SCADA系统培训教材

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1、 Word 专业资料 SCADA 系统培训教材 Word 专业资料 基础部分 第一章 SCADA 系统概述 5 一 SCADA 系统基本概念 5 二 长输管道使用 SCADA 系统的目的和必要性 5 三 SCADA 系统基本组成 6 1 生产经营管理级 7 2 中心监控级 7 3 站控级 7 4 就地控制级 8 四 SCADA 系统的发展历程 8 五 SCADA 系统在我国长输管道的应用情况 9 第二章 长输管道 SCADA 系统功能 10 Word 专业资料 一 调控中心主计算机系统的功能 10 二 站控系统功能 12 第三章 SCADA 系统硬件配置 13 一 调控中心主计算机系统 13

2、1 系统功能 14 2 一般的硬件配置 14 二 站控系统 16 1 站控系统的结构 17 2 站控系统的功能 17 3 一般硬件配置 17 三 远控阀室 18 四 通信系统 19 第四章 SCADA 系统软件配置 20 一 计算机操作软件 20 二 SCADA 系统软件 20 三 应用软件 23 第五章 SCADA 系统控制逻辑 25 一 几种常见控制方式 25 1 顺序控制 25 2 联锁保护控制 25 3 简单 PID 单回路控制 25 Word 专业资料 4 复杂回路控制 27 二 典型泵站的控制逻辑 28 1 阀门的控制 28 2 机泵的启停控制 28 3 收 发球控制 29 4 下

3、载控制 30 5 站启 停控制 30 6 全线自动启 停控制 30 7 联锁保护 31 四 水击及控制 31 第六章 SCADA 系统的安全性要求 32 一 对油气管道 SCADA 系统的要求 33 1 安全性 33 2 先进性 33 3 可靠性好 33 4 冗余性 34 5 开放性 35 6 模块化 35 7 扩展性 35 8 可操作性 可维护性好 35 二 SCADA 系统的其他安全性要求 36 1 电源系统 36 Word 专业资料 2 环境要求 36 3 信号安全要求 37 4 软件的设计要求 37 5 实现管道的三级控制 37 6 硬件及网络安全方面 38 第七章 SCADA 系统的

4、实施过程 39 一 SCADA 系统实施应注意的几个问题 39 二 系统培训 40 1 操作人员培训 40 2 维护人员培训 40 3 管理人员培训 41 第八章 SCADA 系统组态 42 一 SCADA 系统网络的建立 42 二 站控系统组态 42 1 I O 点的建立以及通道的分配 42 2 与现场设备通讯 42 3 PLC 控制逻辑组态 44 4 站控上位机的组态 46 三 调控中心控制系统的组态 47 1 画面的组态 47 2 上位机数据库的组态 48 Word 专业资料 3 逻辑功能的组态 49 第九章 SCADA 系统测试 49 一 测试的几个阶段 49 1 工厂验收测试 49

5、2 现场调试 49 3 现场验收测试 50 二 测试依据 50 三 测试内容 50 1 硬件及系统软件检查 50 2 系统功能测试 50 3 应用功能测试 51 第十章 SCADA 系统维护 52 一 维护人员应具备的知识 52 二 日常的维护 52 三 组态修改 54 四 故障处理 54 1 常见故障 54 2 故障处理的一般程序 56 3 故障处理应注意的问题 56 五 大修 56 1 大修准备 56 Word 专业资料 2 大修内容 57 参考文献 59 第一章 SCADA 系统概述 一 SCADA 系统基本概念 SCADA 系统是英文 Supervisory Control and D

6、ata Acquisition 的缩写 即数据采 集与监视控制系统 SCADA 系统的应用领域很广 它可以应用于电网 水网 输油气管 网 智能建筑等领域 它是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统 它能收集 远处现场的操作信息 并通过通讯线路将远方信息传送到调控中心进行显示和报告 控制 中心的操作员监视这些信息 并能向远方的设备发布命令 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 二 长输管道使用 SCADA 系统的目的和必要性 1 目的 长输管道 SCADA 系统是利用各种检测仪表 执行器 显示仪表 调节仪表 控制装 置或电子计算机 通信技术等自动化技术 对管道

7、输送生产过程进行自动检测 监视 控 制和管理 其目的是保证安全的情况下 以对供需双方最少地限制 用最经济地方式 最 Word 专业资料 快的手段将产品从供方输送到用户手中 此外 使用 SCADA 系统还能改善劳动条件 节 省人力和提高环保水平 2 必要性 早期的长输干线管道大部分是点对点的形式 即一个首站 相继几个中间升压站 一 个接收 分配末站 原油从一个站的油罐用泵输送到下一站的油罐 这是一种非密闭的输送 方式或称开式输送方式 其特点是每两个站之间的管线都可当作一个独立的热力 压力和 管理系统 对站内自动控制和全线自动化控制及管理要求不高 每个站有人值守即可 长输管道距离长 范围广 生产指

8、挥难度大 尤其是采用了密闭输送工艺管道全线构 成了统一的水力系统 管道任意点的扰动都将迅速波及全线 为了保证管道的安全平稳运 行 相关设备必须及时作出正确反映 特别是成品油管道 沿途可能有好多进油和下载点 还有好几种油品在管道中输送 要求操作者必须在规定的时刻对管道的几百个设备进行正 确的操作 另一方面 随着管线的增加 越来越多的赊购年产方要通过管理输送产品 越 来越多的用户要从管线得到产品 供需双方对产品质量和供需变化的要求也越来越苛刻 再者 管线终点越来越接近最终用户 怎样防止易燃易爆和有毒产品对雇员 设备和居民 的伤害 保证安全显得更加重要 最初是由中心调度人员通过电话来指挥管线的运作

9、传 统的人工记录 逐级汇报的长输管线监控方式已不适应生产调度快速化和城市发展数字化 信息化战略的要求 显然 这种调度支护方式过于缓慢 任务也太繁重 难以满足密闭输 送协调运行 供需变化及安全经济运行的要求 这些要求往往是非人力所能及的 因此需 要借助现代化的自动控制系统管理输油管道 输油管道自动化是管道安全 经济运行的重 要保证 而使用 SCADA 系统可以确保输油管道的自动化 可以节省了大量人力 大大提 高了生产调度速度 确保管线安全 平稳 经济的运行 Word 专业资料 三 SCADA 系统基本组成 长输管道 SCADA 系统以 4C computer control communicat

10、ion CRT 技术为基础 网络结构主要由调度控制中心网络 DCC 站控系统 SCS 以及通信系统 COMM 三部分构成 管道 SCADA 系统的配置由远程终端装置 控制中心计算机系统 数据传输 及网络系统 应用软件组成 公司管理计算机 其他网络 显示 打印 经营策略 市场信息 调控中心服务器调度员站 调度员站 工程师 维护 打印 泄漏检测 批次跟踪 站场服务器 操作员站 通信线路 控制器 现场仪表 设备 站场服务器 操作员站 控制器 现场仪表 设备 阀室 RTU 现场仪 表 设备 阀室 RTU 现场仪 表 设备 生产经营管 理级 中心监控级 站控级 就地控制级 MIS系统 站场1站场N远控阀

11、室N远控阀室1 生产管理网络结构示意图 Word 专业资料 1 生产经营管理级 1 1 基本功能 它根据管道公司的经营策略 公司所属其他管道经营状况及市场信息等 并考虑本管 道生产运行状况 由生产经营管理级计算机级计算机系统中有关管理软件作出决策 向本 管道的 SCADA 系统下达生产计划 管理命令等 其最佳目标通常是获取最大的经济效益 该级还可以对 SCADA 系统进行监督 通过人机接口掌握生产状况 如系统或站的流程图 及动态数据 历史数据与趋势 有关数据库并制作图等 该级决策的特点是 目标宏观 决策周期长 1 2 组成 一般由一个性能较强的微型计算机系统组成 在离 SCADA 较远时 往往

12、需要卫星 微波或光纤等远程通信设施 由于该级不直接参与生产过程控制 因此对该级主机的可靠 性要求不如 SCADA 高 通常不必采用冗余技术 2 中心监控级 2 1 基本功能 该级负责整个管线的调度和监控 例如对供方和需方产品的监视和计算 产品输送过 程 对各站下达控制命令 全线生产协调控制 水击控制 清管 越站等 如果 SCADA 还设有分控中心或称区域控制中心 则分控中心可以完成上述控制中心 的某些任务 2 2 组成 控制中心的计算机一般为网络冗余结构 冗余方法有热备 自动切换 冷备 人工切 换 等 当今 几乎所有管道控制中心都采用了热备技术 除主机可热备用外 外部设备 关键部件也可以采用冗

13、余技术 Word 专业资料 控制中心的计算机软件一般有三类 计算机操作系统 由计算机生产厂家随机提供 SCADA 系统软件 一般由 SCADA 系统厂家提供 也可由第三方提供 用户应用程序 可 由用户编制 也可由 SCADA 供应商提供或第三方提供 3 站控级 3 1 基本功能 站控系统的基本功能是对站内装置 辅助系统及生产过程进行监督和控制 站控系统 具有下述基本的技术性能 模拟量数据采集 模拟量定值设定控制 数字量的采集与报 警信号采集 数字量控制 3 2 组成 站控系统一般由工业控制计算机及相应的人机接口 卡件 AO AI DI DO 及通信接 口组成 现在多用 PLC 充当 RTU 大

14、型的站控系统也可以采用 DCS 站控系统的软件包括计算机操作系统和用户应用软件 用户应用软件可在控制中心编 制 下载到 PLC 4 就地控制级 4 1 基本功能 站内大型设备 如泵机组等 往往配有自己的控制系统 这就是装置控制系统 它直 接对生产设备进行控制 这类控制系统往往由设备生产厂家配套提供 在长输管道中 通 常认为就地控制级是指站控级以下 通过各类设备的控制系统 现场手动动作设备 4 2 组成 在管道系统中 就地控制级主要各类的现场设备以及各智能设备的控制系统 如上图 由于生产经营管理级和中心监控级具有接受外部管理及生产过程信息 并据 Word 专业资料 此对整个生产和经营进行管理的功

15、能 因此 将这两级合并起来成为管理信息系统 英文 缩写为 MIS 中心监控级 站控级和就地控制级具有监视控制和数据采集的功能 通常我 们将这三者合称为监视控制与数据采集系统 即 SCADA 系统 一般来将 我们所说的 SCADA 系统的三级控制主要是指中心控制 站控和就地控制 四 SCADA 系统的发展历程 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

16、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 Word 专业资料 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