SCADA燃气系统详细介绍

机完成设备的直接控制，而上位机侧重于信息集中管
理，上、下位机通过通信网络连接。由于SCADA系统 的控制对象分布可能极为分散，因此，SCADA系统的 通信通常比DCS要复杂，通信的形式也会多种多样。

SCADA系统可以集成不同厂家的各种测控产品，开放
性更好。而某一过程的DCS控制系统通常是某固定型
号的。
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请求 客户机 响应 服务器
图1.1 客户机／服务器结构
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如在SCADA系统中，当SCADA服务器向PLC 请求数据时，它是客户机，而当其他操作站向 SCADA服务器请求服务时，它就是服务器。
显然，这种结构可以充分利用两端硬件环境的
优势，将任务合理分配到客户端和服务器端来
实现。
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2、浏览器/服务器结构

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具体应用

楼宇自动化 生产线管理 机械人、机件臂系统 其它生产行业 无人工作站系统
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主要无人值守工作站

无线通讯基站网； 邮电通讯机房空调网； 电力系统配电网； 铁路系统电力系统调度网； 铁路系统道口，信号管理系统；


坝体、隧道、桥梁、机场和码头等安全监控网；

PLC多作为SCADA系统的下位机。
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DCS 系统（集散控制系统），适用于测控点数 多、测控精度高、测控速度快的工业现场，其特 点是分散控制和集中监视，具有组网通讯能力、 测控功能强、运行可靠、易于扩展、组态方便、 操作维护简便，但系统的价格昂贵。
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SCADA系统在结构上体现为上、下位机的结构，下位

上位机：侧重监控功能 下位机：直接控制功能 通信网络：实现上、下位机数据交换

从其结构可以看出，SCADA系统具有控制分 散、管理集中的“集散控制系统”的特征。
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1、下位机
（1）下位机功能：

数据采集
下位机配置的各种输入设备（DI、AI等）进行数据采 集 控制 下位机配置的各种输出设备（DO、AO等）对现场设
器）实现。
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（2）执行器 执行设备接受下位机（控制器）的输出， 改变操纵变量，使生产过程按照预定要求正常
运行。在不同的行业中，执行器类别不一样，
如在生产过程监控中，各种气动执行器得到广 泛应用，典型的就是气动薄膜调节阀，还有各 种开关阀门。而在制造业中，各种步进电机、 变频器、伺服电机等调速设备得到广泛应用。
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（2）上位机功能：

数据采集和状态显示。 远程监控。 报警和报警处理。 事故追忆和趋势分析。 与其他应用系统的结合。
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3、通信网络

通信网络实现SCADA系统的数据通信，是 SCADA系统的重要组成部分。与一般的过程 监控相比，通信网络在SCADA系统中扮演的
作用更为重要，这主要因为SCADA系统监控

操作界面漂亮、形式多样，可以充分满足客户
自身的个性化要求。

C／S结构的管理信息系统具有较强的事务处 理能力，能实现复杂的业务流程。
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C／S结构的缺点表现在：



需要专门的客户端安装程序，分布功能弱，针对点多 面广且不具备网络条件的用户群体，不能够实现快速 部署安装和配置。 兼容性差，对于不同的开发工具，具有较大的局限性。 若采用不同工具，需要重新改写程序。 开发成本较高，需要具有一定专业水准的技术人员才 能完成。
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RTU的功能： RTU的主要作用是进行数据采集及本地控 制，进行本地控制时作为系统中一个独立的工
作站，这时RTU可以独立的完成连锁控制、前
馈控制、反馈控制、PID等工业上常用的控制 调节功能；进行数据采集时作为一个远程数据 通讯单元，完成或响应本站与中心站或其它站 的通讯和遥控任务。
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数据采集系统，它综合利用了计算机技术、控制技术、 通信与网络技术，完成了对测控点分散的各种过程或 设备的实时数据采集，本地或远程的自动控制，以及 生产过程的全面实时监控，并为安全生产、调度、管
理、优化和故障诊断提供必要和完整的数据及技术手
段。
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SCADA是对分布距离远，生产单位分散的生产系统的一种数据
这部分网络最复杂，形式最多样，是 SCADA系统的重要特点。
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4、检测和执行设备
（1）检测元件 SCADA系统中监控的参数按照数据类型 可以分为模拟量、数字量等，模拟量包括温度、 压力、物位、流量等典型过程参数和其他各种 参数，而数字量包括设备的启／停状态等。
这些信号的获取要靠各种检测元件（传感
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1、客户机／服务器结构
C／S结构中客户机和服务器之间的通信以“请求－ 响 应”的方式进行。客户机先向服务器发出请求，服务器 再
响应这个请求，如图1.1所示。
C／S结构最重要的特征是：它不是一个主从环 境，而是一个平等的环境，即C／S系统中各计算机在不 同的场合既可能是客户机，也可能是服务器。在C／S应 用中，用户只关心完整地解决自己的应用问题，而不关 心这些应用问题由系统中哪台或哪几台计算机来完成。
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3、两种结构比较
（1）B／S模式的优点和缺点
B／S结构的优点表现在：

具有分布性特点，可以随时随地进行查询、浏览等业 务处理。 业务扩展简单方便，通过增加网页即可增加服务器功 能。 维护简单方便，只需要改变网页，即可实现所有用户 的同步更新。 开发简单，共享性强。



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B／S 结构的缺点表现在：
RTU主要功能 ①过程变量巡回检测和数据处理； ②向控制中心报告经选择的数据和报警； ③提供画面、图象显示； ④除执行控制中心的控制命令外，还可独立进行工作，实现PID 及其它控制；

⑤实现流程切换；
⑥进行自诊断程序，并把结果报告控制中心；
⑦提供给操作人员操作记录和运行报告。
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RTU的配置与程序执行： RTU的主要配置有CPU模板、I／O（输入 ／输出）模板、通讯接口单元，以及通讯机、
采集、监视和控制系统。 如果生产过程分布很近，可以采用就近控制的办法，就地接线，

就地监视，就地控制，对于复杂的过程生产采用DCS系统控制的
比较多，也有采用PLC的或者专业控制器。而对于生产各个环节 分布距离非常远的，比如几公里，几十公里，几百公里甚至几千 公里的，如变电站，天然气管线，油田，自来水管网，随着技术
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网络化SCADA系统以各种网络技术为基础， 控制结构更加分散化，信息管理更集中。系统 普遍以客户机／服务器（C／S）和浏览器／
服务器结构（B／S）为基础，多数系统结构
上包含这两者结构，但以C／S结构为主，B／
S结构主要是为了支持Internet应用，以满足远
程监控的需要。
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与第二代SCADA系统相比，第三代SCADA系 统在结构上更加开放，兼容性更好，可以无缝 集成到全厂综合自动化系统中。
的发展，人们慢慢发展出远程采集监视控制系统，称为SCADA
系统。
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SCADA系统典型的系统配置如图所示。
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2、特点 一般来讲，SCADA系统特指分布式计算机测 控系统，主要用于测控点十分分散、分布范围 广泛的生产过程或设备的监控，通常情况下， 测控现场是无人或少人值守。
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二、SCADA系统结构
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三、SCADA系统典型架构

SCADA系统的发展经历了集中式SCADA系统 阶段、分布式SCADA系统阶段和网络式 SCADA系统三个阶段。 集中式SCADA系统是所有的监控功能依赖于 一台主机（mainframe），采用广域网连接现 场RTU和主机。网络协议比较简单，开放性差， 功能较弱。

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四、SCADA、PLC与DCS

SCADA系统集中了PLC系统的现场测控功能强和DCS
系统的组网通讯能力的两大优点，性能价格比高，特
别适合测控点极为分散，对控制的要求不是特别高的 场合。

PLC 系统，即可编程控制器系统，适用于工业现场的 测量控制，现场测控功能强，性能稳定，可靠性高，
技术成熟，使用广泛，价格合理 。

由于SCADA系统的规模可以从几百点到几万
点，用户对SCAD系统的需求是多样的，因此
对其系统架构提出了很高的要求。
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ห้องสมุดไป่ตู้

SCADA系统属于典型的分布式计算机应用系 统，在这样的系统中，体系结构是软件系统中 最本质的东西，良好的体系结构意味着普适、
高效和稳定。由于体系结构是对复杂事务的一
种抽象，良好的体系结构是普遍适用的，它可 以高效地处理多种多样的个体需求。同时，体 系结构在一定的时间内保持稳定。当需求发生 变化时，程序员可以不用修改系统的体系结构。
的过程大多具有地理分散的特点，如无线通信
机站系统的监控。
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（1）上位机系统： 主要是连接上位机、服务器、通信设备、 打印设备的局域网络。
上位机还可以设置WEB服务器，提供远程 监控网络。
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（2）下位机系统： 包括连接I/O设备与控制器的现场总线， 各种设备级总线等。
（3）连接上、下位机的通信网络
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五、SCADA系统的应用

在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展
也最为成熟。

它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子 系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行 状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等 优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。 它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减 轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化有着 不可替代的作用。

备进行控制
下位机接收上位机的监控，并且向上位机传输各种现 场数据
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（2）下位机类型：

远程终端单元RTU RTU（Remote Terminal Unit，RTU）是安装 在远程现场的电子设备，用来监视和测量安装 在远程现场的传感器和设备。它在提高信号传 输可靠性、减轻主机负担、减少信号电缆用量、 节省安装费用等方面的优点也得到用户的肯定。
SCADA系统
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一、什么是SCADA系统

SCADA的英文是Supervisory Control And Data Acquisition，译成中文就是监督控制与 数据采集。从其名称可以看出，其包含两个层
次的功能：数据采集和监控。
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1、定义

SCADA系统是一类功能强大的计算机远程监督控制与
天线、电源、机箱等辅助设备。
RTU能执行的任务流程取决于下载到CPU
中的程序。应用程序可用工程中常用的编程语
言编写，如梯形图、C语言等。有些设备采用 C语言编程。
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2、上位机
（1）上位机组成： 上位机系统通常包括SCADA服务器、工 程师站、操作员站、WEB服务器等，这些设 备通常采用以太网联网。 实际的SCADA系统上位机系统到底如何 配置还是根据系统规模和要求而定。根据安全 性要求，上位机系统还可以实现冗余，即配置 两台SCADA服务器，当一台出现故障时，系 统自动切换到另外一台工作。

个性化特点明显降低，无法实现具有个性化的功能要
求。

操作是以鼠标为最基本的操作方式，无法满足快速操 作的要求。

页面动态刷新，响应速度明显降低。 功能弱化，难以实现传统模式下的特殊功能要求。
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（2）C／S模式的优点和缺点 C／S结构的优点表现在：

由于客户端实现与服务器的直接相连，没有中
间环节，因此响应速度快。
石油和天然气等各种管道监控管理系统； 地铁、铁路自动收费系统； 交通安全监侧； 城市供热、供水系统监控和调度； 环境、天文和气象无人检测网络的管理； 其它各种需要实时监控的设备。
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随着Internet的普及和发展，以往的主机／终 端和C／S结构都无法满足当前的全球网络开 放、互连、信息随处可见和信息共享的新要求，
于是就出现了B／S型结构，如图1.2所示。
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HTTP请求 客户机 (浏览器) HTTP响应 Web服务器
查询 数据库 服务器
图1.2 浏览器／服务器结构
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B／S结构最大特点是：用户可以通过浏览器 去访问Internet上的文本、数据、图像、动画、 视频点播和声音信息，这些信息都是由许许多 多的Web服务器产生的，而每一个Web服务器 又可以通过各种方式与数据库服务器连接，大 量的数据实际存放在数据库服务器中。这种结 构的最大优点是：客户机统一采用浏览器，这 不仅让用户使用方便，而且使得客户端不存在 维护的问题。