监督控制与数据采集技术---SCADA系统
SCADA-数据采集与监视控制系统
制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。
目录电力系统应用在电力系统中，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，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。
SCADA在铁道电气化远动系统上的应用较早，在保证电气化铁路的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用。
在铁道电气化SCADA系统的发展过程中，随着计算机的发展，不同时期有不同的产品，同时我国也从国外引进了大量的SCADA产品与设备，这些都带动了铁道电气化远动系统向更高的目标发展。
SCADA在石油管道工程中占有重要的地位，如用在系统管理石油管道的顺序控制输送、设备监控、数据同步传输记录，监控管道沿线及各站控系统运行状况等。
各站场的站控系统作为管道自动控制系统的现场控制单元，除完成对所处站场的监控任务外，同时负责将有关信息传送给调度控制中心并接受和执行其下达的命令，并将所有的数据记录储存。
除此之外的基本功能，现在的SCADA管道系统还具备泄露检测、系统模拟、水击提前保护等新功能。
石油方面应用目前，国外已广泛采用SCADA系统来实现对城市燃气管道的自动监控和自动保护，并已发展成为燃气管道自动控制系统的基本模式。
SCADA系统的工作原理是：根据数据采集系统获得的系统运行工况参数与设计工况参数的比较结果，然后通过由调节阀和与之配套的电动、气动、电液联动或气液联动执行机构以及检测被调参数的仪表等组成的自动调节系统对某些偏离设计工况的运行参数进行自动纠偏调节。
发展历程SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统，全名为数据采集与监视控制系统。
场站SCADA系统概述
场站的第三方设备主要包括：配电室、UPS、发电机、流量计算机、调压机柜、火
气系统、ESDV阀电子控制单元（目前未实现，与上位机协议不匹配）。
三方设备的数据走向：专业设备通过其RS485串口将数据输出到SCADA系统 的有源三通上,有源三通将RS485转为RS232信号，再输入到RCI通信服务器进行协 议转换，然后进入交换机的以太网供给上位机读取。
理、优化和故障诊断提供必要和完整的数据及技术支持。
SCADA系统一般分为三级控制：一是调控中心级，二是场站级（SCS站 控系统），三是就地控制级。
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SCADA系统的组成
SCADA系统包含三个组成部分：上位机、下位机、通信系统。 上位机：过程监控与管理系统，即站控室过程监控软件，榆济管道上位机 采用的是德国CEGELEC公司的viewstar ICS 3.8。
具有对阀室进行数据采集和对现场设备进行控制的作用。
区别：PLC、ESD、RTU均为一个控制器，相当于一台工业电脑，ESD中也用到了 PLC进行数据采集和控制，但其主要是针对突发紧急情况作出相应安全动作，与
SCADA系统普通采数和控制用的PLC作用不一样，PLC和RTU的作用都一样，RTU具
有通信距离长,能适应各种恶劣的工业现场,这也是阀室选择使用RTU的原因,但 RTU能控制采集的点相对于PLC要少，控制精度比PLC 要低。
场站SCADA系统概述
目录
1.SCADA系统基础知识
本文目录 结构
2.场站机柜设备介绍
3. 现场设备与PLC之间的连接
SCADA 系统基础 知识
SCADA系统定义
SCADA是英文“Supervisory Control And Data Acquisition ”的简 称，即监控与数据采集系统。SCADA系统是一类功能强大的计算机远程监 督控制与数据采集系统，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
SCADA-数据采集与监视控制系统
SCADA-数据采集与监视控制系统SCADA系统（Supervisory Control and Data Acquisition）是一种用于数据采集和监视控制的自动化系统。
它是由许多硬件和软件组成的综合性系统，广泛应用于能源、化工、交通、水务、制造业等行业中，用于实时监视和控制远程设备和过程。
1.硬件：包括传感器、控制器、通信设备等。
传感器用于收集各种数据，比如温度、压力、流量等。
控制器用于控制和执行各种操作，比如开关、阀门、电机等。
通信设备用于数据传输和远程访问。
2.软件：包括数据采集、数据处理、数据存储和数据展示等功能。
数据采集软件用于实时收集数据，并将其传输到中央处理单元。
数据处理软件用于对数据进行处理和分析，比如计算平均值、最大值、最小值等。
数据存储软件用于将数据保存在数据库中，以便后续查询和分析。
数据展示软件用于将数据以图形、报表等形式展示给操作员。
3.人机界面：主要包括监视和控制台。
监视台用于显示实时数据和趋势图，以便操作员进行监视和分析。
控制台用于操作设备和过程，比如打开或关闭设备，调整设备参数等。
SCADA系统的主要优点是提高了生产效率和安全性。
通过实时监视和控制远程设备和过程，可以及时发现和解决问题，减少了停机时间和生产成本。
同时，SCADA系统可以提供报警和预警功能，帮助操作员快速响应异常情况，避免事故的发生。
此外1.可扩展性：SCADA系统可以根据实际需要添加或删除设备和过程，以适应不同的生产环境。
2.可靠性和稳定性：SCADA系统采用冗余设计和故障恢复机制，确保系统的可靠性和稳定性。
3.安全性：SCADA系统采用各种安全措施，比如访问权限管理、防火墙等，保护系统免受非法访问和攻击。
总之，SCADA系统是一种用于数据采集和监视控制的自动化系统，广泛应用于各个行业中。
它通过实时收集和传输数据，并提供实时的监视和控制功能，帮助操作员快速响应异常情况，提高生产效率和安全性。
SCADA燃气系统详细介绍解析
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。
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
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
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；
scada系统标准
scada系统标准SCADA系统标准。
SCADA系统（Supervisory Control And Data Acquisition）是指监控和数据采集系统，它是一种用于实时监控、数据采集和远程控制的自动化系统。
SCADA系统广泛应用于电力、石油、天然气、水务、交通等领域，是现代工业自动化的重要组成部分。
为了确保SCADA系统的安全、可靠和高效运行，制定了一系列的标准规范，本文将对SCADA系统标准进行详细介绍。
首先，SCADA系统应符合国家相关标准和规范，如《SCADA系统设计规范》、《SCADA系统安全技术规范》等。
这些标准规范涵盖了SCADA系统的设计、安全、通信、数据采集、远程控制等方面，对系统的各个环节都有详细的要求和规定，确保系统的稳定性和可靠性。
其次，SCADA系统的硬件设备应符合国际相关标准，如IEC 61850、IEC 60870等。
这些标准规定了SCADA系统的硬件设备的技术要求、性能指标、通信协议等，确保设备的互操作性和兼容性，提高系统的可靠性和安全性。
另外，SCADA系统的软件应符合国际相关标准，如IEC 61131、IEC 61508等。
这些标准规定了SCADA系统的软件开发、编程、测试、验证等方面的要求，确保软件的稳定性和安全性，提高系统的可靠性和可维护性。
此外，SCADA系统的网络通信应符合国际相关标准，如IEC 62351、IEC 62320等。
这些标准规定了SCADA系统的网络通信协议、数据加密、身份认证等方面的要求，确保网络通信的安全性和可靠性，防止网络攻击和数据泄露。
最后，SCADA系统应符合行业相关标准，如电力行业的DL/T、石油行业的SY/T等。
这些标准是针对特定行业的SCADA系统制定的，包括了行业特有的技术要求、安全规范、应用案例等，确保系统能够满足行业的实际需求，提高系统的适用性和可操作性。
综上所述，SCADA系统标准涵盖了系统设计、硬件设备、软件开发、网络通信、行业应用等方方面面，是保障系统安全、可靠和高效运行的重要基础。
SCADA系统
第一章SCADA系统1.1. SCADA系统的意义SCADA是Supervisory ControI And Data AcquiSition System 的缩写，是对分布距离远，生产单位分散的生产系统的一种数据采集、监视和控制系统。
了解生产情况是实施科学生产的基础，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。
SCADA系统与其他系统的区别在于：分布区域广泛主站与控制对象距离远监控终端的工作条件苛刻通讯系统复杂多变通讯系统不保证可靠传输1.2. SCADA系统的构成SCADA系统主要包括三部分组成，主站端，通讯系统和远程终端单元主站一般采用先进的计算机，有着良好的图形支持，现在采用PC计算机和WIND OWS系统居多，在历史上，曾经有很多系统采用UNIX系统和XWINDOWS图形界面。
一个主站可能的分站数量从几十到几百、几千个不等。
通讯系统就非常复杂了，有线的包括音频电缆、载波电缆、光纤、电力载波等，无线的包括电台、卫星、微波等。
远程终端单元(RTU or TeleControl )的品种也很多，大的系统由很多机柜组成，小的系统可能就是一个小盒子。
1.3. SCADA的主站系统SCADA系统的主站过去由很多著名的系统是基于UNIX操作系统家族和XWIND OW图形界面的。
随着计算机系统的发展，特别是PC机的发展，PC机和PC机上运行的操作系统在扮演着越来越重要的角色。
庞大的主站系统一般包括如下内容：通讯前置系统，主要负责解析各种不同的规约，完成通讯接口数据处理，包括数据转发。
包括前置计算机，串口池或者MODEM 池，机架，防雷措施和网络接口。
监控与数据采集技术SCADA系统介绍
2．分布式微机远动装置
• 分布式微机远动装置较集中式微机远动装置 具有如下优点：布置灵活，便于采集地理上 分布的信号；连线简单，可靠性高；便于扩 容，容量可以增大；便于采用交流采样方式； 便于实现多规约转发和一发多收。
• 分布式微机远动装置的特征为：多CPU、串 行总线、智能模块，既可以柜集中组屏，又 可以分散布置。
TAB
GD RE I F
JA M7
KB N8
LC O9
ENRTUENR PRINT
4BMNCb/s
GD GD GD GD T2 U3
HELP ALPHA
V0 W.X YZ SHIFT
X2.5
电台
Байду номын сангаасPLC
RTU
（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。
RTU结构原框图
2 SCADA系统结构
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。
2 SCADA系统结构
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、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。
2 SCADA系统结构
2 SCADA系统结构
SCADA系统介绍
SCADA系统介绍SCADA系统是工控领域的一个重要应用形态，是一种基于现代信息处理技术及监测技术实现生产过程自动化控制和数据管理的系统，可以实现生产设备的远程监测和控制。
本文将对SCADA系统的定义、功能、组成部分、原理及应用领域等进行详细介绍。
一、 SCADA系统的定义SCADA是英文Supervisory Control And Data Acquisition系统的简称，也叫作监控与数据采集系统。
SCADA系统是一种应用于工业生产控制领域的现代化自动化系统。
SCADA系统通过远程数据采集和数据传输技术，实现了对生产设备的远程监测、控制和管理，其主要功能包括数据采集、数据处理、数据存储、报警和自动控制等。
二、 SCADA系统的功能SCADA系统在企业生产中的主要功能是实现生产设备的远程监测和控制，包括以下几个方面的功能：1、远程监测：通过远程传输数据技术，实时监测生产现场的各项参数数据，如温度、湿度、压力、流量、浓度、电流、电压等。
2、远程控制：通过远程控制技术，远程控制生产线上的各项设备，包括开关灯、开关机、调节温度、调节压力等。
3、数据记录：自动记录生产现场的各项参数数据，并进行存储，便于历史数据的查询和统计分析。
4、报警提示：根据预设的参数阈值，当生产现场某些参数出现异常时，及时发出报警提示，以保障生产设备的安全运行。
三、 SCADA系统的组成部分SCADA系统分为两个主要部分:前端和后端。
前端负责数据采集、数据处理、监视等工作，后端负责数据存储、统计分析、报警处理等工作。
下面将对SCADA系统的组成部分进行详细介绍。
1、前端前端包括数据采集设备、人机界面和通信模块等几个部分。
（1）数据采集设备数据采集设备通常由传感器、信号处理器、数据采集卡、数据采集仪器等组成。
传感器主要负责测量生产现场各项参数，信号处理器则负责对传感器采样的模拟信号进行处理，并将处理后的信号转化为数字量信号，数字量信号经过数据采集卡转化为计算机能够识别的信号，最后数据采集仪器将数据发送到计算机，供后续处理使用。
SCADA系统
SCADA系统，Supervisory Control and Data Acquisition，即数据采集与监视控制系统。
SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
SCADA系统组成在铁路供电系统中使用的SCADA系统常称为远动系统铁路供电远动系统即是SCADA系统在铁道电气化领域的一个最典型的应用。
主要监控：牵引供电系统：变电所、分区所、开闭所、AT所电力配电：（变）配电所、电力开关站、箱变、10/0.4kV低压变电所牵引供电SCADA系统具有信息完整、直观，有助于调度人员正确掌握系统运行状态、加快决策、快速诊断出系统故障状态提高管理效率的特点现已经成为牵引电力调度不可缺少的工具SCADA系统的基本结构SCADA系统由监控站（调度端）、被控站（被控端）及信道三大部分组成监控站：也叫调度端、控制中心设在铁路局电力调度所（或供电段段部）内完成远方对象的监控、数据统计及管理功能被控站：也叫被控端完成SCADA系统的数据采集、预处理，发送、接收及输出执行功能包括：牵引综合自动化系统电力变配电所综合自动化系统RTU（Remote Terminal Unit）接触网开关控制站信道：连接调度端与被控端的通信介质，用于传输远动信息分为有线信道、光纤信道及无线信道SCADA系统基本概念遥控：调度所发出命令以实现开关设备的远方操作如：断路器的“合”，“分”遥控分为单控，程控。
遥调：调度所直接对被控站的调压器、变压器抽头的级数进行调整遥测：遥测是将被控站的某些运行参数传送给调度所。
牵引供电系统的主要遥测对象如下进线电压进线电流主变功率27.5KV母线电压主变一次侧有功电度、无功电度馈线电流馈线故障点参数（馈线号、阻抗值、公里标）电容补偿装置电流遥信：遥信是将被控站的设备状态信号远距离传给调度所.遥信分为几大类：①位置遥信：开关对象的状态信号②非位置遥信：除开关对象位置信号外的其他故障状态信息预告遥信：轻故障信号事故遥信：重故障即事故信号对牵引供电系统涉及的主要遥信量如下：遥控对象位置信号中央信号（包括事故总信号、预告总信号、自动装置动作、控制回路断线、控制方式、所内监视、交流回路故障、直流电源故障、压互回路断线等）进线有压/失压、自投投入/撤除信号牵引变压器的各类故障信号（含保护动作信号）电容补偿装置的各类故障信号（含保护动作信号）动力变压器的各类故障信号（含保护动作信号）馈电线的各类故障信号（含保护动作信号）各开关操作机构的工作状态信号远动装置、远动通道运行状态遥视：遥视是将被控站设备的视频信号传送给调度所，进行远方图像监视亦称，视频监控系统远动信息的传输：在信道中传输的远动信息分为上行信息和下行信息。
SCADA系统的组成及相关组件
SCADA系统的组成及相关组件SCADA系统综述及组成⼀、SCADA系统综述SCADA——监视控制和数据采集是⼀个含义较⼴的术语，应⽤于可对安装在远距离场地的设备进⾏中央控制和监视的系统。
SCADA系统可以设计满⾜各种应⽤（⽔、电、⽓、报警、通信、保安等等），并满⾜顾客要求的设计指标和操作概念。
SCADA系统可以简单到只需通过⼀对导线连在远端的⼀个开关，也可复杂到⼀个计算机⽹络，它由许多⽆线远程终端设备（RTU）组成并与安装在中控室的功能强⼤的微机通信。
⼆、SCADA系统组成SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统作为⽣产过程和事物管理⾃动化最为有效的计算机软硬件系统之⼀，它包含两个层次的含义：⼀是分步式的数据采集系统，即智能数据采集系统，也就是通常所说的下位机；另⼀个是数据处理和显⽰系统，即上位机HMI（Human Machine Interface）系统。
下位机⼀般意义上通常指硬件层上的，即各种数据采集设备，如各种RTU、FTU、PLC及各种智能控制设备，等等。
这些智能采集设备与⽣产过程和事物管理的设备或仪表相结合，实时感知设备各种参数的状态，并将这些状态信号转换成数字信号，并通过特定数字通信或数字⽹络传递到HMI系统中；在必要的时候，这些智能系统也可以向设备发送控制信号。
上位机HMI系统在接受这些信息后，以适当的形式如声⾳、图形、图象等⽅式显⽰给⽤户，以达到监视的⽬的，同时数据经过处理后，告知⽤户设备各种参数的状态（报警、正常或报警恢复），这些处理后的数据可能会保存到数据库中，也可能通过⽹络系统传输到不同的监控平台上，还可能与别的系统（如MIS，GIS）结合形成功能更加强⼤的系统；HMI 还可以接受操作⼈员的指⽰，将控制信号发送到下位机中，以达到控制的⽬的。
上位机与下位机结合的SCADA系统，作为操作员平台和中央监控系统，已经和将要⼴泛地应⽤到⼯业⽣产和事物管理的各个领域，主要包括：1、楼宇⾃动化开放性能良好的SCADA系统可作为楼宇设备运⾏与管理⼦系统，监控房屋设施的各项设备、事务，如门警、电梯运营、消防系统、照明系统、空调系统、⽔⼯、备⽤电⼒系统等等的⾃动化管理；2、⽣产线管理⽤于监控和协调⽣产线上各种设备正常有序的运营和产品数据的配⽅管理；3、⽆⼈⼯作站系统⽤于集中监控⽆⼈看守系统的正常运⾏，这种⽆⼈值班系统⼴泛分布在以下⾏业：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；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；钢铁⼯业⾼炉安全监控系统；环境、天⽂和⽓象⽆⼈检测⽹络的管理；各种⼯业锅炉监控保护系统；其它各种需要实时监控的设备。
实时数据库与SCADA究竟有什么区别
引言概述:实时数据库与SCADA（监控、控制与数据采集系统）是工业自动化领域中常见的两个概念。
尽管它们都涉及到数据存储和处理，但两者之间存在明显的区别和不同的应用场景。
在本文的第一部分中，我们已经介绍了实时数据库和SCADA的基本概念及其区别。
在本文的第二部分，将更加详细地探讨实时数据库与SCADA之间的区别。
正文内容:1.实时数据库与SCADA的基本定义实时数据库是指能够提供高性能的数据存储和实时读写操作的数据库系统。
它通常用于处理需要快速响应的实时数据，例如传感器数据、监控数据等。
SCADA是一种监控、控制与数据采集系统，它通过传感器和执行器收集实时数据，并通过图形界面实时展示设备状态和操作控制。
SCADA系统通常与其他系统（如PLC）集成，用于监控和控制工业过程。
2.实时数据库与SCADA的数据模型实时数据库通常采用表格形式的数据模型，类似于传统关系型数据库。
它支持复杂的查询和事务处理，并且保证数据的可靠性和一致性。
SCADA系统通常使用标签（tag）的数据模型，每个标签代表一个变量或一个设备状态。
这种模型简单易用，适合实时监控和控制应用。
3.实时数据库与SCADA的数据存储方式实时数据库通常使用内存数据库或者混合存储（内存和磁盘）方式存储数据，以满足高速读写和实时性的要求。
SCADA系统通常将数据存储在历史数据库中，用于后续数据查询和分析。
历史数据库可以使用文件系统、关系型数据库或者时间序列数据库进行存储。
4.实时数据库与SCADA的数据采集和处理能力实时数据库具有较高的数据采集和处理能力，可以处理大量的实时数据并提供高性能的数据查询和分析。
SCADA系统在数据采集和处理方面更加强调实时性和响应性能力，通常实时读取和更新数据，并对数据进行简单的计算和转换。
5.实时数据库与SCADA的应用场景实时数据库广泛应用于工业自动化、物流、安防监控等领域，用于处理实时监控数据、传感器数据、交易数据等。
SCADA数据采集与监视控制系统简介kunli
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数据处理：对采集数据进行处理、 分析和存储
控制功能：根据预设条件和算法， 自动或手动控制设备
05
SCADA系统的优势与不足
SCADA系统的优势
数据采集范围广
实时性强
可靠性高
可扩展性好
SCADA系统的不足
单击此处添加标题
数据安全性问题：由于SCADA系统需要与外部网络进行数据交互，容易受到 黑客攻击和数据泄露的风险。
公共设施：在供水、供电、供暖和污水处理等领域，用于监测和控制各种设备和系统，确 保公共设施的正常运行。
03
SCADA系统的数据采集
数据采集的方式
直接采集：通过传感器将现场数 据直接传输到SCADA系统
触发采集：当某个条件满足时触 发数据采集
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定时采集：按照预设的时间间隔 进行数据采集
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SCADA数据采集与监视控
制系统简介
汇报人：XX
目录
01 02 03 04 05
添加目录项标题 SCADA系统的概述 SCADA系统的数据采集 SCADA系统的监视控制 SCADA系统的优势与不足
01
添加目录项标题
02
SCADA系统的概述
SCADA系统的定义
SCADA系统是一种数据采集与监视控制系统，用于收集、处理和显示各种实时数据 SCADA系统广泛应用于能源、交通、制造业等领域，用于监控和管理工业设备和设施 SCADA系统通过各种传感器和通信设备，实时获取现场数据并进行处理 SCADA系统提供人机界面，方便用户对设备和设施进行远程监控和管理
添加 标题
2022远动技术复习
1、SCADA: 监督控制与数据采集。
是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，由监控站（调度端：监控，数据统计与管理功能）、被控站（受调度端监视的站场。
它完成对远动系统的数据采集，预处理，发送，接收，及输出执行的功能）、信道（运动信息传输的介质）组成。
远动主要任务：集中监视、集中控制。
性能指标：可靠性、容量、实时性、抗干扰能力、。
2、远动系统：在铁路牵引供电系统中使用的SCADA系统。
用电气化手段通过一个或多个相互联接（或非连接）的通道，实现对远方处于分散状态的生产过程的集中监测、控制和集中管理的系统。
3、调度端：监控、数据统计、管理功能。
被控站：数据采集、预处理、发送、接收、输出执行。
信道：远动信息传输的介质（通路）。
无线通信：（1）架空线路或电缆直接传送远动信息（2）远动与载电波电话复用电力线载波信道（3）光纤通信（优点:传输频带宽通讯量大。
传输损耗小，而适合长距离传输。
体积小，重量轻，可绕性强，敷设方便。
输入与输出间店隔离不怕电磁干扰。
保密性好，无漏信号和串音干扰。
抗腐蚀，抗酸碱，且可直接埋于地下。
缺点:强度不如金属丝。
连接比较困难，一旦故障后修复工艺要求较高。
分录和耦合不方便。
弯曲半径不宜太小。
）（4）无线信道，远动与微波通信设备复用，无线传送远动信息SCADA系统应用于电力系统，给水系统，石油，化工，远动系统（铁路牵引供电系统）4、光纤：单模、多模。
单模：传输容量大、距离长、用于主干线。
多模：传输容量小、用于设备内部通信。
5、远动终端：RTU。
在被控站内远动数据采集、处理、发送、接收以及输出执行等功能的设备。
6、从远动系统信息传送方式分为两大类：循环传送方式（CDT）、查询传送方式（Polling)。
通信规约：循环式传输规约（CDT）,POlling规约（）7、五遥：二元（遥控，遥信），多元（遥调，遥测，遥视）8、3C：计算机、控制、通信。
9、SCADA系统调度端其主要系统由：服务器、web服务器、调度员工作站、维护工作站、通信前置机、打印机、模拟屏（大屏幕显示器）等外设组成。
SCADA技术
通信网络的基本构成要素是：终端设备﹑传输链 路﹑转接交换设备及接入部分。除此之外，还必 须有管理网路运行的软件，如：标准﹑信令﹑协 议等。
计算机网路在通信网中起了很重要的作用。
环的组建﹑初始化和维护﹑站的插入和退出 令牌的维护是由MAC控制帧来实现
3.3 工业以太网
• 3.3.1 以太网的物理层和数据链路层规范 • 3.3.2 工业以太网 • 3.3.3 实时以太网 • 3.3.4 几种典型的工业以太网
3.3.1 以太网的物理层和数据链路层规范
IEEE 802.3 标准中将OSI参考模型中的数据链 路层分为两个子层：LLC层和MAC层。
3.2 介质访问控制方式
总线形控制网络的特点是：成本低；接入的节 点少时，负载较轻，时延小，网络效率可满足 要求；接入节点较多时，负载加重，时延明显 增大，网路效率下降；时延不确定，对实时应 用不利。 为了解决共享总线冲突，（CSMA）的介质访 问控制协议。
3.2 介质访问控制方式
2. 令牌环网 原理：当无信息在环上传送时，令牌处于“ 空闲”状态，它沿环从一个工作站到另一个 工作站不停地进行传递。当某一个工作站准 备发信息时，就必须等待，直到检测并捕获 到经过该站的令牌为止，然后将令牌的控制 标志从“0”改为“1”，将令牌转换为帧的起 始序列，令牌转换为数据帧。这时环中没有 令牌，只有数据帧绕环绕传递，实现了从环 中删除令牌，保证只有一个站点拥有发送数 据的权利。
在SCADA系统中，串行通信广泛存在于许多现 场控制设备与上位机之间。
数据终端设备DTE;
数据电路终端设备DCE;
SCADA系统设计规范
SCADA系统设计1.SCADA系统介绍SCADA（Supervisor Control And Data Acquisition）系统，即监测控制与数据采集系统，属分布式系统。
系统网络中的每一个节点，独立执行分配的任务，不会因为一个节点的离线，影响整个网络的运行。
SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。
其功能是用于生产过程的调度管理。
即：实时采集现场数据，对工业现场进行本地或远程的自动控制，对工艺流程进行全面、动态和实时的监视。
2.SCADA系统的应用领域SCADA系统目前主要应用于市政管网、水利、石油、供电、环保、制造业等各个行业中。
3.SCADA系统组成3.1.SCADA技术建立在计算机、通讯、控制、传感器基础上。
3.2.它的主要结构由中央计算机管理系统、通讯系统、控制单元PLC和RIO等三级组成。
4.SCADA系统功能设计4.1.软件需求及显示屏规格SCADA操作系统：Microsoft Windows7/ Windows Server 2008以上版本且为64bits。
SCADA人机接口软件：FTView SE。
屏幕画面：一律使用23“TFT-LCD屏幕，分辨率设定为1920*1080(16:9寛屏幕)，32 bit Full Color。
4.2.数据采集及记录功能4.2.1.通过自带协议或第三方Kepserver软件提供多种数据采集程序，可读取各类设备的数据，并记录。
4.2.2.SCADA NODE命名规范SCADA NODE名称（计算机名称）需加上各系统之代码，以避免重复，一律使用英文字大写。
规则如下：字段1 字段2 字段3 字段4字段一：建筑名称字段二：计算机所在区域名称字段三：系统代码（详附录）字段四：计算机名称，例如PC1、PC2...。
Example:B1-2F-CR1-PC14.2.3.SCADA NODE and PLC NODE IP地址监控系统列表，每个子系统皆预留IP Address，子网掩码设定为255.255.255.0，网络工作组统一命名。
什么是SCADA系统
什么是SCADA系统一.SCADA系统概述SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。
SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。
SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。
它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。
在电力系统中，SCADA系统应用较为广泛，技术发展也较为成熟。
它作为能量管理系统（EMS系统）的一个较主要的子系统，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，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。
SCADA在铁道电气化远动系统上的应用较早，在保证电气化铁路的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用。
在铁道电气化SCADA系统的发展过程中，随着计算机的发展，不同时期有不同的产品，同时我国也从国外引进了大量的SCADA产品与设备，这些都带动了铁道电气化远动系统向更高的目标发展。
SCADA在石油管道工程中占有重要的地位,系统管理石油管道的顺序控制输送、设备监控、数据同步传输记录，监控管道沿线及各站控系统运行状况。
各站场的站控系统作为管道自动控制系统的现场控制单元，除完成对所处站场的监控任务外，同时负责将有关信息传送给合肥调度控制中心并接受和执行其下达的命令，并将所有的数据记录储存。
除此之外的基本功能,现在的SCADA管道系统还具备泄露检测,系统模拟,水击提前保护等新功能.二．SCADA系统发展历程SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统，全名为数据采集与监视控制系统。
SCADA系统介绍
SCADA在制药行业中的作用： 制药行业各方面都要求遵循质量规范，其中数据的准确性和完 整性是药品生产过程质量控制中重要的一环。
在制药过程涵盖的各个领域和阶段，如固体制剂、无菌制剂、 生物制药等，SCADA 系统都能进行数据采集，从而保证对生产关 键工艺参数的采集准确性，并确保其有明确的验证文件支持。同时， 为了防止意外，SCADA系统还需要配备有UPS，并具备灾难恢复机 制，遇到突发状况能够迅速还原，最大程度减少数据损失。
网络式SCADA系统具有两种体系结构： 1.客户机／服务器结构（Client／Server结构，简称C/S结构）
C／S结构中的服务器通常采用高性能的PC或工作站，并配备使 用大型数据库系统。客户机需要安装专用的客户端软件。 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。 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。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。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，降低了系统的通讯开 销。
通信网络
通信网络是SCADA系统能够实现数据通信的基础， 是SCADA系统的重要组成部分。 现在在SCADA系统中，普遍采用适配标准TCP/IP协 议的以太网通讯方案，结合已经采用以太网通讯的上层 MES、ERP架构，可以实现以太网一网到底。 以太网通讯具有诸多优势，如通讯距离长，数据传 输量大，成本低，施工简单等等。 在SCADA系统中，各下位机之间通过现场总线进行 连接，各上位机之间则通过局域网络进行连接，还可以 通过设置WEB服务器，用于提供远程监控网络。
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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。图1.1所示为 一个市政工程SCADA系统。
工作站
数据服务器
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1.3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。
ENRTUENR PRINT
4BMNCb/s
GD GD GD GD T2 U3
HELP ALPHA
V0 W.X YZ SHIFT
图1.2 SCADA系统结构
RTU
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）对现场设备进行控制
这些信号的获取要靠各种检测元件（传 感器）实现。
（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。
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
（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。
2、浏览器/服务器结构
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 1.4所示。
客户机 (浏览器)
HTTP请求
查询
Web服务器
HTTP响应
数据库 服务器
图1.4 浏览器／服务器结构
WEB服务器
污水泵站
以太网
Profibus
SCADA 服务器
进水泵房
SCADA 服务器
电台
曝气池
污泥处理
配电间
现场I/O
HUB/MAU
NIC
%UTILIZATION
TAB
GD RE I F
JA KB LC M7 N8 O9
ENRUTENR PRINT
4BMNCb/s
GD GD GD GD T2 U3
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。
（3）选用工控机或商用机
在SCADA系统发展初期，上位机系统 普遍采用工控机。因为工控机在商用计算机 上进行了改装与加固，以适应工业应用的要 求，主要体现在：硬件结构、系统可靠性、 抗干扰能力和环境适应性等。
然而，近年来，随着商业机可靠性的不 断增强，以及商用机与工控机之间较大的价 格差距，SCADA系统选用商用机做上位机 已经十分普遍。对于可靠性要求高的场合， 可以通过热备等方式来实现。
计。
（4）更适应恶劣环境应用的品质。
➢PLC（中、小型） 典型的小型PLC产品有三菱的FX2N系
统PLC、西门子的S7200系统、OMRON的 CPM1A等。
一些中、大型的SCADA系统的下位机 会选用中型的PLC产品，如三菱的Q系列、 西门子的S7-300、A-B公司的ControlLogix 和施耐德的Quantum系列等。
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，系统自动却换到另外一台工作。
（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。
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。
➢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。
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。
➢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
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。
（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
这部分网络最复杂，形式最多样，是 SCADA系统的重要特点。
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、数字量和脉冲量等，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。
➢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。
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。
WEB客户
工作站
数据服务器
WEB服务器
Internet
以太网
以太网
SCADA 服务器
（或工业以太网）
SCADA 服务器
串口 服务器
Mod5
电台
现场控制
站点
PLC
现场总线
现场总线 I/O设备
HUB/MAU
NIC
%UTILIZATION
TAB
GD RE I F
JA KB LC M7 N8 O9
HELP ALPHA
V0 W.X YZ SHIFT
现场人 机界面
现场I/O
图1.1 SCADA系统实例－污水处理厂监控系统
1、定义
SCADA系统是一类功能强大的计算机 远程监督控制与数据采集系统，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。
➢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。
（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。
➢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。
➢PAC（可编程自动化控制器）
作为一种开放型的自动化控制设备， PAC在SCADA系统的下位机的应用逐步 增多，主要的产品有：GE Fanuc公司的 PACSystemsRX3i／7i、NI公司的 Compact FieldPoint、Beckoff公司 的 CX1000、泓格科技的WinCon／LinCon 系列、μPAC-7186EX、A-B公司的 CompactLogix和研华公司的ADAM5510EKW等。
客户机
请求 响应
服务器
图1.3 客户机／服务器结构
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，降低了系统的通讯开销。
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。
（1）上位机系统： 主要是连接上位机、服务器、通信设备、
➢智能仪表 在一些侧重数据采集、信息集中管
理与远程监管的应用中，远程控制功能 要求较低。在这类SCADA系统中，大量 使用各种现场仪表做下位机，如智能流 量计量表、冷量热量表、智能巡检仪等。
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。
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。