[]第8章SCADA系统设计与开发.ppt

监督控制与数据采集技术 Ch8 SCADA系统设计与开发 一、SCAD系统设计概述 1、概述 2、SCADA系统生命周期 二、SCADA系统设计原则 1、可靠性 2、先进性 3、实时性 4、开放性 5、经济性 6、可操作性与可维护性 三、SCADA系统设计与开发步骤 1、SCADA系统需求分析与总体设计 系统总体设计文件通常包括以下内容： ①主要功能、技术指标、原理性方框图及文字说明； ②SCADA系统总体通信网络结构、性能与配置； ③上、下位机的配置、功能及性能，数据库的选用； ④主要的测控点和控制回路；控制策略和控制算法设计，例如PID控制、解耦控制、模糊控制和最优控制等； ⑤ 系统的软件功能确定与模块划分，主要模块的功能、结构及流程图； ⑥ 安全保护设计，联锁系统设计； ⑦ 抗干扰和可靠性设计； ⑧ 机柜或机箱的结构设计，电源系统设计； ⑨ 中控室设计，操作台设计； ⑩ 经费和进度计划的安排。 2、SCADA系统类型确定与设备选型  3、系统应用软件开发 四、SCADA调试与运行 主要调试内容 五、 SCADA系统抗干扰措施 1、干扰类别及来源 2、抗干扰设计 3、抗干扰措施 （1）、硬件抗干扰 采用性能优良的电源，抑制电网引入的干扰 电缆选择的敖设 硬件滤波及软件抗干扰措施 信号在接入计算机前，在信号线与地间并接电容，以减少共模干扰；在信号两极间加装滤波器可减少差模干扰 。 正确选择接地点，完善接地系统 * 华东理工大学自动化系 王华忠 hzwang@ecust.edu.cn SCADA系统的设计与开发不仅首先要了解相应的国家和行业标准，还要掌握一定的生产工艺方面的知识，充分掌握自动检测技术、控制理论、网络与通信技术、计算机编程等方面的技术知识。在系统设计时要充分考虑SCADA系统的发展趋势；在系统开发过程中，始终要和用户进行密切沟通，了解它们的真实需求和企业操作、管理人员的专业水平。 任何一个系统的设计与开发基本上是由6个阶段组成，即：可行性研究、初步设计、详细设计、系统实施、系统测试和系统运行维护。通常这6个步骤并不是完全按照直线顺序进行的，在任意一个环节出现了问题或发现不足后，都要返回到前面的阶段进行补偿、修改和完善。 系统的可靠性是指系统在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。在SCADA系统中，可靠性指标一般用系统的平均无故障时间MTBF和平均维修时间MTTR来表示。MTBF反映了系统可靠工作的能力，MTTR表示系统出现故障后立即恢复工作的能力。一般希望MTBF要大于某个规定值，而MTTR值越短越好。 为提高系统可靠性，需要从硬件、软件等方面着手。首先要选用高性能的上、下位机和通信设备，保证在恶劣的工业环境下仍能正常运行。其次是设计可靠的控制方案，并具有各种安全保护措施，比如报警、事故预测、事故处理等。 对于特别重要的监控过程或控制回路，可以进行冗余设计。对于一般的控制回路选用手动操作为后备；对于重要的控制回路，选用常规控制仪表作为后备。对于监控主机，可以进行冷备份或热备份，这样，一旦一台主机出现故障，后备主机可以立即投入运行，确保系统安全。当然，冗余是多层次的，包括I/O设备、电源、通信网络和主机等。冗余设计多可以提高可靠性，但系统成本也会显著增加。 先进的SCADA系统不仅具有很高的性能，满足生产过程所提出的各种要求和性能指标，而且对于生产过程的优化运行和实施其他综合自动化措施都是有好处的。先进的SCADA系统通常都符合许多新的行业标准，采样了许多先进的设计理念与先进设备，因此可以确保系统在较长时间内稳定可靠工作。当然，也不能片面追求系统的先进性而忽视系统开发、应用及维护的成本和实现上的复杂性与技术风险。 SCADA系统的实时性，表现在对内部和外部事件能快速、及时的响应，并做出相应的处理，不丢失信息，不延误操作。计算机处理的事件一般分为两类，一类是定时事件，如数据的定时采集、运算、调度与控制等；另一类是随机事件，如事故、报警等。对于定时事件，系统设置查询时钟，保证定时处理。对于随机事件，系统设置中断，并根据故障的轻重缓急，预先分配中断级别，一旦事故发生，保证优先处理紧急故障。 在SCADA系统中，不同的监控层面对实时性的要求是不一样的，下位机系统对实时性的要求最高，而监控层对实时性的要求较低。在系统设计时，要合理确定系统的实时性要求，分配相应的资源来处理实时性事件，一方面保证实时性要求高的任务得以执行，又要确保系统的其它任务也能及时执行。 由于SCAD