SCADA系統(tǒng)構(gòu)成原理

　　SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控與采集系統(tǒng)。它綜合利用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、控制技術(shù)及測(cè)控儀表技術(shù)，對(duì)測(cè)控點(diǎn)分散的各種過(guò)程或設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、顯示、網(wǎng)絡(luò)發(fā)布、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等功能，為安全生產(chǎn)、調(diào)度、管理、優(yōu)化和故障診斷提供必要和完整的數(shù)據(jù)及技術(shù)手段。

　　化工倉(cāng)儲(chǔ)SCADA系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成

　　系統(tǒng)主要是對(duì)液體及氣體介質(zhì)的化工品儲(chǔ)運(yùn)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控及管理，是為了加強(qiáng)對(duì)庫(kù)區(qū)重要裝置或運(yùn)行設(shè)備(儲(chǔ)罐、泵組、閥門、管道、現(xiàn)場(chǎng)儀表等)的狀態(tài)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控和數(shù)據(jù)、報(bào)表等管理，提高庫(kù)區(qū)自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)水平，保障設(shè)備運(yùn)行的可靠性，改善操作人員的工作條件，降低勞動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)營(yíng)成本、確保庫(kù)區(qū)牛產(chǎn)安全，最終提高庫(kù)區(qū)的運(yùn)行管理水平和經(jīng)濟(jì)效益。

　　化工倉(cāng)儲(chǔ)SCADA系統(tǒng)按功能分為罐區(qū)液位監(jiān)控系統(tǒng)、碼頭裝卸監(jiān)控系統(tǒng)、火車或汽車裝卸管理系統(tǒng)、油氣回收系統(tǒng)、消防系統(tǒng)、周界系統(tǒng)、門禁一卡通等子系統(tǒng)。

　　化工倉(cāng)儲(chǔ)SCADA系統(tǒng)按層級(jí)分為：一體化管理平臺(tái)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)、核心監(jiān)控系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)儀表系統(tǒng)，其包含的范圍及系統(tǒng)層級(jí)結(jié)構(gòu)圖如下：

　　SCADA系統(tǒng)的組成單元配置簡(jiǎn)述

　　一、一體化管理平臺(tái)儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)(MES系統(tǒng))

　　針對(duì)化工倉(cāng)儲(chǔ)的特點(diǎn)，定制開(kāi)發(fā)的MES軟件，在危化品儲(chǔ)運(yùn)管理中有非常好的實(shí)用性。

　　二、上位機(jī)系統(tǒng)的配置及功能

　　上位機(jī)系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)通訊設(shè)備、打印機(jī)、操作臺(tái)、大屏幕顯示以及UPS系統(tǒng)等組成。服務(wù)器計(jì)算機(jī)安裝大型數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、工業(yè)組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的永久存儲(chǔ)以及為其它系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口服務(wù)。操作員站用于軟件開(kāi)發(fā)、操作、監(jiān)控以及WEB發(fā)布功能等。UPS有效提高使用電源的安全性與可靠性，為用戶最重要的設(shè)備提供安全無(wú)憂的電力保障。

　　上位機(jī)系統(tǒng)的功能

　　2.1畫面顯示功能

　　畫面組成：總貌畫面、索引畫面、分罐組畫面、單罐畫面、流程圖畫面、控制分組畫面、回路參數(shù)畫面、趨勢(shì)圖曲線顯示畫面、報(bào)警匯總畫面

　　2.2報(bào)警功能

　　報(bào)警類型：工藝過(guò)程報(bào)警、故障報(bào)警、連鎖動(dòng)作報(bào)警、緊急停車報(bào)警、其他自定義的報(bào)警;

　　2.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理功能

　　存儲(chǔ)現(xiàn)場(chǎng)儀表測(cè)量以及狀態(tài)數(shù)據(jù)、操作記錄數(shù)據(jù)，為其它系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口。

　　2.4聯(lián)鎖及過(guò)程啟?？刂乒δ?/strong>

　　實(shí)現(xiàn)液位開(kāi)關(guān)、氣體泄漏、超壓、超溫與切斷閥、泵等設(shè)備的聯(lián)鎖控制功能。

　　2.5報(bào)表生成及打印功能

　　實(shí)現(xiàn)即時(shí)報(bào)表、定期報(bào)表、報(bào)警匯總報(bào)表、操作記錄報(bào)表的輸出打印功能

　　2.6 操作安全

　　根據(jù)企業(yè)的管理級(jí)別設(shè)置不同級(jí)別操作權(quán)限。

　　2.7 WEB發(fā)布功能

　　通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)及WEB軟件，管理人員可以實(shí)時(shí)掌握生產(chǎn)情況。

　　2.8大屏幕實(shí)時(shí)顯示功能

　　通過(guò)全彩高清的大屏幕為客戶展現(xiàn)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)情況及工藝參數(shù)。

　　三、PLC或SIS核心控制器單元部分

　　PLC核心控制單元控制器常用品牌為SIEMENS，GE，AB等，對(duì)于倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)規(guī)模比較大的項(xiàng)目，PLC一般要求采用中大型的設(shè)備，PLC主控設(shè)備采用硬冗余的雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)，CPU模塊、電源模塊、以太網(wǎng)模塊、網(wǎng)絡(luò)都采用冗余配置，任何一個(gè)主控設(shè)備故障，不能導(dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓，冗余的切換完全實(shí)現(xiàn)無(wú)擾動(dòng)切換。

　　PLC控制器在使用過(guò)程中的功能：

　　(1)邏輯控制功能

　　PLC系統(tǒng)控制站具備連續(xù)過(guò)程控制(主要有定值、比值、串級(jí)、分程、PID調(diào)節(jié)等)、批量控制、順序控制(執(zhí)行控制邏輯、聯(lián)鎖邏輯、安全保護(hù)等)、配方管理等功能，完全能滿足常規(guī)過(guò)程控制的功能和速度要求。

　　(2)數(shù)據(jù)采集功能

　　控制站和采集站將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集進(jìn)系統(tǒng)，通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和報(bào)警數(shù)據(jù)傳送到上位機(jī)，并存入數(shù)據(jù)庫(kù)和硬盤，供隨意調(diào)用。

　　(3)全面的過(guò)程I/O接口

　　全面的過(guò)程I/O接口模擬量輸入(4-20mA)、RTD輸入、數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、模擬量輸出、RS232，RS485串行通訊接口、DP總線接口、TCP/IP接口等。

　　(4)豐富的通訊功能

　　豐富的通訊功能控制器配置有以太網(wǎng)通訊接口，可以通過(guò)以太網(wǎng)和上位機(jī)進(jìn)行通訊。同時(shí)控制站通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線從I/O站采集數(shù)據(jù)，并將控制信號(hào)發(fā)送到I/O模塊的輸出通道。

　　(5)掉電保護(hù)功能

　　控制器具有掉電自動(dòng)保護(hù)數(shù)據(jù)和來(lái)電自動(dòng)恢復(fù)數(shù)據(jù)等功能。當(dāng)系統(tǒng)斷電及故障情況下，可以有效的保護(hù)的數(shù)據(jù)保存。

　　(6)報(bào)警功能

　　①模擬輸入信號(hào)超出信號(hào)范圍

　?、谀M輸入信號(hào)超出高、低限值

　?、勰M輸入信號(hào)變化率超出限定范圍

　?、苣M輸出信號(hào)超出高、低幅值

　?、輸?shù)字輸入信號(hào)為報(bào)警狀態(tài)

　?、尥ㄓ嵵袛鄨?bào)警和系統(tǒng)本身故障

　　(7)PLC系統(tǒng)應(yīng)具備完整的自診斷系統(tǒng)，并且定時(shí)自動(dòng)或人工啟動(dòng)診斷系統(tǒng)，并在監(jiān)控站CR下上顯示自診斷狀態(tài)和詳細(xì)結(jié)果。

　　(8)PLC系統(tǒng)具備良好的冗錯(cuò)能力，即當(dāng)某些模塊發(fā)生故障后，不影響整個(gè)系統(tǒng)的有效工作。

　　四、現(xiàn)場(chǎng)核心儀表

　　為了滿足液體危化品倉(cāng)儲(chǔ)罐區(qū)的液位、溫度、壓力及數(shù)據(jù)監(jiān)控，并為了滿足整個(gè)液體危化品儲(chǔ)運(yùn)系統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程、安全控制的功能，現(xiàn)場(chǎng)核心儀表包括了液位、溫度、壓力、控制閥等設(shè)備。

　　(1)液位儀表

　　液位儀表是化工倉(cāng)儲(chǔ)SCADA系統(tǒng)的最重要的儀表，它用于實(shí)現(xiàn)，儀表精度要求達(dá)到毫米級(jí)別，儀表與自控系統(tǒng)采用數(shù)字通訊(RS485或HART協(xié)議)。

　　罐容計(jì)算是利用相關(guān)數(shù)據(jù)及公式計(jì)算儲(chǔ)罐的體積、質(zhì)量，用于庫(kù)存及進(jìn)出料管理，它通過(guò)測(cè)量的液位數(shù)據(jù)查表獲取體積數(shù)據(jù)，然后通過(guò)測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)采用VCF公式計(jì)算液位密度數(shù)據(jù)，最后通過(guò)體積“密度計(jì)算出當(dāng)前儲(chǔ)罐的液體質(zhì)量。罐容計(jì)算完成后，數(shù)據(jù)可以永久儲(chǔ)存，可以形成各種報(bào)表，也可以以為ERP、MIS等系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)接口。

　　典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如下(供參考)