SCADA系統(tǒng)

1.1.SCADA系統(tǒng)的意義

SCADA是SupervisoryControIAndDataAcquiSitionSystem的縮寫，是對分布距離遠，生產(chǎn)單位分散的生產(chǎn)系統(tǒng)的一種數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制系統(tǒng)。

了解生產(chǎn)情況是實施科學(xué)生產(chǎn)的基礎(chǔ)，如果生產(chǎn)過程分布很近，可以采用就近控制的辦法，就地接線，就地監(jiān)視，就地控制，對于復(fù)雜的過程生產(chǎn)采用DCS系統(tǒng)控制的比較多，也有采用PLC的或者專業(yè)控制器。而對于生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)分布距離非常遠的，比如幾公里，幾十公里，幾百公里甚至幾千公里的，如變電站，天然氣管線，油田，自來水管網(wǎng)，隨著技術(shù)的發(fā)展，人們慢慢發(fā)展出遠程采集監(jiān)視控制系統(tǒng)，稱為SCADA系統(tǒng)。

SCADA系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的區(qū)別在于：

分布區(qū)域廣泛

主站與控制對象距離遠

監(jiān)控終端的工作條件苛刻

通訊系統(tǒng)復(fù)雜多變

通訊系統(tǒng)不保證可靠傳輸

1.2.SCADA系統(tǒng)的構(gòu)成

SCADA系統(tǒng)主要包括三部分組成，主站端，通訊系統(tǒng)和遠程終端單元。

主站一般采用先進的計算機，有著良好的圖形支持，現(xiàn)在采用PC計算機和WINDOWS系統(tǒng)居多，在歷史上，曾經(jīng)有很多系統(tǒng)采用UNIX系統(tǒng)和XWINDOWS圖形界面。一個主站可能的分站數(shù)量從幾十到幾百、幾千個不等。

通訊系統(tǒng)就非常復(fù)雜了，有線的包括音頻電纜、載波電纜、光纖、電力載波等，無線的包括電臺、衛(wèi)星、微波等。

遠程終端單元(RTUorTeleControl)的品種也很多，大的系統(tǒng)由很多機柜組成，小的系統(tǒng)可能就是一個小盒子。

1.3.SCADA的主站系統(tǒng)

SCADA系統(tǒng)的主站過去由很多著名的系統(tǒng)是基于UNIX操作系統(tǒng)家族和XWINDOW圖形界面的。

隨著計算機系統(tǒng)的發(fā)展，特別是PC機的發(fā)展，PC機和PC機上運行的操作系統(tǒng)在扮演著越來越重要的角色。

龐大的主站系統(tǒng)一般包括如下內(nèi)容：

通訊前置系統(tǒng)，主要負責(zé)解析各種不同的規(guī)約，完成通訊接口數(shù)據(jù)處理，包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。包括前置計算機，串口池或者MODEM池，機架，防雷措施和網(wǎng)絡(luò)接口。

實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，主要包括運行實時數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器。

工程師工作站，負責(zé)系統(tǒng)的組態(tài)、畫面制作和系統(tǒng)的各種維護。

生產(chǎn)調(diào)度工作站，是監(jiān)控系統(tǒng)的主要用戶，顯示畫面，畫面瀏覽，實現(xiàn)各種報警等。

各種監(jiān)控工作站，主要用于特別龐大的系統(tǒng)，幾個人已經(jīng)無法監(jiān)控的情況，這時會根據(jù)需要，設(shè)立各種的監(jiān)控工作站，每個工作站有人員工作。

歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，是SCADA系統(tǒng)保存歷史數(shù)據(jù)的服務(wù)器。

WEB服務(wù)器，是現(xiàn)在SCADA主站系統(tǒng)的一個流行趨勢，只要用戶裝有瀏覽器軟件，得到相應(yīng)的授權(quán)，就可以訪問相應(yīng)的他關(guān)心的數(shù)據(jù)。

上層應(yīng)用工作站，主要用于實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的挖掘工作。在電力系統(tǒng)比如潮流分析，負荷預(yù)測，事故追憶，電網(wǎng)穩(wěn)定性分析，能量管理等等。在自來水行業(yè)包括管網(wǎng)壓力損耗分析，管網(wǎng)經(jīng)濟性分析，管網(wǎng)漏失分析等。在采油工程上，包括示功圖顯示，示功圖分析，泵況分析，功圖計產(chǎn)等等。

作為SCADA主站系統(tǒng)，大的系統(tǒng)可能有幾十個上百個工作站，多個服務(wù)器。為了保證系統(tǒng)的可靠性，采用雙前置系統(tǒng)，多服務(wù)器系統(tǒng)，兩個網(wǎng)絡(luò)。但是對于簡單的SCADA主站系統(tǒng)可能就只有一臺計算機，運行一套軟件。

各種不同應(yīng)用的SCADA系統(tǒng)，可以說大部分是相同的或者類似的。但是各個行業(yè)有各個行業(yè)的特點，每個行業(yè)所關(guān)心的東西不一樣。比如電力行業(yè)非常關(guān)心每個線路電壓電流功率，而對于自來水行業(yè)就不是特別關(guān)心這些數(shù)據(jù)，而關(guān)心管道的壓力流量等。這樣就形成了不同行業(yè)的系統(tǒng)。也有通用的人機界面使用，但是這種界面一般無法滿足各個行業(yè)的特殊需要。

1.4.SCADA的通訊系統(tǒng)

SCADA通訊系統(tǒng)是最豐富多彩的，有很多通訊方式是很多人都沒有聽說過的。一般分類大體可以分為兩類，有線和無線，但是隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，基于各種網(wǎng)絡(luò)的通訊方式也發(fā)展很快，這種通訊方式很難歸結(jié)到有線或者無線的范疇，所以也單獨作為一類。

有線方式比較多：音頻電纜，架空明線，載波電纜，同軸電纜，光纖，電力載波等。在有線上傳輸大體分為基帶傳輸和調(diào)制傳輸，基帶傳輸是在介質(zhì)上傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，可能也要經(jīng)過信號變化。調(diào)制解調(diào)傳輸要經(jīng)過模擬數(shù)字變換的傳輸。很多介質(zhì)既可以作為基帶傳輸也可以作為調(diào)制傳輸。

無線方式主要包括:電臺、微波、衛(wèi)星、光線、聲波等手段。

網(wǎng)絡(luò)方式是通訊系統(tǒng)架構(gòu)在一個計算機網(wǎng)絡(luò)之上，比如幀中繼，ATM.，IP網(wǎng)，這種通訊方式可能是有線的也可能是無線的，甚至多次跨越無線和有線。其性能也明顯區(qū)分于有線和無線系統(tǒng)。比如不用考慮誤碼，不用考慮報文的大小，不考慮系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)，但是網(wǎng)絡(luò)的時延可能比較大。通過GPRS網(wǎng)絡(luò)或者CDMA傳輸SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)就是典型的例子。

1.5.SCADA的遠方終端單元

SCADA系統(tǒng)遠程終端單元有一個專門的詞匯RTU?，F(xiàn)在術(shù)語中稱為TeleControl。

RTU一般包括通訊處理單元、開關(guān)量采集單元、脈沖量采集單元、模擬量采集單元、模擬量輸出單元，開關(guān)量輸出單元和脈沖量輸出單元等構(gòu)成。還有一些其他的接口方式，比如電力變壓器的分接頭，氣象的格雷碼接口，水文的BCD碼接口等等。

遠方的通訊一般和RTU安裝在一起，這樣便于接線。

現(xiàn)在的RTU出來完成本身的數(shù)據(jù)采集工作和協(xié)議處理之外，還要完成和各種IED設(shè)備的接口和協(xié)議轉(zhuǎn)換工作。而且RTU的通訊處理單元的能力越來越強大，而相應(yīng)的采集工作卻在逐漸的弱化，由各種IED設(shè)備代替了。

RTU在中國電力系統(tǒng)的最大發(fā)展就是用交流采樣算法直接計算線路的電壓、電流、有功功、無功功率、功率因數(shù)、頻率、諧波等，取代了傳統(tǒng)的電力變送器，降低了成本，降低了接線復(fù)雜度，減少了誤差環(huán)節(jié)，提高了精度。而今綜合了保護、遠動、計量的設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)了，而傳統(tǒng)的遠動已經(jīng)基本退出了歷史舞臺。

在其他行業(yè)的發(fā)展限于作者的知識范圍，無法多寫。

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