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SCADA自動(dòng)化軟件平臺(tái)綜述

時(shí)間:2015-06-30 17:06:12來源:力控科技

導(dǎo)語:?SCADA系統(tǒng)可以廣泛的應(yīng)用于油田,天然氣,水利,能源管理、市政、煙草,煤礦等行業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度中心、能源管控中心、遠(yuǎn)程維護(hù)中心、企業(yè)數(shù)據(jù)中心的部署與建設(shè)。

1.1市場概述

SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition)系統(tǒng),即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。以遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控為主要功能的SCADA系統(tǒng)和DCS、PLC一樣,是工業(yè)過程自動(dòng)化和信息化不可或缺的基本系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)從70年代誕生,從基于專用計(jì)算機(jī)和專用操作系統(tǒng)到基于通用計(jì)算機(jī)、分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍聯(lián)網(wǎng),SCADA系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展為第三代以上。SCADA系統(tǒng)呈現(xiàn)出向開放的體系結(jié)構(gòu),在20世紀(jì)90年代中期,SCADA制造商與解決方案提供商越來越多地選擇了開放的通信協(xié)議,如IEC60870—5—101/104、IEC61850、DNP3串行和DNP3LAN/WAN,這使得用戶在開發(fā)系統(tǒng)時(shí),可以更方便地從各種廠商的產(chǎn)品中加以選擇,來實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的“混合匹配”。到了20世紀(jì)90年代后期,各個(gè)I/O制造商繼續(xù)向著開放性的方向發(fā)展,更多偏向于采用像MODBUSRTU/ASCII那樣開放的消息結(jié)構(gòu)。2000年以后,隨著以太網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用被普遍接受,大多數(shù)SCADA市場仍然接受了以太網(wǎng)技術(shù)。“軟件即是服務(wù)”理念也廣泛深入到SCADA各個(gè)領(lǐng)域

由于SCADA系統(tǒng)三代的演進(jìn),工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)日益滲透到第三代SCADA系統(tǒng),我們明顯地發(fā)現(xiàn)ICT通信系統(tǒng)的迅猛發(fā)展極大地影響著SCADA的體系結(jié)構(gòu),不但過去是這樣,今后還是這樣。SCADA系統(tǒng)已經(jīng)擴(kuò)展到對(duì)移動(dòng)的過程、裝置和流程的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和監(jiān)控,可實(shí)現(xiàn)無時(shí)不有、無處不在的SCADA。

力控eForceConSCADA系統(tǒng)調(diào)度平臺(tái)軟件V5.0的用途涵蓋從現(xiàn)場監(jiān)控站到調(diào)度中心,為企業(yè)提供從下到上的完整的生產(chǎn)信息采集與集成服務(wù),從而為企業(yè)綜合自動(dòng)化、工廠數(shù)字化及完整的“管控一體化”的解決方案提供支撐平臺(tái)。

 

1.2SCADA應(yīng)用及功能

在實(shí)際應(yīng)用中,SCADA比DCS、PLC的應(yīng)用范圍更廣泛。它的應(yīng)用一般分為三大類:第一類是工業(yè)過程,包括加工制造、生產(chǎn)、發(fā)電、裝配和煉油、石化等;依照其被加工的介質(zhì)流程分為連續(xù)、批處理和離散。第二類是基礎(chǔ)設(shè)施,包括自來水廠和供水管網(wǎng)、廢水和污水管網(wǎng)和污水處理、輸油/輸氣管線、輸電和供電、大型通信系統(tǒng)及城市報(bào)警系統(tǒng)等。第三類是公共設(shè)施,包括對(duì)中大型建筑物、機(jī)場、碼頭及地鐵等的空調(diào)監(jiān)控、能源管理和安保監(jiān)控等。

SCADA系統(tǒng)可以廣泛的應(yīng)用于油田,天然氣,水利,能源管理、市政、煙草,煤礦等行業(yè)的生產(chǎn)調(diào)度中心、能源管控中心、遠(yuǎn)程維護(hù)中心、企業(yè)數(shù)據(jù)中心的部署與建設(shè)。

在應(yīng)用了SCADA系統(tǒng)后,可以取得了以下社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益:

極大地提高了生產(chǎn)和運(yùn)行管理的安全性能和可靠程度;

生產(chǎn)配方管理的自動(dòng)化可大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率;

極大地減低了生產(chǎn)人員面臨惡劣工作環(huán)境的可能性,保證了工作過程中第一位的人員的安全性;

可大大地減少不必要的人工浪費(fèi);

通過生產(chǎn)過程的集中控制和管理,極大地提高企業(yè)作為一個(gè)整體效率的競爭能力;

系統(tǒng)通過對(duì)設(shè)備生產(chǎn)趨勢的保留和處理,可提高預(yù)測突發(fā)事件的能力,在緊急情況下的快速反應(yīng)和處理能力可極大地減少生命和財(cái)產(chǎn)的損失,從而可帶來潛在的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益;

力控eForceConSCADA系統(tǒng)調(diào)度平臺(tái)軟件V5.0在調(diào)度控制中心和區(qū)域控制站通過SCADA系統(tǒng)可完成對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控和運(yùn)行管理,各工藝站場可實(shí)現(xiàn)無人職守。

主要功能如下:

調(diào)度控制中心

調(diào)度控制中心的主要任務(wù)是通過各站控系統(tǒng)或RTU對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控,同時(shí)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的在線模擬、運(yùn)行計(jì)劃、危險(xiǎn)源及定位、運(yùn)行優(yōu)化、計(jì)量管理、模擬培訓(xùn)等任務(wù)。調(diào)度控制中心的操作人員通過SCADA系統(tǒng)操作員工作站所提供/顯示的管網(wǎng)系統(tǒng)工藝過程的壓力、溫度、流量、密度、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息,完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的操作和管理。

其主要功能如下:

數(shù)據(jù)采集和處理;工藝流程的動(dòng)態(tài)顯示;報(bào)警顯示、管理以及事件的查詢、打印;實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、歸檔、管理以及趨勢圖顯示;歷史數(shù)據(jù)的歸檔、管理以及趨勢圖顯示;生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)表的生成和打印;用戶信息管理;下達(dá)調(diào)度和操作命令;危險(xiǎn)源定位;系統(tǒng)事故處理,發(fā)出ESD命令;安全保護(hù);控制權(quán)限的確定;對(duì)全系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)鐘同步;SCADA系統(tǒng)診斷;自控設(shè)備、儀表的故障診斷和分析;網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視及管理;通信信道監(jiān)視及管理;數(shù)據(jù)通信信道故障時(shí)主備信道的切換;為信息化系統(tǒng)提供數(shù)據(jù);與企業(yè)自動(dòng)化管理系統(tǒng)平臺(tái)連接、進(jìn)行數(shù)據(jù)交換;與上級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通信等。

后備控制中心

為保證在意外事件發(fā)生時(shí),仍能實(shí)時(shí)地對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)度管理,保持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)的功能。后備控制中心的作用是在調(diào)度控制中心由于任何原因不能對(duì)系統(tǒng)實(shí)施監(jiān)控時(shí),后備控制中心將接管系統(tǒng)控制權(quán)。

主、備調(diào)度控制中心之間切換

在正常情況下,各工藝站場與主調(diào)度控制中心交換信息。調(diào)度控制中心與后備控制中心通過電信公網(wǎng)的DDN專線(主信道)和無線通訊(備用信道)進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸,保證數(shù)據(jù)同步。后備控制中心隨時(shí)監(jiān)視和跟蹤調(diào)度控制中心的運(yùn)行狀態(tài),一旦發(fā)現(xiàn)調(diào)度控制中心異常,立即自動(dòng)或人工手動(dòng)啟動(dòng)門站的后備控制中心接管監(jiān)控權(quán)。另外,調(diào)度控制中心也可向通信網(wǎng)管中心提出請(qǐng)求,將各工藝站場SCS與RTU的通信切換到后備控制中心。調(diào)度控制中心恢復(fù)正常后,它首先完成與后備控制中心的數(shù)據(jù)同步,然后恢復(fù)對(duì)管網(wǎng)的監(jiān)控權(quán)。

1.3市場分析及預(yù)測

由于各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)CADA的要求不同,所以不同應(yīng)用領(lǐng)域的SCADA系統(tǒng)發(fā)展也不完全相同。

國家的重點(diǎn)大型項(xiàng)目的水利及市政項(xiàng)目中如南水北調(diào)干線、多個(gè)軌道交通SCADA上都是也以國外產(chǎn)品為主,市政行業(yè)的SCADA早期的調(diào)度市場主要的集成商有安控、清華紫光、清華同方等,他們?cè)陧?xiàng)目集成中選用的SCADA平臺(tái)產(chǎn)品也主要低端組態(tài)軟件為主,隨著兩化融合趨勢的發(fā)展,對(duì)大型SCADA調(diào)度軟件平臺(tái)提出更高的要求。

以西氣東輸和川氣東送的上游油氣管線領(lǐng)域的SCADA設(shè)備以進(jìn)口品牌為主,各大城市燃?xì)夤居捎谄髽I(yè)擴(kuò)張及管控的需要,對(duì)SCADA平臺(tái)提出了更高的要求,中國工控網(wǎng)自2007年公開資料就開始認(rèn)為中國SCADA整體市場增長率約為10-15%。其中市政和配網(wǎng)自動(dòng)化可能成為SCADA增長最快的行業(yè)領(lǐng)域。

電力系統(tǒng)中的SCADA系統(tǒng)應(yīng)用相對(duì)最為廣泛,技術(shù)發(fā)展也最為成熟。以RTU、微機(jī)保護(hù)裝置為核心,將變電所的控制、信號(hào)、測量、計(jì)費(fèi)等回路納入計(jì)算機(jī)系統(tǒng),變電所的綜合自動(dòng)化已經(jīng)在我國得到大規(guī)模應(yīng)用。電力系統(tǒng)中該領(lǐng)域的主要供應(yīng)商有南瑞集團(tuán)、北京四方、國電南自、許繼電氣等,開發(fā)的產(chǎn)品也特定的用在電力領(lǐng)域,其中220kV及以上的調(diào)度系統(tǒng),由于技術(shù)門檻較高,目前只有南瑞科技、南瑞繼保、北京四方、國電南自、許繼電氣等少數(shù)幾家國內(nèi)供應(yīng)商可以提供相應(yīng)產(chǎn)品。

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,已經(jīng)進(jìn)入到城市軌道交通的大發(fā)展時(shí)期,2015年我國已建成地鐵接近3000公里,2020年總里程將達(dá)6200公里。城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)作為通用SCADA(SupervisoryControlAndDataAcquisition,即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))系統(tǒng)在城市軌道交通行業(yè)的具體應(yīng)用,綜合監(jiān)控系統(tǒng)用系統(tǒng)化方法將各分散的自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)結(jié)為一個(gè)有機(jī)的整體,實(shí)現(xiàn)軌道交通各專業(yè)系統(tǒng)之間的信息互通、資源共享,也廣泛的帶動(dòng)了SCADA綜合調(diào)度市場。

基于windows平臺(tái)的國外中高端的SCADA產(chǎn)品主要是施耐德的wonderware,GE公司的proficy,HoneyWell的PKS系統(tǒng)等?;诳缙脚_(tái)的中高端的國外產(chǎn)品主要是施耐德的telvent與西門子公司的PVSS等。國內(nèi)工業(yè)通用中大型SCADA平臺(tái)主要是力控科技的eForceCon產(chǎn)品系列與亞控科技的kingScada等。國外的各個(gè)廠家也紛紛推出一體化集成的解決方案來適配新一代調(diào)度監(jiān)控的要求,國內(nèi)SCADA平臺(tái)廠家中北京力控科技也逐步推出了基于統(tǒng)一架構(gòu)平臺(tái)的解決方案。相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)在城市燃?xì)?、油氣田、市政、水利得到了廣泛的應(yīng)用,隨著產(chǎn)品統(tǒng)一架構(gòu)不斷的提升也已逐步推廣到大型分布式SCADA系統(tǒng)中的應(yīng)用。

一般工業(yè)自動(dòng)化產(chǎn)品的壽命期都在五年左右,SCADA調(diào)度平臺(tái)軟件作為工業(yè)IT由于受到IT業(yè)的摩爾定律影響,升級(jí)及運(yùn)維的要求更高,使得產(chǎn)品版本迭代升級(jí)頻繁。SCADA調(diào)度平臺(tái)軟件有一個(gè)特點(diǎn),穩(wěn)定性是第一重要指標(biāo),而且采用新技術(shù)會(huì)比其他行業(yè)的軟件稍滯后一段時(shí)間。SCADA調(diào)度系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)壽命期與操作系統(tǒng)有很大的關(guān)系,如果操作系統(tǒng)沒有大的變化,隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,本項(xiàng)目產(chǎn)品還可以通過升級(jí)換代而延長其壽命期,因此,會(huì)有一個(gè)相當(dāng)長的經(jīng)濟(jì)壽命期。

1.4新一代自動(dòng)化軟件平臺(tái)

隨著“兩化融合”信息化、工業(yè)化的深度融合,加快了智能工廠與智慧城市建設(shè)的速度。大型智慧工業(yè)企業(yè)和智慧城市園區(qū)都需要完成從數(shù)字化到智慧層的跨越,通過云計(jì)算平臺(tái)從信息共享上升到知識(shí)業(yè)務(wù)的高度共享和傳承,打破條塊分割,實(shí)現(xiàn)面向績效目標(biāo)的發(fā)展模式?;诜植际綄?shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫的工業(yè)軟件平臺(tái)的智能管控系統(tǒng)是建設(shè)智能工廠的一體化的生產(chǎn)指揮系統(tǒng)的動(dòng)力和引擎。在企業(yè)智能管控一體化的業(yè)務(wù)需求推動(dòng)下,工業(yè)自動(dòng)化軟件系統(tǒng)朝著智能化、分布式、集成化、網(wǎng)絡(luò)化、平臺(tái)化、綜合管理等方向發(fā)展。

適配“兩化深度融合”的統(tǒng)一架構(gòu)平臺(tái)需要完成從數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)應(yīng)用、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全等所有環(huán)節(jié)自頂向下進(jìn)行數(shù)據(jù)模型和業(yè)務(wù)模型的抽象,力控科技的ForceCon產(chǎn)品家族是以“分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫”為核心搭建力控家族“工業(yè)控制消息總線”,并支持集成面向服務(wù)(SOA)系統(tǒng)架構(gòu)的“信息服務(wù)總線”。消息總線和服務(wù)總線提供可靠通用的信息交互機(jī)制和廣域服務(wù)機(jī)制,實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)間的安全高效的數(shù)據(jù)通信和應(yīng)用集成。貫穿整個(gè)企業(yè)信息化業(yè)務(wù),可以自由構(gòu)建不同規(guī)模的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)從底層工業(yè)現(xiàn)場控制(小型場站系統(tǒng)、嵌入式HMI)、到生產(chǎn)調(diào)度指揮管理(SCADA)及上層信息化管理(MES、ERP)的融合,也可以完全擁抱虛擬化云計(jì)算所帶來的可擴(kuò)展性,創(chuàng)建混合解決方案將數(shù)據(jù)推向云端的并保證其完整性,促進(jìn)企業(yè)信息化融合。

力控科技的統(tǒng)一架構(gòu)平臺(tái)組成的SCADA調(diào)度系統(tǒng)具有靈活的系統(tǒng)架構(gòu),以分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為消息總線自由構(gòu)建不同規(guī)模的應(yīng)用,從單用戶的系統(tǒng)到服務(wù)器/客戶端、Web、冗余等混合應(yīng)用的大型系統(tǒng),系統(tǒng)架構(gòu)可由用戶自由設(shè)計(jì)。軟件具有高擴(kuò)展性,可便捷添加客戶機(jī),不影響現(xiàn)有系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

力控科技的統(tǒng)一架構(gòu)平臺(tái)組成的SCADA調(diào)度系統(tǒng)以分布式區(qū)域?qū)崟r(shí)數(shù)據(jù)庫為核心,分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)可以保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)精確輸出并完成可視化,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫無限的分層結(jié)構(gòu)可使大型企業(yè)信息盡收眼底。力控SCADA系統(tǒng)調(diào)度平臺(tái)軟件具有靈活的系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu),可以自由構(gòu)建不同規(guī)模的應(yīng)用,滿足用戶對(duì)企業(yè)信息化的多樣性要求,用戶在此基礎(chǔ)上可以靈活的構(gòu)建適合企業(yè)應(yīng)用的解決方案。

力控科技的統(tǒng)一架構(gòu)平臺(tái)組成的SCADA調(diào)度系統(tǒng)支持獨(dú)立的歷史歸檔數(shù)據(jù)庫,可進(jìn)行海量歷史數(shù)據(jù)歸檔,方便歷史數(shù)據(jù)追憶。具備分布式的數(shù)據(jù)源管理模式,SCADA平臺(tái)軟件的可視化人機(jī)交互界面無需編程,直接通過遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)源的配置方式就能與遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫進(jìn)行信息交互,完成生產(chǎn)監(jiān)控、查詢、曲線分析等各項(xiàng)功能。

web服務(wù)器經(jīng)過簡單配置就可以將生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)發(fā)布,實(shí)現(xiàn)在任何地方對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)的監(jiān)控,滿足企業(yè)“兩化融合”的需要。

 

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