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SCADA系統(tǒng)類型確定與設(shè)備選型

時(shí)間:2018-12-20 14:17:41來(lái)源:李興明

導(dǎo)語(yǔ):?與其他的控制系統(tǒng)相比,SCADA系統(tǒng)的設(shè)備選型范圍更廣,靈活性更大。在進(jìn)行設(shè)備選型前,首先要確定所選用的系統(tǒng)類型。由于SCADA系統(tǒng)解決方案的多樣性,因此,要通過(guò)深入地分析,在滿足用戶需求的前提下,為用戶選擇一個(gè)性/價(jià)比較高的系統(tǒng),讓最終用戶滿意。

與其他的控制系統(tǒng)相比,SCADA系統(tǒng)的設(shè)備選型范圍更廣,靈活性更大。在進(jìn)行設(shè)備選型前,首先要確定所選用的系統(tǒng)類型。由于SCADA系統(tǒng)解決方案的多樣性,因此,要通過(guò)深入地分析,在滿足用戶需求的前提下,為用戶選擇一個(gè)性/價(jià)比較高的系統(tǒng),讓最終用戶滿意。

1.系統(tǒng)類型的確定

一般而言,SCADA系統(tǒng)上位機(jī)選擇通常是商用計(jì)算機(jī)或工控機(jī),再配置服務(wù)器。主要的不同體現(xiàn)在下位機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)。幾種主要的下位機(jī)有:

(1)PLC或PAC—適合于模擬量比較少,數(shù)字量較多的應(yīng)用

(2)各種RTU—適合于監(jiān)控點(diǎn)極為分散,且每個(gè)監(jiān)控點(diǎn)1/O點(diǎn)不多的應(yīng)用。

(3)具有通信接口的儀表—適合于以計(jì)量為主的應(yīng)用,如熱電廠熱能供應(yīng)計(jì)量和監(jiān)控等。

(4)PLC與分布式模擬量采集模塊混合系統(tǒng)——適合于模擬與數(shù)字混合系統(tǒng),用戶對(duì)系統(tǒng)價(jià)格比較敏感,且模擬量控制要求不高的應(yīng)用。

(5)其他各種專用的下位機(jī)控制器。

當(dāng)然,對(duì)于一些小的系統(tǒng)可以采取集中監(jiān)控方式,即硬件選用商用機(jī)或工控機(jī)計(jì)算機(jī),再配置各種數(shù)據(jù)采集板卡或遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊,應(yīng)用軟件采用通用軟件,如Visualbasic、Visualc++等開發(fā)上述下位機(jī)系統(tǒng)中,多數(shù)都具有系列化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu),有利于系統(tǒng)設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)要求任意選擇,像搭積木般地組建系統(tǒng)。這種方式能夠提高系統(tǒng)開發(fā)速度提高系統(tǒng)的技術(shù)水平和性能,增加可靠性,也有利于系統(tǒng)維護(hù)。

與一般的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相比,SCADA系統(tǒng)中通信方式最為多樣和復(fù)雜,其包含的通信網(wǎng)絡(luò)和層次也比較多,特別是對(duì)于大型SCADA系統(tǒng)。

2.設(shè)備選型

SCADA系統(tǒng)的設(shè)備選型包括以下幾個(gè)部分。

1)上位機(jī)系統(tǒng)選型

上位機(jī)系統(tǒng)選型主要選擇監(jiān)控主機(jī)、操作計(jì)算機(jī)、服務(wù)器及相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)、打印、UPS等設(shè)備。計(jì)算機(jī)品牌較多,可以選擇在CPU主頻、內(nèi)存、硬盤、顯示卡、顯示器等各方面滿足要求的品牌計(jì)算機(jī)。當(dāng)然,若對(duì)可靠性要求更髙,可以選擇工控機(jī)。一般而言,工控機(jī)的配置要比商用機(jī)的配置要低一些(同樣配置的工控機(jī)與商用機(jī)比較,工控機(jī)的上市時(shí)間更晩)。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)要求合理地進(jìn)行選型。監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)多配置大屏幕顯示器。在許多大型SCADA系統(tǒng)監(jiān)控、調(diào)度中心,一般都配置有大屏幕顯示系統(tǒng)或模擬屏,以方便對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控和調(diào)度,但這些設(shè)備要專門的廠家來(lái)設(shè)計(jì)制造。

上位機(jī)在選型時(shí)還要考慮組態(tài)軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)和其他應(yīng)用軟件,以滿足生產(chǎn)監(jiān)控和全廠信息化管理對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、分析和打印等的要求

2)下位機(jī)選型

根據(jù)所確定的下位機(jī)類型,選擇相應(yīng)的產(chǎn)品。下位機(jī)產(chǎn)品的選擇范圍極廣,現(xiàn)有的絕大多數(shù)產(chǎn)品都能滿足一般SCADA系統(tǒng)對(duì)下位機(jī)的功能要求。建議選擇主流廠商的主流產(chǎn)品,這樣維護(hù)、升級(jí)、售后服務(wù)都有保證,系統(tǒng)開發(fā)時(shí)能有足夠的技術(shù)支持和參考資料。而且這類產(chǎn)品用量大,用戶多,其性能可以得到保證。

下位機(jī)選擇時(shí),要特別注意下位機(jī)的控制器模塊的內(nèi)存容量、工作頻率(掃描時(shí)間)編程方式與語(yǔ)言支持、通信接口和組網(wǎng)能力等,以確保下位機(jī)有足夠的數(shù)據(jù)處理能力、控制精度與速度,方便程序開發(fā)和調(diào)試。下位機(jī)的選擇還要考慮到所選用的組態(tài)軟件是否支持該設(shè)備。

在進(jìn)行I/O設(shè)備選擇時(shí),要注意I/O設(shè)備的通道數(shù)、通道隔離情況、信號(hào)類型與等級(jí)等。對(duì)于模擬量模塊還要考慮轉(zhuǎn)換速率與轉(zhuǎn)換精度。下位機(jī)系統(tǒng)數(shù)字量I/O設(shè)備選型時(shí),對(duì)于輸岀模塊,要注意根據(jù)控制裝置的特性選擇繼電器模塊、晶體管模塊還是晶閘管,要注意電壓等級(jí)和負(fù)載對(duì)觸點(diǎn)電流的要求;對(duì)于輸入模塊,要注意是選源型設(shè)備還是漏型設(shè)備(如果有這方面的要求)。另外,還要注意特殊功能模塊與通信模塊的選擇。

在下位機(jī)系統(tǒng),要注意I/O設(shè)備與現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間的隔離,特別是在化工、石化等場(chǎng)合,要使用安全柵等設(shè)備。對(duì)于數(shù)字量輸入和輸出,可以使用繼電器做電氣隔離。

3)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備

SCADA系統(tǒng)中通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備選型較復(fù)雜。首先在SCADA系統(tǒng)中,有運(yùn)用于下位機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)總線或設(shè)備級(jí)總線;有實(shí)現(xiàn)下位機(jī)聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)總線;有連接各個(gè)下位機(jī)與上位機(jī)的有線或無(wú)線通信。特別是對(duì)于大范圍長(zhǎng)距離通信,通常要借助于電信的固定電話網(wǎng)絡(luò)或移動(dòng)通信公司的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,而這會(huì)造成一些用戶不可控的因素。例如,通信質(zhì)量受制于這些服務(wù)提供商的服務(wù)水平。因此,在選擇通信方式時(shí),盡量選擇用戶可以掌控的通信方式和通信介質(zhì)。通信系統(tǒng)的通信設(shè)備與介質(zhì)的選擇主要要滿足數(shù)據(jù)傳輸對(duì)帶寬、實(shí)時(shí)性和可靠性的要求。對(duì)于通信可靠性要求高的場(chǎng)合,可以考慮用不同的通信方式冗余。如有線通信與無(wú)線通信的冗余,以有線為主,無(wú)線通信做后備。

4)儀表與控制設(shè)備

儀表與控制設(shè)備主要包含傳感器、變送器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的選擇。這些裝置的選擇是影響控制精度的重要因素之一。根據(jù)被控對(duì)象的特點(diǎn),確定執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用何種類型,應(yīng)對(duì)多種方案進(jìn)行比較,綜合考慮工作環(huán)境、性能、價(jià)格等因素?fù)駜?yōu)而用檢測(cè)儀表可以將流量、速度、加速度、位移、濕度等信號(hào)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)電量信號(hào)。對(duì)于同樣一個(gè)被測(cè)信號(hào),有多種測(cè)量?jī)x表能滿足要求。設(shè)計(jì)人員可根據(jù)被測(cè)參數(shù)的精度要求、量程、被測(cè)對(duì)象的介質(zhì)類型與特性和使用環(huán)境等來(lái)選擇檢測(cè)儀表。為了減少維護(hù)工作量,可以盡量選用非接觸式測(cè)量?jī)x表,這也是目前儀表選型的一個(gè)趨墊。對(duì)于一些檢測(cè)點(diǎn),只關(guān)心定性的信息時(shí),可以選用開關(guān)量檢測(cè)設(shè)備,如物位開關(guān)、流量開關(guān)、壓力開關(guān)等,以降低硬件設(shè)備費(fèi)用。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)是控制系統(tǒng)中必不可少的組成部分,它的作用是接受計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制信號(hào),并把它轉(zhuǎn)換成調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的動(dòng)作,使生產(chǎn)過(guò)程按預(yù)先規(guī)定的要求正常運(yùn)行。

執(zhí)行機(jī)構(gòu)分為氣動(dòng)、電動(dòng)和液壓3種類型。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低、防火防爆;電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是體積小、種類多、使用方便;液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是推力大、精度高。另外,還有各種有觸點(diǎn)和無(wú)觸點(diǎn)開關(guān),也是執(zhí)行機(jī)構(gòu),能實(shí)現(xiàn)開關(guān)動(dòng)作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)選型時(shí)要注意被控系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度與頻率等是否有要求。

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