SCADA系统设计规范.doc

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SCADA系统设计

1. SCADA系统介绍
SCADA( Supervisor Control And Data Acquisition) 系统, 即监测控制与数据采集系统, 属分布式系统。系统网络中的每一个节点, 独立执行分配的任务, 不会因为一个节点的离线, 影响整个网络的运行。SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。其功能是用于生产过程的调度管理。即: 实时采集现场数据, 对工业现场进行本地或远程的自动控制, 对工艺流程进行全面、 动态和实时的监视。

2. SCADA系统的应用领域

SCADA系统当前主要应用于市政管网、 水利、 石油、 供电、 环保、 制造业等各个行业中。

3. SCADA系统组成
3.1. SCADA技术建立在计算机、 通讯、 控制、 传感器基础上。
3.2. 它的主要结构由中央计算机管理系统、 通讯系统、 控制单元PLC和RIO等三级组成。

4. SCADA系统功能设计
4.1. 软件需求及显示屏规格
SCADA操作系统: Microsoft Windows7/ Windows Server 以上版本且为64bits。 SCADA人机接口软件: FTView SE。屏幕画面: 一律使用23”TFT-LCD屏幕, 分辨率设定为1920*1080(16:9寛屏幕), 32 bit Full Color。

4.2. 数据采集及记录功能
4.2.1. 经过自带协议或第三方Kepserver软件提供多种数据采集程序, 可读取各类设备的数据, 并记录。
4.2.2. SCADA NODE命名规范
SCADA NODE名称( 计算机名称) 需加上各系统之代码, 以避免重复, 一律使用英文字大写。规则如下: 字段1 字段2 字段3 字段4
字段一: 建筑名称
字段二: 计算机所在区域名称
字段三: 系统代码( 详附录)
字段四: 计算机名称, 例如PC1、 PC2...。
ExampleB1-2F-CR1-PC1
4.2.3. SCADA NODE and PLC NODE IP地址
监控系统列表, 每个子系统皆预留IP Address, 子网掩码设定为 255.255.255.0, 网络工作组统一命名。具体参照 IP地址分配表。
4.2.4. Tagname命名规范
4.2.4.1. 各子系统之 Tagname不可重复。
4.2.4.2. 为分辨各子系统, 须于所有Tagname之前加入含有该系统之代码, 英文字一律大写, 总字数应小于 30。Tagname批注字段内容以中文为主, 如有英文字则以小写为佳, 而且不得空白, 以免警报窗口没有批注而难以理解。
42.4.3. Tagname范例: B1_2F_EXHG_PT_117, 但画面显示避免名称过长, 造成画面拥挤。部份字段之间以底线分隔( _) , 以利分辨。但画面显示避免名称过长, 画面拥挤。
4.2.4.4. TagnameExtensions命名规范: Tagname字尾可添加于Tagname尾端, 目的是让Tagname更容易理解, 因为某些Tagname本身经常重复被使用, 例如 PID回路控制
4.2.5. 自定义IO驱动:
² 如果有自行开发设计的外部驱动程序( I/ODriver) , 必须加上错误处理程序, 而且将错误讯息存到log档案内以便除错。目的是避免外部驱动程序万一出错, 图控软件就无法收到相关设备的数值与状态。
² 每支驱动程序至少要加上一个通讯状态点, 链接图控软件的一個DITag, 如果通讯中断要发警报, 以通知相关人员处理。

4.3. 画面功能
4.3.1. 可制作各种工艺画面: 工艺流程画面、 参数显示画面、 参数设定画面、 报表画面、 历史趋势画面、 系统画面、 控制画面。
4.3.2. 图控画面名称命名
² 需特别加上各系统之系统代碼, 以避免图名重复。
² 名字内不宜空白, 以利于理解。
² 英文字一律使用大写。
² Example: B1_CF_CRB_PUMP_PID1 1栋CF区CRB系统泵PID1画面。
4.3.3. 画面架构:
各监控系统架构建议采用「最多按三下」的原则, 以求阶层扁平化, 让操作者鼠标按钮不用按超过三次, 就能快速到达操作者想看的画面。
4.3.4. 每个画面应包含以下内容:
² 画面标题
² Logo标志
² 日期时间
² 主画面窗口
² 画面切换按钮
² 实时警报
² 用户名
² 首页
4.3.5. 版面规划
版面主要区分为三大部分( 实际上有六个部分) , 主要画面尺寸为 1700*922, 右方为日期时间、 画面切换按钮、 跳页区, 尺寸为 220*1080, 下方为实时警报、 登入名称与常见功能按钮, 尺寸为 1700*158。除了主画面区域可供各子系统自由运用, 右方与下方部分必须保留。
4.3.6. 文字格式
4.3.6.1. 动态数值与非动态文字大小为一般性建议尺寸, 可视需要略作调整, 字体亦可视需要加粗。
4.3.6.2. 动态文字显示:
² 格式 Tagname(文字) Value Unit (文字)
² 举例 PT-171 30.5 mmH2O
² 注意事项: Tagname用蓝字(0,0,255)表示可加入Trend的动态链接。数值用蓝字(0,0,255)表示可加入警报设定值画面的动态链接。
4.3.6.3. 静态文字显示:
² Tagname(文字) Value Unit (文字)
² PT-171 30.5 mmH2O
² 注意事项: Tagname和Unit用黑字(0,0,0)表示静态显示。
4.3.7. 管线
4.3.7.1. 管线如果是流体管线应以箭头标明流动方向。
4.3.7.2. 如果画面空间允许, 或是管线直径较粗, 管线应采用3D方法绘制, 以求美观。
4.3.7.3. 3D管线仍应遵守以下的颜色规范。如果画面空间有限, 应采用实心线绘制。
4.3.7.4. 规范如下
4.3.7.4.1. 主要管线线粗宽度为三点。次要管线线粗宽度为两点。所有其它管线线粗宽度为一点
4.3.7.42. 交叉规则: 当管线交叉时, 主要管线须连续不可中断, 次要管线能够中断。如果交叉的管线优先权相等, 垂直线能够中断, 设备管线不需要中断。
4.3.7.4.3. 管线颜色规范
² 管线类型 颜色 范例 RGB
² Example: 空气管线(IA, CDA, N2) 青绿色(Cyan) ● 51,204,204
4.3.8. 每个子系统应建立一张PLC系统架构图及现场安装位置平面图, 可由PLC设备对象直接跳至位置图。各系统图控画面切换, 数据更新速度不得超过两秒。
4.3.9. 画面上个别的对象( 设备、 监控点…) 应该给予标签说明, 由于Tagname长度较长 可能造成画面拥挤杂乱, 因此不宜标示完整 Tagname, 以避免名称过长。例如 Tagname为了 B1_1F_OAC_MAU01_PT_117, 图控画面只显示PT-117, 省略厂区、 楼层、 区域与系统代码, 避免名称过长, 造成画面拥挤。
4.3.10. 每一个 IO点的Range转换, 必须由 PLC端转换完成, 图控端直接显示现场实际数值。
4.3.11. 完整时间格式设定
² 开始→设定→控制面板→地区选项→时间→时间格式HH:mm:ss开始→设定→控制面板→地区选项→日期→简短日期样式。
² MM/dd/yyyy
² 完整日期样式yyyy’年’M’月’d’日’

4.3.12. 配置网络系统架构图: IP Address、 Ping IP Address功能、 PLCHotBit( 实时显示0~59秒) 、 通讯状态、 PC Name、 PLCName、 实际网络配线示意图、 Redundancy PLC要标示Master及Slave之状态。( CPU对象须可链接至系统位置平面图) 。

4.4. 趋势曲线功能
4.4.1. 能够绘制历史曲线和实时曲线。
4.4.2. 实时曲线
4.4.2.1. 当使用者选取某模拟数值后, 再按下屏幕下方常见功能区的实时曲线图按钮, 即可叫出实时曲线图。窗口型态为POP-UP, 曲线图背景为白色, 如须打印时可节省耗材, 笔的颜色由上到下依序为: 黑、 棕、 红、 橙、 黄、 绿、 蓝、 紫( 参考电阻色码) 。
4.4.2.2. 实时曲线图之数据源使用历史曲线之数据, 并加上一小段程序代码做实时更新( Update预设时间为 5Sec) , 即可仿真出实时曲线图的实时更新效果。目的是避免大量的实时曲线数据占用太多内存, 造成系统稳定度降低。
4.4.3. 历史曲线
4.4.3.1. 操作方式, 先点选画面上Tagname, 再点加笔按钮, 重复以上加笔的动作, 最后点选历史曲线按钮。保留笔可将该监控数据从曲线图中保留(V)或删除(□)。历史曲线数据至少保存六个月。
4.4.3.2. 历史曲线存盘, 必须储存到D:\SACDAFile\History, 历史曲线数据至少保存六个月。
4.4.3.3. 所有曲线图( TrendChart) 背景一律用白色, 如须打印时可节省墨水或碳粉。为了统一所有计算机之时间, 子系统计算机应以网管计算机时间为主每天校正一次( 操作系统排程每天执行一次NET TIME \\TRULY_FMCS_NET_PC1 /SET /Y) 。子系统之PLC则必须由子系统计算机每天主动校正时间一次。

4.5. 报表生成及打印功能
4.5.1. 能够打印生产过程中的各种报表。
4.5.2. 报表时段类型
² 班报表
² 日报表
² 周报表
² 月报表
² 季报表
² 年报表

4.6. 报警功能
4.6.1. 能够实时记录现场数据报警, 并提供历史报警查询和打印。
4.6.2. 为了确保操作者在整个系统内有统一的权限等级, 每个系统配置设定都应该依照以下Tagname警报等级规范。
4.6.2.1. Tagname警报等级( AlarmPriority) 应指定之数字范围由1~999, 参考以下的准则。
4.6.2.2. 101: 紧急警报( Critical) , 必须立即处理。通讯中断也能够视为紧急警报。
4.6.2.3. 201: 超出范围警报( Out ofSpecification) , 系统发生超出 High-high或Low-Low范围的警报, 需要尽速处理。
4.6.2.4. 301: 注意( Alert) , 系统发生超出High或Low极限的警报, 有必要则尽速处理。
4.6.2.5. 999: 一般事件( Event) , 仅供显示, 不需要立即处理。
4.6.3. 报警群组
² 各系统均必须设定警报群组( AlarmGroup) ,
² 参照规则来定义警报群组, 主要群组的名称为”系统码 ”, 次群组的名称为”系统代码”, 有设定警报之Tagname必须依系统代码加入警报群组中。
4.6.4. 历史警报
4.6.4.1. 历史警报历史警报应提供搜寻条件筛选功能 以利用户查询。建议每五秒重新整理一次, 以取得最新之警报资料。历史警报数据源应该为数据库( SQL Express、 SQL Server...) , 至少保存六个月。 Alarm Log Deadband设定为0.1, 可依现场实际状况, 做必要之修改。注意数据源为历史警报数据库。
4.6.4.2. 建议提供列打印之功能( 并非只是将整个画面打印) , 而是将符合筛选条件的历史警报都打印出来。
4.6.4.3. 操作方式先点选欲显示的警报系统、 警报群组、 开始日期及时间、 结束日期及时间, 然后按[查询]按钮, 即可显示符合相关条件之所有警报。当执行查询时, 讯息栏显示执行之讯息, 若正确执行则显示没有错误, 若无法正确执行则显示相关错误讯息。
4.6.4.4. 历史警报窗口须具有警报群组筛选功能。
4.6.4.5. 历史警报数据库命名规则如下:
² Alarm Database Name Example:B1_CR1_EXHG_PC1
² SERVER NAME:使用本机计算机名称
² USER NAME: SA
² PASSWORD:不用设定
² LOGGING MODE: Normal
4.6.5. 实时警报
4.6.5.1. 实时警报画面目的是显示I/O警报状态纪录, 包含警报批注、 警报发生时间、 警报确认时间、 警报回复到正常的时间等等, 当使用鼠标点选某列警报时, 立即跳到警报发生画面, 以达快速处理警报状况之要求。背景色为白色, 如须打印时能够节省耗材。
4.6.5.2. 警报窗口颜色规范如下:
4.6.5.2.1. 小型实时警报窗口, 可显示最新 2笔警报之日期、 时间、 状态、 警报类别、 批注、 警报名称、 警报群组及数值。
4.6.5.2.2. 大型实时警报画面, 可显示警报之日期、 时间、 状态、 警报类别、 警报型态、 批注、 警报名称、 警报群组及数值。应提供警报群组筛选功能, 以供筛选所需群组警报, 方便查询。须提供画面打印功能。画面左下角为警报广告牌文字颜色意义说明。另点选实时警报内任一单笔警报后再按下跳图钮即可跳至该点所对应之画面, 画面由开发工程师指定。

4.7. 文件存储
4.7.1. SCADA Project File的路径为D:\SCADAFile\AAAA, 命名方式为各系统代码。AAAA=系统代码。
4.7.2. 历史曲线存盘, 储存到D:\SCADAFile\History, 历史曲线数据至少保存六个月。
4.7.3. Alarm备份文件存放路径: D:\SCADA File\Alarm_Backup, 若系统重新启动, 所有的IOServer或数据收集程序等, 必须要工作正常, 让现场能够正常操作图控。

4.8. 用户管理及操作权限
4.8.1. 不同级别的操作人员能够进行相应级别的操作, 在以下操作设定不同的权限。
² 参数设定
² 报警清除
² 打印
² 调用画面
4.8.2. 高级用户能够增加或更改用户权限

4.9. 数据网页发布( WEB)
4.9.1. 经过授权, 其它客户机能够经过IE浏览器来监控SCADA服务器的相应画面。

4.10. 脚本的功能
4.10.1. 脚本语言是扩充组态系统功能的重要手段。