)域。
視頻與工業(yè)數(shù)據(jù)一體化
大很多情況下，視頻監(jiān)控和工業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)控是一起上的，或服務(wù)于同一應(yīng)用的。將視頻與SCADA系統(tǒng)集成在一起的要求越來越普遍。這兩在行業(yè)的軟件產(chǎn)品正在相互融合，但能完全集成在一起的來不多。國內(nèi)已經(jīng)有將視頻監(jiān)控畫面集成到工業(yè)數(shù)據(jù)監(jiān)控畫面中的產(chǎn)品。
B/S結(jié)構(gòu)
B/S結(jié)構(gòu)即瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的軟件。軟件本身類似于一個大型服務(wù)網(wǎng)站。有不少軟件有B/S的版本，但完全B/S結(jié)構(gòu)的SCADA中心軟件不多。
大地域，大視圖，海量數(shù)據(jù)
常見的工業(yè)組態(tài)軟件實用上限都定位于幾千點以內(nèi)。當(dāng)系統(tǒng)的I/O點數(shù)超過一萬時，性能等可用性方面會出現(xiàn)問題。而實際高端應(yīng)用往往達到數(shù)十萬點，一天的歷史數(shù)據(jù)就可達到幾個G到十幾個G的容量。這種情況下只有少數(shù)的SCADA平臺的滿足要求。
在線組態(tài)及組態(tài)與顯示一體化技術(shù)
組態(tài)環(huán)境與運行環(huán)境一體化，大大簡化了系統(tǒng)實施和維護的難度。目前有少數(shù)軟件支持這一特性。
遠程組態(tài)和維護技術(shù)
如果SCADA系統(tǒng)的組態(tài)環(huán)境也是B/S結(jié)構(gòu)的，就可以提供很強的遠程維護支持。大大降低項目實施和維護的成本，同時也降低最終用戶的維護成本。
復(fù)雜的權(quán)限管理
過去SCADA系統(tǒng)的操作員是限定在很少的幾個人，現(xiàn)在SCADA系統(tǒng)由一個專業(yè)的，使用面狹窄的軟件，向面向全企業(yè)不同層面，不同部門的人員提供服務(wù)的網(wǎng)站發(fā)展，這就要求SCADA軟件內(nèi)置復(fù)雜的權(quán)限支持。
隨著手機網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，用于SCADA的通訊網(wǎng)絡(luò)也由原來的無線射頻、電話網(wǎng)絡(luò)為主轉(zhuǎn)向GPRS，CDMA、ADSL、寬帶、光纖等為主。
基于ADSL的SCADA系統(tǒng)
ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)是非對稱數(shù)字線路縮寫，是在普通電話線上傳輸高速數(shù)字信號的技術(shù)。通過采用新的技術(shù)在普通電話線上利用原來沒有使用的傳輸特性，在不影響原有語音信號的基礎(chǔ)上，擴展了電話線路的功能。
北京碩人時代科技的上位機軟件HOMS直接支持包括ADSL在內(nèi)的Internet聯(lián)接，支持動態(tài)域名和控制器IP機制，同時支持靜態(tài)和動態(tài)的IP。
下位機STEC系列控制器有很強的通訊能力，自帶以太網(wǎng)接口。目前ADSL模塊多為以太網(wǎng)接口方式，這樣，STEC系列控制器直接支持ADSL通訊模塊接入。STEC控制與ADSL模塊相聯(lián)，以ADSL通訊模塊作為TCP/IP的網(wǎng)關(guān)，聯(lián)接到INTERNET，或者通過運行于LINUX操作系統(tǒng)上的 PPPOE的驅(qū)動，聯(lián)入Internet，獲得Internet上的一個合法IP。在控制中心可搭建與INTERNET相聯(lián)的中央服務(wù)器，通過 INTERNET在IP層與控制器直接通訊。
下圖為ADSL方式的SCADA系統(tǒng)組網(wǎng)方式的示意圖：
基于GPRS的SCADA系統(tǒng)
GPRS 是通用分組無線業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service)的英文簡稱，是在現(xiàn)有GSM系統(tǒng)上發(fā)展出來的一種新的承載業(yè)務(wù)，目的是為GSM用戶提供分組形式的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS允許用戶在端到端分組轉(zhuǎn)移模式下發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，而不需要利用電路交換模式的網(wǎng)絡(luò)資源。從而提供了一種高效、低成本的無線分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。
基于GPRS網(wǎng)絡(luò)平臺的無線DDN可以提供點對點、外圍設(shè)備間、外圍設(shè)備與中心節(jié)點之間的通信方式，適用于信息互傳、數(shù)據(jù)互備、遠程監(jiān)測等行業(yè)應(yīng)用。特別適用于突發(fā)性、高頻率、點多分散、小流量的數(shù)據(jù)傳輸。
北京碩人時代提供的基于GPRS 的SCADA系統(tǒng)支持多種GPRS通訊模式。支持點對點輪詢方式、數(shù)據(jù)中心模式、基于Internet組網(wǎng)模式、基于APN內(nèi)部GPRS組網(wǎng)方式，支持動態(tài)IP、動態(tài)域名。
下位機STEC系列控制器支持與GPRS的透明傳輸，提供專門適合于GPRS通訊的通訊協(xié)議。支持232、485和以太網(wǎng)接口方式的GPRS DCU模塊。
? 電話撥號輪詢SCADA系統(tǒng)
公共電話網(wǎng)（PTSN）是上百年歷史的網(wǎng)絡(luò)，盡管通訊技術(shù)的發(fā)展日新月異，基于公共電話網(wǎng)的通訊方式仍占有一席之地。
北京碩人時代科技有限公司是最早實現(xiàn)全功能的基于電話撥號的SCADA系統(tǒng)的公司之一。全面實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、遠程控制和故障上傳的功能。
SCADA系統(tǒng)的一般模式為：
監(jiān)控中心采用兩臺通訊服務(wù)器，一臺負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、控制指令發(fā)送、一臺負(fù)責(zé)專門接受各熱力站的報警信息；一臺數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，采用大型數(shù)據(jù)庫；一臺網(wǎng)絡(luò)發(fā)布服務(wù)器運行B/S結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)版監(jiān)控軟件HOMS。
下圖為系統(tǒng)圖：
圖： 碩人時代科技基于PTSN的SCADA系統(tǒng)
這種通訊方式成熟可靠。需要為每個下位站設(shè)電話線。初投資和運行費都相對較為經(jīng)濟。
現(xiàn)場采集和控制系統(tǒng)的核心是現(xiàn)場采集與控制器，或稱為遠程終端單元RTU(Remote Terminal Unit)。除了一般控制器要求的功能外，RTU要求有很強的遠程通訊能力。
上文提到的STEC系列控制器對最新的基于互聯(lián)網(wǎng)、ADSL、以太網(wǎng)、GPRS、GSM、光纖等通訊和傳統(tǒng)的電話撥號等方式的通訊都有很好的支持，并且有大量的實際應(yīng)用案例。
STEC系列控制器具有以下特點：
1． 嵌入式技術(shù)，多功能、高度集成
2． 模塊化設(shè)計，很高的應(yīng)用伸縮性
3． 強大通訊功能，支持以太網(wǎng)、PTSN、GPRS、VPDN、ADSL等多種通訊方式，內(nèi)置TCP/IP、PPP、HTTP、FTP協(xié)議
4． 強大的Internet網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，支持遠程維護，內(nèi)置HTTP Server, FTP Server, Telnet Server等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，提供XML數(shù)據(jù)源，方便應(yīng)用與調(diào)試
5． 內(nèi)置歷史數(shù)據(jù)存儲模塊和可擴充的16M電子盤，無須編程可存儲長時間的歷史數(shù)據(jù)
6． 支持彩色液晶顯示模塊
7． 提供虛擬機支持，使用者可以離機在ＰＣ上仿真控制器的運行，極大方便調(diào)試與維護
8． 支持所見即所得的可視化的人機界面組態(tài)
9． 適應(yīng)時代的靈活易學(xué)的控制腳本，易于為新一代工程師學(xué)習(xí)掌握
10． 可實現(xiàn)一般控制器無法實現(xiàn)的復(fù)雜控制邏輯和控制策略，同時內(nèi)置大量可配置的PID和邏輯控制回路
11． 強大的通訊的組態(tài)與腳本開發(fā)，便與工程師實現(xiàn)與現(xiàn)場智能儀表的通訊，以及實現(xiàn)與第三方的數(shù)據(jù)采集中心的通訊
12． 提供數(shù)據(jù)濾波功能
13． 可配置的故障檢測與自動上傳，上傳方式多樣
14． 全光電隔離
市場上也有很多面各特定通訊方式配套的產(chǎn)品，如為GPRS通訊方式配套的RTU。碩人時代的ARKA系列遠程測控模塊專為配合GPRS/CDMA遠程通訊設(shè)計，具有更高的性價比。
2024-07-03
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