畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電廠化學(xué)加藥系統(tǒng)的以太網(wǎng)和web發(fā)布實(shí)現(xiàn)

1、常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（畢業(yè)論文）系 別： 電子與電氣工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣自動化技術(shù) 班 級： 電氣051 學(xué) 生 學(xué) 號： 學(xué) 生 姓 名： 設(shè)計(jì)(論文)題目：電廠化學(xué)加藥系統(tǒng)的以太網(wǎng)和Web發(fā)布實(shí)現(xiàn)指 導(dǎo) 教 師： 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn)： 常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 起 迄 日 期： 2008.3.102008.5.16 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書專業(yè) 電氣自動化 班級 電氣051 姓名 一、課題名稱：電廠化學(xué)加藥系統(tǒng)的以太網(wǎng)和Web發(fā)布實(shí)現(xiàn)二、主要技術(shù)指標(biāo)：1、研究工控SCADA系統(tǒng)及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用技術(shù)，成果形成書面材料；、完成電廠化學(xué)加藥SCADA系統(tǒng)基于ADAM-5000TCP工業(yè)以

2、太網(wǎng)控制器的硬件設(shè)計(jì)，投入正常運(yùn)行；、完成系統(tǒng)人機(jī)界面HMI組態(tài)，實(shí)現(xiàn)Web發(fā)布，能通過Internet/Intranet瀏覽器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程瀏覽和監(jiān)控；、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，理論性與實(shí)踐性結(jié)合。三、工作內(nèi)容和要求：1、掌握SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和方法，以及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用技術(shù)； 2、熟悉電廠化學(xué)加藥SCADA系統(tǒng)項(xiàng)目背景知識；3、掌握ADAM-5000TCP工業(yè)以太網(wǎng)控制器及系列智能模塊的性能和應(yīng)用；4、掌握基于Web發(fā)布技術(shù)的WebAccess組態(tài)軟件的HMI組態(tài)方法；5、掌握采用工業(yè)以太網(wǎng)及Web發(fā)布技術(shù)的電廠化學(xué)加藥SCADA系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組態(tài)（含編程）、調(diào)試的全過程；6、注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作與交流溝通

3、，積極思考，獨(dú)立完成、完善論文，提出改進(jìn)方案。 四、主要參考文獻(xiàn)：1 姚立波,朱敏.工業(yè)控制技術(shù)及應(yīng)用.常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2 姚立波.研華工控項(xiàng)目指導(dǎo)手冊.常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 3 姚立波.工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)在電廠凝水處理系統(tǒng)的應(yīng)用.常州信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào).2006.64 研華公司.研華WebAccess操作手冊.研華科技股份.2007.5 學(xué) 生（簽名） 2008年3月10日 指 導(dǎo) 教師（簽名） 2008年3月10日 教研室主任（簽名） 2008年3月10日 系 主 任（簽名） 2008年3月10日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告專業(yè)電氣自動化班級電氣051姓名設(shè)計(jì)（論文）題目電廠化學(xué)加藥系統(tǒng)

4、的以太網(wǎng)和Web發(fā)布實(shí)現(xiàn)一、選題的背景和意義： 研華科技是PC_Based & eAutomation技術(shù)的世界領(lǐng)導(dǎo)廠商，采用研華ADAM-5000TCP工業(yè)以太網(wǎng)產(chǎn)品和Web網(wǎng)頁發(fā)布技術(shù)的WebAccess自動化軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控組成SCADA系統(tǒng)，性價(jià)比優(yōu)勢明顯，性能穩(wěn)定可靠，實(shí)用性強(qiáng)，軟硬件組態(tài)快捷方便；Internet科技日益滲透到生產(chǎn)、生活的各領(lǐng)域，自動化軟件e趨勢已發(fā)展成為整合IT與工廠自動化的關(guān)鍵。采用WebAccess自動化軟件實(shí)現(xiàn)Web發(fā)布/瀏覽功能，逼真再現(xiàn)現(xiàn)場畫面，可以在任何時(shí)間任何地點(diǎn)實(shí)時(shí)地掌控生產(chǎn)過程的每一個(gè)細(xì)節(jié)，以及現(xiàn)場的流程畫面、過程數(shù)據(jù)、趨勢曲線、操作記錄和

5、報(bào)警等；研華工控應(yīng)用技術(shù)課程中已學(xué)習(xí)ADAM-5000TCP控制器及工業(yè)控制SCADA項(xiàng)目有關(guān)理論知識，并進(jìn)行相應(yīng)實(shí)踐操作技能訓(xùn)練；4、電廠化學(xué)加藥SCADA系統(tǒng)來源于指導(dǎo)教師聯(lián)合企業(yè)的橫向課題。二、課題研究的主要內(nèi)容：1、掌握SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和方法，以及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用技術(shù)；2、熟悉電廠化學(xué)加藥SCADA系統(tǒng)項(xiàng)目背景知識；3、掌握ADAM-5000TCP工業(yè)以太網(wǎng)控制器及系列智能模塊的性能和應(yīng)用，并在實(shí)驗(yàn)室模擬現(xiàn)場被控對象和傳感器等被控部件；4、掌握基于Web發(fā)布技術(shù)的WebAccess組態(tài)軟件的HMI組態(tài)方法，組態(tài)各種監(jiān)控畫面（包括水汽品質(zhì)采集畫面，加氨系統(tǒng)監(jiān)控仿真圖、加聯(lián)氨系統(tǒng)監(jiān)

6、控仿真圖、協(xié)調(diào)磷酸鹽系統(tǒng)監(jiān)控仿真圖等功能）；5、掌握采用工業(yè)以太網(wǎng)及Web發(fā)布技術(shù)的電廠化學(xué)加藥SCADA系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、組態(tài)（含編程）、調(diào)試的全過程；6、對工控SCADA系統(tǒng)及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行研究，成果形成書面材料；7、注重團(tuán)隊(duì)協(xié)作與交流溝通，積極思考，獨(dú)立完成、完善論文，提出改進(jìn)方案。三、主要研究（設(shè)計(jì)）方法論述：主要采用基于工作過程的六步法：1、資訊：通過教科書、論文、因特網(wǎng)等途徑收集資料；2、計(jì)劃：獨(dú)立制定畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)及計(jì)劃書；3、確定：與指導(dǎo)教師討論，共同確定計(jì)劃的可行性；4、實(shí)施：獨(dú)立進(jìn)行項(xiàng)目的軟硬件設(shè)計(jì)、組態(tài)、編程及調(diào)試，撰寫設(shè)計(jì)論文；5、檢驗(yàn)：與指導(dǎo)教師一起，對項(xiàng)目及論文

7、進(jìn)行審核、修改；6、評價(jià)：與指導(dǎo)老師討論，并通過論文答辯，對本設(shè)計(jì)提出改進(jìn)意見，修改完稿。此外采用獨(dú)立實(shí)驗(yàn)、請教老師并討論、請教專業(yè)公司技術(shù)人員、獨(dú)立收集資料等多種設(shè)計(jì)方法。四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排：時(shí) 間工 作 內(nèi) 容2008.3.103.11指導(dǎo)教師布置任務(wù)：明確課題具體內(nèi)容與要求，共同制定相關(guān)指導(dǎo)措施、時(shí)間進(jìn)度、聯(lián)系方法等2008.3.123.13開題報(bào)告：按要求撰寫開題報(bào)告，并得到指導(dǎo)教師批準(zhǔn)后進(jìn)行課題的實(shí)施階段2008.3.14 4.11進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)課題研究，含理論研究與實(shí)際項(xiàng)目的軟硬件設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試、運(yùn)行等內(nèi)容2008.4.125.11進(jìn)行畢業(yè)論文的撰寫2008.5.125.13

8、指導(dǎo)教師檢查畢業(yè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)成果，審閱論文，提出修改意見2008.5.14修改論文，形成終稿，準(zhǔn)備答辯2008.5.15論文答辯2008.5.16對答辯意見進(jìn)行論文修改，匯總論文相關(guān)資料，資料歸檔五、指導(dǎo)教師意見：該畢業(yè)設(shè)計(jì)課題以電廠化學(xué)加藥SCADA系統(tǒng)為設(shè)計(jì)載體，選擇工業(yè)以太網(wǎng)控制器為硬件平臺，完全基于Web發(fā)布的WebAccess組態(tài)軟件為軟件平臺，技術(shù)先進(jìn)；同時(shí)應(yīng)對SCADA技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行研究。設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮理論性與實(shí)踐性進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。同意開題，并按進(jìn)度安排要求實(shí)施。 指導(dǎo)教師簽名：姚立波 2008年 3月 13 日六、系部意見：該課題以具體項(xiàng)目為研究載體，采用的技術(shù)先進(jìn)，

9、進(jìn)度安排適當(dāng)。同意開題。 系主任簽名： 李眾2008年 月 13 日電廠化學(xué)加藥系統(tǒng)的以太網(wǎng)和Web發(fā)布實(shí)現(xiàn)目錄 TOC o 1-3 h z HYPERLINK l _Toc208294885 摘 要 PAGEREF _Toc208294885 h 1 HYPERLINK l _Toc208294886 Abstract PAGEREF _Toc208294886 h 2 HYPERLINK l _Toc208294887 第一章 前 言 PAGEREF _Toc208294887 h 3 HYPERLINK l _Toc208294888 第二章 SCADA系統(tǒng)的原理和組成 PAGEREF

10、_Toc208294888 h 4 HYPERLINK l _Toc208294889 21 SCADA系統(tǒng)的基本概念 PAGEREF _Toc208294889 h 4 HYPERLINK l _Toc208294890 211 SCADA系統(tǒng)概述 PAGEREF _Toc208294890 h 4 HYPERLINK l _Toc208294891 212 SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 PAGEREF _Toc208294891 h 4 HYPERLINK l _Toc208294892 22 SCADA系統(tǒng)的過去、現(xiàn)在和將來 PAGEREF _Toc208294892 h 5 HYPERLI

11、NK l _Toc208294893 221 SCADA系統(tǒng)發(fā)展歷程 PAGEREF _Toc208294893 h 5 HYPERLINK l _Toc208294894 222.SCADA系統(tǒng)的現(xiàn)狀及存在的主要問題 PAGEREF _Toc208294894 h 6 HYPERLINK l _Toc208294895 223 SCADA系統(tǒng)發(fā)展前景 PAGEREF _Toc208294895 h 7 HYPERLINK l _Toc208294896 23 SCADA系統(tǒng)的整體介紹 PAGEREF _Toc208294896 h 7 HYPERLINK l _Toc208294897 23

12、1 SCADA系統(tǒng)的功能要求 PAGEREF _Toc208294897 h 7 HYPERLINK l _Toc208294898 232 SCADA系統(tǒng)的構(gòu)成 PAGEREF _Toc208294898 h 8 HYPERLINK l _Toc208294899 233 SCADA的主站系統(tǒng) PAGEREF _Toc208294899 h 9 HYPERLINK l _Toc208294900 234 SCADA的通訊系統(tǒng) PAGEREF _Toc208294900 h 9 HYPERLINK l _Toc208294901 235 SCADA的遠(yuǎn)方終端單元 PAGEREF _Toc208

13、294901 h 10 HYPERLINK l _Toc208294902 第三章 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用技術(shù) PAGEREF _Toc208294902 h 11 HYPERLINK l _Toc208294903 31網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc208294903 h 11 HYPERLINK l _Toc208294904 3.1.1分布式控制系統(tǒng)DCS PAGEREF _Toc208294904 h 11 HYPERLINK l _Toc208294905 3.1.2現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS PAGEREF _Toc208294905 h 11 HYPERLINK l _T

14、oc208294906 3.1.3工業(yè)以太網(wǎng)IE PAGEREF _Toc208294906 h 12 HYPERLINK l _Toc208294907 3.1.4 Web自動化 PAGEREF _Toc208294907 h 13 HYPERLINK l _Toc208294908 32 網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用技術(shù)的服務(wù)供應(yīng)商研華科技 PAGEREF _Toc208294908 h 14 HYPERLINK l _Toc208294909 321 研華科技簡介 PAGEREF _Toc208294909 h 14 HYPERLINK l _Toc208294910 322 研華與我院開展校企合作 P

15、AGEREF _Toc208294910 h 14 HYPERLINK l _Toc208294911 第四章 ADAM-5000TCP工業(yè)以太網(wǎng)控制器及智能模塊 PAGEREF _Toc208294911 h 15 HYPERLINK l _Toc208294912 41 ADAM-5000TCP工業(yè)以太網(wǎng)控制器簡介 PAGEREF _Toc208294912 h 15 HYPERLINK l _Toc208294913 42 ADAM-5000系列智能模塊介紹 PAGEREF _Toc208294913 h 15 HYPERLINK l _Toc208294914 43 ADAM-5000

16、TCP的硬件連線 PAGEREF _Toc208294914 h 17 HYPERLINK l _Toc208294915 44 ADAM-5000TCP的測試 PAGEREF _Toc208294915 h 18 HYPERLINK l _Toc208294916 441ADAM-5000TCP-6000 Utility軟件的安裝 PAGEREF _Toc208294916 h 18 HYPERLINK l _Toc208294917 442 ADAM-5000TCP/6000 Utility軟件的使用 PAGEREF _Toc208294917 h 18 HYPERLINK l _Toc2

17、08294918 第五章 基于Web網(wǎng)頁發(fā)布的WebAccess組態(tài)技術(shù) PAGEREF _Toc208294918 h 21 HYPERLINK l _Toc208294919 51 WebAccess組態(tài)軟件的功能特點(diǎn) PAGEREF _Toc208294919 h 21 HYPERLINK l _Toc208294920 52 WebAccess 的系統(tǒng)架構(gòu) PAGEREF _Toc208294920 h 21 HYPERLINK l _Toc208294921 53矢量繪圖工具 PAGEREF _Toc208294921 h 22 HYPERLINK l _Toc208294922 5

18、4 設(shè)備通訊 PAGEREF _Toc208294922 h 23 HYPERLINK l _Toc208294923 55 趨勢顯示和報(bào)警管理功能 PAGEREF _Toc208294923 h 23 HYPERLINK l _Toc208294924 56 腳本語言 PAGEREF _Toc208294924 h 23 HYPERLINK l _Toc208294925 第六章 電廠化學(xué)加藥SCADA系統(tǒng)控制描述 PAGEREF _Toc208294925 h 24 HYPERLINK l _Toc208294926 61系統(tǒng)總體框圖及控制要求 PAGEREF _Toc208294926

19、h 24 HYPERLINK l _Toc208294927 62 本課題控制系統(tǒng)描述 PAGEREF _Toc208294927 h 25 HYPERLINK l _Toc208294928 63 系統(tǒng)軟硬件配置說明 PAGEREF _Toc208294928 h 26 HYPERLINK l _Toc208294929 64化學(xué)加藥自動控制功能概述 PAGEREF _Toc208294929 h 27 HYPERLINK l _Toc208294930 第七章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)、調(diào)試及運(yùn)行 PAGEREF _Toc208294930 h 30 HYPERLINK l _Toc208294931 7

20、1 系統(tǒng)硬件配置 PAGEREF _Toc208294931 h 30 HYPERLINK l _Toc208294932 72 系統(tǒng)I/O分配表 PAGEREF _Toc208294932 h 30 HYPERLINK l _Toc208294933 73 系統(tǒng)HMI組態(tài) PAGEREF _Toc208294933 h 35 HYPERLINK l _Toc208294934 74 系統(tǒng)通訊組態(tài)及變量設(shè)置 PAGEREF _Toc208294934 h 37 HYPERLINK l _Toc208294935 75 TCL腳本編程 PAGEREF _Toc208294935 h 38 HYP

21、ERLINK l _Toc208294936 第八章 結(jié)束語 PAGEREF _Toc208294936 h 41 HYPERLINK l _Toc208294937 答 謝 辭 PAGEREF _Toc208294937 h 42 HYPERLINK l _Toc208294938 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc208294938 h 43畢業(yè)設(shè)計(jì)論文正文電廠化學(xué)加藥系統(tǒng)的以太網(wǎng)和Web發(fā)布實(shí)現(xiàn)學(xué) 生： 指導(dǎo)教師： 2008.5摘 要計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)與控制技術(shù)相結(jié)合，給傳統(tǒng)的工業(yè)自動化應(yīng)用領(lǐng)域充入了新內(nèi)容，特別是Internet及Web技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)工業(yè)控制應(yīng)用技術(shù)向網(wǎng)絡(luò)控制及We

22、b自動化的趨勢發(fā)展。自動化生產(chǎn)設(shè)備的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)， 即工控SCADA系統(tǒng)，是各行各業(yè)應(yīng)用普及的一類計(jì)算機(jī)智能控制系統(tǒng)。本課題對SCADA控制及工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了探索和研究，并以電廠化學(xué)加藥SCADA系統(tǒng)項(xiàng)目的研發(fā)為重點(diǎn)，采用當(dāng)今先進(jìn)的工業(yè)以太網(wǎng)控制器ADAM-5000TCP及完全基于Web網(wǎng)頁發(fā)布的WebAccess組態(tài)技術(shù)，設(shè)計(jì)開發(fā)了一種新型的完全基于Internet和Intranet信息平臺的SCADA系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場信息監(jiān)視與控制的自動化、網(wǎng)絡(luò)化和遠(yuǎn)程化，即只要需要，在任何時(shí)間和任何地點(diǎn)，都可以對工業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)訪問和控制。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)用性強(qiáng)、操作簡單，可以推廣應(yīng)用到交

23、通、化工、鋼鐵等各領(lǐng)域。關(guān)鍵詞：工業(yè)以太網(wǎng)，Web發(fā)布，SCADAAbstractThe technical combination of computer ， network communication and control gives new contents to the traditional application area of industry automation. Especially， with the development of Internet and Web browse technologies, the industry control application

24、 technology trends to network control and web automation. The data acquisition and control system (SCADA) of automatic manufacture device is a kind of computer intelligent control system applied in many industry areas. In this paper, the application technology of SCADA control and industry network c

25、ontrol is studied and searched. We designed a new SCADA system based on chemical disposal SCADA system of electric plant by using advanced internet technology. We used industry ethernet controller ADAM-5000TCP and WebAccess configuration software. Through Web network, we can both gain and control in

26、dustry field data whenever and wherever if necessary. The whole system is used easily, and could be applied in industry areas of traffic, chymistry ,steel,etc.Keywords: Industry Ethernet, Web Browse, SCADA 第一章 前 言隨著計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通信及控制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域向網(wǎng)絡(luò)化、集成化、分布化、Web自動化發(fā)展，普遍采用網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)NCS（Networked Control System

27、）。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)即網(wǎng)絡(luò)化的控制系統(tǒng)，通常根據(jù)系統(tǒng)構(gòu)成的層次結(jié)構(gòu)而分成三種基本通信方法，即分布式控制系統(tǒng)DCS、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）及工業(yè)以太網(wǎng)，它們構(gòu)成當(dāng)今工業(yè)控制的主流。同時(shí)Internet及Web技術(shù)的發(fā)展，促進(jìn)工業(yè)控制系統(tǒng)向Web自動化的趨勢發(fā)展。工控系統(tǒng)通過NCS將現(xiàn)場各種設(shè)備的信號傳輸?shù)浆F(xiàn)場控制層（一般采用PLC或智能模塊），再將控制層信息傳輸?shù)叫畔⒈O(jiān)控層（一般采用工業(yè)控制計(jì)算機(jī)IPC）及企業(yè)管理層（MIS網(wǎng)），形成了系統(tǒng)信息傳輸?shù)纳窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)，并通過Web技術(shù)向Intranet或Internet發(fā)布信息，從而完成了從底層到上層信息共享的目的。網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)應(yīng)用于各行各業(yè)并帶動其發(fā)生

28、具大變化。在電力行業(yè)，新建電廠容量向超臨界、超超臨界機(jī)組發(fā)展，這些機(jī)組大量采用了先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，對現(xiàn)場自動控制提出了越來越高的要求?；瘜W(xué)水處理系統(tǒng)作為火電廠/核電廠二回路的供血系統(tǒng)，在生產(chǎn)工藝日趨復(fù)雜化的同時(shí)，大量采用了工業(yè)控制領(lǐng)域最新研究技術(shù)成果，特別是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，形成了綜合化的控制模式。所謂綜合化控制即是把電廠所有的化學(xué)水子系統(tǒng)合為一套DCS控制系統(tǒng)，取消傳統(tǒng)的操作模擬盤，現(xiàn)場采用下位機(jī)（PLC、智能模塊、智能儀表）和上位工控機(jī)組成的二級控制結(jié)構(gòu)，利用下位機(jī)對各個(gè)子系統(tǒng)中的設(shè)備分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，上位工控機(jī)和下位機(jī)之間通過數(shù)據(jù)通信總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。而隨著電廠信息化建設(shè)的要求，這

29、些現(xiàn)場監(jiān)控信息被廣泛要求傳輸?shù)诫姀SMIS網(wǎng)上，以方便各級瀏覽、查詢或根據(jù)權(quán)限發(fā)布控制命令。在電廠綜合化的化學(xué)水處理系統(tǒng)中，化學(xué)加藥自動控制系統(tǒng)是必不可少的子系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對整個(gè)電廠水汽熱力循環(huán)系統(tǒng)中水和汽的品質(zhì)參數(shù)監(jiān)控，并根據(jù)參數(shù)品質(zhì)要求，實(shí)現(xiàn)加氨、加聯(lián)氨和協(xié)調(diào)磷酸鹽的自動控制，這對于保證熱力系統(tǒng)水汽品質(zhì)，確保鍋爐、汽輪機(jī)、熱力管道等重要設(shè)備的長期安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，起著十分重要的作用。在工程設(shè)計(jì)中，常常將這個(gè)子系統(tǒng)作為一個(gè)相對獨(dú)立的SCADA系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本畢業(yè)設(shè)計(jì)以出口印尼INDORAMA電廠兩臺300MW火力發(fā)電機(jī)組的化學(xué)加藥系統(tǒng)監(jiān)控為設(shè)計(jì)對象和控制模型，硬件采用研華公司先進(jìn)的工業(yè)以太

30、網(wǎng)產(chǎn)品ADAM-5000TCP及其5000系列智能模塊，人機(jī)界面HMI采用研華公司發(fā)布的完全基于瀏覽器技術(shù)的WebAccess軟件（在組態(tài)軟件市場中，該軟件構(gòu)思新穎，技術(shù)領(lǐng)先），組成為一個(gè)工控SCADA系統(tǒng)。該系統(tǒng)已在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試通過，并可完全應(yīng)用于電廠控制現(xiàn)場及應(yīng)用于其它控制領(lǐng)域。第二章 SCADA系統(tǒng)的原理和組成21 SCADA系統(tǒng)的基本概念SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)具有信息完整，效率高，能正確掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)點(diǎn)。它對提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、安全性與經(jīng)濟(jì)效益，減輕調(diào)度員的負(fù)擔(dān)

31、，實(shí)現(xiàn)調(diào)度自動化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平方面有著不可替代的作用。211 SCADA系統(tǒng)概述SCADA系統(tǒng)作為生產(chǎn)過程和設(shè)備管理自動化最為有效的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)之一，它包含兩個(gè)層次的含義：一是分布式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，即智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，也就是通常所說的下位機(jī)；另一個(gè)是數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng)，即上位機(jī)HMI（Human Machine Interface）人機(jī)界面系統(tǒng)。 SCADA系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報(bào)警等各項(xiàng)功能。212 SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域下位機(jī)一般意義上通常指硬件層上

32、的各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，如各種RTU、 FTU、PLC及各種智能控制設(shè)備等等。這些智能采集設(shè)備與生產(chǎn)過程和事務(wù)管理的設(shè)備或儀表相結(jié)合，能感知設(shè)備各種參數(shù)的狀態(tài)，并將這些狀態(tài)信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并通過特定數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到HMI系統(tǒng)中。必要的時(shí)候，這些智能系統(tǒng)也可以向設(shè)備發(fā)送控制信號。上位機(jī)HMI系統(tǒng)在接受這些信息后，以適當(dāng)?shù)男问饺缏曇?、圖形、圖象等方式顯示給用戶，以達(dá)到監(jiān)視的目的，同時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，告知用戶設(shè)備各種參數(shù)的狀態(tài)（報(bào)警、正?；驁?bào)警恢復(fù)），這些處理后的數(shù)據(jù)一般會保存到數(shù)據(jù)庫中，也可以通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)讲煌谋O(jiān)控平臺上，還可能與別的系統(tǒng)（如MIS，GIS）結(jié)合形成功能更加強(qiáng)大的系統(tǒng)；HM

33、I還可以接受操作人員的指示，將控制信號發(fā)送到下位機(jī)中，以達(dá)到控制的目的。上位機(jī)與下位機(jī)結(jié)合的SCADA系統(tǒng)，作為操作員平臺和中央監(jiān)控系統(tǒng)，可以廣泛地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和設(shè)備管理的各個(gè)領(lǐng)域，主要有： 樓宇自動化開放性能良好的SCADA系統(tǒng)可作為樓宇設(shè)備運(yùn)行與管理子系統(tǒng)，監(jiān)控房屋設(shè)施的各項(xiàng)設(shè)備事務(wù)，如門警、電梯運(yùn)營、消防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、水工、備用電力系統(tǒng)等的自動化管理；生產(chǎn)線管理用于監(jiān)控和協(xié)調(diào)生產(chǎn)線上各種設(shè)備正常有序的運(yùn)營和產(chǎn)品數(shù)據(jù)的配方管理；無人工作站系統(tǒng)用于集中監(jiān)控?zé)o人看守系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這種無人值班系統(tǒng)廣泛分布在以下行業(yè)：無線通訊基站網(wǎng)；郵電通訊機(jī)房空調(diào)網(wǎng)；電力系統(tǒng)配電網(wǎng)；鐵路系統(tǒng)電力

34、系統(tǒng)調(diào)度網(wǎng)；鐵路系統(tǒng)道口，信號管理系統(tǒng)；壩體、隧道、橋梁、機(jī)場和碼頭等安全監(jiān)控網(wǎng)；石油和天然氣等各種管道監(jiān)控管理系統(tǒng)；地鐵、鐵路自動收費(fèi)系統(tǒng)；交通安全監(jiān)測；城市供熱、供水系統(tǒng)監(jiān)控和調(diào)度；鋼鐵工業(yè)高爐安全監(jiān)控系統(tǒng)；環(huán)境、天文和氣象無人檢測網(wǎng)絡(luò)的管理；各種工業(yè)鍋爐監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)；其它各種需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的設(shè)備等。機(jī)械人、機(jī)械臂系統(tǒng)用于監(jiān)視和控制機(jī)械人的生產(chǎn)作業(yè)；其它生產(chǎn)行業(yè)如大型輪船生產(chǎn)運(yùn)營、糧庫質(zhì)量和安全監(jiān)測、設(shè)備維修故障檢測、高速公路流量監(jiān)控和記費(fèi)系統(tǒng)等。許多行業(yè)在應(yīng)用了SCADA系統(tǒng)后，取得了很大的社會和經(jīng)濟(jì)效益，主要在以下方面：可極大提高生產(chǎn)和運(yùn)行管理的安全性能和可靠程度；生產(chǎn)配方管理的自動化可

35、大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率，降低生產(chǎn)人員面臨惡劣工作環(huán)境的可能性，保證工作過程中第一位的人員的安全性；可大大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和經(jīng)濟(jì)效益，等。22 SCADA系統(tǒng)的過去、現(xiàn)在和將來221 SCADA系統(tǒng)發(fā)展歷程SCADA（SupervisoryControlandDataAcquisition）系統(tǒng)，全名為數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)自誕生之日起就與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)

36、展緊密相關(guān)。SCADA系統(tǒng)發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了四代。1、第一代SCADA系統(tǒng)是基于專用計(jì)算機(jī)和專用操作系統(tǒng)的SCADA系統(tǒng)，如電力自動化研究院為華北電網(wǎng)開發(fā)的SD176系統(tǒng)，以及日本日立公司為我國鐵道電氣化遠(yuǎn)動系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的H-80M系統(tǒng)。這一階段從計(jì)算機(jī)運(yùn)用到SCADA系統(tǒng)時(shí)開始，大致到70年代。2、第二代SCADA系統(tǒng)是80年代基于通用計(jì)算機(jī)的SCADA系統(tǒng)，這一時(shí)期，廣泛采用VAX等計(jì)算機(jī)以及其它通用工作站，操作系統(tǒng)一般是通用的UNIX操作系統(tǒng)。在這一階段，SCADA系統(tǒng)在電網(wǎng)調(diào)度自動化中與經(jīng)濟(jì)運(yùn)行分析，自動發(fā)電控制（AGC）以及網(wǎng)絡(luò)分析結(jié)合到一起，構(gòu)成了EMS系統(tǒng)（能量管理系統(tǒng)）。第一代

37、與第二代SCADA系統(tǒng)的共同特點(diǎn)是基于集中式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且系統(tǒng)不具有開放性，因而在系統(tǒng)維護(hù)、升級以及聯(lián)網(wǎng)等方面構(gòu)成很大困難。3、第三代SCADA系統(tǒng)90年代，按照開放的原則，基于分布式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及關(guān)系數(shù)據(jù)庫技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍聯(lián)網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)稱為第三代。這一階段是我國SCADA/EMS系統(tǒng)發(fā)展最快的階段，各種最新的計(jì)算機(jī)技術(shù)都匯集進(jìn)SCADA/EMS系統(tǒng)中。這一階段也是我國對電力系統(tǒng)自動化以及電網(wǎng)建設(shè)投資最大的時(shí)期。4、第四代SCADA系統(tǒng)目前已進(jìn)入第四代SCADA系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主要特征是采用Internet技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及JAVA技術(shù)等計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，繼續(xù)擴(kuò)大S

38、CADA系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的集成，綜合安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行以及商業(yè)化運(yùn)營的需要。SCADA系統(tǒng)在電氣化鐵道遠(yuǎn)動系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)上也已經(jīng)取得突破性進(jìn)展，應(yīng)用上也有迅猛的發(fā)展。由于電氣化鐵道與電力系統(tǒng)有著不同的特點(diǎn)，在SCADA系統(tǒng)的發(fā)展上與電力系統(tǒng)的道路并不完全一樣。在電氣化鐵道遠(yuǎn)動系統(tǒng)上已經(jīng)成熟的產(chǎn)品有我國自行研制開發(fā)的HY200微機(jī)遠(yuǎn)動系統(tǒng)以及由西南交通大學(xué)開發(fā)的DWY微機(jī)遠(yuǎn)動系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)性能可靠、功能強(qiáng)大，在保證電氣化鐵道供電安全，提高供電質(zhì)量上起到了重要的作用。222.SCADA系統(tǒng)的現(xiàn)狀及存在的主要問題基于PC機(jī)和Windows平臺的SCADA上位機(jī)系統(tǒng)是目前發(fā)展的趨勢，特別是基于NT/2000

39、/XP平臺的SCADA系統(tǒng)。目前，國際和國內(nèi)市場上基于以上兩種平臺，應(yīng)用比較廣泛的SCADA上位機(jī)組態(tài)系統(tǒng)有：WondWare的InTouch、西門子公司的WinCC、澳大利亞的CiTech、美國Interlution公司的iFix、意大利LogoSystem的LogView等，這些組態(tài)軟件較好地解決了傳統(tǒng)SCADA上位機(jī)系統(tǒng)的功能，主要有： 1、數(shù)據(jù)采集與控制信息發(fā)送提供基于進(jìn)程間通訊的數(shù)據(jù)采集方法（主要表現(xiàn)為開發(fā)DDE服務(wù)程序），并且已開發(fā)了常用的多種智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備的服務(wù)程序； 2、報(bào)警處理具有多點(diǎn)同時(shí)報(bào)警處理功能，提供報(bào)警信息的顯示、登錄，部分提供用戶應(yīng)答功能；3、歷史趨勢顯示與記錄提

40、供基于專用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)的記錄、查詢和圖形曲線顯示；4、針對管理和控制的需要，這些系統(tǒng)還提供以下工業(yè)過程控制和管理中相當(dāng)有幫助的功能：配方管理功能：控制系統(tǒng)按一定的配方完成生產(chǎn)管理； 網(wǎng)絡(luò)通訊功能：提供非透明網(wǎng)絡(luò)通訊機(jī)制，可以構(gòu)筑上位機(jī)的分布式監(jiān)控處理功能； 開放系統(tǒng)功能：提供基于DDE數(shù)據(jù)交換機(jī)制與其它應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)，部分提供ODBC與其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)連接。 但是這些系統(tǒng)在完成以下功能時(shí)具有明顯的缺陷：1、與企業(yè)MIS系統(tǒng)的結(jié)合性能差；2、不具備GIS功能； 3、網(wǎng)絡(luò)通訊不透明，不適合開發(fā)現(xiàn)代企業(yè)基于局域或?qū)＞€網(wǎng)的網(wǎng)狀層次結(jié)構(gòu)監(jiān)控管理系統(tǒng)；4、數(shù)據(jù)采集速度有待進(jìn)一步提高；5、系統(tǒng)

41、事故追憶能力差；6、缺乏高效能的控制任務(wù)調(diào)度算法的支持。針對國內(nèi)的需要，這些系統(tǒng)有明顯的弱點(diǎn)：1、本地化差：雖然部分系統(tǒng)已經(jīng)漢化，但是中國市場中某些行業(yè)規(guī)范，他們很難滿足；2、價(jià)格昂貴：這些系統(tǒng)，動則上萬美元，很難為國內(nèi)一般應(yīng)用所接受。 同國外系統(tǒng)相比，大部分國產(chǎn)通用系統(tǒng)具有較高的性能價(jià)格比，本地化能力較強(qiáng)，如三維科技公司的力控、北京亞控科技公司的組態(tài)王等。但多數(shù)產(chǎn)品仍有諸如與MIS集成能力差、GIS功能薄弱、多任務(wù)調(diào)度能力差，事故追憶和診斷能力缺乏等致命的弱點(diǎn)，要滿足企業(yè)級和行業(yè)部門級大型集中監(jiān)控管理GIS系統(tǒng)的要求，還需要一定的時(shí)間。而且人力資源以及資金限制使得它們可能在很長時(shí)間內(nèi)只能維持

42、對現(xiàn)有系統(tǒng)功能的維護(hù)和補(bǔ)充。在這種情況下，國內(nèi)對于大型監(jiān)控項(xiàng)目的開發(fā)還需要系統(tǒng)集成公司開發(fā)專用的結(jié)合MIS、GIS和SCADA的系統(tǒng)來滿足需要。223 SCADA系統(tǒng)發(fā)展前景SCADA系統(tǒng)在不斷發(fā)展，不斷完善，其技術(shù)進(jìn)步一刻也沒有停止過。當(dāng)今，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，SCADA系統(tǒng)提出了新的要求。概括地說，有以下幾點(diǎn)：1SCADA/EMS系統(tǒng)與其它系統(tǒng)的廣泛集成SCADA系統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動化的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)源，為EMS系統(tǒng)提供大量的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。同時(shí)在模擬培訓(xùn)系統(tǒng)，MIS系統(tǒng)等系統(tǒng)中都需要用到電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而沒有這個(gè)電網(wǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)信息，所有其它系統(tǒng)都成為“無源之水”。所以SCADA系統(tǒng)如何與其它非

43、實(shí)時(shí)系統(tǒng)的連接成為SCADA研究的重要課題；現(xiàn)在SCADA系統(tǒng)已經(jīng)成功地實(shí)現(xiàn)與DTS（調(diào)度員模擬培訓(xùn)系統(tǒng)）、企業(yè)MIS系統(tǒng)的連接。SCADA系統(tǒng)與電能量計(jì)量系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)、水調(diào)度自動化系統(tǒng)、調(diào)度生產(chǎn)自動化系統(tǒng)以及辦公自動化系統(tǒng)的集成成為SCADA系統(tǒng)的一個(gè)發(fā)展方向。2變電所綜合自動化以RTU、微機(jī)保護(hù)裝置為核心，將變電所的控制、信號、測量、計(jì)費(fèi)等回路納入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，取代傳統(tǒng)的控制保護(hù)屏，能夠降低變電所的占地面積和設(shè)備投資，提高二次系統(tǒng)的可靠性。變電所的綜合自動化已經(jīng)成為有關(guān)方面的研究課題，我國東方電子等公司已經(jīng)推出相應(yīng)的產(chǎn)品，但在鐵道電氣化上還處于研究階段。3專家系統(tǒng)、模糊決策、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等

44、新技術(shù)研究與應(yīng)用利用這些新技術(shù)模擬電網(wǎng)的各種運(yùn)行狀態(tài)，并開發(fā)出調(diào)度輔助軟件和管理決策軟件，由專家系統(tǒng)根據(jù)不同的實(shí)際情況推理出最優(yōu)化的運(yùn)行方式或處理故障的方法，以達(dá)到合理、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行電網(wǎng)電力調(diào)度，提高運(yùn)輸效率的目的。4面向?qū)ο蠹夹g(shù)、Internet技術(shù)、及JAVA技術(shù)的應(yīng)用面向?qū)ο蠹夹g(shù)（OOT）是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)、市場模型設(shè)計(jì)和電力系統(tǒng)分析軟件設(shè)計(jì)的合適工具，將面向?qū)ο蠹夹g(shù)（OOT）運(yùn)用于SCADA/EMS系統(tǒng)是發(fā)展趨勢。隨著Internet技術(shù)的發(fā)展，瀏覽器界面已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)桌面的基本平臺，將瀏覽器技術(shù)運(yùn)用于SCADA/EMS系統(tǒng)，將瀏覽器界面作為電網(wǎng)調(diào)度自動化系統(tǒng)的人機(jī)界面，對擴(kuò)大實(shí)時(shí)系統(tǒng)的應(yīng)

45、用范圍，減少維護(hù)工作量非常有利；在新一代的SCADA/EMS系統(tǒng)中，傳統(tǒng)的MMI界面將保留，主要供調(diào)度員使用，新增設(shè)的Web服務(wù)器供非實(shí)時(shí)用戶瀏覽，將逐漸統(tǒng)一為一種人機(jī)界面。JAVA語言綜合了面向?qū)ο蠹夹g(shù)和Internet技術(shù)，將編譯和解釋有機(jī)結(jié)合，嚴(yán)格實(shí)現(xiàn)了面向?qū)ο蟮乃拇筇匦裕悍庋b性、多態(tài)性、繼承性、動態(tài)聯(lián)編，并在多線程支持和安全性上優(yōu)于C+，以及其它諸多特性，JAVA技術(shù)將導(dǎo)致EMS/SCADA系統(tǒng)的一場革命。23 SCADA系統(tǒng)的整體介紹231 SCADA系統(tǒng)的功能要求從傳統(tǒng)用戶的角度來講，SCADA系統(tǒng)主要要解決以下三個(gè)問題：1、設(shè)備各種參數(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和控制信息的發(fā)送這部分涉及兩層

46、含義：一是怎樣采集設(shè)備參數(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)。它通常由智能設(shè)備生產(chǎn)廠家解決，作為下位機(jī)在市場中出售，并提供可編程的通訊協(xié)議和協(xié)議處理芯片；二是設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)如何傳遞到上位機(jī)系統(tǒng)處理。目前上位機(jī)通常通過標(biāo)準(zhǔn)串口或IO卡運(yùn)行專用的上層采集模塊，從下位機(jī)中實(shí)時(shí)地采集設(shè)備各種參數(shù)和發(fā)送控制信息；解決問題效率的高低表現(xiàn)在采集周期的長短上，這也是衡量一個(gè)系統(tǒng)是否適合于某個(gè)行業(yè)的一個(gè)重要指標(biāo)。目前上位機(jī)可達(dá)到平均毫秒級的采集周期。2、監(jiān)控參數(shù)的圖形動畫表達(dá)和報(bào)警處理報(bào)警作為監(jiān)控的一個(gè)重要目的，是所有上位機(jī)系統(tǒng)必須解決的問題。如果說各種圖形、圖象、動畫、聲音等方式用于表達(dá)設(shè)備的各種參數(shù)運(yùn)行狀態(tài)是必不可少的話，那么若上

47、位機(jī)系統(tǒng)不能有效處理設(shè)備的報(bào)警狀態(tài)，所有的表現(xiàn)形式都是多余的。評價(jià)上位機(jī)系統(tǒng)可靠性和高效性的一個(gè)重要指標(biāo)是看它能否不遺漏地處理多點(diǎn)同時(shí)報(bào)警。 3、追憶和趨勢分析監(jiān)控的另外一個(gè)目的是評價(jià)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況和預(yù)測系統(tǒng)可能發(fā)生的事故。在發(fā)生事故時(shí)能快速地找到事故的原因，并找到恢復(fù)生產(chǎn)的最佳方法。從這個(gè)意義出發(fā)，實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)的保留和系統(tǒng)操作情況記錄變得非常重要。因而評價(jià)一個(gè)SCADA系統(tǒng)，其功能強(qiáng)弱最為重要的指標(biāo)之一就是對實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)記錄和查詢的準(zhǔn)確和高效。現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的需要，要求SCADA系統(tǒng)還需解決以下一些問題：1、與MIS系統(tǒng)的結(jié)合在現(xiàn)代企業(yè)中，生產(chǎn)過程管理和企業(yè)日常事物管理

48、的結(jié)合是不可分割的，信息流的分層次流動適合于不同的管理需要，而且地域和行政部門的分布在企業(yè)集團(tuán)化管理的趨勢下變得越來越明顯，因此現(xiàn)代SCADA系統(tǒng)除了生產(chǎn)設(shè)備的分布式管理之外，上位機(jī)系統(tǒng)的分布式要求變得越來越重要。評價(jià)一個(gè)SCADA系統(tǒng)功能的強(qiáng)弱，其網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫功能是一個(gè)不可缺少的評價(jià)指標(biāo)。2、與地理信息系統(tǒng)（GIS）的結(jié)合SCADA系統(tǒng)應(yīng)用的眾多領(lǐng)域中，對地理信息系統(tǒng)的要求越來越高。從這種角度上說，將一個(gè)適合于工業(yè)和事物管理的地理信息系統(tǒng)嵌套于SCADA系統(tǒng)中，將帶來不可估量的效益，這也是評價(jià)SCADA系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)。 為了滿足以上要求，從計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)要求來看，SCADA系統(tǒng)涉及到IT

49、技術(shù)的方方面面，集中強(qiáng)調(diào)以下幾種技術(shù)的綜合利用： 1、通訊技術(shù)：面臨多種通訊協(xié)議模式，如ASCII、RTU等，通訊方式表現(xiàn)為同步、異步和主被動結(jié)合等，通訊媒體包括有線和無線方式； 2、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：應(yīng)用表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、撥號網(wǎng)絡(luò)、串口組網(wǎng)等等，協(xié)議包括TCP/IP、專用協(xié)議等，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)囊括點(diǎn)對點(diǎn)、客戶/服務(wù)器等方式； 3、分布式數(shù)據(jù)庫技術(shù)：強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)高性能數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用，及與通用數(shù)據(jù)庫的開放接口等等； 4、編譯技術(shù)：由于SCADA系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的特殊性，不同的應(yīng)用監(jiān)控要求不一樣，因而，SCADA系統(tǒng)通常提供可編程功能。由于效率要求和保護(hù)二次開發(fā)知識產(chǎn)權(quán)要求，設(shè)計(jì)一個(gè)好的專用語言,并提供一個(gè)

50、好的編譯系統(tǒng)將是至關(guān)重要的； 5、操作系統(tǒng)技術(shù)：SCADA系統(tǒng)面臨的應(yīng)用需要一個(gè)多任務(wù)、并發(fā)控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，因此在開發(fā)系統(tǒng)時(shí)需要引入先進(jìn)的調(diào)度算法和運(yùn)行機(jī)制； 6、可靠性保障技術(shù)：由于SCADA系統(tǒng)應(yīng)用的特殊性，系統(tǒng)通常需要提供多種可靠性保障技術(shù)，包含硬件如備用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、備用數(shù)據(jù)采集設(shè)備；軟件如備用運(yùn)行系統(tǒng)、軟件多機(jī)熱備技術(shù)等。7、多媒體技術(shù)：需要結(jié)合動畫、聲音、圖形圖象等多媒體技術(shù)的綜合應(yīng)用，以便真實(shí)客觀地反映各設(shè)備生產(chǎn)過程的狀態(tài)和方便事務(wù)管理要求；8、圖形用戶界面技術(shù)：SCADA系統(tǒng)用戶的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力參差不齊，方便易學(xué)的圖形用戶界面是極為必要的。 232 SCADA系統(tǒng)的構(gòu)成SCADA系

51、統(tǒng)主要包括三部分：主站端，通訊系統(tǒng)和遠(yuǎn)程終端單元。1、主站：一般采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)，有良好的圖形支持，現(xiàn)在采用PC計(jì)算機(jī)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(gè)主站可能的分站數(shù)量從幾十到幾百、幾千個(gè)不等。2、通訊系統(tǒng)：非常復(fù)雜，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。3、遠(yuǎn)程終端單元(RTU or TeleControl )：品種也很多，大的系統(tǒng)由很多機(jī)柜組成，小的系統(tǒng)可能就是一個(gè)小盒子。233 SCADA的主站系統(tǒng)SCADA系統(tǒng)的主站過去很多著名的系統(tǒng)是基于UNIX操作系統(tǒng)和XWINDOW圖形界面的。

52、隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，特別是PC技術(shù)的發(fā)展，PC機(jī)和PC機(jī)上運(yùn)行的操作系統(tǒng)扮演越來越重要的角色。龐大的主站系統(tǒng)一般包括如下內(nèi)容：1、通訊前置系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)解析各種不同的規(guī)約，完成通訊接口數(shù)據(jù)處理（含數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)）。包括前置計(jì)算機(jī)，串口池或MODEM 池，機(jī)架，防雷措施和網(wǎng)絡(luò)接口。2、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，主要包括運(yùn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫的服務(wù)器。3、工程師工作站，負(fù)責(zé)系統(tǒng)的組態(tài)、畫面制作和系統(tǒng)的各種維護(hù)。4、生產(chǎn)調(diào)度工作站，是監(jiān)控系統(tǒng)的主要用戶，顯示和瀏覽畫面，實(shí)現(xiàn)各種報(bào)警等。5、多監(jiān)控工作站，主要用于大系統(tǒng)，單個(gè)工作站已經(jīng)無法監(jiān)控的情況，這時(shí)根據(jù)需要設(shè)立多個(gè)監(jiān)控工作站，每個(gè)工作站實(shí)現(xiàn)不同的子任務(wù)。歷史數(shù)據(jù)庫服務(wù)

53、器，是SCADA系統(tǒng)保存歷史數(shù)據(jù)的服務(wù)器。6、WEB服務(wù)器，是當(dāng)今SCADA主站系統(tǒng)的一種流行趨勢，只要用戶裝有瀏覽器軟件，得到相應(yīng)的授權(quán)，就可以從WEB服務(wù)器訪問相應(yīng)WEB服務(wù)器的數(shù)據(jù)。7、上層應(yīng)用工作站，主要用于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的管理工作。在電力系統(tǒng)的應(yīng)用有潮流分析，負(fù)荷預(yù)測，事故追憶，電網(wǎng)穩(wěn)定性分析，能量管理等。在自來水行業(yè)的應(yīng)用有管網(wǎng)壓力損耗分析，管網(wǎng)經(jīng)濟(jì)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，泵況分析等應(yīng)用。SCADA主站系統(tǒng)，大的系統(tǒng)可能有幾十個(gè)至上百個(gè)工作站，多個(gè)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(gè)網(wǎng)絡(luò)。但是對于簡單的SCA

54、DA主站系統(tǒng)可能只有一臺計(jì)算機(jī)，運(yùn)行一套軟件。各種不同應(yīng)用的SCADA系統(tǒng)，大部分是相同的或者類似的。但是各個(gè)行業(yè)有各個(gè)行業(yè)的特點(diǎn)，每個(gè)行業(yè)所關(guān)心的東西也不一樣。比如電力行業(yè)非常關(guān)心每個(gè)線路電壓、電流、功率，而對于自來水行業(yè)則關(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(jī)界面系統(tǒng)，但是這種界面一般無法滿足各個(gè)行業(yè)的特殊需要。234 SCADA的通訊系統(tǒng)SCADA通訊系統(tǒng)豐富多彩，以前一般分為有線和無線兩類，隨著通訊技術(shù)的發(fā)展，基于各種網(wǎng)絡(luò)的通訊方式發(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(dú)作為一類。有線方式有：音頻電纜，架空明線，載波電纜，同軸電纜，光纖

55、，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，基帶傳輸在介質(zhì)上傳輸?shù)氖菙?shù)字信號，一般要經(jīng)過信號變化。調(diào)制解調(diào)傳輸是經(jīng)過模數(shù)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(gè)計(jì)算機(jī)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(bào)文的大小，不考慮系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但是網(wǎng)絡(luò)的時(shí)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。235 SCADA的遠(yuǎn)方終端單元S

56、CADA系統(tǒng)遠(yuǎn)程終端單元有一個(gè)專門的詞匯RTU?，F(xiàn)在術(shù)語中稱為TeleControl。RTU一般由通訊處理單元、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。遠(yuǎn)方的通訊一般和RTU安裝在一起，這樣便于接線。現(xiàn)在的RTU除了完成本身的數(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(qiáng)大，而相應(yīng)的采集工作卻在逐漸弱化，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(jì)

57、算線路的電壓、電流、有功功率、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。如今綜合保護(hù)、遠(yuǎn)動、計(jì)量的設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，而傳統(tǒng)的遠(yuǎn)動已經(jīng)基本退出了歷史舞臺。第三章 工業(yè)網(wǎng)絡(luò)控制應(yīng)用技術(shù)31網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀3.1.1分布式控制系統(tǒng)DCSDCS （Distributed Control System）又稱集散控制系統(tǒng)，是一種穩(wěn)定、可靠、安全的工業(yè)控制方式，目前廣泛應(yīng)用于國內(nèi)各種工業(yè)控制現(xiàn)場。其基本思想是分散控制、集中管理，典型結(jié)構(gòu)是上、下位機(jī)系統(tǒng)及其通信網(wǎng)絡(luò)，上位機(jī)稱為操作站，下位機(jī)稱為控制站，操作站處于信息監(jiān)控層，實(shí)現(xiàn)控制系

58、統(tǒng)的控制操作、過程狀態(tài)及報(bào)警狀態(tài)顯示、歷史數(shù)據(jù)的收集和各種趨勢的顯示及報(bào)表生成與打??；控制站處于現(xiàn)場控制層，是對現(xiàn)場物理信號(包括模擬及開關(guān)信號)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集并進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、控制運(yùn)算，或?qū)⒔Y(jié)果傳送到上位機(jī)；系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)負(fù)責(zé)各種控制站之間、操作站與控制站之間以及操作站之間的數(shù)據(jù)通信和聯(lián)絡(luò)。自1975年Honeywell公司推出了TDC2000 DCS系統(tǒng)以來，分布式控制系統(tǒng)在三十年的發(fā)展過程中逐步完善、成熟，從70年代由各DCS廠家自己開發(fā)，操作站軟硬件都是專用，通信網(wǎng)絡(luò)基本采用輪詢方式，到80年代通信網(wǎng)絡(luò)較多采用令牌方式，再到90年代操作站出現(xiàn)了通用系統(tǒng)，而到90年代末通信網(wǎng)絡(luò)已開始出現(xiàn)以太網(wǎng)產(chǎn)

59、品，遵循TCP/IP協(xié)議。DCS已發(fā)展成為一種相當(dāng)成熟的工業(yè)控制方式。DCS也存在許多缺點(diǎn)，如一對一結(jié)構(gòu)、采用單向信號傳輸、布線及調(diào)試成本高、互操作性相對較差等，而這些恰恰是后起之秀現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的優(yōu)勢。然而DCS仍獲得廣泛應(yīng)用，這是因?yàn)椋刂片F(xiàn)場很多設(shè)備不是智能儀表，不能直接與現(xiàn)場總線相連；FCS總體價(jià)格比較昂貴；DCS也在不斷采用新技術(shù)，如與PLC很好地融合、滲透和集成，普遍采用IPC作為其操作站，人工智能技術(shù)應(yīng)用于DCS各級等，DCS呈現(xiàn)出向綜合化和智能化發(fā)展的趨勢。因此，DCS不會隨著FCS的發(fā)展而馬上退出現(xiàn)場過程控制的舞臺，特別是在電廠等安全、可靠是第一位的應(yīng)用領(lǐng)域。3.1.2現(xiàn)場

60、總線控制系統(tǒng)FCS現(xiàn)場總線控制技術(shù)FCS（Field Control System）產(chǎn)生于20世紀(jì)80年代，是在DCS基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，在智能現(xiàn)場設(shè)備、自動化系統(tǒng)之間提供了一個(gè)全數(shù)字化的、雙向的、多節(jié)點(diǎn)的通信鏈路。FCS的出現(xiàn)促進(jìn)了現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，并且使現(xiàn)場控制的功能更加強(qiáng)大。與DCS系統(tǒng)相比，F(xiàn)CS最大的特點(diǎn)是大大減少了布線及由此引起的調(diào)試、安裝、維護(hù)等其它成本，因而獲得了廣泛應(yīng)用，發(fā)展非常迅速。目前現(xiàn)場總線的種類有40多種，全國自動化系統(tǒng)工程師資格認(rèn)證（ASEA）推薦的國內(nèi)較為流行的現(xiàn)場總線有Profibus-DP、DeviceNet、Lonworks、Modbus、Ethern