SCADA系统.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/2/13,#,SCADA,系统简介,SCADA,系统,Supervisiory,Control And Data Acquisition,监视控制和数据采集,SCADA,系统,应用在测控点十分分散、分布范围广泛的生产过程和设备的监控,监控点分散,通常测控现场是,无人,或少人值守,无人或少人值守,与,DCS,（分布式控制系统）同源，从上世纪,60,年代开始发展至今,与,DCS,同源,大到跨洲际的传输管线分布式测控,小到单机单台设备的数采监控,系统组成,SCADA,系统,SCADA,软件,：实时,数据库,、历史数据库,各厂家组态软件,PLC,编程软件,软件,仪表,PLC,、,RTU,等,计算机、网络设备,其他,硬件,有线、,无线,(GPRS,、,Zigbee,、电台、,2.4G,网络等）,通信网络,SCADA系统构成,系统架构,系统架构,运用多种硬件模块和控制软件进行灵活的组态，根据顾客详细工况和规定构建监控系统。,基本构成构造是采用以工业以太网做为控制网络，可编程控制器PLC做为关键的现地控制单元，配以相对独立的的测量元件。,主要功能,01,数据采集和处理功能,自动采集运行过程中各设各的实时数据，根据采集的数据，建立实时、历史,数据库,04,趋势分析,将数据以曲线形式进行展示。方便、直观监控运行情况,02,控制功能,根据运行,情况,，按照设定逻辑或需求对系统相关设备,进行自动控制,。,05,报警提醒,根据需要，对参数进行报警限值设定后，参数超出限值，将进行报警提醒，保障生产安全,03,报表记录查询,系统将存储于数据库数据按照客户指定报表格式、模板，,自动生成报表,06,下达调度和操作命令,对远程分中心或现场设备进行控制,变送器,变送器,百,度百科,变送器是从传感器发展而来的，但凡能输出原则信号的传感器即称为变送器,原则信号：国际电工委员会(IEC)将电流信号 4mA20mA(DC)和电压信号 1V5V(DC)确定为过程控制系统中模拟信号的统一原则,变送器,模拟量电流信号适用于远程传输,不易受,干扰,电流信号的标准通常采用,4,20,mA,（防爆：,20mA,的电流通断引起的火花能量不足以引燃瓦斯）,信号范围,适合于将同一信号送到并联的多个仪表上,抗干扰能力差,主要的电压信号的范围,为,0,10 v,信号范围,电流输出,(,广泛采用,),电压输出,变送器是将感受的物理量、化学量等信息按一定规律转换成便于测量和传输的标准化信号的装置,温度变送器,压力变送器,浓度探头,液位变送器,常见变送器,变送器,这两根线既是电源线又是信号线,变送器输出电流,在,4-20mA,之间，根,据传感器输出,而变化,变送器,信号正,信号负,电源,测量设备,模拟信号怎么转换为数据呢？,模拟量转换为数字量,A/D,转换,4-20mA,对应,800-4000,模拟量,A,与数字量,D,比例关系如下：,模拟量转换实际数据,4-20mA,对应仪表最小值,-,仪表最大值，比例关系如下：,测量到现场电流为,16mA,，变送器量程,0-0.6MPa,实际值为（,16-4,）,/16 *0.6 =0.45,RS485,接口,RS485,百度百科,RS485串行总线原则在同一总线上最多可以挂接32个节点，数据最高传播速率为10Mbps，传播距离理论值约1200米,RS485,接口,RS232,接口信号：接口的信号电平值较高，到达十几V，轻易损坏接口电路的芯片。,传播速率：传播速率较低，在异步传播时，比特率为20Kbps。,干扰：接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传播形式，这种共地传播轻易产生共模干扰。,传播距离：传播距离有限，最多只能通信几十米。,RS485,接口信号：+2V+6V表达“0”，-6V-2V表达“1”，信号电平减少。,传播速率：RS485通信速度快，最大传播速率为10mb/s。,干扰：采用平衡发送和差分接受，因此具有克制共模干扰的能力。,传播距离：理论上，通信速率在100Kbps及如下时，RS485的最长传播距离可达1200米。,RS-485,最常见的应用是在工业环境下可编程逻辑控制器内部之间的通信。,RS485,接口,接线方式,RS485,有两线制和四线制两种接线,四线制是全双工通讯方式，支持点对多点数据通信；,两线制是半双工通讯方式，支持多点数据通信,.,两线制,布网网络拓扑一般采用终端匹配的总线型结构，,不支持环形或星形网络,在同一总线上最多可以挂接,32,个节点。,如果使用特制节点会更多。,布网,PC,上位机的,RS485,电路,通过,RS232/RS485,转换电路将,PC,机串口,RS232,信号转换成,RS485,信号，,通过,PCI,多串口卡，可以直接选用输出信号为,RS485,类型的扩展卡。,在低速、短距离、无干扰的场合可以采用普通的双绞线,在高速、长线传输时，则必须采用阻抗匹配（一般为,120,）的,RS485,专用电缆，干扰恶劣的环境下还应采用铠装型双绞屏蔽电缆。,电缆,接口转换设备,温度变送器,电流变送器,流量计,PC,流量计,常见,485,设备,变频器,485,接口设备之间，怎么进行数据交互呢？,人与人交流重要靠共同语言,设备之间交流则依托,通信协议,Modbus,通信协议,Modbus,百,度百科,Modbus是一种串行通信协议，是Modicon企业（目前的施耐德电气Schneider Electric）于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而刊登。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界原则并且目前是工业电子设备之间常用的连接方式。,Modbus,通信协议,国标GB/T19582-,完全免费,原则、开放、免费,顾客使用轻易，厂商开发简朴,简朴、通俗易懂,第一种用于工业现场的总线协议,第一种总线构造,如,RS-232,、,RS-485,、,RS-422,支持多种电气接口,MODBUS通讯协议，是1979年由美国Modicon（莫迪康）企业提出的。,MODBUS是世界上第一种用于工业现场的总线协议，可以说，它的出现标志着工业现场从模拟量时代向通讯时代前进。,Modbus,通信协议,至少且只有一种主机，其他的都是从机,不管任何时候，从机都不能积极向主机发送数据,主机具有访问从机的权限，从机不可以积极访问从机，任何一次数据互换，都要由主机发起,不管是主机还是从机，系统一旦上电，都要把自己置于接受状态,构造规定,RS-485上的软件层协议ModBus重要依赖于主从模式.,RS485由于不具有冲突检测的硬件机制，因此它必须遵照主从模式。,硬件协议可以保证数据得以传播出去，软件协议保障数据的有序传播，数据不会发生冲突,主机将自己转为发送状态,主机按照预先约定的格式发出寻址数据帧,主机恢复自身的接受状态,数据交互,从机,1,从机,2,从机,3,从机,4,从机,5,主机,Modbus,通信协议,整个系统只能有一种主机，每一种从机都必须有一种唯一的地,从机的地址有两个作用.,作用,1,主机向目标从机发寻址帧时其地址部分为从机地址，这样主机才可以检索到目标从机,作用,2,对于主机的目的从机，当收到主机发来的非0地址时，要做出数据包应答，由于每台从机，其物理连线是在一起的，因此这就会导致其他从机认为数据是要发送给它的现象，因此在从机答复主机的数据包中，加上从机自身的地址。,Modbus,通信协议数据帧,04 03 03 26 00 20 A5 C8,主站：,04 03 40 00 B1 1E 62 00 00 00 00,02 EE 66 DC,03 A1 88 8B 40 82 E1 28 41 AD 88 8B 450 64 00 00 00 00 00 00 00 00 02 EE 66 DC 03 A1 50 64 74 52 44 E2,E2 4A 45 E3,E1 28 41 AD 0 82,E1 28 41 AD,88 8B 40 82,CC 9D,从站：,PLC,PLC,百度百科,可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境设计。,它采用了可编程程序的存储器，用来在其内部存储逻辑、次序控制、定期、计算和算术运算等操作的指令，并通过数字式和模拟式的输入和输出，控制多种类型机械的生产过程；,中央处理器,输入接口,输出接口,电源,编程器,监控设备,外存储器,打印机,外部设备接口,扩展,接口,存储器（ROM/RAM）,系统程序+顾客程序,输入设备,按钮、开关等,输出设备（接触器、电磁闸等）,PLC,结构,PLC,工作流程,上电处理后，利用编程器将用户程序送入,PLC,的存储器,First Steps,CPU,根据用户存储器中的程序，按指令步序号（或地址号）作周期性循环扫描，扫描过程中进行自诊断检查,Second steps,程序结束,对输出状态的刷新等工作,输出状态寄存器的通断状态在输出刷新阶段送至输出锁存器中，,并通过一定的方式（继电器、晶体管或晶闸管）输出，驱动相应输出设备工作,third step,以扫描方式按次序将所有输入端子的通断状态或输入数据读入,process step,PLC,工作方式,PLC,PLC,是一种工业控制计算机，属于串行工作方式,它的工作原理是建立在计算机工作原理基础上的，即通过执行反应控制要求的用户程序来实现。,CPU,是以分时操作方式来处理各项任务的，计算机在每一瞬间只能做一件事，所以程序的执行是按顺序依次完成相应各项电器的动作，所以它属于串行工作方式。,接下来我们就介绍一下,PLC,经常用到的,RS485,接口协议,组态软件,组态软件,百度百科,组态软件，上位机软件的一种。,组态软件=上位机软件。又称组态监控软件系统软件。它是指某些数据采集与过程控制的专用软件。,组态软件,“组态”configuration,使用软件工具对计算机及软件的多种资源进行配置，到达使计算机或软件按照预先设置，自动执行待定任务，满足使用者规定的目的。,人机界面HMI(HumanMachineInterface）,/监控与数据采集,SCADA,（SupervisoryControlAndDataAcquisition)软件。,准确定义,1,实现,HMI,或,MMI(ManMachineInterface),和控制功能；,准确定义,2,实时数据库、实时控制、,SCADA,、通信及联网、开放数据接口、对,I/0,设备的广泛支持。,准确定义,3,Configure,组态软件,开发商开发具有一套具有一定通用性的软件平台，生产若干中规格的硬件模块，然后根据顾客规定在软件平台上二次开发及硬件模块的连接,软件开发平台就称为“组态软件”,常用组态,软件,ForceControl,InTouch,Citech,iFix,WinCC,KingView/KingSCADA,组态软件,组态软件功能,人机界面功能,良好的人机界面，提供丰富的快速应用设计的工具,开放性,是指组态软件能与多种通信协议互联，支持多种硬件设备。,可编程的命令语言,有可编程的命令语言，使用户可根据自己的需要编写程序，增强图形界面,数据处理功能,完成实时监控，产生功能报表，显示历史曲线、实时曲线等功能，,数据库,配有实时数据库，可存储各种数据，如模拟量、离散量、字符型等,SCADA,系统应用场景,电力、市政、冶金、石油、化工、燃气、铁路及楼宇智能化等诸多领域,极大地提高了生产和运行管理的安全性能和可靠程度；,防止生产人员面临恶劣工作环境，保证了工作过程中第一位的人员的安全性；,可大大地减少不必要的人工挥霍；,可提高预测突发事件的能力，在紧急状况下的迅速反应和处理能力可极大地减少生命和财产的损失,SCADA,系统前景,新思界产业研究中心公布的-中国SCADA系统行业市场专题研究及投资可行性汇报,SCADA,系统展望,伴随Internet技术的发展，浏览器界面已经成为计算机桌面的基本平台。老式的组态界面将保留，重要供调度员使用，基于浏览器的Web端供非实时顾客浏览，此模式将逐渐成为常规模式。,感谢聆听！,Thank You,