SCADA系统( 二 )


SCADA系统

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典型的SCADA硬体配置图通信SCADA系统中的通信分为内部通信、与I/O设备通信、和外界通信 。客户与伺服器间以及伺服器与伺服器间一般有三种通信形式,请求式,订阅式与广播式 。设备驱动程式与I/O设备通讯一般採用请求式,大多数设备都支持这种通讯方式,当然也有的设备支持主动传送方式 。SCADA通过多种方式与外界通信 。如OPC,一般都会提供OPC客户端,用来与设备厂家提供的OPC伺服器进行通讯 。因为OPC有微软内定的标準,所以OPC客户端无需修改就可以与各家提供的OPC伺服器进行通讯 。
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SCADA通讯结构系统构成SCADA系统主要有以下部分组成:监控计算机、远程终端单元(RTU)、可程式逻辑控制器(PLC)、通信基础设施、人机界面(HMI) 。使用SCADA概念可以构建大型和小型系统 。这些系统的範围可以从几十到几千个控制迴路,具体取决于套用 。示例流程包括工业,基础设施和基于设施的流程,如下所述:工业过程包括製造,过程控制,发电,製造和精炼,并可以连续,间歇,重複或离散模式运行 。基础设施过程可以是公共的或私人的,包括水处理和分配,污水收集和处理,油气管道,电力输送和配电以及风力发电场 。设施流程,包括建筑物,机场,船舶和空间站 。他们监视和控制暖气,通风和空调系统(HVAC),通道和能源消耗 。但是,SCADA系统可能存在安全漏洞,因此应对系统进行评估,以识别风险和解决方案,以减轻这些风险 。
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办公环境中使用的SCADA远程监控流程的例子监控计算机这是SCADA系统的核心,收集过程数据并向现场连线的设备传送控制命令 。它是指负责与现场连线控制器通信的计算机和软体,这些现场连线控制器是RTU和PLC,包括运行在操作员工作站上的HMI软体 。在较小的SCADA系统中,监控计算机可能由一台PC组成,在这种情况下,HMI是这台计算机的一部分 。在大型SCADA系统中,主站可能包含多台託管在客户端计算机上的HMI,多台伺服器用于数据採集,分散式软体应用程式以及灾难恢复站点 。为了提高系统的完整性,多台伺服器通常配置成双冗余或热备用形式,以便在伺服器出现故障或故障的情况下提供持续的控制和监视 。
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典型的SCADA模拟动画动画显示远程终端单元远程终端单元,也称为(RTU),连线到过程中的感测器和执行器,并与监控计算机系统联网 。RTU是“智慧型I / O”,并且通常具有嵌入式控制功能,例如梯形逻辑,以实现布尔逻辑操作 。可程式逻辑控制器也称为PLC,它们连线到过程中的感测器和执行器,并以与RTU相同的方式联网到监控系统 。与RTU相比,PLC具有更複杂的嵌入式控制功能,并且採用一种或多种IEC 61131-3程式语言进行编程 。PLC经常被用来代替RTU作为现场设备,因为它们更经济,多功能,灵活和可配置 。通信基础设施这将监控计算机系统连线到远程终端单元(RTU)和PLC,并且可以使用行业标準或製造商专有协定 。RTU和PLC都使用监控系统提供的最后一个命令,在过程的近实时控制下自主运行 。通信网路的故障并不一定会停止工厂的过程控制,而且在恢复通信时,操作员可以继续进行监视和控制 。一些关键系统将具有双冗余数据高速公路,通常通过不同的路线进行连线 。人机界面人机界面(HMI)是监控系统的操作员视窗 。它以模拟图的形式向操作人员提供工厂信息,模拟图是控制工厂的示意图,以及报警和事件记录页面 。HMI连线到SCADA监控计算机,提供实时数据以驱动模拟图,警报显示和趋势图 。在许多安装中,HMI是操作员的图形用户界面,收集来自外部设备的所有数据,创建报告,执行报警,传送通知等 。模拟图由用来表示过程元素的线图和示意符号组成,或者可以由工艺设备的数字照片覆盖动画符号组成 。工厂的监督操作是通过HMI进行的,操作员使用滑鼠指针,键盘和触控萤幕发出命令 。例如,泵的符号可以向操作员显示泵正在运行,并且流量计符号可以显示通过管道泵送了多少流体 。操作员可以通过滑鼠点击或萤幕触摸从模拟器切换泵 。HMI将显示管道中流体的流量实时减少 。SCADA系统的HMI包通常包含一个绘图程式,操作员或系统维护人员用来改变这些点在接口中的表示方式 。这些表示可以像在萤幕上的交通灯一样简单,其代表现场中实际交通灯的状态,或者像代表摩天大楼中所有电梯的位置的多投影仪显示器一样複杂,或者全部火车上的火车 。“历史记录”是HMI中的一项软体服务,它在资料库中存储带时间戳的数据,事件和报警,可以查询或用于填充HMI中的图形趋势 。历史学家是从数据採集伺服器请求数据的客户端 。