《电气自动化控制系统》课件.pptVIP

*************************************工业以太网概念与特点工业以太网是将商业以太网技术应用于工业环境的通信网络，它针对工业应用的特殊需求进行了改造和加强，具有高可靠性、确定性时延、环境适应性强等特点。与传统现场总线相比，工业以太网具有更高的带宽（100Mbps-10Gbps）、标准化程度高、兼容IT网络等优势，已成为工业通信网络发展的主要方向。主要类型常见的工业以太网协议包括：PROFINET（西门子主导）、EtherNet/IP（罗克韦尔主导）、EtherCAT（倍福主导）、ModbusTCP（施耐德主导）等。这些协议都基于标准以太网，但在应用层实现了不同的通信机制和功能。其中，EtherCAT和PROFINETIRT等实时工业以太网特别适合要求高精度同步和低时延的运动控制应用，可实现微秒级的同步精度。工业以太网正逐步取代传统现场总线，成为工业通信的主流技术。它不仅具备传统现场总线的实时性和可靠性，还实现了从企业管理层到设备层的无缝通信，打破了自动化金字塔模型中各层次的信息壁垒，为工业互联网和智能制造提供了网络基础设施。在智能工厂中，工业以太网可连接各类自动化设备、生产线、仓储系统和管理系统，实现横向集成和纵向集成，支持大数据收集分析、远程监控维护、虚拟现实等创新应用，推动制造业向数字化、网络化、智能化方向发展。SCADA系统概念定义SCADA（SupervisoryControlAndDataAcquisition）即数据采集与监视控制系统，是一种基于计算机的生产过程控制与调度自动化系统。它通过计算机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功能。系统特点SCADA系统以计算机为核心，采用分层分布式系统结构，具有开放性好、扩展性强、组态灵活等特点。它主要负责数据采集、监视和控制，通常与现场的PLC、RTU等设备配合使用，实现对分散地理位置设备的远程监控。应用领域SCADA系统广泛应用于电力、水务、油气、交通等基础设施领域，特别适合地理分布广、监控点多的大型系统，如变电站自动化、输油管线监控、水厂自动化、高速公路监控等。与DCS相比，SCADA系统更侧重于监视和数据采集，控制功能相对简单，更适合监控地理位置分散的对象。在架构上，SCADA系统通常包括人机界面（HMI）、监控计算机、通信网络、远程终端单元（RTU）或可编程控制器（PLC）等组成部分。随着信息技术的发展，现代SCADA系统正在与物联网、云计算、大数据等技术融合，向更加开放、智能的方向发展。同时，随着工业网络安全威胁的增加，SCADA系统的安全防护也日益受到重视，成为关键基础设施保护的重要内容。SCADA系统的组成监控中心核心管理与操作界面2数据服务器数据存储与处理中心3通信网络数据传输骨干系统通信前置机协议转换与数据处理5现场设备RTU/PLC与传感执行器SCADA系统采用分层结构设计，从下至上依次为现场层、通信层和管理层。现场层由各类传感器、执行器和现场控制单元(如RTU、PLC)组成，负责数据采集和控制执行；通信层包括通信网络和通信前置机，实现不同协议和设备间的数据传输；管理层则由监控工作站、服务器和人机界面组成，提供系统操作和管理功能。在大型SCADA系统中，通常采用冗余配置以提高系统可靠性，如双服务器热备份、双网络通道等。随着技术发展，现代SCADA系统也越来越多地采用分布式架构，引入Web技术和移动应用，实现更加灵活的访问方式和扩展能力。SCADA系统的功能数据采集与处理实时采集现场设备状态和过程参数，进行数据处理、分析和存储，为监控和决策提供基础数据支持监视与显示以图形化方式展示系统运行状态、工艺流程和设备参数，提供实时数据、历史趋势和报警信息显示控制与调节执行远程控制命令，如设备启停、参数调整、工艺切换等，实现对分散设备的集中管理报警与事件处理监测系统异常和越限状况，生成报警提示和事件记录，指导操作人员及时响应和处理除了上述核心功能外，现代SCADA系统还提供报表生成、用户管理、权限控制、通信诊断、系统日志等辅助功能。随着工业信息化的深入发展，SCADA系统也在不断扩展其功能边界，与MES、ERP等企业管理系统集成，实现生产数据和经营数据的垂直整合。在技术上，SCADA系统正朝着更加开放、智能和安全的方向发展。如采用OPCUA等标准接口提高系统互操作性；引入人工智能算法增强数据分析和预测能力；强化网络安全设计应对日益严峻的网络安全挑战。这些发展趋势使SCADA系统在工业自动化和智能制造中的价值