SCAD系统方案演示
5节SCADA系统控制逻辑课件
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阿拉山口站为例
• 开关量阀的控制逻辑： • 阀处于远控/手动状态，无故障，无报警，无停阀命令。 • 在站控（中心）状态，阀门全开未置位，站控开阀命令
置位，2秒后自动复位。阀门开DO正常输出，阀门在开状 态。
• XV1101,02,03,04,05, XV1111,XV1421,25
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• （1）机泵启动前应满足的条件，如压力是否满足，进口阀和出口阀是否 已经处于预先考虑好的位置，机泵本身涉及的机械密封、振动条件、温度 等条件是否满足。这个可考虑作为启泵前的一个必要条件加入保护逻辑中。
• （2）启泵/停泵信号是脉冲信号还是长信号，一般都是脉冲信号，因为通 常SCADA输出先到继电器的干触点，触发继电器闭合输出信号到电气柜 来动作机泵。
调节器，它们的输出通过一只选择器后，送往执行器。这两只调节器， 一只在正常情况下工作，另一只在非正常情况下工作。 • 在生产处于正常情况时，系统由用于正常工作下工作的调节器进行控 制；一旦生产出现不正常情况，用于非正常情况下工作的调节器将自 动取代正常情况下工作的调节器，对生产过程进行安全性控制，直到 生产自行恢复到正常情况，正常情况下工作的调节器又将取代非正常 情况下工作的调节器，恢复对生产过程的正常控制。 • 长输管道 通常的选型控制采用的是低选（超驰）控制。
• 在长输管道的单回路控制中，常常用来控制进出站压力、 流量和下载流量，在自动调节中一般只用到比例和积分控 制。
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4.复杂回路控制
4.1串级控制
给定值
主调节
－
器
串级控制回路方块图
控制信号
调节器
执行器
－
干扰
干扰
副对象 副变量 主对象
油气长输管道SCADA完整系统方案
11 油气长输管道SCADA系统迄今为止，管道运输在世界上已有130多年的历史。
我国虽然是世界上最早利用管道运输的国家之一，但其发展却比较缓慢。
1949年以前，我国的管道运输几乎是空白。
经过几十年的发展，初步形成了东北、华北、华东输油管网及西南输气管网、西北一带油气管网已初具规模。
全国石油、天然气产量的90%通过长输管道源源不断地输向炼油厂、化工厂及海运码头。
作为油气长输管道自动化系统同样经历了循序渐进的发展过程。
早期主要采用就地通用指示仪表为主，主要设备的控制(如阀门的开、关；输油泵的启、停等)均由手动控制，输油工人通过巡视记录主要参数(如温度、压力、流量等)。
70年代末，由于当时国内的自动化控制设备与国外相比处于严重落后的地步，国内企业纷纷通过技术转让、合资合作、集团经营等形式改善设备。
如在长输管道上广泛应用1151、2088等压力变送器、瑞士SAAB雷达液位计等，流量计量方法已由原始的计量仪表检测、手工计算产生报告发展成为由流量计产生信号远传至流量计算机或RTU、DCS、PLC等站级控制系统进行流量累计计算并自动生成相应报告。
80年代末，计算机硬件、软件、特别是网络、通信的发展，管道运输行业均配置了先进的SCADA系统，如“东营-黄岛输油管道”是我国第一条实现全线自动化技术的输油管道，该管道是与加拿大努法公司联合设计的，代表了当时世界先进水平。
此后，进入90年代后，通过对世界先进技术的消化和吸收，运用国内自己的技术力量先后设计和编制了以站控为主的花土沟-格尔木输油管道；轮南-库尔勒输油管道；鄯善-乌鲁木齐输气管道；陕甘宁气田-西安输气管道；陕甘宁气田-北京输气管道；陕甘宁气田-银川输气管道等。
11.1 油气长输管道SCADA系统概述11.1.1 SCADA系统概述近20年来，随着4C(Computer, Control, Communication,CRT)技术的发展，先进的监控和数据采集系统（SupervisoryControl and Data Acquisition），简称SCADA系统，广泛用于电网、水网、输油气管网、智能建筑等领域，通过主机和以微处理器为基础的远程终端装置RTU、PLC(或其它输入/输出设备的通信收集数据，实现整个工业网络的监控，从而保证系统的安全运作及优化控制。
油气田SCADA方案
油气田SCADA方案油气田SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）方案是一种用于监控和实时控制油气开采过程的系统。
它通过使用传感器、测量设备和数据通信网络，收集油气田中各种参数的实时数据，并将这些数据传输到一个中央控制中心，以便操作人员能够做出实时决策和进行远程控制。
实施一个油气田SCADA方案需要综合考虑以下几个方面：1.数据采集系统：在油气田中布置一系列传感器和测量设备，用于采集各种参数的实时数据，如油井压力、温度、流量等。
这些设备应具备高精度和稳定性，能够长时间在恶劣环境中工作，并能够通过现场总线或其他通信方式将数据传输到中央控制中心。
2.数据传输系统：在油气田中，由于地理位置的分散和远距离的要求，数据传输是一个关键问题。
可以使用有线通信（如光纤、电缆等），也可以使用无线通信（如无线电、卫星通信等）。
在选择通信方式时，需要综合考虑数据传输速度、安全性和可靠性。
3.中央控制中心：中央控制中心是油气田SCADA系统的核心部分，它用于接收和处理来自各个油井和设备的实时数据，并将这些数据显示和存储。
中央控制中心应具备强大的计算和存储能力，并能够通过图形界面和报警系统及时展示数据和报警信息。
4.实时监控和故障诊断：油气田SCADA系统应能够实时监控油井和设备的运行状态，并根据设定的阈值进行报警。
同时，系统还应具备故障诊断功能，能够对设备故障进行分析和判断，并提供相应的修复和维护建议。
5.远程控制：油气田SCADA系统应具备远程控制功能，能够对油井和设备进行远程操作。
远程操作可以通过云端服务器实现，操作人员可以通过互联网远程操控设备，进行开关操作、调整参数等。
6.数据分析与决策支持：油气田SCADA系统应具备数据分析功能，能够对历史数据进行统计和分析，提取有价值的信息，为决策提供支持。
数据分析可以涉及油气开采效率的分析、投资回报率的计算等。
此外，系统还应提供实时报表和数据可视化功能，方便管理人员对油气田的整体运行状态进行监控和分析。
配电自动化6-配电SCADA
2 配电SCADA系统的基本组织模式
1) 配网SCADA的基本监控对象 监视向配电网供电的变电站10kV出线 10kV线路的监控 10kV开闭所、配电变电所的监控。 有功功率、无功功率、三相电流、三相 电压、功率因数、分接头位置等 。控制 内容主要是负荷开关、联络开关的遥控 操作
2）配电SCADA系统的分层组织方式
几个基本概念
前置机的概念：SCADA系统的前置机负责规约转换和数 据预处理。早先，由于计算机的处理能力有限，为了 减轻主机(服务器)的CPU负担，一般都要配备专门的计 算机来运行前置数据处理程序，这就是SCADA系统的前 置机。实际上，前置机只是一个逻辑概念，如果主机 (服务器)的处理能力足够强，前置数据处理程序可以 直接运行在主机(服务器)上，让主机(服务器)兼作 SCADA系统的前置机。
(1)主服务器和备服务器：存放实时数据和历史数据， 且两台服务器互为备用； (2)SDE服务器：GIS系统的服务器，存放GIS系统所有 的电子地图、设备属性数据、用户资料等数据； (3)GIS工作站：显示以地图为背景的实时系统运行工 况图； (4)调度员工作站：显示系统单线图和实时数据； (5)图形编辑／生产管理工作站：GIS系统维护和日常 的生产管理； (6)高级应用软件工作站：高级应用软件计算，分析； (7)维护工作站：对整个网络进行监视，维护； (8)数据采集(通信)工作站：相当于前置机功能，用来 和子站进行通信中，由于采用了网络终端服务器，数 据采集工作站(前置机)被省略。
该方式适用于已经实现变电站自动化的情况。
3 配电SCADA系统的硬件系统
配网SCADA的计算机后台系统由SCADA服务器、操作工作站、打印输 出设备、图形数字化仪以及计算机网络设备等几个部分组成。
SCADA系统 ppt课件
06 下达调度和操作命令
对远程分中心或现场设备进行凡是能输出标准信号的传感器即称为变送器 标准信号：国际电工委员会(IEC)将电流信号 4mA~20mA(DC)和电压信号 1V~5V(DC)确定为过程控制系统中模拟信号的统一标准
变送器
抗干扰能力差
网络等）
系统架构
系统架构
• 运用各种硬件模块和控制软件进 行灵活的组态，根据用户具体工 况和要求构建监控系统。
• 基本组成结构是采用以工业以太 网做为控制网络，可编程控制器 PLC做为核心的现地控制单元， 配以相对独立的的测量元件。
主要功能
01 数据采集和处理功能 自动采集运行过程中各设各的实时数据 ，根据采集的数据，建立实时、历史数 据库
SCADA系统应用场景
电力、市政、冶金、石油、化工、燃气、铁路及楼宇智 能化等诸多领域
极大地提高了生产和运行管理的安全性能和可靠程度； 避免生产人员面临恶劣工作环境，保证了工作过程中第一 位的人员的安全性； 可大大地减少不必要的人工浪费； 可提高预测突发事件的能力，在紧急情况下的快速反应和 处理能力可极大地减少生命和财产的损失
作用2 主机向目标从机发寻址帧时其地址部分为从机地址，这样主机 才可以检索到目标从机
Modbus通信协议数据帧
主站： 04 03 03 26 00 20 A5 C8
从站： 04 03 40 00 B1 1E 62 00 00 00 00 02 EE 66 DC 03 A1 88 8B 40 82 E1 28 41 AD 88 8B 450 64 00 00 00 00 00 00 00 00 02 EE 66 DC 03 A1 50 64 74 52 44 E2 E2 4A 45 E3 E1 28 41 AD 0 82 E1 28 41 AD 88 8B 40 82 CC 9D
京津SCAD系统简介(1)
中铁电化局京津项目部
2.设备及软件简介 京津SCADA系统设备主要包括控制中 心、本地控制站的计算机、服务器、网 络设备及打印机等；被控站的RTU。 本SCADA系统采用了西门子的VICOS P500软件。
中铁电化局京津项目部
2.设备及软件简介 RTU: 京津工程全套引进了西门子公司的 VICOS-RTU，本产品主要基于SIMATIC S7的标准部件，该产品可以模块化的方 式灵活组合。主要部件有：CPU、CP、 DI/DO、AI等模块。 根据不同的功能需求，本产品可进行相应 的组合，如下图所示。
京津客运专线
SCADA系统介绍
中铁电化局京津项目部
目
录
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中铁电化局京津项目部
系统简介 设备及软件简介 系统配置方案 接口介绍 施工安装
1.系统简介 京津城际轨道工程，电气化牵引供电、电力 远动工程共设置一套远动系统，远动系统的 建成开通将实现京津城际工程电力、电牵系 统的统一调度管理。全线设调度中心一处， 设于北京南临时高度指挥中心，本地控制站2 处，设于沿线两变电所内。下设被控站有变 电所2所、ATS所7个、开闭所2所、箱式变电 站46个、变配电所12个。
3.5变配电所配置方案 根据配置方案的不同，京津变配电所可主要分为两种类 型，即中间站及端站变配电所，位于中间站变配电所内 设置了接触网开关控制盘。 具体系统配置见图8、9
中铁电化局京津项目部
图8
中铁电化局京津项目部
图9
中铁电化局京津项目部
3.系统配置方案
3.6箱变配置方案 RTU安装于10Kv箱变低压室内，通过光纤与FTU连 接，RTU通过网线与位于通信基站或信号集装箱内的 SDH连接。 具体系统配置见图10
楼宇SCADA系统解决方案(完全版)
楼宇行业SCADA系统解决方案目录1、概述 (4)1.1引言 (4)1.2 楼宇SCADA系统目标 (4)1.3楼宇SCADA系统需求 (5)2、系统总体方案设计 (7)2.1 系统总体方案 (7)2.2 软件部署 (9)2.3数据采集 (10)2.3.1实时监控采集系统 (10)2.3.2服务中心数据采集系统 (10)2.3.3数据采集性能特点 (10)2.3.4数据传输层三大亮点： (11)2.4数据存储 (12)2.4.1工业实时数据库KingHistorian (12)2.4.2工业实时数据库的介绍 (12)2.4.3为什么选择实时数据库 (13)2.4.4KingHistorian性能指标： (13)2.5计算引擎KingCalculation (14)2.6预警平台KingA&E (14)2.7数据展示功能 (15)2.7.1 数据展示平台KingScada (15)2.7.2数据展示平台Kinggraphic (16)2.7.3大画面与无极缩放功能 (17)2.8多种客户端浏览方式 (17)2.8.1Web发布 (17)2.8.2 KSTouch移动客户端（定制） (18)3、系统功能设计 (19)3.1项目导航 (19)3.2 用户管理 (19)3.3 监控系统 (20)3.4 能源管理 (26)3.5历史/实时数据查询 (27)3.6日常报警处理 (28)3.7报表检索 (29)3.8曲线分析 (30)3.9WEB发布 (31)3.10手机监控功能（定制） (32)4、系统配置 (33)4.1软件清单 (33)5、典型成功案例介绍 (34)5.1 远大集团空调设备集控系统 (34)1、项目背景 (34)2、项目亮点 (34)3、系统功能 (34)5.2 广宁卫星大厦IBMS系统 (40)1、项目背景 (40)2、系统目标 (41)3、系统架构 (42)4、项目亮点 (42)5、系统功能 (43)6、项目总结 (46)5.3 宁波南站楼宇BAS系统 (46)1、项目概述 (46)2、高铁站BAS系统的作用及功能 (47)3、宁波南站BAS系统网络结构 (51)4、宁波高铁站BAS系统集中监控平台 (51)5、总结 (55)6、楼宇行业业绩 (56)1、概述1.1引言楼宇自动化系统(Building Automation System，BAS)对整个建筑的所有公用机电设备的管理和控制，包括建筑内的中央空调监控系统，变配电系统，给排水系统，照明系统，电/扶梯监控系统，门禁系统，广播系统，消防报警系统，安防监控，车库管理，电子巡更，网络系统，电话系统等，用于提高建筑的管理水平，降低设备故障率，保障建筑物及建筑物内工作人员的安全，提供舒适的环境，节约能源，减少维护及营运成本。
SCADA系统组成及功能PPT学习教案课件
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站控系统的硬件配置
n 站控系统一般由服务器、控制 器、紧急停车控制器 (ESD) 、 通信网络接口、火焰及可燃气 体探测器、二次仪表及调节器 组成，通过现场仪表及设备进 行监控。
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硬件配置
n (1) 站控SCADA系统服务器
n (2) 站场工作站
n
n (3) 交换机 n (4) 打印机
n (5) PLC控制器及一定数量的I/O卡件.
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(1) 站控SCADA系统服务器
n 主要作为数据采集及处理，为了保证可靠、 稳定的运行，一般实冗余配置，热备运行， 一般服务器可以兼作为工作站使用，作为 上位机，对站内工艺参数进行集中显示、 记录、报警等；显示运行状态、动态趋势、 工艺模拟流程图，遥控设备。
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2.3 站控系统
站按设备及功能可分为泵站、分输泵站、集输泵站和分输 站，按位置可分为首站、末站、中间站。
站控系统是指它们的中央控制系统。它除了要对站内重要 设备的控制系统进行监控和协调以外，还要完成许多功能， 如与调控中心的数据传输等。
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n SMSCS应有2台SCADA系统服务器以持续的获取 全部的管线运行数据、状态及报警信息并为所有 的操作站节点提供实时数据库。主从服务器同时 管理冗余的磁盘阵列系统中的历史、实时数据库， 以达到数据的实时同步功能要求，其中1台作为主 服务器，另1台作为备用服务器 (热备形式) 。备 用服务器持续检测主服务器是否处于正常工作状 态，一旦发现主服务器出现故障，备用服务器将 自动取得控制权成为主服务器并取得通讯接口。
供水管网SCADA系统方案
一、水司现状水司目前还没有调度系统，对整个管网系统的运营管理还处在完全人工排查状态，通过大量的人工巡检和经验保证了管网的正常运行，对管网上的压力和流量数据都是通过人工定时巡检，工作量烦多，效率低下。
所以需要采用现代化的手段对整个管网的运行状态进行实时监测。
公司对整个SCADA 系统的建设分阶段实施。
第一阶段建立整个SCADA 系统框架，对水厂和整个管网上的关键点进行监测，使在公司里可以查看整个管网的基本运行情况，并对其进行分析。
第二阶段分片区增加区域流量和压力点，使监测的数据更完整全面，特别是对城区和乡镇总管网节点的监测。
第三阶段对管网上的重要节点、末梢和大用户用水进行监测。
二、总体设计方案2.1 SCADA 系统方案GPRS/CDMAINTERNET2.2 GPRS监测设备选型2.2.1 GPRS数据监测仪DatGPRS H86A—电池供电功能描述：●2个IP地址总台，TCP/UDP，支持域名●4个电话总台，实现短信数据传输●最多可配置6AI，4-20MA、0-20MA、1-5V、0-5V●最多可配置6DI，可作脉冲使用●1个RS232C或1个RS485C，用于直读仪表●1个DC24V输出，可采集两个压力变送器●自带保存功能，可保存2048条数据●数据定时上发15秒--1天可设置●段码液晶显示，两个键盘可操作●IP68防水等级，dIIBT4 防爆等级●一次性锂电池供电，工作2年（15分钟采集，2小时上发）技术指标：●工作电压：DC6V-10V●工作电流：待机<3mA，发送<150mA●通讯网络：支持GSM900和1800 MHz双频，Phase2/2+标准●工作温度：-25~+70ºC；●尺寸：147*147*228 mm（不包括外置天线）●安装方式：支架；材料：ABS。
产品优势：●采用一次性锂电池供电，无需拉市电，施工方便，IP68设计，可安装于野外现场●有24V升压功能，可以采集压力变送器数据●数据采集与GPRS无线通信集一体，成本低，GPRS无线断线率低●AI或DI有报警功能，并能触发短信和继电器输出报警，便于实时监控●支持短信功能，便于手机随时查询，键盘与液晶LCD操作，方便现场安装调试应用举例—水表、压力数据采集功能描述：采集的数据：压力、累计流量、瞬时流量、电池电压、断线报警等数据传输：2小时发送一次GPRS数据，一个月流量小于6M采集方式：光电直读产品优势：●IP68设计，可以安装于水表井以下●可以直接采集压力变送器●无需拉市电，安装方便2.2.2 GPRS数据监测仪DatGPRS V88—市电供电功能描述：●2个IP地址总台，TCP/UDP，支持域名●4个电话总台，实现短信数据传输●标配12AI，4-20MA、0-20MA、1-5V、0-5V●标配8DI，可作脉冲使用，光耦隔离●标配4DO，继电器类型，AC220V/3A●1个RS232C和1个RS485C，用于直读仪表●1M FLASH存储，可保存半年以上数据●液晶LCD显示（16*4），字符型，4个键盘，设置和查询所有参数技术指标：●工作电压：DC8V-30V●工作电流：待机<80mA，发送<200mA●通讯网络：支持GSM900和1800 MHz双频，Phase2/2+标准●工作温度：-25~+70ºC；尺寸：180*108*77mm●安装方式：工控机柜导轨卡口或2个M4螺丝固定；材料：塑料产品优势：●数据采集与GPRS无线通信集一体，成本低，GPRS无线断线率低●AI或DI有报警功能，并能触发短信和继电器输出报警，便于实时监控●支持短信功能，便于手机随时查询●键盘与液晶LCD操作，方便现场安装调试应用举例—流量、压力数据采集功能描述：采集的数据：压力、正向累计流量、反向累计流量、瞬时流量、后备电池电压、市电状态、门子开关状态等数据传输：1分钟发送一次GPRS数据，一个月流量小于8M后备电源：24小时后备蓄电池（65AH），包括通讯设备、流量计、压力变送器供电RTU配置清单：空气开关、电源避雷器、DatGPRS V88、压力变送器、电源HD-50-02（带UPS功能）、吸盘天线、HART Modem H55B、科隆流量计IFC300、1节12V/65AH蓄电池RTU终端优势：●流量计数据采用HART直读，累计流量没有误差●电源系统采用多路电源HD-50-02，该电源专为防雷设计，采用两级隔离变压器，多级电源滤波处理，DC12/DC24升压功能为流量计与压力表提供电源，自带UPS功能，恒流充电，过充过放保护，是RTU终端最合适的电源。
5SCADA系统设计与开发ppt课件
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SCADA系统设计原则—开放性
由于SCADA系统多采用系统集成的办法实 现的，即系统的软、硬件是不同厂家的产品， 因此，首先要保证所选用设备具有较好的开放 性，以方便系统的集成；其次，SCADA系统作 为企业综合自动化系统的最底层，既要向上层 MES或ERP系统提供数据，也要接受这些系统的 调度，因此，SCADA系统整体也必须是开放的。 此外，系统的开放性还是实现系统功能扩展和 升级的重要基础。
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SCADA系统设计原则—可靠性
对于特别重要的监控过程或控制回路，可 以进行冗余设计。对于一般的控制回路选用手 动操作为后备；对于重要的控制回路，选用常 规控制仪表作为后备。对于监控主机，可以进 行冷备份或热备份，这样，一旦一台主机出现 故障，后备主机可以立即投入运行，确保系统 安全。当然，冗余是多层次的，包括I/O设备、 电源、通信网络和主机等。冗余设计多可以提 高可靠性，但系统成本也会显著增加。
而MTTR值越短越好。
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SCADA系统设计原则—可靠性
为提高系统可靠性，需要从硬件、软件 等方面着手。首先要选用高性能的上、下位 机和通信设备，保证在恶劣的工业环境下仍 能正常运行。其次是设计可靠的控制方案， 并具有各种安全保护措施，比如报警、事故 预测、事故处理等。
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概述
SCADA系统的设计与开发不仅首先要了解相 应的国家和行业标准，还要掌握一定的生产工 艺方面的知识，充分掌握自动检测技术、控制 理论、网络与通信技术、计算机编程等方面的 技术知识。在系统设计时要充分考虑SCADA系统 的发展趋势；在系统开发过程中，始终要和用 户进行密切沟通，了解它们的真实需求和企业
SCADA主站设计建设及运维--ppt课件
SCADA系统的基础知识
②网络设备—续
路由器（Router） 在OSI/RM中完成网络层中继或第三层中继的任务，从事不同网络 之间的数据包的存储和分组（Packet）转发，是用于连接多个逻 辑上分开的网络（所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子 网）的网络设备。具有判断网络地址和选择路径的功能，能在多个 网络互联环境中，建立灵活的连接。 路由器分本地路由器和远程路由器两类。 路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功 能包括转发决定、转发以及输出数据链路调度等，一般由硬件来完 成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交 换、系统配置、系统管理等。
SCADA系统的基础知识
①计算机设备
按其规模、速度和功能等可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型 机及单片机。区别通常在于体积大小、结构复杂程度、功率消耗、性能指 标、数据存储容量、指令系统和设备、软件配置等的不同。 一般来说，巨型计算机的运算速度最高，可达每秒执行几亿条指令，数据 存储容量很大，规模大结构复杂，价格昂贵，主要用于大型科学计算。它 也是衡量一个国家科学实力的重要标志之一。 单片计算机则只由一片集 成电路制成，其体积小，重量轻，结构简单；性能介于巨型机和单片机之 间的是大型机、中型机、小型机和微型机。它们的性能指标和结构规模则 相应的依次递减。
燃气SCADA系统主要包括三部分内容：场站仪表及自动化系统、 通讯系统、调度控制中心主站系统。
调度中心 当地监控
调压站
储配站 分输站/门站
系统概述
调度控制中心SCADA主站系统是燃气管网生产调度的中枢，对保证燃气管 网和站场设备运行的可靠性、稳定性、安全性等至关重要。为使SCADA系 统能够切实有效地发挥作用，系统必须能够实时、准确地完成数据采集测 量、监视控制、参数调节、数据存储、计算统计分析、异常告警等，同时 系统需要有很高的安全性和可靠性，良好的开放性和冗余扩展能力，能为 日后接入更多的场站信息打好基础，支持二次开发、补充和完善系统功能。
SCAD系统方案演示
冗余控制
•
在重要工业现场以及关键设备中，高可靠性已成为考核系统和设备的重要 指标。这种情况下，容错技术成为了满足连续性生产要求，提高控制系统的 可靠性和可用性的关键也是首选手段
• 冗余就是容错技术常见也是现行的最稳定可靠的方式
• 冗余系统（redundant system）是指为增加系统的可靠性，而采取两套或两 套以上相同、相对独立配置的设计连接组成的系统。通过提供系统运行所需 的所有关键组件的冗余的方法，达到容错能力的系统或者系统的结构，当系 统发生故障时,冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作,由此减少系统的故 障时间。
机房控制器
机房控制器除具备阀井控制器的功能外还具有
• • • • 1）以太网接口和RS串行接口。 2）多路数字与模拟量输入接口，可监控多种数据 3）控制输出通道能同时实现对阀门的控制和其他控制输出。 5）工作于自主采集自主上传模式，要求每个采集数据和状态信息带 有时间戳。 • 电源及UPS电源监控、柴油发电机运行监视，机房温湿度检测、火灾 监控及视屏信号传输等。
冗余控制
网络系统冗余
•
采用冗余网卡和冗余网络接口。正常工作时，冗余的两条数据高速 通路同时并行运行，自动分摊网络流量，并考虑了负载均衡的冗余设 计，使系统网络通信带宽提高。当其中一路故障（网卡损坏或出现线 路故障）时，另一路自动地承担全部通信负载，保证通信的正常进行
阀井自控站
阀井控制器
• • • • • • • • • 1）处理速度快，指令执行速度≤0.06 ms/ K指令，动态内存分配； 2）采用机架结构，所有模块均支持带电热插拔方便维护； 3）具备多任务处理能力，且可以任意设置任务为定时任务或事件任务。支持多优先级 的任务设置； 4）CPU自带USB编程口，高可靠性的CPU间数据传输和互锁 5）实时监测与数据备份并带有本地存储作数据保护，当通讯中断时数据存储于本地通 讯恢复时自动将数据上传。 *6) 阀井控制器RTU电池供电功耗低工作时间长， * 7）阀井控制器RTU防爆防湿 8）网络接口高速而齐全并支持主流协议同时可由上位机实时监控 9）编程环境友好且适用范围广
配电网SCADA系统.ppt
2） 配电SCADA系统控制程序对FTU的轮询过程
3）配电SCADA系统通信规约和报文
• (1)物理层。DNP 3．0是一种基于串行通信口物理介质 可以是专线电缆、光纤、无线或者卫星等等。目前有 一种通过以太网实现规约的发展趋势。 ‘
• (2)数据链路层。数据链路层管理数据收发双方之间的 逻辑链路，并负责查找数据在物理通道传输中的错误 检测。
• 该方式适用于已经实现变电站自动化的情况。
3 配电SCADA系统的硬件系统
配网SCADA的计算机后台系统由SCADA服务器、操作工作站、打印输 出设备、图形数字化仪以及计算机网络设备等几个部分组成。 • 1）配网自动化系统子站，如果用变电站综合自动化的后台系统兼 作配网SCADA子站，这时服务器、操作工作站以及前置机都由同一 台计算机担任。系统的可靠性要求，配两台计算机互为热备用，并 通过局域网互联。
2）配电SCADA系统的软件逻辑构成
• 数据处理系统是SCADA系统的核心部分。它包括SCADA数 据库和数据库维护的功能
• 前置机系统和现场的RTU／FTU打交道，完成系统和监控 对象的接口。前置机软件包括串行口通信功能、规约转 换功能、数据预处理功能以及和数据处理系统通信的功 能
• 人机联系工作站负责提供用户界面，如图形、表格甚至 声音、动画等等。此外，人机联系工作站还为用户提供 向RTU／FTU发控制命令(如遥控)的手段
• 配电SCADA一般采用分层组织测控单元的方式，把 分散的RTU组织成若干个通信区域(子站)，监控信 息首先在通信区域内集中，然后再上传到配电管 理中心(主站)。一个主站可以对应多个子站。若 分散的测控单元数量巨大，还可以进一步分层， 子站有二级直至多级子站
配电SCADA系统的分层体系结构
完整的SCADA方案
RTU/变送器的完美集成
• 特点
– -40摄氏度 to +70摄氏度, 0% to 95%湿度
– 集成多变量变送器
– 另外还可接2DI, 4DO, 3AI, 1AO,
1HSC
– IEC61131-3 编程
XFC
– 2MB RAM + 8MB FLASH RAM 历史存储
– 带时间的报警
流量计算机
• 本地I/O 冗余
• 全热备冗余
– CPU, PSSM and I/O
• 独立的I/O 切换单元
To Process
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•高密度I/O卡 •多I/O 机架 •-40摄氏度~ +70摄氏度, •0% to 95%湿度 •IEC61131-3 编程 •32MB历史数据存储 •带时间报警 •低功耗 (12W) •多以太网接口 •内部路由功能
冗余处理器单元
• 热备冗余 • 双CPU, 双电源, 双通讯
冗余I/O子系统
• 全冗余方案
完Байду номын сангаас的SCADA方案
从变送器、流量计算机、RTU、站控系统到SCADA软件
M-SCADA
SCADA 软件 OPEN ENTERPRISE
XFC
数据及系统管理 EFM
3808 MVT
GFC
SCADA RTU
工厂控制 组态工具
以太网 I/O
PocketBSI
3808 多变量变送器
特点：
➢多变量-压力、差压、温度 ➢0.075% 精度 ➢数字通讯 - RS232/RS485 ➢支持BSAP/Modbus 通讯 ➢低功耗 < 2 mA ➢防爆外壳 ➢可通过 OBSI 或Web Pages 进行校验或组态
电力系统调度自动化 3SCADA(2)
前置系统数据接入技术
RTU采用串行通信，前置系统需要接入大 量的串行信号 必须提供某种设备，使前置机能够访问多 个RS232串口 传统的数据接入方式 —— 采用串口扩展设备 先进的数据接入方式 —— 采用通信服务器 采用通信服务器接入通信数据已成为SCADA 系统的发展趋势
采用串口扩展设备接入数据
基于网络的数据采集和远动
前置A 前置B
光纤 RTU 1 RTU 2 ...... RTU N
传统的通道切换方式
使用通道切换柜
前置机A 前置机B
通道切换柜通道切换柜中插入多块 通道来自换板，所有的主 备通道接入切换柜。
通 道 板 A 通 道 板 B
通 道 板 A
通 道 板 B
......
2N个输入 2N个输出
UNIX下Motif界面
面向设备的图形化、一体化建模 面向设备的图形化、
历史数据查询
SCADA信息显示的例子－棒图
• 适合显示 机组出力， 电压等数 据
SCADA信息显示的例子－饼图
• 适合显示份额 数据，如水电 占总出力的份 额，某机组出 力占总出力的 份额，等
SCADA信息显示的例子－曲线
模 型 建 立
事 故 追 忆
警
无 功 电 压 控 制 …
A G C
数 据 采 集
API 人机交互系统 实时数据库 软总线(事件/通信服务)
操作系统(UNIX/LINUX,Windows NT)和商用数据库
系统软件 支持软件
SCADA系统数据流图
实时数据处理 历史数据处理 画面 报警 计算 报表 历史管理
SCADA的基本功能
• 数据库
– SCADA系统的核心 – 商用数据库：Oracle,Sybase,SQL Server,DB2 – 实时数据库
远动系统SCADA系统概述PPT.
直觉是有力的工具，其重要性不容忽视。它毕竟是从多年的实践中不自觉地总结出来的经验，直觉能够有效地帮助你辨别出一个人的
性格。记下对每个应聘者的第一印象，因为这一阶段你的直觉是最准的。第一印象主要依赖应聘者的外表和举止，随着面试的进行， 你需要核实你是否仍保持着对他们其他方面的深刻印象。例如，他们的坐姿是否与众不同，或他们是否显得很自信。
远------远距离,广域 动----控制, (开环的,由人控制)
1.2 远动系统的构成
调度端(主站 master station) 执行端（RTU Remote Terminal Unit)) 通道： 有线、无线、网络
简单远动系统示意图
调度主站
通信塔 调制解调器
通信塔
卡
调制解调器
卡
卡
变电
规定的内容包括：
数据传输的帧格式、 链路层的传输规则、 服务原语、 应用数据结构、 应用数据编码、 应用功能和报文格式。
国际标准规约
IEC 60870-5-101 远动规约 IEC 60870-5-102 电量规约 IEC 60870-5-103 继电保护规约 IEC 60870-5-104 基于以太网的远动规约 DNP3.0
远动通道的组成：
信号调制（MODEM) 传输线路
调度主站
通信塔 调制解调器
通信塔
卡
调制解调器 卡
卡
变电
RTU
所
4.1远动通道的分类
从通信介质分：
有线：同轴电缆、光纤、双绞线、电力载波 无线：微波、无线电、移动通信网
从通信连接方式分：
点对点星型结构
环形 链形
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冗余控制
网络系统冗余
•
采用冗余网卡和冗余网络接口。正常工作时，冗余的两条数据高速 通路同时并行运行，自动分摊网络流量，并考虑了负载均衡的冗余设 计，使系统网络通信带宽提高。当其中一路故障（网卡损坏或出现线 路故障）时，另一路自动地承担全部通信负载，保证通信的正常进行
阀井自控站
阀井控制器
• • • • • • • • • 1）处理速度快，指令执行速度≤0.06 ms/ K指令，动态内存分配； 2）采用机架结构，所有模块均支持带电热插拔方便维护； 3）具备多任务处理能力，且可以任意设置任务为定时任务或事件任务。支持多优先级 的任务设置； 4）CPU自带USB编程口，高可靠性的CPU间数据传输和互锁 5）实时监测与数据备份并带有本地存储作数据保护，当通讯中断时数据存储于本地通 讯恢复时自动将数据上传。 *6) 阀井控制器RTU电池供电功耗低工作时间长， * 7）阀井控制器RTU防爆防湿 8）网络接口高速而齐全并支持主流协议同时可由上位机实时监控 9）编程环境友好且适用范围广
Unit PLC
Unit PLC
双环网网络结构
• 灵活可自愈的环形拓扑结构 .
双环网网络结构
• 灵活可自愈的环形拓扑结构
双环网网络结构
单环下 设置简单 网络自愈时间<20ms
Ring Master
Turbo Ring
双环网网络结构
双环网络
骨干传输网采用的是双环网的组网方式， 在每个阀室设置两台光纤路由器，阀 室RTU通过这两台交换机分别接入到 骨干环网中，网络通过双环网的组网 方式保证网络的可靠性。
SCADA系统
SCADA主要功能
数据采集
报警与事件处理 报表 图形用户界面－GUI 趋势分析
SCADA系统
中心系统
SCADA软件
windows server 2008平台 Oracle 数据库
win7工程师站与操作员工作站
双环网网络结构
Controller
防止交换机故障影响整个系统
设备接入双网，提高冗余性和稳定性
电源系统冗余
冗余控制
处理器冗余
主控器
热备
两个完全相同的plc，内部装有相同的系统，相同组态软件相同组态信 息。并且两个plc之间通过光纤等方式保持通信
冗余控制
处理器冗余
系统运行过程中两个CPU同时启 动和运行，但是在正常运行时只 有主CPU发出控制命令，而备用 CPU检测主CPU状态和记录主 CPU发出的命令，当主CPU发生 故障时能够延续当时的实际状态 接替主CPU发出执行命令。与主 CPU通信模块处于激活状态时主 CPU能访问I／0模块。当系统发生 特定故障时，系统可以实现主备 切换，备站接替主站继续运行。
冗余控制
故障隔离技术 冗余设计时，必须考虑工作、备用部件之间的故障应该做到尽可能互 不影响或影响的概率相当小（0.01%），即可认为故障是隔离的。这 样可以保证：处于备用状态的部件发生故障时，不会影响冗余工作部 件或其他关联部件的正常运行，保证冗余的有效性。
冗余控制
冗余系统
处理器冗余
网络系统冗余
冗余控制
故障仲裁及切换技术
•
精确及时地发现故障后，还需要及时确定故障的部位、分析故障的 严重性，依赖前文提到的冗余控制电路，对工作、备用故障状态进行 分析、比较和仲裁，以判定是否需要进行工作/备用之间的状态切换。 控制权切换到冗余备用部件还必须保证快速、安全、无扰动。当处于 工作状态的部件出现故障（断电、复位、软件故障、硬件故障等）或 者工作部件的故障较备用部件严重时，备用部件必须快速地无扰动地 接替工作部件的所有控制任务，对现场控制不造成任何影响。同时要 求切换时间应为毫秒级，甚至是微秒级，这样就不会因为该部件的故 障而造成外部控制对象的失控或检测信息失效等等。另外，还需要尽 快通过网络通讯或就地LED显示进行报警，通知用户出现故障的部件 和故障情况，以便进行及时维护。
为了保证系统在出现故障时及时将冗余部分投入工作，必须有高精确 的在线故障检测技术，实现故障发现、故障定位、故障隔离和故障报 警。故障检测包括电源、微处理器、数据通讯链路、数据总线及I/O状 态等。其中故障诊断包括故障自诊断和故障互检（工作、备用卡件之 间的相互检查）
冗余控制
信息同步技术
它是工作、备用部件之间实现无扰动（Bumpless）切换技术的前提， 只有按控制实时性要求进行高速有效的信息同步，保证工作、备用部 件步调一致地工作，才能实现冗余部件之间的无扰动切换。 在热备用工作方式下，其中一块处于工作状态（工作卡），实现 系统的数据采集、运算、控制输出、网络通讯等功能；而另一块处于 备用状态（备用卡），它实时跟踪工作卡的内部控制状态（即状态同 步）。工作/备用卡件之间的正/负逻辑是互斥的，即一个为工作卡， 另一个必定是备用卡；而且它们之间有冗余控制电路（又称工作/备 用控制电路）和信息通讯电路，以协调两块卡件同时而且有序地运行， 保证对外输入输出特性的同一性，即对于用户使用而言，可以认为只 有一个部件。一般在设计中，工作、备用部件之间通过高速的冗余通 讯通道（串行或并行）实现运行状态互检和控制状态的同步（如组态 信息、输出阀位、控制参数等）。
骨干层
接入层
接入层采用总线型组网的方式，各个阀井 RTU通过交换机将数据通过节点光端机送 到阀室交换机和阀室RTU处，再由阀室交 换机连接到中心控制室或通过阀室RTU上 送到调度中心。
阀室自控系统
蓝图
阀室自控系统
处理器模块
PLC
网 络 接 口
阀室自控关键设备
输 入 输 出 模 块
/
安全防范系统
由于阀室长期无人值守且工作环境恶 劣故推荐采用冗余控制系统
机房控制器
机房控制器除具备阀井控制器的功能外还具有
• • • • 1）以太网接口和RS串行接口。 2）多路数字与模拟量输入接口，可监控多种数据 3）控制输出通道能同时实现对阀门的控制和其他控制输出。 5）工作于自主采集自主上传模式，要求每个采集数据和状态信息带 有时间戳。 • 电源及UPS电源监控、柴油发电机运行监视，机房温湿度检测、火灾 监控及视屏信号传输等。
冗余控制
冗余控制原理： • 冗余控制一般采用硬件冗余或者软件冗余。其中，硬件冗余是 指通过热设备或者冷设备实现冗余所需的数据同步和主从切换；软件 冗余是指通过程序实现数据同步和主从切换
冗余控制
故障检测技术
信息同步技术
冗余控制系统关键技术 故障仲裁及切换技术 热拔插技术
故障隔离技术
冗余控制
故障检测技术
冗余控制
处理器冗余 双 处 理 器 在 冗 余 系 统 的 切 换
冗余控制
电源系统冗余
电源是整个控制系统得以正常工作的动力源泉，一旦电源单元发生故 障，往往会使整个控制系统的工作中断，造成严重后果。要使控制系 统能够安全、可靠、长期、稳定地运行，首先稳定的供电必须得到保 证。可热插拔的冗余电源，正常工作时，两台电源各输出一半功率， 从而使每一台电源都工作在轻负载状态，有利于电源稳定工作。当其 中一台发生故障，短时由另一台接替其工作，并报警。设计为可热插 拔的冗余电源，这样系统维护时可以在不影响系统正常运行的情况下 更换故障的电源。
冗余控制
热拔插技术 为了保证容错系统具有高可靠性，必须尽量减少系统的平均修复时间 MTBR。要做到这一点，在设计上应努力提高单元的独立性、可修复 性、故障可维护性。实现故障部件的在线维护和更换也是冗余技术的 重要组成部分，它是实现控制系统故障部件快速修复技术的关键。部 件的热插拔功能可以在不中断系统正常控制功能的情况下增加或更换 组件，使系统平稳地运行。
冗余控制
•
在重要工业现场以及关键设备中，高可靠性已成为考核系统和设备的重要 指标。这种情况下，容错技术成为了满足连续性生产要求，提高控制系统的 可靠性和可用性的关键也是首选手段
• 冗余就是容错技术常见也是现行的最稳定可靠的方式
• 冗余系统（redundant system）是指为增加系统的可靠性，而采取两套或两 套以上相同、相对独立配置的设计连接组成的系统。通过提供系统运行所需 的所有关键组件的冗余的方法，达到容错能力的系统或者系统的结构，当系 统发生故障时,冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作,由此减少系统的故 障时间。
冗余控制
冗余控制系统的优点
系统的可用性指标可以用两个参数进行简单的描述，一个是 平均无故障时间（MTBF），另一个是平均修复时间（MTBR）。
系统可用性＝MTBF/(MTBF+MTBR)
短了平均故障修复时间（MTTR），因此，应用在重要场合 的控制系统，冗余是非常必要的。 二个部件组成的并联系统（互为冗余）与单部件相比，平均
无故障时间是原来的1.5倍。
冗余控制
为什么选择冗余
配置、安装、使用简单，无需额外 的培训、设计等； 使用冗余系统，理论上来讲，系统 的故障率可以接近为零。
冗余系统的功能：
系统的核对统一性检查 系统的切换功能 运行模式的变更 热备传送功能 在线程序写入的冗余跟踪功能 从控制系统向待机系统的存储复制功能 在线更换模块
SCADA系统方案
目录
SCADA系统 双环网网络结构 阀室自控系统 冗余控制 阀井自控站 机房控制
SCADA系统
SCADA系统
计 算 机 中 心
SCADA 系统
调度中心与管网现场
SCADA系统
SCADA建设内容 • 本次SCADA系统建设内容如下：数据采集与监控系统、调度指挥中心、 10座阀室站、30座阀井站、1座机房控制站。