SCADA数据采集与监视控制系统简介_kunli
数据采集SCADA系统
数据采集SCADA系统数据采集系统是指为了实现对数据的采集、传输、处理和存储等功能而设计的一种系统。
SCADA系统（Supervisory Control and Data Acquisition，监控与数据采集系统）是一种用于对工业过程进行监控和控制的系统，它通过数据采集来实时监测和分析工业过程，并通过控制指令对工业设备进行远程操作。
在数据采集SCADA系统中，数据采集是一个关键环节，它主要通过传感器、仪表和设备接口来获取现场数据。
传感器可以是温度传感器、压力传感器、流量传感器等，它们可以实时采集现场的温度、压力、流量等参数，并将数据传输给数据采集系统。
仪表是用于测量和记录设备的工艺参数，如液位仪表、流量仪表等，它们可以实时监测设备的运行状态，并将数据传输给数据采集系统。
设备接口是用于将设备和数据采集系统连接起来的接口，如Modbus接口、OPC接口等，它们可以实现设备数据的传输和交互。
数据采集系统不仅要能够实时采集现场数据，还要能够将采集到的数据进行处理和存储。
数据处理主要涉及数据的清洗、校验、转换和计算等过程，以提高数据的质量和准确性。
数据存储主要通过数据库来实现，它可以将采集到的数据按照特定的格式进行存储，并提供查询和分析功能，以支持后续的数据处理和决策。
在实际应用中，数据采集SCADA系统通常还需要具备以下功能：1.实时监控和控制：可以通过图形界面实时显示监控参数，并可对设备进行远程操作和控制，如开关机、调节参数等。
2.历史数据分析：可以对历史数据进行分析和统计，以发现设备运行的趋势和异常情况，并提供相应的预警和报警功能。
3. 报表生成和导出：可以根据用户的需求生成各种报表，并支持导出为Excel、PDF等格式。
4.可靠性和安全性：系统要有高可靠性和安全性，能够实时备份和恢复数据，同时要有权限管理和防火墙等机制，以保护数据的安全。
5.扩展性和兼容性：系统要支持模块化设计和接口扩展，以适应不同场景和设备的需求，并能与其他系统进行数据交互和集成。
数据采集与监视控制系统
一。
SCADA系统概述SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。
SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。
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。
它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。
在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。
它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。
它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。
SCADA在铁道电气化远动系统上的应用较早，在保证电气化铁路的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用。
在铁道电气化SCADA系统的发展过程中，随着计算机的发展，不同时期有不同的产品，同时我国也从国外引进了大量的SCADA产品与设备，这些都带动了铁道电气化远动系统向更高的目标发展。
二．SCADA系统发展历程SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统，全名为数据采集与监视控制系统。
SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。
SCADA系统发展到今天已经经历了三代。
第一代是基于专用计算机和专用*作系统的SCADA系统，如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统以及在日本日立公司为我国铁道电气化远动系统所设计的H-80M系统。
什么是SCADA系统
什么是SCADA系统SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统，全名为数据采集与监视控制系统。
SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。
SCADA系统发展到今天已经经历了三代。
第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统，如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统以及在日本日立公司为我国铁道电气化远动系统所设计的H-80M 系统。
这一阶段是从计算机运用到SCADA系统时开始到70年代。
第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统，在第二代中，广泛采用VAX等其它计算机以及其它通用工作站，操作系统一般是通用的UNIX操作系统。
在这一阶段，SCADA系统在电网调度自动化中与经济运行分析，自动发电控制（AGC）以及网络分析结合到一起构成了EMS系统（能量管理系统）。
第一代与第二代SCADA系统的共同特点是基于集中式计算机系统，并且系统不具有开放性，因而系统维护，升级以及与其它联网构成很大困难。
90年代按照开放的原则，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的EMS/SCADA系统称为第三代。
这一阶段是我国SCADA/EMS系统发展最快的阶段，各种最新的计算机技术都汇集进SCADA/EMS系统中。
这一阶段也是我国对电力系统自动化以及电网建设投资最大的时期，国家计划未来三年内投资2700亿元改造城乡电网可见国家对电力系统自动化以及电网建设的重视程度。
第四代SCADA/EMS系统的基础条件已经或即将具备，预计将与21世纪初诞生。
该系统的主要特征是采用Internet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JAVA技术等技术，继续扩大SCADA/EMS系统与其它系统的集成，综合安全经济运行以及商业化运营的需要。
SCADA系统在电气化铁道远动系统的应用技术上已经取得突破性进展，应用上也有迅猛的发展。
由于电气化铁道与电力系统有着不同的特点，在SCADA系统的发展上与电力系统的道路并不完全一样。
SCADA-数据采集与监视控制系统
SCADA-数据采集与监视控制系统SCADA系统（Supervisory Control and Data Acquisition）是一种用于数据采集和监视控制的自动化系统。
它是由许多硬件和软件组成的综合性系统，广泛应用于能源、化工、交通、水务、制造业等行业中，用于实时监视和控制远程设备和过程。
1.硬件：包括传感器、控制器、通信设备等。
传感器用于收集各种数据，比如温度、压力、流量等。
控制器用于控制和执行各种操作，比如开关、阀门、电机等。
通信设备用于数据传输和远程访问。
2.软件：包括数据采集、数据处理、数据存储和数据展示等功能。
数据采集软件用于实时收集数据，并将其传输到中央处理单元。
数据处理软件用于对数据进行处理和分析，比如计算平均值、最大值、最小值等。
数据存储软件用于将数据保存在数据库中，以便后续查询和分析。
数据展示软件用于将数据以图形、报表等形式展示给操作员。
3.人机界面：主要包括监视和控制台。
监视台用于显示实时数据和趋势图，以便操作员进行监视和分析。
控制台用于操作设备和过程，比如打开或关闭设备，调整设备参数等。
SCADA系统的主要优点是提高了生产效率和安全性。
通过实时监视和控制远程设备和过程，可以及时发现和解决问题，减少了停机时间和生产成本。
同时，SCADA系统可以提供报警和预警功能，帮助操作员快速响应异常情况，避免事故的发生。
此外1.可扩展性：SCADA系统可以根据实际需要添加或删除设备和过程，以适应不同的生产环境。
2.可靠性和稳定性：SCADA系统采用冗余设计和故障恢复机制，确保系统的可靠性和稳定性。
3.安全性：SCADA系统采用各种安全措施，比如访问权限管理、防火墙等，保护系统免受非法访问和攻击。
总之，SCADA系统是一种用于数据采集和监视控制的自动化系统，广泛应用于各个行业中。
它通过实时收集和传输数据，并提供实时的监视和控制功能，帮助操作员快速响应异常情况，提高生产效率和安全性。
数字化制造SCADA 系统(数据采集与监控系统)简介
MES业务数据交互
ERP MES
SCADA
PLC系统
其它软件系统
26
MES业务数据交互
ERP MES 物料系统 生产线
工艺员
基础管理 BOM
生产订单
工单完成
生产调度 排产
工艺标准 物料
1
生产工单 BOM
工艺标准
配盘系统 配盘
4 工单开始
物料需求计划 配盘状态
生产工单 物料 状态
2
具备生产 条件的工单
系统结构图
35
案例二:汽车行业数据采集与监控系统
功能结构
数据采集与监控系统系统的用途是提供工厂生产过程设备的实时监控，并指 示故障情况、警告和操作模式。班次调度、报表生成、生产和停机时间追踪 等功能都是本系统的组成部分。
Stück
在线过程追踪
各种区域计数
产量统计
故障分析
Zeit
产量曲线
生产管理监控系统 36
试运行
验收、 维护、改
进
数字化工厂 顶层设计体 系、网络与 数据需求
整理现场设 备情况与数 据需求情况
制定设备联 网规范和数 据采集规范， 进行总体方
案设计
按照网络建 设标准调试 网络与设备
联网
严格根据接 口规范调试
接口
集中监控平台 建设、中控室 系统集成，车
间大屏建设
系统试运行、 改进
验收、维 护、持续
中心交换机 现场交换机
缸体加工 缸盖加工
总装线 缸盖线 连杆线 曲轴线
分装线1
分装线N
热试
完成线
曲轴加工
33
案例一:发动机行业数据采集系统
功能结构
SCADA系统简介
SCADA系统简介一、SCADA系统SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。
SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。
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。
它可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能。
由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。
在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。
它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。
它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。
SCADA在铁道电气化远动系统上的应用较早，在保证电气化铁路的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用。
在铁道电气化SCADA系统的发展过程中，随着计算机的发展，不同时期有不同的产品，同时我国也从国外引进了大量的SCADA产品与设备，这些都带动了铁道电气化远动系统向更高的目标发展。
二、SCADA系统发展历程SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统，全名为数据采集与监视控制系统。
SCADA 系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。
SCADA系统发展到今天已经经历了三代。
第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统，如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统以及在日本日立公司为我国铁道电气化远动系统所设计的H-80M系统。
监控与数据采集技术SCADA系统介绍
2．分布式微机远动装置
• 分布式微机远动装置较集中式微机远动装置 具有如下优点：布置灵活，便于采集地理上 分布的信号；连线简单，可靠性高；便于扩 容，容量可以增大；便于采用交流采样方式； 便于实现多规约转发和一发多收。
• 分布式微机远动装置的特征为：多CPU、串 行总线、智能模块，既可以柜集中组屏，又 可以分散布置。
TAB
GD RE I F
JA M7
KB N8
LC O9
ENRTUENR PRINT
4BMNCb/s
GD GD GD GD T2 U3
HELP ALPHA
V0 W.X YZ SHIFT
X2.5
电台
Байду номын сангаасPLC
RTU
（1）上位机组成： 上位机系统通常包括SCADA服务器、工程师站、操作
员站、WEB服务器等，这些设备通常采用以太网联网。
RTU结构原框图
2 SCADA系统结构
RTU的功能： RTU的主要作用是进行数据采集及本地
控制，进行本地控制时作为系统中一个独立 的工作站，这时RTU可以独立的完成连锁控 制、前馈控制、反馈控制、PID等工业上常用 的控制调节功能；进行数据采集时作为一个 远程数据通讯单元，完成或响应本站与中心 站或其它站的通讯和遥控任务。
2 SCADA系统结构
RTU的配置与程序执行： RTU的主要配置有CPU模板、I／O（输入／输出）
模板、通讯接口单元，以及通讯机、天线、电源、机 箱等辅助设备。
RTU能执行的任务流程取决于下载到CPU中的程 序。应用程序可用工程中常用的编程语言编写，如梯 形图、C语言等。有些设备采用C语言编程。
2 SCADA系统结构
2 SCADA系统结构
SCADA系统基本概述
SCADA系统基本概述SCADA系统基本概述一、SCADA系统介绍SCADA是Supervisory ControI And Data AcquiSition System （数据采集与监视控制系统）的缩写，SCADA系统是对分布距离远，生产单位分散的生产系统的一种数据采集、监视和控制系统。
它应用领域很广，可以应用于电力、冶金、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域，其中在电力系统中的应用更为广泛，发展技术也最为成熟。
它在远动系统中占重要地位，可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能，即我们所知的“四遥”功能。
RTU(远程终端单元)，FTU(馈线终端单元)是它的重要组成部分。
在现今的变电站综合自动化建设中起了相当重要的作用。
它是架构在PC 之上的生产自动化控制系统。
当然不同领域的应用，所需功能也不尽相同，但是它们都具有以下基本特色：图形操作介面；系统状态动态模拟；即时和历史资料趋势曲线显示；警报处理系统；资料获取取与记录；报表输出。
二、SCADA模块构成SCADA系统会包括以下的子系统：1、人机界面（human machine interface，简称HMI）是一个可以显示程序状态的设备，操作员可以依此设备监控及控制程序。
人机界面（或简称为HMI）一个可以显示程序状态的设备，操作员可以依此设备监控及控制程序。
HMI会链接到SCADA系统的数据库及软件，读取相关信息，以显示趋势、诊断数据及相关管理用的信息，如定期维护程序、物流信息、特定传感器或机器的细部线路图、或是可以协助故障排除的专家系统。
HMI系统常会用图像的方式显示系统的信息，而且会用图像模拟实际的系统。
操作员可以看到待控制系统的示意图。
例如一个连接到管路的泵浦图标，可以显示泵浦正在运转，及管路中液体的流量，操作员可以使泵浦停机，HMI软件会显示管路中液体流量随时间下降。
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3）、标牌设置： 对所有设备均可进行挂牌操作， 提供警示信息，如：检修、接地、故障、危险、 并列等。
4）、脉冲量处理： 计算本周期电量；积分电度计 算；计算分时电量；信息入库。
SCADA功能
2.3 计算功能
2.6 显示功能
2.7 报表功能
2.8 其他辅助功能
画面调用功能
1、实时数据及状态画面
? 实时画面5s刷新一次 ? 遥信变位及事故变位立即反映 ? 用颜色区分不同状态
2、历史数据及状态画面
? 可调用任一时段的历史数据 ? 根据历史数据刷新画面
3、事故追忆画面
? 调出任一事故断面进行事故反演
画面调用功能
NC
M GD U H
W
HIF
图1.2 SCADA系统结构
RTU
1、下位机
（1）下位机功能： ?数据采集
下位机配置的各种输入设备（DI、AI等） 进行数据采集 ?控制 下位机配置的各种输出设备（DO、AO 等）对现场设备进行控制
下位机接收上位机的监控，并且向上 位机传输各种现场数据
?PLC（中、小型）可编程逻辑控制器 Programmable Logic Controller
典型的小型 PLC产品有三菱的 FX2N系统PLC、 西门子的 S7200 系统、 OMRON 的CPM1A 等。
一些中、大型的 SCADA系统的下位机会选用 中型的PLC产品，如三菱的 Q系列、西门子的 S7300、A-B公司的ControlLogix 和施耐德的 Quantum 系列等。
SCADA数据采集与监 视控制系统简介
1
一、什么是SCADA系统
SCADA的英文是Supervisory Control And Data Acquisition，译成中文就是监督控制与 数据采集。从其名称可以看出，其包含两个 层次的功能：数据采集和监控。图1.1所示为 一个市政工程污水处理SCADA系统。
6
SCADA功能
2.1 数据采集功能
1）、模拟量采集功能（遥测） 2）、状态量采集功能（遥信） 3）、脉冲量采集功能 4）、继电保护及综自信息采集 5）、时间信息 6）、前置机系统的数据采集性能
SCADA功能
2.2 数据处理功能
1）、模拟量处理 ：标度变换；消零飘；越限检查； 积分计算和平均值计算；最大值、最小值计算； 入库。
2、特点
一般来讲，SCADA系统特指分布式计 算机测控系统，主要用于测控点十分分散、 分布范围广泛的生产过程或设备的监控， 通常情况下，测控现场是无人或少人值守。
二、SCADA 功能
?(1)、数据采集DA(Data Acquisition)。 ?(2)、数据预处理及报警(Calculation & Alarm)。 ?(3)、事件顺序记录SOE(Sequeue Of Events)。 ?(4)、事故追忆PDR(Post Disturbance Review)。 ?(5)、远方控制(Control)。 ?(6)、远方调整(Adjustment)。 ?(7)、趋势曲线(Trend)和棒图(Bargraph)。 ?(8)、历史数据存储(History)和制表打印(Report)。 ?(9)、系统统一时钟(Clock)。 ?(10)、模拟盘接口(Mimic board Interface)。
2 、遥调操作：类似于遥 控操作，有严格反校程序。
选择对象 发出命令 内部校对 通过前置机向 RTU发令
RTU 返回校对结果
确认执行
执行结果返回
SCADA功能
2.5 告警功能
1）、告警类型：事故报警；越限报警；工况变 化报警；正常变位报警。 2）、报警方式：图形，文字，语音，打印，短 信等。 3）、告警信息入库：带时标存入历史库。
4、网络拓扑着色
? 表达电网结构信息 ? 表达运行状态
5、调度员操作
? 调度员在画面中完成各种调度操作
6、应用切换
? 同一画面可以切换不同的应用对象
SCADA的图形操作
1、鼠标操作＋弹出菜单 2、操作选项
? 参数检索 ? 遥控 ? 遥信对位 ? 变位检索 ? SOE检索 ? 遥信封锁 ? 设置标志牌
WEB客户
工作站
数据服务器
WEB服务器
Internet
以太网
SCADA
以太网
服务器
（或工业以太网）
SCADA 服务器
串口 服务器
Modem
卫星
GPRS
X2.5
电台
现场控制
站点
PLC
现场总线
现场总线 I/O设备
H U /MU
NIC
% U ILZ ION
GR
D
C
NR
R UN
M N O RIN
G D G D DG H
工作站
数据服务器
WEB 服务器
污水泵站
以太网
Profibus
SCADA 服务器
进水泵房
SCADA 服务器
电台
曝气池
污泥处理
配电间
现场I/O
/M
IC
现场人
% IO
M IN
M
机界面
W
现场I/O
图1.1 SCADA系统实例－污水处理厂监控系统
1、定义
SCADA系统是一类功能强大的计算机 远程监督控制与数据采集系统，它综合利 用了计算机技术、控制技术、通信与网络 技术，完成了对测控点分散的各种过程或 设备的实时数据采集，本地或远程的自动 控制，以及生产过程的全面实时监控，并 为安全生产、调度、管理、优化和故障诊 断提供必要和完整的数据及技术手段。
1）、总加计算：关口功率、电量总加。 2）、限值计算：计算越限总时间，合格率。 3 ）、累加计算：按时间计算总和，一般是电量。 4 ）、功率因数计算：计算各线路、主变及一个
地区的功率因数。 5 ）、平衡率计算：分线路、变电站或区域进行
进出功率平衡的比较（网损）。
SCADA功能
电网控制功能
1 、遥控操作：主要指开 关的合 /分操作；无功补 偿设备的投 /切；改变有 载调压变压器分接头。可 靠性要求极高，有严格的 遥控反送校核程序。
画面调用及浏览器功能
3 历史告警浏览
1）、告警信息
首先实时显示，同时存入历史数据库。
2）、分类
? 遥信变位 ? 其他……
4 历史数据浏览
5 图形浏览器
三、SCADA系统结构
?上位机：侧重监控功能 ?下位机：直接控制功能 ?通信网络：实现上、下位机数据交换 如图1.2所示。
从其结构可以看出，SCADA系统 具有控制分散、管理集中的“集散控 制系统”的特征。