Ekstern datainnsamling og overvåking som hovedfunksjonen til SCADA-systemet og DCS, PLC, er det samme som industriell prosessautomatisering og informasjonsbehandling av det uunnværlige grunnsystemet.
SCADA-system
SCADA er SupervisoryControI And Data AcquiSition System (Data Acquisition and Supervisory Control System) akronym, SCADA-systemet er distribusjonen av langdistanse, desentraliserte produksjonsenheter i produksjonssystemet til et datainnsamlings-, overvåkings- og kontrollsystem.
Den har et bredt spekter av applikasjoner, kan brukes i elektrisk kraft, metallurgi, petroleum, kjemiske og andre felt for datainnsamling og overvåkingskontroll og prosesskontroll og mange andre felt, som er mer utbredt i kraftsystemet, utviklingen av teknologi er også den mest modne. Den inntar en viktig posisjon i fjernkontrollsystemet, og kan overvåke og kontrollere driftsutstyret- på stedet for å realisere funksjonene datainnsamling, utstyrskontroll, måling, parameterjustering og ulike typer signalalarmer, dvs. det vi kjenner som "fire-fjernfunksjonen".
RTU (Remote Terminal Unit) og FTU (Feeder Terminal Unit) er viktige komponenter. I dagens nettstasjon spiller automasjonskonstruksjon en svært viktig rolle. Det er et produksjonsautomatiseringskontrollsystem strukturert på en PC. Selvfølgelig er de nødvendige funksjonene forskjellige for forskjellige bruksområder, men de har alle følgende grunnleggende funksjoner: grafisk operasjonsgrensesnitt; dynamisk simulering av systemstatus; umiddelbar og historisk datatrendkurvevisning; alarm behandlingssystem; datainnsamling og registrering; rapport utgang.
SCADA-systemutviklingshistorie
SCADA-systemet siden oppstarten på datoen for utviklingen av datateknologi er nært knyttet til utviklingen av SCADA-systemer til dags dato har opplevd fire generasjoner.
Den første generasjonen er basert på en dedikert datamaskin og et dedikert operativsystem SCADA-system, slik som Power Automation Research Institute for North China Power Grid SD176-systemet utviklet av Hitachi i Japan for Kinas jernbaneelektrifiseringssystem designet av det eksterne H-80M-systemet. Dette stadiet er fra datamaskinen som ble brukt til SCADA-systemet da det ble startet til 70-tallet.
Den andre generasjonen er SCADA-systemet basert på generelle-datamaskiner på 80-tallet. I andre generasjon er andre datamaskiner som VAX og andre generelle-arbeidsstasjoner mye brukt, og operativsystemet er generelt det generelle-UNIX-operativsystemet. På dette stadiet ble SCADA-systemer kombinert med økonomisk operasjonsanalyse, automatisk generasjonskontroll (AGC) og nettverksanalyse i nettsendingsautomatisering for å danne EMS-systemer (energistyringssystemer).
Fellestrekket til første og andre generasjons SCADA-systemer var at de var basert på sentraliserte datasystemer og ikke var åpne, noe som gjorde vedlikehold, oppgradering og nettverksbygging med andre systemer svært vanskelig.
På 90-tallet i samsvar med prinsippet om åpenhet, basert på distribuerte datanettverk og relasjonsdatabaseteknologi for å oppnå et bredt spekter av nettverk EMS/SCADA-system kalt tredje generasjon. Dette stadiet er Kinas SCADA/EMS-system er det raskest voksende stadiet, en rekke av den nyeste datateknologien er samlet i SCADA/EMS-systemet. Dette stadiet er også Kinas kraftsystem automasjon og nettbygging av den største investeringen perioden, investerte landet 270 milliarder yuan for å transformere urbane og landlige strømnett kan sees i landets kraftsystem automasjon og nettbygging av betydningen av graden.
Hovedtrekket til fjerde generasjon SCADA/EMS-system er bruken av Internett-teknologi, objekt-orientert teknologi, nevrale nettverksteknologi og JAVA-teknologi og andre teknologier, fortsette å utvide integrasjonen av SCADA/EMS-systemer og andre systemer, omfattende sikkerhet og økonomisk drift og behovet for kommersiell drift.
SCADA-systemet vil inkludere følgende undersystemer:
1. Human Machine Interface (eller HMI for kort)
En enhet som kan vise statusen til programmet, operatøren kan overvåke og kontrollere programmet i henhold til denne enheten, HMI vil bli koblet til SCADA-systemdatabasen og programvaren, lese relevant informasjon for å vise trender, diagnosedata og relatert administrasjonsinformasjon, for eksempel regelmessig vedlikeholdsprosedyrer, logistikkinformasjon, spesifikke sensorer eller maskindetalj koblingsskjemaer, eller kan hjelpe til med feilsøking av ekspertsystemet.
HMI-systemer viser ofte systeminformasjon grafisk og simulerer selve systemet med bilder. Operatøren kan se et diagram over systemet som skal kontrolleres. For eksempel kan en tilkobling til rørledningspumpeikonet vise at pumpen kjører, og væskestrømmen i rørledningen, operatøren kan få pumpen til å stoppe, HMI-programvaren vil vise væskestrømmen i rørledningen over tid ned. Simulering vil inkludere koblingsskjemaer og skjemaer for å representere elementene i prosessen, men kan også bruke bilder av prosessutstyret, kombinert med animasjon for å illustrere prosesssituasjonen.
HMI-programvaren til et SCADA-system inkluderer vanligvis tegneprogramvare som lar systemvedlikeholderen endre presentasjonen av systemet i HMI. Presentasjonen kan være så enkel som bare lysene på skjermen, med lysene som indikerer den faktiske tilstanden til situasjonen, kan også være like komplisert som å bruke flere projektorer for å vise alle heisene på skyskraperstedet eller alle togene på jernbanestedet.
Ved implementering av et SCADA-system er varslingshåndtering en viktig del av systemet. Systemet overvåker om spesifiserte advarselsforhold holder seg for å avgjøre om en advarsel har oppstått. Når det er en advarselshendelse, vil systemet iverksette tilsvarende tiltak, for eksempel å aktivere en eller flere advarselsinstruksjoner, eller sende en e-post eller SMS til systemadministratoren eller SCADA-operatøren for å informere om at det er en advarsel. SCADA-operatører må bekrefte advarselshendelsen, noen advarselshendelser i bekreftelsen av advarselsinstruksjonene vil bli slått av, og noen advarselsindikatorer vil slås av først etter at advarselsforholdene er fjernet.
2. (datastyrt) overvåkingssystem
Data kan samles inn og kommandoer kan sendes for å overvåke fremdriften til programmet.
3. Remote Terminal Unit (RTU)
RTUen kan kobles til mange sensorer som brukes i programmet, og de digitale dataene overføres til overvåkingssystemet etter datainnsamling.
Fjernkontrollsystemer (RTUer) kan kobles til annet utstyr, og RTUer kan konvertere elektriske signaler fra utstyr til digitale verdier, for eksempel åpne/lukke-statusen til en bryter eller ventil, eller trykket, strømmen, spenningen eller strømmen målt av et instrument. Kan også konverteres og overføres av signalet for å kontrollere enheten, for eksempel en spesifikk bryter eller ventil åpne/lukke, eller stille inn hastigheten til en pumpe.
4. programmerbar logikkkontroller (programmerbar logikkkontroller, PLS for kort)
På grunn av dets rimelige, allsidige, men også ofte brukt som feltenheter, i stedet for spesielle funksjoner til fjernkontrollsystemet.
SCADA er planleggingsstyringslaget, PLS er feltutstyrslaget. PLC-system, det vil si programmerbar kontroller, egnet for industriell feltmåling og kontroll, feltmåling og kontrollfunksjoner, stabil ytelse, høy pålitelighet, moden teknologi, mye brukt og rimelig. SCADA fokuserer på overvåking og kontroll, og kan realiseres i en del av logikkfunksjonen, i utgangspunktet brukt for den øvre; PLS utelukkende for å oppnå logikkfunksjonen og PLS realiserer ganske enkelt logikkfunksjonen og kontrollen, gir ikke menneskelig-maskingrensesnitt, realiser operasjonen ved hjelp av knappindikator, HMI og SCADA-system;
5. Kommunikasjonsnettverk
Er å gi overvåkingssystem og RTU (eller PLS) mellom rørledningen for å overføre data.
Tradisjonelt SCADA-system vil bruke kringkasting, seriell eller modem for å oppnå kommunikasjonsfunksjonen, noen store-SCADA-systemer (som kraftverk eller jernbaner) vil også ofte bruke arkitekturen i det synkrone optiske nettverket (SONET) eller det synkrone digitale systemet (SDH) på Ethernet- eller nettverksprotokollene. SCADA-system i fjernstyrings- eller overvåkingsfunksjonen kalles ofte telemetri.
Typisk SCADA-systemarkitektur
Utviklingen av SCADA-systemet har gått gjennom tre stadier: sentralisert SCADA-systemstadium, distribuert SCADA-systemstadium og nettverksbasert SCADA-system.
Sentralisert SCADA-system er at alle overvåkingsfunksjonene er avhengige av en vert (stormaskin), som bruker et wide area-nettverk for å koble sammen felt-RTUen og verten. Nettverksprotokollen er relativt enkel, med dårlig åpenhet og svak funksjonalitet.
Nettverksbasert SCADA-system er basert på ulike nettverksteknologier, med mer desentralisert kontrollstruktur og mer sentralisert informasjonshåndtering. Systemet er generelt basert på klient / server (C / S) og nettleser / server struktur (B / S), det meste av systemstrukturen inneholder begge strukturer, men C / S strukturen er hovedsakelig B / S struktur er hovedsakelig for å støtte Internett-applikasjoner for å møte behovene til ekstern overvåking.
Sammenlignet med andre-generasjons SCADA-system, er tredje-generasjons SCADA-system åpnere i struktur, bedre kompatibilitet og kan integreres sømløst i hele anleggets omfattende automatiseringssystem. Siden skalaen til SCADA-systemet kan være fra flere hundre poeng til titusenvis av poeng, er brukerens etterspørsel etter SCADA-systemet mangfoldig, så det stiller høye krav til systemarkitekturen.
SCADA-systemet tilhører det typiske distribuerte dataapplikasjonssystemet, i et slikt system er arkitekturen det viktigste i programvaresystemet, en god arkitektur betyr universell, effektiv og stabil. Den kan effektivt håndtere en rekke individuelle behov. Samtidig holder arkitekturen seg stabil i en viss periode. Når kravene endres, kan programmereren klare seg uten å endre arkitekturen til systemet.
1. Klient/server-arkitektur
C/S-strukturen til klient- og serverkommunikasjonen mellom «request - response»-måten. Klienten sender en forespørsel til serveren og serveren svarer på forespørselen.
Den viktigste egenskapen til C/S-arkitekturen er at den ikke er et master-slavemiljø, men et likeverdig miljø, dvs. datamaskinene i et C/S-system kan være både klienter og servere ved forskjellige anledninger. I C / S-applikasjoner er brukeren bare opptatt av den komplette løsningen av sine egne applikasjoner, ikke bekymret for disse applikasjonene av systemet hvilken datamaskin eller datamaskiner som skal fullføres.
For eksempel, i et SCADA-system, når SCADA-serveren ber om data fra PLS-en, er det klienten, og når andre driftsstasjoner ber om tjenester fra SCADA-serveren, er det serveren. Åpenbart kan denne strukturen utnytte fordelene ved maskinvaremiljøet fullt ut i begge ender, og rimelig allokere oppgaver til klient- og serversiden for å realisere, noe som reduserer kommunikasjonskostnadene til systemet.
2. Nettleser/serverstruktur
Med populariteten og utviklingen av Internett, kan den forrige verten / terminalen og C / S-strukturen ikke møte dagens globale nettverk åpent, sammenkoblet, informasjon overalt og informasjonsdeling av de nye kravene, så fremveksten av en B / S-struktur.
B/S-strukturen er preget av: brukeren kan gå gjennom nettleseren for å få tilgang til Internett-tekst, data, bilder, animasjon, video-on-demand og lydinformasjon, denne informasjonen genereres av mange webservere, og hver webserver kan kobles til en rekke forskjellige måter og databaseservere, en stor mengde data som faktisk er lagret i databaseserveren. Den største fordelen med denne strukturen er: klienten er enhetlig ved hjelp av nettleseren, som ikke bare gjør brukeren enkel å bruke, men også gjør at klienten ikke har problemet med vedlikehold.
3. Sammenligning av de to strukturene
(1) fordelene og ulempene med B/S-modellen
Fordelene med B / S-strukturen er vist i:
Distribuerte egenskaper, du kan spørre, bla gjennom og andre forretningsprosesser når som helst og hvor som helst.
Bedriftsutvidelse er enkel og praktisk, gjennom tillegg av nettsider kan øke funksjonen til serveren.
Vedlikehold er enkelt og praktisk, trenger bare å endre nettsiden, kan du realisere synkroniseringen av alle brukere for å oppdatere.
Enkel utvikling og sterk deling.
Ulempene med B／S struktur er som følger:
De personaliserte funksjonene er åpenbart redusert, og det er umulig å realisere kravene til personaliserte funksjoner.
Operasjonen er basert på musen som den mest grunnleggende driftsmodusen, ute av stand til å oppfylle kravene til rask drift.
Dynamisk sideoppdatering, responshastigheten er betydelig redusert.
Funksjoner er svekket, og det er vanskelig å realisere de spesielle funksjonskravene i tradisjonell modus.
(2) Fordeler og ulemper med C/S-modellen
Fordelene med C/S-strukturen:
Ettersom klienten innser den direkte forbindelsen med serveren, er det ingen mellomkobling, så responshastigheten er rask.
Betjeningsgrensesnittet er vakkert, mangfoldig og kan fullt ut oppfylle kundens egne personlige krav.
C / S strukturen av styringsinformasjon systemet har en sterk transaksjonsbehandling evner, kan realisere komplekse forretningsprosesser.
C / S struktur av mangler ved ytelsen:
Behovet for et spesialisert klientinstallasjonsprogram, distribusjonsfunksjonen er svak, for et bredt spekter av punkter og har ikke nettverksforholdene til brukergruppen, kan ikke realisere den raske distribusjonen av installasjonen og konfigurasjonen.
Dårlig kompatibilitet, for ulike utviklingsverktøy, har større begrensninger. Hvis du bruker forskjellige verktøy, må du skrive om programmet.
Høyere utviklingskostnader, som krever et visst nivå av profesjonelt teknisk personale for å fullføre.
Forskjellen mellom SCADA og DCS, PLC
Industrielle kontrollsystemer dekker en rekke typer kontrollsystemer, før vi snakket om distribuerte kontrollsystemer (DCS), programmerbare logiske kontrollere (PLC), de og datainnsamlings- og overvåkingssystem (SCADA) mer vanlig og lett å forveksle. Så, hva er forskjellen mellom SCADA, DCS og PLC?
DCS
Et DCS-system, eller distribuert kontrollsystem, er et system som primært brukes til å kontrollere produksjonsprosesser i samme geografiske miljø.
DCS-systemer bruker sentralisert overvåking og kontroll for å koordinere lokale kontrollere for å utføre hele produksjonsprosessen. Ved å modularisere produksjonssystemet reduserer DCS virkningen av individuelle feil på hele systemet. I mange moderne systemer er DCS-systemer koblet til bedriftssystemer for å gjøre det mulig å gjenspeile produksjonsprosessen i den totale driften av virksomheten.
DCS-systemer er ofte brukt i industrielle kontrollområder som oljeraffinerier, renseanlegg for avløpsvann, kraftverk, kjemiske anlegg og farmasøytiske anlegg. Disse systemene brukes vanligvis til prosesskontroll eller diskrete kontrollsystemer.
SCADA
SCADA-systemer, eller datainnsamlings- og overvåkingssystemer, er kjernesystemer for industriell kontroll, primært brukt til å kontrollere desentraliserte eiendeler for å utføre sentralisert datainnsamling som er like viktig som kontroll.
SCADA-systemer integrerer datainnsamlingssystemer, dataoverføringssystemer og HMI-programvare for å gi sentralisert overvåking og kontroll for prosessinnganger og -utganger. SCADA-systemer er designet for å samle informasjon fra feltet, overføre denne informasjonen til et datasystem og vise denne informasjonen i bilde- eller tekstform. Som et resultat kan en operatør overvåke og kontrollere hele systemet i sanntid fra et sentralisert sted, kontrollere hvilket som helst av de individuelle systemene i henhold til kompleksiteten og relevante innstillinger for hvert system, og automatisere relevante operasjoner eller oppgaver, som også kan utføres automatisk av operatørkommandoer.
SCADA-systemer brukes først og fremst i distribuerte systemer som vannbehandling, olje- og gassrørledninger, kraftoverførings- og distribusjonssystemer, jernbaner og andre offentlige transportsystemer.
PLC
PLS-system, dvs. Programmerbar Logic Controller PLC er en ny generasjon industrielle styringsenheter basert på introduksjon av mikroelektronikkteknologi, datateknologi, automatisk styringsteknologi og kommunikasjonsteknologi i de tradisjonelle sekvensielle styringene med sikte på å erstatte de sekvensielle styringsfunksjonene som releer, utførelseslogikk, tidtaking, telling, etc. og etablere fleksible programmerte styringssystemer. Den internasjonale elektrotekniske kommisjonen (IEC) kunngjorde bestemmelsene i PLS: programmerbar kontroller er en digital databehandling av det elektroniske systemet, designet for bruk i industrielle miljøer. Den bruker et programmerbart minne, som brukes til å lagre instruksjoner for å utføre logiske operasjoner, sekvensiell kontroll, timing, telling og aritmetiske operasjoner i det, og til å kontrollere ulike typer maskineri eller produksjonsprosesser gjennom digitale og analoge innganger og utganger. Programmerbar kontroller og tilhørende utstyr, skal være lett å danne en helhet med det industrielle kontrollsystemet, lett å utvide funksjonaliteten til designprinsippet.
I nettverksarkitekturen til industriell automasjon og kontrollsystem brukes PLS, som en viktig kontrollkomponent, vanligvis i SCADA- og DCS-systemer for å realisere spesifikk drift og prosesskontroll av industrielt utstyr og gi lokal prosessstyring gjennom sløyfekontroll.
I SCADA-systemer fungerer PLS-en som en RTU (dvs. Remote Terminal Unit). Ved bruk i DCS-systemer brukes PLS-er som lokale kontrollere med et overvåkende kontrollprogram. Samtidig brukes PLS-er ofte som viktige komponenter for å konfigurere mindre kontrollsystemer.
PLS-er har bruker-programmerbare minner for lagring av instruksjoner for å oppnå spesifikke funksjoner som I/O-kontroll, logikk, timing, telling, PID-kontroll, kommunikasjon, aritmetikk, data- og filbehandling. Med utviklingen av kommunikasjonsteknologi, PLS også fra lukkede private kommunikasjonsprotokoller til bruk av åpne offentlige protokoller, noe som i stor grad forbedrer kompatibiliteten til systemet, og letter vedlikehold og oppdatering av systemet.
Konklusjon
Fra ovenstående er det lett å se: SCADA, DCS er et konsept, og PLC er et produkt, de tre er ikke sammenlignbare:
1, PLC er et produkt som kan utgjøre SCADA, DCS;
2, DCS er en prosesskontroll utviklet, PLS er et relé-logisk kontrollsystem utviklet;
3, PLS er en enhet, DCS, SCADA er systemet.
Snarere sett brukes DCS hovedsakelig til prosessautomatisering, PLS brukes hovedsakelig til fabrikkautomatisering (produksjonslinje), SCADA er hovedsakelig for store-områder, for eksempel oljefelt, strekninger over tusenvis av mil med rørledninger. Hvis fra datamaskin- og nettverkssynspunkt er de enhetlige, er grunnen til at det er en forskjell, hovedsakelig i applikasjonskravene, DCS krever ofte avanserte kontrollalgoritmer. Som i oljeraffineringsindustrien krever PLS høy prosesseringshastighet, fordi den ofte brukes i sammenlåsende, og til og med feilsikre systemer, SCADA har også noen spesielle krav, som vibrasjonsovervåking, strømningsberegning, topp- og bunnregulering og så videre.
Derfor kan det også enkelt vurderes:
SCADA er planleggingsadministrasjonen
DCS er anleggsstyringslaget
PLS er feltutstyrslaget
SCADA-systemet er en lang historie, men fortsatt i den raske utviklingen av de "nyfødte" tingene, med et komplekst system, åpne grensesnittstandarder og Internett-nettverks dybde av integrasjon og andre egenskaper, behovet for å integrere produksjon, akademia, forskning og bruk av alle aspekter av forskningen SCADA-systemet for informasjonssikkerhetsteori og teknologi, for å oppmuntre innenlandske SCADA-systemutvikling, oppmuntres til å akkumulere SCA-system-teknologi og akkumulere teknologisk teknologi, team å nå verdens avanserte nivå, og gradvis fremme bruken av lokalisert SCADA-system med uavhengige immaterielle rettigheter for å erstatte utenlandske systemer i viktige bransjer.