数据采集与监视控制系统

数据采集与监控（SCADA）开发及应用方案1. 实施背景随着工业4.0和中国制造2025的推进，传统的制造业正在经历一场由信息技术驱动的重大变革。

其中，数据采集与监控（SCADA）系统成为了实现产业自动化和智能化的重要工具。

本方案旨在从产业结构改革的角度，探讨SCADA系统的开发和应用。

2. 工作原理SCADA系统是基于计算机技术、网络通信技术及自动化控制技术的一套控制系统。

其工作原理是通过对现场数据进行实时采集、传输、存储和分析，实现对设备运行状态的监控和管理。

3. 实施计划步骤（1）需求分析：明确系统的需求，包括需要监控的设备、需要采集的数据、需要优化的工艺流程等。

（2）系统设计：根据需求分析结果，设计系统的架构、功能和界面。

（3）系统开发：依据设计文档，开发SCADA系统。

（4）系统测试：对开发完成的系统进行严格的测试，包括功能测试、性能测试及安全测试等。

（5）系统部署：将SCADA系统部署到现场，与设备连接，进行系统调试。

（6）运行维护：对系统进行日常的运行维护和升级。

4. 适用范围本方案适用于各种制造业领域，如石油、化工、钢铁、电力等。

通过SCADA系统的实施，企业可以实现生产过程的自动化、信息化和智能化，提高生产效率，降低运营成本。

5. 创新要点（1）采用云计算技术，实现数据的高效存储和计算。

（2）利用大数据分析技术，对生产数据进行深度挖掘，为决策提供数据支持。

（3）引入物联网技术，实现设备的远程监控和管理。

（4）采用人工智能技术，实现系统的智能预警和自动控制。

6. 预期效果通过SCADA系统的实施，企业可以预期达到以下效果：（1）提高生产效率：通过自动化控制和实时监控，可以提高设备的运行效率和产品质量。

（2）降低运营成本：通过对能源、物料等资源的优化管理，可以降低企业的运营成本。

（3）增强安全性：通过实时监控和预警，可以及时发现和处理设备故障和安全隐患，保障企业生产的安全性。

（4）提高决策效率：通过大数据分析和人工智能技术，企业可以更快地做出决策，提高决策效率。

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)系统即数据采集和监控系统，它是电网调度自动化系统的基础和核心，负责采集和处理电力系统运行中的各种实时和非实时数据，是电网调度中心各种应用软件主要的数据来源。

SCADA 系统包括实时数据采集、数据通信、SCADA 系统支撑平台、前置子系统、后台子系统等。

数据采集包括反映物理过程特征的数据的产生，数据发送、接收和数据处理；监视控制不仅包括对物理过程的直接控制，还包括管理性控制，只下发调控指令，由厂站端或者下级调度人工调控。

通常数据采集装置和控制装置安放在厂站端，与主站端监控系统并不在一起，所以要实现数据采集和直接控制功能需要双向数据通信，普通认为数据采集是信号上行的通信，而直接控制是信号下行的通信。

一个 SCADA 系统通常由一个主站和多个子站(远方终端装置 RTU 或者变电站综合自动化系统) 组成。

主站通常在调度控制中心 (主站端) ，子站安装在变电站或者发电厂(厂站端) ，主站通过远动通道或者广域网实现与子站的通信，完成数据采集和监视控制。

国分为五级调度，主站除接收子站信息，还以数据通信方式接受从下级调度控制中心主站转发来的信息，又向上级调度控制中心主站转发本站的信息。

厂站端是 SCADA 系统的实时数据源，又是进行控制的目的地。

SCADA 所采集的数据包括摹拟量测量 (又称为“遥测”)，状态测点 (又称为“遥信”) 和脉冲累加量 (又称为“遥脉”)。

SCADA 系统的主站分为前置子系统和后台子系统，二者通过局域网相联相互进行通信。

前置子系统主要完成与厂站端及其它调度控制中心的通信，并将获得的数据发送给后台子系统。

后台子系统进行数据处理。

SCADA 把这些最近扫描的已经处理的反映被监视系统状态的数据存储在数据库中。

画面联结数据库，于是画面就直观地给出该系统状态的正确景象。

SCADA 为每一个量测量赋予一个状态和记录数值的变化趋势，当设备处于不正常状态或者运行限值已被超过时通知调度员。

SCADA-数据采集与监视控制系统SCADA系统（Supervisory Control and Data Acquisition）是一种用于数据采集和监视控制的自动化系统。

它是由许多硬件和软件组成的综合性系统，广泛应用于能源、化工、交通、水务、制造业等行业中，用于实时监视和控制远程设备和过程。

1.硬件：包括传感器、控制器、通信设备等。

传感器用于收集各种数据，比如温度、压力、流量等。

控制器用于控制和执行各种操作，比如开关、阀门、电机等。

通信设备用于数据传输和远程访问。

2.软件：包括数据采集、数据处理、数据存储和数据展示等功能。

数据采集软件用于实时收集数据，并将其传输到中央处理单元。

数据处理软件用于对数据进行处理和分析，比如计算平均值、最大值、最小值等。

数据存储软件用于将数据保存在数据库中，以便后续查询和分析。

数据展示软件用于将数据以图形、报表等形式展示给操作员。

3.人机界面：主要包括监视和控制台。

监视台用于显示实时数据和趋势图，以便操作员进行监视和分析。

控制台用于操作设备和过程，比如打开或关闭设备，调整设备参数等。

SCADA系统的主要优点是提高了生产效率和安全性。

通过实时监视和控制远程设备和过程，可以及时发现和解决问题，减少了停机时间和生产成本。

同时，SCADA系统可以提供报警和预警功能，帮助操作员快速响应异常情况，避免事故的发生。

此外1.可扩展性：SCADA系统可以根据实际需要添加或删除设备和过程，以适应不同的生产环境。

2.可靠性和稳定性：SCADA系统采用冗余设计和故障恢复机制，确保系统的可靠性和稳定性。

3.安全性：SCADA系统采用各种安全措施，比如访问权限管理、防火墙等，保护系统免受非法访问和攻击。

总之，SCADA系统是一种用于数据采集和监视控制的自动化系统，广泛应用于各个行业中。

它通过实时收集和传输数据，并提供实时的监视和控制功能，帮助操作员快速响应异常情况，提高生产效率和安全性。

SCADA系统培训教程1、SCADA系统概述SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统，主要由以下两大部分组成：下位机、上位机。

下位机负责各种数据的采集与现场设备的控制，主要设备包括法国施耐德电气公司的Modicon Quantum PLC（Programmable Logic Controller）、美国Honeywell公司的FSC（Fail Safe Controller）系统和BB公司的RTU（Remote Terminal Unit）。

其中PLC主要是采集现场阀门状态、温度、压力以及第三方通讯过来的流量计、色谱、调压撬、低压配电、发电机、阴保等参数并接收来自上位机的指令经过判断处理后输出信号对现场设备进行控制； FSC系统用于紧急停输（ESD）；RTU在分输站用作调压撬控制器，在清管站及RTU阀室用作主控制器。

上位机作为SCADA系统的人机界面（MMI），即站控计算机。

主要是提供给操作员一个监视过程参数和控制生产过程的操作显示窗口。

经过组态、编程，上位机软件里面包含了所有生产需要的动态流程图和设备的控制面板。

操作员可以根据需要浏览当前的生产流程、工艺参数，并可以通过上位机提供的设备操作控制面板，控制现场的各个可控设备。

同时上位机软件还可以根据设置的采集速率定期采集生产过程参数，并存储到硬盘上，以备操作员随时调出、查看和打印。

3、PLC系统PLC系统是SCADA系统的控制核心。

SCADA系统采用双机热备远程I/O（RIO）系统，CPU采用140 CPU 434 12A；通过远程I/O（RIO）处理器模板完成CPU 与各RIO分站之间的双向数据传输，RIO处理器模板（140 CRP 932 00）与RIO 适配器模板（140 CRA 932 00）之间采用同轴电缆网络连接；此外，系统还配置了以太网模块，实现与MMI软件和调度中心的以太网通讯。

SCADA系统，Supervisory Control and Data Acquisition，即数据采集与监视控制系统。

SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

SCADA系统组成在铁路供电系统中使用的SCADA系统常称为远动系统铁路供电远动系统即是SCADA系统在铁道电气化领域的一个最典型的应用。

主要监控：牵引供电系统：变电所、分区所、开闭所、AT所电力配电：（变）配电所、电力开关站、箱变、10/0.4kV低压变电所牵引供电SCADA系统具有信息完整、直观，有助于调度人员正确掌握系统运行状态、加快决策、快速诊断出系统故障状态提高管理效率的特点现已经成为牵引电力调度不可缺少的工具SCADA系统的基本结构SCADA系统由监控站（调度端）、被控站（被控端）及信道三大部分组成监控站：也叫调度端、控制中心设在铁路局电力调度所（或供电段段部）内完成远方对象的监控、数据统计及管理功能被控站：也叫被控端完成SCADA系统的数据采集、预处理，发送、接收及输出执行功能包括：牵引综合自动化系统电力变配电所综合自动化系统RTU（Remote Terminal Unit）接触网开关控制站信道：连接调度端与被控端的通信介质，用于传输远动信息分为有线信道、光纤信道及无线信道SCADA系统基本概念遥控：调度所发出命令以实现开关设备的远方操作如：断路器的“合”，“分”遥控分为单控，程控。

遥调：调度所直接对被控站的调压器、变压器抽头的级数进行调整遥测：遥测是将被控站的某些运行参数传送给调度所。

牵引供电系统的主要遥测对象如下进线电压进线电流主变功率27.5KV母线电压主变一次侧有功电度、无功电度馈线电流馈线故障点参数（馈线号、阻抗值、公里标）电容补偿装置电流遥信：遥信是将被控站的设备状态信号远距离传给调度所.遥信分为几大类：①位置遥信：开关对象的状态信号②非位置遥信：除开关对象位置信号外的其他故障状态信息预告遥信：轻故障信号事故遥信：重故障即事故信号对牵引供电系统涉及的主要遥信量如下：遥控对象位置信号中央信号（包括事故总信号、预告总信号、自动装置动作、控制回路断线、控制方式、所内监视、交流回路故障、直流电源故障、压互回路断线等）进线有压/失压、自投投入/撤除信号牵引变压器的各类故障信号（含保护动作信号）电容补偿装置的各类故障信号（含保护动作信号）动力变压器的各类故障信号（含保护动作信号）馈电线的各类故障信号（含保护动作信号）各开关操作机构的工作状态信号远动装置、远动通道运行状态遥视：遥视是将被控站设备的视频信号传送给调度所，进行远方图像监视亦称，视频监控系统远动信息的传输：在信道中传输的远动信息分为上行信息和下行信息。

主讲人：吕峰（北京油气调控中心）一、SCADA系统的定义及应用1、定义SCADA系统(Supervisory Control And Data Acquisition)，即监视控制与数据采集系统，以计算机控制软件系统、通信线路、现场控制与数据采集单元为基础的生产过程控制与调度自动化系统。

它能通过现场控制与数据采集单元收集场站设施的生产操作信息，并通过通信线路将信息传送到远方的调度控制中心通过计算机软件系统进行显示和报告，控制中心的操作员监视这些信息，并能向远方的场站设施发布控制指令。

一、SCADA系统的定义及应用2、应用领域SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于石油、化工、电力、给水、交通等领域。

油气管道SCADA系统的主要任务是通过各站的站控系统（PLC）或远控截断阀室（RTU）完成管道数据采集、数据处理及存储归档、设备和流程控制、故障处理、安全保护、报警等任务，同时完成批量跟踪、顺序输送、泄漏检测、输油泵运行优化、输油泵故障诊断及分析、仪表故障诊断及分析、罐区管理等功能。

调度操作人员通过SCADA 系统操作员工作站提供/显示的管道系统工艺过程的压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息，完成对管道全线的监控及运行管理。

二、油气管道SCADA系统组成油气管道SCADA系统以4C(C omputer，C ontrol，C ommunication，C RT)技术，即计算机、通讯、控制和图形显示技术为基础，网络结构主要由即中控系统(DCC)，站控系统(SCS)，以及通信系统(COMM)三部分构成,实现遥信、遥测、遥控和遥调，“四遥”功能。

二、油气管道SCADA系统组成1、中控系统SCADA系统的控制中心部分称为主站系统或中控系统，中控系统一般采用先进的服务器、工作站、网络设备等硬件，以及通讯、图形显示、过程控制、数据库等软件构成，整个中控系统是一套集数据采集、信息展示、逻辑控制、数据存储功能的复杂的软硬件系统。

本技术提供了一种数据采集与监视控制系统的模拟测试工具，包括配置文件层，编写配置文件；协议处理层，读取配置文件并根据配置文件加载不同的规约；通信数据链路层，根据规约建立虚拟数据通信链路；界面窗口层，用于显示虚拟设备的数目、名称、端口和地址以及所述虚拟设备下的单点遥信数目、双点遥信数目、遥控数目、遥测数目、遥调数目和设定值数目，点击不同虚拟设备后，自动切换到相应虚拟设备；虚拟设备调度层，为多线程实现，一个虚拟设备可以对应多个虚拟数据通道，一个虚拟数据通道对应至少一个实际设备。

本技术的模拟测试工具在SCADA系统开发初期，对于验证各个模块的功能，加快开发进度，有着硬件设备不可替代的作用。

技术要求1.数据采集与监视控制系统的模拟测试工具，其特征在于，包括配置文件层，编写配置文件；协议处理层，读取配置文件并根据配置文件加载不同的规约；通信数据链路层，根据规约建立虚拟数据通信链路；界面窗口层，用于显示虚拟设备的数目、名称、端口和地址以及所述虚拟设备下的单点遥信数目、双点遥信数目、遥控数目、遥测数目、遥调数目和设定值数目，点击不同虚拟设备后，自动切换到相应虚拟设备；虚拟设备调度层，为多线程实现，一个虚拟设备可以对应多个虚拟数据通道，一个虚拟数据通道对应至少一个实际设备。

2.根据权利要求1所述的数据采集与监视控制系统的模拟测试工具，其特征在于，所述编写配置文件采用手工编写配置文件与自动批量生成相结合。

3.根据权利要求2所述的数据采集与监视控制系统的模拟测试工具，其特征在于，所述手工编写配置文件根据实际需要测点详细参数。

4.根据权利要求2所述的数据采集与监视控制系统的模拟测试工具，其特征在于，所述自动批量生成可对每个设备批量生成数万点信息。

5.根据权利要求1所述的数据采集与监视控制系统的模拟测试工具，其特征在于，所述配置文件为xml格式。

6.根据权利要求1所述的数据采集与监视控制系统的模拟测试工具，其特征在于，所述协议为iec60870系列的101，102，103，104或mobus国际/国内规约。

工业自动化中的数据采集与监控技术随着现代科学技术的不断发展，工业自动化技术的应用愈加广泛，逐渐成为推动未来工业化进程的重要力量。

在工业自动化系统中，数据采集与监控技术是必不可少的环节，更是实现工业智能化的重要手段。

一、数据采集技术的发展在传统的工业生产中，数据采集主要是由人工实现的，这种方式存在许多缺陷，例如数据采集速度低、误差大等问题。

现代的工业自动化系统，通过引入更加先进的数据采集技术，提高了工业生产的效率和质量，降低了损失和成本。

从数据采集的体系结构来看，它可以分为传感器层、数据传输层、控制层和管理层等多个层次。

在传感器层，数据采集主要包括各种传感器通过物理信号、电信号等方式获取生产数据的过程。

在数据传输层，数据的传输方式具有多样性，可以通过有线、无线传输手段实现，例如以太网、蓝牙、红外线等。

在控制层，数据采集通常成为控制系统中的输入端，其主要任务是将传感器得到的数据传送到控制系统中。

在管理层，数据采集主要用于监测产品质量、生产效率等方面，支持企业决策。

目前，数据采集技术已经得到了广泛应用，例如在智能家居、城市运营管理和社会公共安全等方面。

数据采集技术的发展对于工业自动化系统的建设和应用具有重要的意义，成为工业自动化系统实现现代化的关键手段。

二、监控技术的应用监控技术是工业自动化中的一项重要技术手段，其主要作用是监测、控制和管理工业自动化系统，以确保系统稳定运行，并实时处理异常数据和事件。

在传统的工业自动化中，监控技术主要依靠人工进行监测。

随着科技的发展，现代工业自动化系统逐渐实现了由计算机系统实现对工业过程的实时控制和管理，监控技术也随之发展和完善。

现代工业监控技术应用智能算法和数据分析技术实现对工业过程的实时控制和管理，实现了系统管理和控制的自动化。

除了在工业生产领域中的应用，监控技术还广泛运用于城市交通、公共安全、环境保护等领域。

例如，在智慧城市建设中，多种监控技术应用于城市交通、环境监测、公共安全等多个领域，实现城市的智慧化。

什么是SCADA系统一.SCADA系统概述SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。

SCADA系统的应用领域很广，它可以应用于电力系统、给水系统、石油、化工等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。

在电力系统以及电气化铁道上又称远动系统。

SCADA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。

它可以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各项功能。

由于各个应用领域对SCADA的要求不同，所以不同应用领域的SCADA系统发展也不完全相同。

在电力系统中，SCADA系统应用较为广泛，技术发展也较为成熟。

它作为能量管理系统（EMS系统）的一个较主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。

它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员的负担，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平中方面有着不可替代的作用。

SCADA在铁道电气化远动系统上的应用较早，在保证电气化铁路的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用。

在铁道电气化SCADA系统的发展过程中，随着计算机的发展，不同时期有不同的产品，同时我国也从国外引进了大量的SCADA产品与设备，这些都带动了铁道电气化远动系统向更高的目标发展。

SCADA在石油管道工程中占有重要的地位,系统管理石油管道的顺序控制输送、设备监控、数据同步传输记录，监控管道沿线及各站控系统运行状况。

各站场的站控系统作为管道自动控制系统的现场控制单元，除完成对所处站场的监控任务外，同时负责将有关信息传送给合肥调度控制中心并接受和执行其下达的命令，并将所有的数据记录储存。

除此之外的基本功能,现在的SCADA管道系统还具备泄露检测,系统模拟,水击提前保护等新功能.二．SCADA系统发展历程SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统，全名为数据采集与监视控制系统。

工厂数据采集与监视控制系统试卷三一、填空题（每道题3分）1. 由于SCADA系统主要的安全隐患在于和，因而对权限访问管理的要求越来越严格。

2. 常见的权限访问控制方法有三类：、、。

3.RS-232串口通讯接口的信号传输距离实际上也只能用在左右。

4.国外主要通用的组态软件有：、等。

国内主要通用的组态软件有：、和等。

5.组态软件都能提供对工业自动化系统进行、、和等一系列的功能，同时也为用户实现这些功能的组态过程提供了丰富和易于使用的手段和工具。

6.IFIX 5.8主菜单主要包括、、、等。

7. 风电场SCADA系统项目权限设计由四部分组成：、、、。

8. 白名单和黑名单分别体现和两种防护方式。

9. 冗余功能是指把系统中重要服务器或者系统的一些部件，当系统发生故障时，冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作，由此减少系统的，通常指通过来增加系统的可靠性。

10. 冗余技术分为和。

11. UPS是工业系统中常用的断电保护装置，它是英语的缩写，中文称作。

12.项目整体培训流程一般包含、、三个环节，所有培训环节都是以用户学习操作使用为导向完成。

13. 项目整体验收流程一般包含、、、四个环节。

14. 项目后期维护分为、和三种。

15. 以计算机为例，其服务器及电源等重要设备，都采用甚至的配置。

16.报警一览对象根据系统的报警和SCADA配置，可以显示信息。

17.RS-232接口最常用的DB9针针脚定义是。

18WEB服务器主要是完成系统的HTTP远程发布，将转换为，为用户提供远程浏览。

19.综合布线图主要用于表示项目上面的布线情况，从上面可以看出、、、等等相关信息。

20. 合理布设电缆可以，必须之间的分布电容和电感。

二、问答题（每道题5分）1. 雷击防护分为哪两种？2. SCADA系统现场培训以什么目的为导向进行？3. 在培训过程中遇到用户问到自己不会的技术问题，应该如何灵活应对？4. iFIX软件中组帐户的意义是什么？5．一个实时数据库系统的优劣，主要体现在哪些方面？6.创建关系数据库与数据库表常用两种方式是什么？。