蘇敏

（哈爾濱市燃?xì)夤こ淘O(shè)計研究院，黑龍江 哈爾濱 150016）

1 SCADA系統(tǒng)

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)。SCADA系統(tǒng)是以計算機(jī)為基礎(chǔ)的生產(chǎn)過程控制與調(diào)度自動化系統(tǒng)。它可以對現(xiàn)場的運行設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號報警等各項功能。

在燃?xì)庑袠I(yè)中，SCADA系統(tǒng)應(yīng)用比較廣泛，技術(shù)發(fā)展也趨于成熟，有著信息完整、提高效率、正確掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)、加快決策、能幫助快速診斷出系統(tǒng)故障狀態(tài)等優(yōu)勢，現(xiàn)已經(jīng)成為燃?xì)庹{(diào)度不可缺少的工具。它對提高燃?xì)夤芫W(wǎng)運行的可靠性、安全性與經(jīng)濟(jì)效益，減輕調(diào)度員的負(fù)擔(dān)，實現(xiàn)燃?xì)庹{(diào)度自動化與現(xiàn)代化，提高調(diào)度的效率和水平等方面有著不可替代的作用。

SCADA系統(tǒng)包括站控系統(tǒng)(SCS)和遠(yuǎn)程控制終端(RTU)以及現(xiàn)場儀表，可實現(xiàn)以下功能：

1.1 對燃?xì)鉁囟?、壓力、流量、可燃?xì)怏w濃度等參數(shù)設(shè)指示、記錄、報警；

1.2 當(dāng)工藝裝置出現(xiàn)異常情況時，可實現(xiàn)緊急自動停車，以保護(hù)人員和設(shè)備的安全；

1.3 對門站、調(diào)壓站進(jìn)行視頻監(jiān)控和入侵報警，防止非正常進(jìn)入；

1.4 對各級調(diào)壓站的工藝參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，并實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

SCADA系統(tǒng)硬件主要包括SCADA服務(wù)器、通訊服務(wù)器、歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器、操作員工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及打印機(jī)等。站控系統(tǒng)主要包括計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、過程控制單元（PLC或RTU）、數(shù)據(jù)通信接口等。其中，PLC或RTU是系統(tǒng)中最重要的設(shè)備。

PLC，即可編程控制器（Programmable logic Controller），是指以計算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的新型工業(yè)控制裝置。在1987年國際電工委員會（International Electrical Committee）頒布的PLC標(biāo)準(zhǔn)草案中對PLC做了如下定義：“PLC是一種專門為在工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的數(shù)字運算操作的電子裝置。它采用可以編制程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序運算、計時、計數(shù)和算術(shù)運算等操作的指令，并能通過數(shù)字式或模擬式的輸入和輸出，控制各種類型的機(jī)械或生產(chǎn)過程。PLC及其有關(guān)的外圍設(shè)備都應(yīng)該按易于與工業(yè)控制系統(tǒng)形成一個整體，易于擴(kuò)展其功能的原則而設(shè)計。”

從結(jié)構(gòu)上分，PLC分為固定式和組合式（模塊式）兩種。固定式PLC包括CPU板、I/O板、顯示面板、內(nèi)存塊、電源等，這些元素組合成一個不可拆卸的整體。模塊式PLC包括CPU模塊、I/O模塊、內(nèi)存、電源模塊、底板或機(jī)架，這些模塊可以按照一定規(guī)則組合配置。

CPU是PLC的核心，起神經(jīng)中樞的作用，每套PLC至少有一個CPU，它按PLC的系統(tǒng)程序賦予的功能接收并存貯用戶程序和數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場輸入裝置送來的狀態(tài)或數(shù)據(jù)，并存入規(guī)定的寄存器中，同時診斷電源和PLC內(nèi)部電路的工作狀態(tài)和編程過程中的語法錯誤等。進(jìn)入運行后，從用戶程序存貯器中逐條讀取指令，經(jīng)分析后再按指令規(guī)定的任務(wù)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號，去指揮有關(guān)的控制電路。

CPU主要由運算器、控制器、寄存器及實現(xiàn)它們之間聯(lián)系的數(shù)據(jù)、控制及狀態(tài)總線構(gòu)成。CPU單元還包括外圍芯片、總線接口及有關(guān)電路。內(nèi)存主要用于存儲程序及數(shù)據(jù)，是PLC不可缺少的組成單元。

PLC與電氣回路的接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態(tài)，輸出點反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號變換成數(shù)字信號進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。I/O分為開關(guān)量輸入（DI）、開關(guān)量輸出（DO）、模擬量輸入（AI）、模擬量輸出（AO）等模塊。

PLC電源用于為PLC各模塊的集成電路提供工作電源。同時，有的還為輸入電路提供24V的工作電源。電源輸入類型有：交流電源（220VAC或110VAC），直流電源（常用的為24VDC）。

大多數(shù)模塊式PLC使用底板或機(jī)架，其作用是：電氣上實現(xiàn)各模塊間的聯(lián)系，使CPU能訪問底板上的所有模塊，機(jī)械上實現(xiàn)各模塊間的連接，使各模塊構(gòu)成一個整體。

PLC系統(tǒng)還包括上位機(jī)、人機(jī)界面、通訊設(shè)備等其它設(shè)備。

PLC軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)程序和用戶程序兩部分組成。系統(tǒng)程序包括監(jiān)控程序、編譯程序、診斷程序等，主要用于管理全機(jī)、將程序語言翻譯成機(jī)器語言，診斷機(jī)器故障。系統(tǒng)軟件由PLC廠家提供并已固化在EPROM中，不能直接存取和干預(yù)。用戶程序是用戶根據(jù)現(xiàn)場控制要求，用PLC的程序語言編制的應(yīng)用程序以實現(xiàn)各種控制。STEP7是用于SIMATIC可編程邏輯控制器組態(tài)和編程的標(biāo)準(zhǔn)軟件包，也就是用戶程序，我們就是使用STEP7來進(jìn)行硬件組態(tài)和邏輯程序編制，以及邏輯程序執(zhí)行結(jié)果的在線監(jiān)視。

RTU，即遠(yuǎn)程控制終端(Remote Terminal Units)，除具備對現(xiàn)場信號、設(shè)備的監(jiān)測和控制外，還具有更優(yōu)良的通訊能力和更大的存儲容量，適用于無人值守的、惡劣的溫度和濕度環(huán)境。

2 應(yīng)用

某城市燃?xì)夤芫W(wǎng)包括1座門站和5座高--中壓調(diào)壓站。調(diào)度控制中心設(shè)置在門站，門站設(shè)置SCADA系統(tǒng)和SCS系統(tǒng)各一套。調(diào)壓站中1座為有人值守站，設(shè)置SCS系統(tǒng)一套，其余4座為無人值守站，各設(shè)一套RTU系統(tǒng)。工藝現(xiàn)場采用隔爆型變送器及電氣設(shè)備。

DCS系統(tǒng)，即集散控制系統(tǒng)，屬90年代國際先進(jìn)水平大規(guī)模控制系統(tǒng)。它適用于測控點數(shù)多、測控精度高、測控速度快的工業(yè)現(xiàn)場。其特點是分散控制和集中監(jiān)視，組網(wǎng)通訊能力、測控功能強(qiáng)，運行可靠，易于擴(kuò)，組態(tài)方便，操作維護(hù)簡便，但系統(tǒng)的價格昂貴。

SCADA系統(tǒng)屬中小規(guī)模的測控系統(tǒng)。它集中了PLC系統(tǒng)的現(xiàn)場測控功能強(qiáng)和DCS系統(tǒng)的組網(wǎng)通訊能力的兩大優(yōu)點，性能價格比高。所以在燃?xì)庑袠I(yè)的管理中，SCADA系統(tǒng)更加經(jīng)濟(jì)適用。

[1]林小峰.可編程控制器原理及應(yīng)用 .北京：高等教育出版社，1994

[2]陸德民.石油化工自動控制設(shè)計手冊（第三版）北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1999.08

[3]張萬忠.可編程控制器應(yīng)用技術(shù) 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2001.12

[4]于慶廣.可編程控制器原理及系統(tǒng)設(shè)計 北京：清華大學(xué)出版社.2004