SCADA系统培训教程

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1、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，主要由以下两大部分组成：下位机、上位机。

下位机负责各种数据的采集与现场设备的控制，主要设备包括法国施耐德电气公司的Modicon Quantum PLC（Programmable Logic Controller）、美国Honeywell公司的FSC（Fail Safe Controller）系统和BB公司的RTU（Remote Terminal Unit）。

其中PLC主要是采集现场阀门状态、温度、压力以及第三方通讯过来的流量计、色谱、调压撬、低压配电、发电机、阴保等参数并接收来自上位机的指令经过判断处理后输出信号对现场设备进行控制； FSC系统用于紧急停输（ESD）；RTU在分输站用作调压撬控制器，在清管站及RTU阀室用作主控制器。

上位机作为SCADA系统的人机界面（MMI），即站控计算机。

主要是提供给操作员一个监视过程参数和控制生产过程的操作显示窗口。

经过组态、编程，上位机软件里面包含了所有生产需要的动态流程图和设备的控制面板。

操作员可以根据需要浏览当前的生产流程、工艺参数，并可以通过上位机提供的设备操作控制面板，控制现场的各个可控设备。

同时上位机软件还可以根据设置的采集速率定期采集生产过程参数，并存储到硬盘上，以备操作员随时调出、查看和打印。

3、PLC系统
PLC系统是SCADA系统的控制核心。

SCADA系统采用双机热备远程I/O（RIO）系统，CPU采用140 CPU 434 12A；通过远程I/O（RIO）处理器模板完成CPU 与各RIO分站之间的双向数据传输，RIO处理器模板（140 CRP 932 00）与RIO 适配器模板（140 CRA 932 00）之间采用同轴电缆网络连接；此外，系统还配置了以太网模块，实现与MMI软件和调度中心的以太网通讯。

下面对各设备和模块进行介绍：
3.1、CPU模板（140 CPU 434 12A）
Quantum CPU 是位于Quantum本地I/O底板上的一个CPU模板。

CPU是一种数字化的电子操作系统，它使用用户保存在可编程储存器中的指令进行操作。

这些指令用于实现一些特定的功能，诸如逻辑、过程顺序控制、时序、耦合、算术运算等，通过数字量和模拟量输出对不同类型的设备装置和过程进行控制。

Quantum CPU还作为通讯总线的主控，控制Quantum系统的本地、远程和分布式I/O。

3.1.1、钥匙开关
CPU模块上的钥匙开关可以控制PLC系统的启停，运行时，钥匙开关应处于启动“START”位置。

3.1.2、滑动开关
滑动开关用来选择CPU 的Modbus端口的通讯模式（与BM85的通讯模式），应该处于中间RTU的位置，不能更该。

钥匙开关滑动开关
3.1.2、CPU指示灯及描述
3.1.3、注意事项：
正常运行时Ready和Run指示灯都为绿色常量，若出现站控画面所有数据都不正常时应查看“Run”指示灯是否亮起，若未亮则查看钥匙开
关是否处于“Start”位置，以上问题都不存在则应联系相关维护人员
解决。

Bat Low指示灯亮表示CPU电池电量低，此时需要更换电池，若未及时更换电池一旦PLC断电内部程序将丢失整个系统将崩溃，此时必须
尽快联系相关维护人员解决。

3.2、电源模板（140 CPS 124 20）
电源模板用于向插在底板上的包括Quantum CPU、接口和Quantum I/O等模板在内的所有模板供电。

3.1.1、电源模板指示灯及描述:
正常运行时“Pwr OK”指示灯常亮，若不亮时首先检查输入的220V电源是否正常，接地是否良好。

排除以上情况后故障仍未解决则怀疑模块本身损坏，需要联系相关人员更换。

3.3、远程I/O（RIO）模板（140 CRP 932 00）
RIO处理器安装于用作系统控制的CPU模板的同一底板内，该模板用于在CPU与安装于其它机架的RIO适配器模板之间双向传送数据。

RIO处理器模板和一个或多个与RIO适配器模板之间采用双同轴电缆网络互相相连。

3.3.1、RIO处理器模板指示灯及描述:
注：双机热备时，热备机架上的RIO处理器模板的“Com Act”指示灯闪烁属正常现象，约每秒一次；
3.4、RIO适配器（Drop）模板140 CRA 932 00
RIO适配器模板作用是通过同轴电缆网络，使安装于同一底板的I/O模板
与RIO处理器模板之间进行双向数据传送。

3.4.1、RIO适配器模板指示灯及描述:
3.5、热备模板（140 CHS 110 00）
3.5.1、热备LED指示灯及描述:
3.5.2、面板控制:
热备控制模板的前面板上有3个控制：1个功能钥匙开关、1个选择滑动
开关和一个更新按钮。

3.5.3、钥匙开关和更新按钮:
钥匙开关有3个位置:
off line
Xfer——当热备控制器上的钥匙开关放在此位置时，热备CPU准备好从主CPU接收一个完整的程序更新。

更新通过按程序更新按钮来初始
化。

如果将主控制器上的钥匙转向Xfer，系统将忽略。

Run——启动热备控制。

3.5.4、A/B标志滑动开关:
该滑动开关用于选择控制器是A或B状态。

两个热备模板上的滑动开关必须互不相同，即一块选择A另一块选择B。

否
则，双机热备将无法运行。

3.6、I/O模板
I/O模板是电气信号转换器，它将送至和来自现场装置的信号，如限位开关、接近开关、温度传感器、电磁阀、阀执行器等信号转换成CPU能够处理的信号电平和格式。

3.6.1、模拟量输入模板LED指示灯及描述（140AVI03000）：
3.3、模拟量输出模板LED指示灯及描述（140ACO02000）：
3.6.3、开关量输入模板LED指示灯及描述（140DDI84100）：
3.6.5、开关量输出模板LED指示灯及描述（140DDO84300）：
3.7、以太网模板 (140 NOE 771 01)
CPU通过此模板与采用TCP/IP的标准协议的以太网上的设备进行通讯，如站控计算机以及调度中心都时通过此模块与CPU进行通信。

该类型的以太网模块支持冗余，它使得Quantum控制器与采用TCP/IP的标准协议的以太网上的设备进行通讯成为可能，以太网模块可以插入现有的Quantum系统并通过光纤或双绞线电缆与现有的以太网络相连。

模板LED指示灯及描述：
4、BM85通讯网桥
BM85是连接Modicon PLC CPU与第三方设备（如流量计算机、燃起发电机等）的通讯网桥所以在整个SCADA系统中起着十分重要的作用。

有的用到的三种型号其面板指示灯如图所示：
BM85S485
BM85S232
BM85C002
看似分为三种其实它们之间只是接口类型不同，面板指示灯个数及代表的意义都是一样的，下面以BM85S485型为例说明：
Power ok：表示设备电源已接通，正常工作时此灯常量；
Modbus Plus：正常工作时此灯不停闪烁，约每秒六次，否则表示BM85与CPU之间存在通讯故障；
Errer Chan A（B）：通道通讯状态指示，红色常亮表示相应通道A(B)存在故障；注意：有的BM85与CPU连接为单通道，所以指示B通道故
障为正常现象，不影响A通道的正常通讯；
RS485 port1（2、3、4）：端口通讯指示灯，当有数据传输时此灯亮起，由于数据采集是周期性的，所以此指示等正常工作时应不停闪烁，若
某一端口指示灯一直不亮，则说明此端口未连接设备或通讯存在故障。

若某一BM85所连接设备通讯故障时，可试着重启一次，即关闭其电源开关隔半分钟左右再打开，一般即可恢复正常，若数据还是不刷新或通讯不上，此
时应考虑第三方设备存在故障或BM85本身出现问题，应联系相关维护人员解决。

5、FSC系统
FSC系统即安全控制系统，其系统稳定性及安全性各方面都比PLC较好，所以用其作为ESD控制器。

5.1、硬件介绍
5.1.1、CPU卡10020/1/2
功能：读输入信号，执行功能逻辑程序，写输出到输出卡，连续测试系统硬件，以保证安全控制。

钥匙开关，有三个位置如右图：
✧垂直向上：（准备）运行；
✧水平：IDLE（由软件控制）；
✧垂直向下：停止（CPU 复位，RESET）；
LED指示灯
✧OFF：CPU处于停止状态；
✧绿色：CPU卡没有故障；
✧红色：CPU卡有一个或多个硬件故障；
5.1.2、通讯卡10018/E/E和10024/1/1
10018/E/E通讯卡用于与Honeywell 的PlantScape 系统进行通讯。

该通讯卡由主板（10018/1/E右侧）和两个隔离的以太串行接口（10018/E/E左侧）板组成。

LED 状态指示：
✧Off：表示5VDC 系统背板供电电源掉电；
✧红色：表示该模件处于offnet 或非运行状态；
✧绿色：表示该模件处于运行状态；
✧红/绿交替闪烁：表示检测到软件或硬件故障存在。

如果状态LED 指示为绿色，下面小的LED（A1~A4，B1~B4）提供有关通讯的辅助信息：
✧上部的四个红色LED（A1~A4）用于通道A；
✧下部的四个红色LED（B1~B4）用于通道B。

注意：
1、如果状态LED 为红色，而此时其它的所有A 和B LED 都熄
灭），表示CPU 存在故障；
2、如果状态LED为红色，A1~A4，B1~B4都熄灭，此时可试着
用曲别针捅一下此下部的“reset”孔，一般均能恢复正常。

10024/1/1通讯卡由主板（10024/1/1 右侧）和两个通讯接口板（10024/1/1 左侧）两部分组成，在Rack上占据两个卡槽位置。

通讯卡用于：
在FSC 系统中，冗余的Central Parts 之间的通讯；
构成FSC 网络时，主FSC 系统和从FSC 系统之间的通讯；
与DCS 以及打印机等外部设备之间的通讯；
与FSC 操作站的通讯。

有的的FSC系统中此卡用作与操作站之间的通讯即编程用，正常运行时此卡未工作，各指示灯一般不亮。

5.1.3、双钥匙开关卡（Dual Key Switch Module）（位于最左边的）
该卡件的上部为Watchdog Reset （复位）钥匙开关，下部为Force Enable（强制允许）钥匙开关。

它们采用不同的钥匙。

WD Reset 开关用于Watchdog 的Reset 和故障的Reset。

Force Enable 开关主要作组态时调试程序用，用于设置输入输出信号的强制允许。

5.1.4、Watchdog（WD）卡
WD卡的功能是当存在可能导致危险情形发生的故障时，确保输出进入安全状态。

下部的WD输出LED 指示CP （中央部件）的运行状态，如果它熄灭表明CP 停止了，亦即CPU、通讯卡等均处于停止状态，此时整
个FSC系统便处于停止状态，所以正常运行时此指示灯必须处于绿
色常亮。

5.1.5、电源单元PSU 10300/1/1
PSU 的作用是将24VDC 转换为5VDC/12A，用于向CP 等供电。

PSU 断电时，必须要等待30 秒以上才能再次上电。

5.1.6、诊断和电池卡（DBM）卡 10006/2/1
DBM 完成下列功能：
✧诊断显示（给出卡件故障的类型、Rack 号，Position 号）；
✧实时时钟（给出当前的日期和时间）；
✧电池后备（为CPU 和COM卡的RAM存储器提供后备电源）；
✧温度检测（在DBM 的电路板上安装有两个独立的温度检测元
件，用以反映FSC 系统内卡件的温度）；
直观显示系统的三个状态：
✧如果WD卡上的WD指示灯点亮，DBM 的数码稳定地显示，
则表明系统无故障；
✧如果WD指示灯点亮，DBM 的数码闪烁显示，则表明系统有
故障，但是CP（中央部件）没有Shutdown；
✧如果WD指示灯熄灭，则表明系统中存在故障，并导致了CP
Shutdown，此时整个FSC系统处于停止状态，转动双钥匙开关
卡（10311/2/1）的复位开关“Reset”进行复位，重复几次后
若WD指示灯仍未点亮则需尽快联系相关人员解决。

5.1.7、开关量输入卡（10101/2/1）
为16通道开关量输入卡件，与PLC开关量输入作用相同，1～16指示灯指示各通道的状态，导通时指示灯亮。

5.1.8、开关量输出卡（10201/2/1）
为8通道开光量输出卡件，1～8指示灯指示各个通道的状态，指示灯亮表示相应通道有输出，需要注意的是：有的某些站的进出站气液联动阀为掉电关阀，因此正常运行时相应输出通道指示灯应为常亮状态，熄灭则关阀。

5.2、操作步骤
5.2.1、掉电后重新开机上电顺序：
确认各电源开关均处于断开状态；
打开机柜内的220V电源开关（冗余电源，两个开关）；
在机柜前面板上板卡上部的开关以从左到右的先后顺序分别打开各个开关；
将CPU卡（10020/1/2）的钥匙开关打到“RUN”的位置；
转动双钥匙开关卡（Dual Key Switch Module）（10311/2/1）上部的Watchdog Reset 钥匙开关，重复几次直到WD卡的WD指示灯
点亮为止。

此时启动完成，若站内有掉电关阀的气液联动阀则开关量输出卡（10201/2/1）相应通道指示灯应该点亮。

6、调压控制系统（RTU）
6.1、CPU模板
CPU模块外观
指示灯说明
注意：此设备通常是用C1口和BM85连接，所以正常情况下C1两个指示灯应不停闪烁（表示正在通讯），若只有一个闪或者都不闪说明通讯存在问题。

6.2、电源模板
电源模板外观
6.2.1、电源模块运行状态指示
指示灯代码解释
IELE、WD指示灯解释
说明：由指示灯解释可以看出，正常情况下电源模板只有IDLE指示灯亮，若IELE熄灭或者面板上其他指示灯亮，说明控制器存在某些问题，需联系相关人员解决！。