SCADA系统原理

SCADA系统,即数据采集与监视控制系统。

一、系统组成

SCADA系统一般由下位机、上位机和通信网络组成。

1、下位机

一般由RTU、PLC、底层设备、仪表仪器组成,侧重数据采集和设备控制。

下位机采集仪器现场的数据,并对仪器做出控制,将仪器状态信号转换为数字信号,通过各种通信方式传递给上位机系统,并接受上位机的监控指令。

2、上位机

包括人机界面(HMI),计算机,应用软件,数据库,侧重监控功能,主要功能是远程监控,报警处理,数据存储,以及与其他系统集成。

上位机有着友好的人机界面,通过网络从各个下位机采集数据,实现远程监视、控制功能。上位机也是一台计算机,作用是监控现场设备的运行状态,当设备出现问题,上位机能显示各设备的状态。HMI本质是一个用户控制站,通常以触摸屏或者带按钮的屏幕出现,HMI可以是SCADA系统的一部分,但SCADA不是HMI的一部分。

3、通信网络

实现上位机、下位机之间的数据通讯与交互。

二、SCADA系统软件

SCADA系统本质上是许多软件和硬件的组合,包括传感器、智能仪表、RTU、PLC、底层设备等,来自这些系统的数据被发送到中央SCADA单元。SCADA系统又叫组态软件,是上位机软件的一种。

国外SCADA软件:IFIX、WinCC、InTouch

国内SCADA软件:三维力控、北京亚控、紫金桥、巨控王、昆仑通态

国内基于Web的SCADA软件:佰思杰

三、SCADA系统的典型架构

1、集中式SCADA系统

所有监控功能依赖于一台主机,采用广域网连接现场RTU和主机,网络协议简单,功能弱且系统不具有开放性,因而系统维护,升级以及与其它设备联网构成很大困难。

2、分布式SCADA系统

使用多台计算机和工作站作为上位机,通过局域网相互连接实时共享数据,每个站点只需要处理特定的工作,有的站点作为操作站,有的站点作为计算处理器,有的站点作为数据服务器,相当于将SCADA系统功能分散到多个站点,与单个处理器相比,数据处理能力更强。

3、网络式SCADA系统

网络式SCADA系统阶段以各种网络技术为基础,具备统一开放的系统结构,可集成广泛的第三方软件,实现网络化分布式的混合控制,相对于集中式和分布式SCADA系统,在结构上更加开放,兼容性也更好,可以无缝集成到综合自动化信息化系统中。

具有C/S和B/S两种结构。

四、SCADA系统的应用

SCADA系统应用领域很广,它可以应用于电力、给水、石油、化工、油气、轨道交通等传统领域的数据采集与监控以及过程控制,能正确掌握系统运行状态、加快决策、帮助快速诊断出系统故障等优势,现已经成为生产过程中不可缺少的工具。

在智能制造领域,SCADA系统可对工厂、车间、产线、设备的各维度数据进行充分集成、处理分析、对生产现场进行实时可视化展现,对提高生产运行的可靠性、安全性与经济效益,实现生产管理自动化,提高效率方面有着不可替代的作用。

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