第七章PLC SCADA系统设计
§7-1 SCADA
§7-2 监控系统开发中的几个关键技术§7-3 组态软件简介
§7-4 C200H PLC串口通信程序开发
§7-5 组态王对C200H PLC的监控
§7-1 SCADA
SCADA（S upervisory C ontrol A nd D ata
A cquisition）监视控制与数据采集系统，是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统，它对现场的运行设备迚行监视和控制，能实现数据采集，设备控制，测量参数调节以及各类信号报警等多种功能。
§7-2 SCADA系统开发中的几个常用
关键技术
1、DDE
2、OPC
3、Socket
4、WEB技术
5、实时数据库技术
DDE
DDE(Dynamic Data Exchange)动态数据交换是使用共享内存在应用程序之间迚行数据交换的一种迚程间通信形式，应用程序可以使用DDE迚行一次性数据传输，也可以当出现新数据时，通过发送更新值在应用程序间动态交换数据。
DDE基本概念
1.客户(Client)、服务器(Server)和会话(Conversation)：
两个应用程序之间根据DDE协议迚行数据交换（即“会话”）之前，必须建立“客户”与“服务器”关系。提请“会话”的应用程序为“客户”，对客户的会话请求做出响应的应用程序成为“服务器”。“会话”实际上就是客户与服务器之间的一次交谈。
2.项目名(Item)、话题名(Topic)和服务名(Service)：
DDE用项目名、话题名和服务名三个层次来标识客户与服务器之间传递的数据单位(units)。每次DDE会话服务名和话题名唯一标识的应用程序通常是服务器的名称。DDE话题是数据的总分类，在会话期间可以交换其中的多个数据项，DDE数据项是与应用程序之间迚行交换的与主题有关的实际信息，数据项的值可以从服务器传递到客户，也可以从客户传递到服务器。
DDE基本概念（续）
3.全局原子(Atom)和全局共享内存句柄(Shared Memory)：
全局原子是对某个字符串的间接引用，我们知道，应用程序名、主题和项是使用字符串来表示的，但在客户与服务器之间的实际消息中幵不出现字符串，而以原子代替，原子是一种与字符串大小写无关的WORD型值。
4.数据链路
一旦DDE会话开始，客户与服务器之间便可迚行数据
交换。Windows提供一种通信机制，使客户与服务器之间
可以建立一个或多个数据交换的“链路”，幵可以是“永久”性的。
“链接”
客户与服务器之间通过链路迚行数据交换的方式，称为“链接(link)”。链接有三种方式：
“冷链接(cold link)”：只有当客户请求数据时，服务器才立即发送数据给客户；
“温链接(warm link)”：服务器主动提示客户数据项已改变，但幵不发送数值给客户，须等客户请求数据时再发送数据给客户，这种数据交换方式称为又称“暖链接”；
“热链接(hot link)”：服务器在每次数据变化时都主动发送数据项的新值给客户。
动态数据交换管理库-
DDEML
DDEML是为DDE提供API的动态链接库，它提供了
一致性的方法用以在应用程序中履行DDE协议，DDEML 的函数便于发送、传递和接收DDE消息。另外DDEML还提供服务给DDE应用程序间的句柄字符串和数据的交换。DDEML比基于消息的DDE更便于使用，幵且能限制引起DDE协议不一致的问题，简而言之，DDEML替用户做了大量日常工作，同时还加强了DDE协议。DDEML的基本思想是同时要求服务器和客户应用程序提供一个回调函数，服务器和客户为各种任务调用DDEML函数，DDEML 调用回调函数将信息从一边传送到另一边。
DDEML
客户应用程序服务器应用程序
应用程序代码应用程序代码
调用返回调用返回
动态数据交换管理库(DDEML)
OPC简介
OPC(OLE for Process Control)规范是OPC基金会倡导的，工业控制和生产自动化领域中使用的硬件和软件之间接口标准。由微软倡导而成立，到1999年3月，OPC Foundation 成员数已经达到240家，包括了世界上大多数知名的设备制造厂家和工业控制软件供应商，如Intellution、Rockwell、Honeywell、Factory Soft、Wonderware等等。
OPC基本思想是：每个硬件厂商为其设备开发一个通用的数据接口（即OPC Server），供其他系统读写信息，应用软件也通过OPC规范的接口来读写硬件设备的信息（作为OPC Client）。通过OPC Server访问过程数据，可以克服异构网络结构和网络协议之间的差异。用OPC技术可以实现全厂综合自动化，实现各种智能仪器仪表、自动化控制系统（DCS、PLC、FCS）的集成化、一体化。
OPC驱动器
采用OPC规范，可使过程控制的硬件、软件配置时，只要硬件制造商采用符合OPC规范的驱动程序（即服务器），就能使所有支持OPC标准的客户软件所用,使传统的复杂的配置变为简单。如下图所示：
OPC规范
OPC服务器由三类对象组成：服务器对象（Server）、组对象（Group）、项目对象（Item）。每类对象都包含一系列接口，OPC服务器对象提供了一种访问数据源的方法，它通过IOPCServer，IOPCBrowser，IpersistFile向客户提供接口。OPC组对象包含在OPC服务器对象中，幵由客户端定义和维护，每个服务器可以包含多个组对象。
OPC数据访问机制
OPC服务器本身就是一个可执行程序，该程序以设定的速率不断地同物理设备迚行数据交互。服务器内有一个数据缓冲区，其中存有最新的数据值，数据质量戳和时间戳。服务器对设备寄存器的读取是不断迚行的，时间戳也在不断更新。客户既可从服务器缓冲区读取数据，也可直接从设备读取数据。
OPC在组态软件中的应用
Socket
Socket是一种网络编程接口，Socket可以用于不同的网络协议，起初，它诞生于UNIX操作系统，随着计算机网络的发展，Socket已经广泛的应用到了其他的操作系统中。
Berkeley Socket
20世纪80年代初，美国
政府的高级研究工程机构
（ARPA）给California的
Berkeley大学提供了了资金，
让他们在UNIX操作系统下实
现TCP/IP协议。在这个项目
中，一组Berkeley研究人员
为TCP/IP网络通信开发了一
个API，设计人员将这个API
称为Socket接口。今天，
Socket接口是TCP/IP网络最
为通用的API之一。
面向连接的Socket 的客户/服务器模型
Socket()
bind()
listen()
accept()Socket()
connect()
read()write()
write()read()
协调连接客户发送数据客户接收数据
继续
WinSock
Windows Sockets（Winsock）也是一个基于Socket模型的API。事实上，Winsock的开发者是从Berkeley Sockets接口中开发出这个API的。但Berkeley接口是一个可在许多操作系统下使用的API，而Winsock API只在Microsoft Windows操作系统类（包括Microsoft Windows，Windows NT和Windows 98）中使用。Winsock包括许多为UNIX 开发的Berkeley函数和基于Windows扩展函数。
Winsock与Winsock App的关系
Winsock可分为两部分：
一个是Winsock.dll，是统一
的接口，它是应用程序与
Winsock之间的桥梁；另一
个是Protocol Stack，对上它
必须服务Winsock.dll的请求，
对下它又得与网络数据链路
层沟通（如Modem或
Ethernet卡）。
WEB技术
Web技术是一种成熟、简便、有敁的信息传播与处
理技术，可以达到信息交流与共享的目的。Web技术已
发展到可用于弱电系统的集成任务之中。控制系统中也
可以使用Web技术来做系统集成，由于Web服务器通常采取定时刷新数据供浏览方式，所以实时性较差，其次是
大量数据浏览后尚需筛选与加工。如果使用OPC（或其他技术）与Web技术的结合就可以充分发挥两种技术各自
的优点。OPC用于控制,web服务器的方式用于信息的查询。
直流系统培训 一、直流系统的构成 在发电厂和变电所中，为控制系统、信号系统、继电保护、自动装置、 UPS、事故照明以及某些执行机构供电的电源系 统，既可采用直流电源系统，也可采用交流电源系统。 目前，在厂所中使用最多、最广泛的是蓄电池组构成的直流电源系统。 直流系统通常由蓄电池、充电整流设备、直流屏、控制保护设备以及直流网络等直流设备构成。 二、对直流系统的基本要求 由蓄电池组构成的直流系统，具有很高的可靠性，这是因为整个蓄电池组故障造成停止供电的可能性很小。因为蓄电池 组的故障，总是首先在个别电池中发生，而且故障发展过程缓 慢，容易被及时发现和消除，不易波及整个蓄电池组。 要保证蓄电池直流系统能可靠地、不间断地供电，蓄电池的正确使用和系统的合理设计是个关键。因此，在设计、安装 和运行方面，都必须遵守一些基本要求。 （1）在设计上，系统设计要简单可靠，同时要满足运行灵 活性的要求。 （2）对蓄电池、充电器、直流屏等设备，要选用可靠性 高、性能良好、制造精良、符合制造标准、经过 主管部门鉴定且最好有运行经验的产品。 （3）设备的安装环境条件，一定要符合设备的要求，特别 是蓄电池的环境条件是否符合安全运行的
要求尤为重要。 （4）对新蓄电池，要严格按现行规范和蓄电池的技术要求 进行安装及充放电工作。 （5）运行中的蓄电池组，要按规程定期检查、正确充放 电，及时消除一切不正常现象，认真进行维护。 三、直流系统接线 （1）直流系统额定电压：220V 和 110V，当采用弱电控制信号时，一般采用 48V。 （2）直流系统电源配置：直流系统中的主要电源是蓄电池组，其 次是充电和浮充电设备。合理地配置蓄电池及充电浮充电设备有利 于提高直流系统供电可靠性。 变电站蓄电池正常情况下以浮充电方式运行，直流负荷实际上由浮充 电设备供电，蓄电池处于浮充电状态。 （3）直流系统基本接线方式要求：安全可靠、接线简单、供电范 围明确、操作方便。 基本接线方式有：单母线、单母线分段和双母线三种。 单母线接线方式：接线简单、清晰，但可靠性与灵活性较差。
一、填空 1、信息系统的研究方法：技术方法、行为方法、社会-技术系 统方法 2、信息系统概念、发展的回顾：电子数据处理系统、管理信 息系统、决策支持系统、办公自动化 3、经营管理活动可分为：战略层、管理层、作业层 4、企业流程四要素：活动、逻辑间的关系、活动的承担者、 活动的实现方法 5、组织信息系统的分类：交易中介型IOIS、流程整合型IOIS 、 资源共享型IOIS、互补合作型IOIS 6、DSS：决策支持系统（decision support system） 7、ERP：企业资源计划（enterprise resource planning） 8、MRP：物料需求计划（material resource planning） 9、MRPⅡ：制造资源计划（manufacture resource planning） 10、SCM：供应链管理（supply chain management） 11、CRM：客户关系管理（customer relationship management） 二、名词解释 1、企业流程的概念：企业为了完成某一项目标或任务而进行 的跨越时间和空间的逻辑上相关的 一系列活动的有序集合。 2、电子商务的定义：利用现有的计算机软、硬设备和网络基 础设施，通过电子网络环境进行的各种商务活动。
3、电子政务的定义：政府机构在其管理和服务职能中运用现 代信息技术，实现政府组织结构和工作流程的重组优化，超越 时间、空间和部门分隔的制约，建成一个精简、高效、廉洁、公平的政府运作样式，全方位向社会提供优质、规范、透明的 服务，同时实现管理手段上的变革。 4、BRP（企业流程再造）：企业流程为改造对象，从顾客的需 求出发对企业流程进行基础性、彻底性的再思考和根本性的再 设计，以达到成本、质量、服务和速度等现代关键业绩指标的 巨大效益提高。 5、BPM（企业流程管理）：以规范化的构造端到端的卓越流 程为中心，以持续、系统化地提高组织效益为目的的系统化方 法。 6、ERP（企业资源计划）：建立在信息技术基础上，以系统化 的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平 台。 三、简答 1、组织中各个层次的信息需求 （1）作业层信息需求：作业层也称作作业计划与控制层，有组织的作业层经理构成，他们负责监督日常业务活动，对其负责 的业务活动进行指导，以保证组织的正常运转。 特点：①重复性②可预见性③详细性④高精确性⑤内部信息源 6结构化信息
直流系统 1.直流系统组成 1.1.本站直流系统主要由蓄电组、充电装置、绝缘监测装置、馈电柜等组成，有三套电源设备，包括操作电源屏、通信电源屏、逆变电源屏，操作电源屏配置104节2V 400Ah铅酸蓄电池，通信电源屏配置4节12V 200Ah铅酸蓄电池。 1.2.本站直流系统分为两套：一套为220V直流系统，正常时供给电厂保护、控制、合闸、信号等设备及自动装置电源，其中：继电保护装置及所控制的断路器由直流系统独立供电；在交流厂用电中断时，给事故照明、监控系统各现地LCU、上位机、火灾报警系统、录音系统等设备逆变供电。一套为48V直流通讯系统，主要用于通讯设备供电。 2.220V直流系统： 2.1.工作原理：充电柜的交流电源为两路市电输入，两路交流电源一路为主用，二路为备用，经双电源切换装置将输入的两路交流电源自动切换输出，并由充电模块空气开关分录供给各个模块；充电模块的输出到直流母线，并经蓄电池回路熔断器给蓄电池充电，交流部分的信号（包括交流电压，双电源切换装置状态，防雷状态）由充电柜上的综合测量模块采集，直流馈电回路的空开状态信号由馈电柜上开关量模块采集，直流馈电回路的绝缘状态由馈电柜的绝缘检测模块采集。充电柜上的监控模块负责对每段母线运行状态进行监控和告警，
并与充电模块通讯，调整充电模块的输出电压、电流。监控模块一方面接受综合测量模块、充电模块、开关量模块以及绝缘检测模块的信息，并进行相应的控制，另一方面通过通信接口连接到远端计算机，以实现集中控制。 2.2.系统结构：本套系统由1面充电柜、1面馈电柜和一组蓄电电池等组成，蓄电池则安装于电池架中。每套充电柜主要由4个充电模块、1个监控模块、1个综合测量模块等构成，馈电柜含55回馈出支路，主要由一个绝缘检测模块机1个开关量模块构成，绝缘检测模块对馈出支路及母线进行实时的绝缘检测。蓄电池则通过电缆与充电柜连接，单体电池数据由电池巡检仪采集，通过通讯方式上送至监控模块，监控模块可以与上位机实现通讯连接。 2.3.220V直流系统负荷类型分为两种：合闸母线供电和控制母线供电，合闸母线直接取用蓄电池组，用于各断路器分合闸线圈回路；控制母线则经过硅链自动调压装置，调节控制电压，调节范围为35V，主要供控制回路、继电保护、自动装置、信号电源、自动化设备等，控制母线过电压报警值242V，欠压报警值198V。 2.4.220V直流蓄电池组安装于主厂房直流屏内，采用阀控密封式铅酸蓄电池组(GFM 400)，单体数量104个，容量400Ah；浮充电压2V/只，整组为234V。均充电压只，整组为244V。蓄电池过电压报警值260V，欠压报警值200V。 2.5.充电装置交流电源输入电压范围为交流323-437V，采用两路厂用电输入，互为备用，经交流输入空开接入，交流接触器切换后，供