下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
采用SCAD系统可以带来一系列的经济和社会效益，包括：
· 极大地提高了生产和运行管理的安全性能和可靠程度。
· 生产配方管理的自动化可大大提高产品的质量和生产的效率。
· 极大地减少了生产人员面临恶劣工作环境的可能性，保证了工作过程中第一位的人员的安全性。
· 可大大地减少不必要的人工浪费。
· 通过生产过程的集中控制和管理，极大地提高企业作为一个整体效率的竞争能力。
· 系统通过对设备生产趋势的保留和处理，可提高预测突发事件的能力，在紧急情况下的快速反应和处理能力，可极大地减少生命和财产的损失，从而带来潜在的社会和经济效益。
正因为如此，SCADA系统获得了大量的应用。
在电力系统中，SCADA系统应用最为广泛，技术发展也最为成熟。它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系统，有着信息完整、效率高、能正确掌握系统运行状态、可加快决策、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发挥着不可替代的作用。目前我国骨干输变电线路上的超高压变电站（500KV、220KV及绝大部分110KV变电站）大多已经建立起光纤传输连接，并在生产管理上建立了SCADA系统，可以进行中心调度、地区调度的多级监控、调度管理。
图1.12所示为典型的电力SCADA系统结构图。该系统采用集中管理、分散布置的模式，分层、分布式的系统结构。系统由站内管理层、数据通信层、基础设备层组成，其中：
（1）站内管理层实现变电所控制室对本变电所设备的监视、报警功能，并负责变电所综合自动化系统与综合监控系统之间的数据交换。包括双冗余通信控制器、双冗余以太网交换机、工作站、自动化屏、智能测控单元（含DI/DO/AI模块）等设备。
（2）数据通信层实现变电所内管理层与基础设备层之间的通信。包括光电转换装置、光缆、通信电缆等设备。
（3）基础设备层实现对基础设备数据的采集、测量等功能。包括220kV等不同电压等级交流保护测控单元、直流保护测控单元、交直流电源屏系统监控单元、变压器与整流器监控单元、钢轨电位限制装置、排流柜测控装置、电度表等设备。
系统还配置有GPS精密对时设备，这是电力SCADA系统与一般行业SCADA系统的一个重要不同之处。
图1.12 电力SCADA系统结构图
在武广高铁上采用SCADA技术建立了铁路防灾系统。武广高铁全长995公里，有10个车站，3个数据调度中心，分别位于武昌新火车站、长沙火车站和广州南站内。全线共设置155个防灾监控单元，包括2处监控数据处理设备、2处调度所监控设备。整个防灾监控系统采用贝加莱公司的SCADA产品。该系统实现了对远程无人值守站点、环境恶劣站点的监控。系统设有风速监测站点109个、雨量监测站点51个、异物监测站点125个，可以将暴风在机车运行时产生的影响，暴雨造成的潜在泥石流、路基受陷等潜在的因素，以及在桥梁、隧道、山体等区段出现异物进入轨道与运行区域时，及时进行数据采集，并将上述数据上传给调度中心，以便能够及时给出调整。由于该SCADA系统的可靠运行对于保障列车的运行安全和乘客的生命安全具有非常重要的作用，因此，在进行SCADA系统配置时，采用了冗余设计，包括电源、机架、CPU、I/O和通信等。
楼宇自动化系统的上位机通常采用组态软件开发，下位机主要是各种DDC控制器。上位机通过楼宇自动化常用的总线及其他通信协议与下位机通信，完成数据采集与集中监控功能。通常楼宇SCADA系统包括多个子系统，它们分别是高压配电监控系统、低压配电监控系统、供水监控系统、排污监控系统、中央空调系统、照明监控系统、电梯集群管理系统、停车场监控系统。
1.高压配电监控系统
高压配电监控主要实现对市电进线和高压出线的电压、电流、不平衡电流、有功功率、无功功率、功率因数、相角等参数的采集显示，包括对变压器各参数的采集显示。
2.低压配电监控系统
低压配电监控主要是对各控制柜（包括：市电进线柜、市发电转换柜、低压联络柜、空调动力开关柜、供水动力开关柜、排污动力开关柜、自设备间动力柜、电梯动力开关柜、路灯照明开关柜、安防动力开关柜、楼层动力开关柜、停车场动力开关柜、地下层动力开关柜）电参数的采集显示。
3.供水监控系统
供水监控系统主要是对供水加压泵（包括补压泵）的状态监控，地下水池的水位检测（溢出水位、生活水位、消防水位），变频器及进水蝶阀状态的监控。加压泵组变频调速采用一台变频器带多台泵方式，压力过大时，依次变频调速到停止各加压泵，当用水量较小时用补压小泵供压，从而达到节能的目的。为均衡各个加压泵的运行时间，延长加压泵组的使用寿命，每次启动的第一台加压泵是累计工作时间最少的加压泵。
4.排污监控系统
排污监控系统主要对各个排污泵运行状态的监控及污水池污水液位的监测。控制排污泵定时启动排污，污水池污水液位过低时连锁关闭排污泵，污水液位过高时自动启动排污泵并报警。
5.中央空调系统
中央空调系统参考供水温度、回水温度及其温差，通过DDC控制器对制冷机组进行状态控制。参考供回水压差控制冷水机组/冷却机组的运行状态。按顺序启动和停止冷冻系统，以保证系统正常运转。
在新风机组及风机盘管的控制中按时间程序和最佳启停控制送风机运行，起动次数、运行时间累计。根据新风温度和房间温度设定值，通过最佳启停控制器，计算出空调机开/关的最佳时间，以达到节省能源的目的。
DDC按温度传感器提供的送风温度与其设定值的偏差作PID计算，调节冷冻水阀的开度，以保持送风温度。可以根据现场的具体情况和用户的要求，对这些程序中的参数及连锁点进行修改和设定。
6.照明监控系统
照明监控系统主要包括各个楼层的照明监控、地下室照明监控、楼顶照明灯监控、航空指示灯的监控、路灯监控等。该系统采集、控制点多，数据量大，是ControX强大的数据处理能力的完美体现。
7.电梯集群管理系统
电梯集群管理系统是由上位机完成对电梯运行情况的管理、监测和启动、停止及定时维护等控制工作，由下位机PLC完成电梯运行过程中的逻辑控制功能。上位机可实现的功能包括电梯到层数、电梯运行状况，以及电梯维护、运行、停止状态等。
8.停车场监控系统
停车场监控系统是对出入车辆的管理系统。车辆的出入及收费采用IC卡管理系统，对长期用户可用月卡，对来访车辆可用临时IC卡，所有IC卡均经读卡机自动收费。此外，还可在小区出入口设置摄像机对来往车辆进行自动监控，把车辆的资料（车牌号码、颜色等）传输到上位机监控系统中。当有车辆离开时，司机所持的IC卡必须和电脑资料一致时才能升杆放行。
SCADA系统在油气长距离输送中占有重要的地位，它对油气输送有关的首站、门站、分输站、压气站、阀室、末站等场站设备进行监控。SCADA系统由调度中心、场站常规控制系统、安全仪表系统，以及连接调度中心和场站控制系统的通信网络组成。在控制层级上，具有控制中心级、站控、现场设备级和手动4级结构，可以选择一种模式进行操作。在正常情况下管道沿线各站无须人工干预，各站在调度控制中心的统一指挥下完成各自的工作。经调度控制中心授权后，可将控制权切换到站控级。当数据通信系统发生故障时，由站控级自动接管控制权，完成对本站的监视控制。当进行设备、通信系统检修或紧急停车时，可采用就地控制。
1. 调度/监控中心的作用
（1）监视各站的工作状态及设备运行情况，采集与存储场站主要运行数据和状态信息，它们包括如下。
① 参数检测：进出站油温、油压；首站、清管站、末站和分输站流量；输油泵机组（包括原动机及辅机）的有关数据；油灌液位、油温及储油量，泵机组进出口油温、油压及流量，燃料油压力及流量；泵站出站压力调节间的开度及阀前、后压差；站母线电压、输油泵电机电流等。此外，在场站还采用在线气相色谱分析仪，实时监测天然气的组份，保证计量的准确度。
② 报警信号：油品进站压力过低，出站压力过高；油灌液位（高、低）超限；停电。输油泵机组故障停运；出站调节间故障；输油泵机组轴承温度过高，振动量过大；安全阀、泄压阀动作等。
③ 状态量检测：输油泵机组、出站调节阀和主要阀门的运行状态。
（2）远程监控功能，主要有：
① 从远方各输油站PLC采集数据，监视各输油站工作状态及设备运行情况。记录重要事件的发生，工艺参数及设备运行状态参数超限报警，显示、打印报警报告。
② 给远方各输油站的PLC发送指令（同时进行指令记录），程序自动启停机组、开关阀门及自动切换工艺流程。
③ 对需要调节的主要参数如压力、油温、流量进行远方给定和自动调节，对各输油站的工艺参数及设备运行状态参数的报警值及停机（跳闸）设定值可进行远方修改。
④ 显示管道全线的工作状态，打印管道全线运行报告。
⑤ 对管道全线密闭输送进行水击超前保护控制。
⑥ 对管道全线进行实时工艺计算和优化运行控制。
⑦ 对管道全线进行清管控制。
⑧ 对管道全线及各站运行的设备状态及工艺参数进行现场趋势显示和历史趋势显示。
⑨ 对系统设备的故障与事件等具有自检功能。
（3）安全与管理等功能，主要有：
① 发布ESD（紧急停车）指令。
② 系统时钟同步。
③ 数据通信信道故障时主备信道间的切换。
④ 向管道沿线各站下达压力和流量设定值。
2. 场站常规控制系统的主要功能
（1）过程变量巡回检测和数据处理。
（2）向控制中心报告经选择的数据和报警。
（3）提供画面、图像显示。
（4）除执行控制中心的控制命令外，还可独立进行工作，实现PID及其他控制。
（5）实现流程切换。
（6）联锁保护功能。
（7）进行自诊断程序，并把结果报告给控制中心。
（8）提供给操作人员操作记录和运行报告。
3. 场站安全仪表系统的功能
安全仪表系统主要对大型空压机、危险气体泄漏等实施紧急停车，确保设备、人员和生产安全。
4. 数据通信系统
SCADA系统的数据传输系统是一个重要的环节，它利用各种通信线路，把主计算机与分散在远处的RTU有机地连接起来，实时进行数据信息的交换和处理。通常通信媒介有电话线、微波线路、光纤或卫星线路等。为了确保数据可靠传输，通常采用冗余的通信方式，有线与无线通信互备。
正是由于SCADA系统能产生巨大的经济和社会效益，因此除了上述领域，SCADA系统在以下领域也得到广泛使用。
1）无人工作站系统
用于集中监控无人看守系统的正常运行，这种无人值班系统广泛分布在以下行业：
· 无线通信基站网。
· 邮电通信机房空调网。
· 电力系统配电网。
· 铁路系统道口，信号管理系统。
· 坝体、隧道、桥梁、机场和码头等安全监控网。
· 地铁、铁路自动计费系统。
· 高速公路、城市道路交通监控。
· 城市供热、供水、雨水泵站、污水泵站等公用设施的监控和调度。
· 环境、天文和气象参数的监测和管理。
· 风力发电厂、太阳能电厂的远程监控。
· 发电厂、污水厂、垃圾发电厂等污染源在线监控。
2）生产线管理
用于监控和协调生产线上各种设备正常有序的运营和产品数据的配方管理。这些生产线包括家电、家具、汽车、卷烟、纺织品生产线等。
3）大型设备远程监控
如大型港口机械的远程监控、大型中央空调的远程监控、远洋轮船的远程监控等。
4）重要危险源的远程监控
如化工危险品运输车的实时监控等。
5）其他生产和生活相关行业
如粮库质量和安全监测、油库安全、化工仓储设施的安全监控、物流配送的监控等。