浅谈SCADA系统及其应用

[摘 要]SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统，即数据采集与监视控制系统，特指分布式计算机测控系统，主要用于测控点十分分散、分布范围广泛的生产过程或设备的监控。本文主要通过对SCADA系统概念，以及该系统的发展，该系统的结构及其功能的介绍，让大家对SCADA系统有初步的了解。

[关键词]SCADA；数据采集；监视控制.

中图分类号：TN929 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）23-0294-01

一、SCADA系统的概念

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功能。

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，有着完整、能提高效率、能提高效率、能正确掌握系统运行状态、能加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行可靠性、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等有着不可替代的作用。

SCADA在电气化铁道远动系统上的运用较早，在保证电气化铁道的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平等方面起到了很大的作用。在电气化铁道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，这些都带动了电气化铁道远动系统向更高的目标发展。

SCADA主要完成对运行参数的监视和记录，以及调度员直接控制等，这是调度自动化系统的基本功能。

SCADA系统主要有数据采集和预处理，信息显示和报警，调度员遥控操作，数据的统计、保存和打印和事故追忆和事故顺序记录的功能。

二、SCADA系统发展历程

SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关，SCADA系统发展到今天已经经历了三代。

第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统，如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统以及日本日立公司我国电气化铁道远动系统所设计的H-80M系统。这一阶段是从将计算机运用到SCADA系统时开始到20世纪70年代。

第二代是20世纪80年代基于通用计算机的SCADA系统。在第二代中广泛采用VAX等其他计算机以及其他通用工作站，操作系统一般是通用的UNIX系统。

20世纪90年代，按照开放的原则，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术的能够实现大范围联网的EMS/SCADA系统称为第三代系统。

第四代SCADA/EMS系统的基础条件已经具备。这系统的主要特征是采用Internet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JAVA技术等技术继续扩大SCADA/EMS系统与其他系统的集成，综合安全经济运行以及商业化运营的需要。SCADA系统在电气化铁道远动系统的应用技术上已经取得突破性进展，应用上也有迅猛的发展。由于电气化铁道与电力系统有着不同的特点，SCADA系统的发展与电力系统中的道路并不完全一样。在电气化铁道远动系统上已经成熟的产品有由我国自行研制开发的HY200微机远动系统以及由西南交通大学开发的DWY微机远动系统等。这些系统性能可靠、功能强大，在保证电气化铁道供电安全、提高供电量等方面起到了重要的作用，在SCADA系统在电气化铁道上的应用方面功不可没。

三、SCADA系统结构

SCADA系统在控制层面上至少有两层结构以及连接两个控制层的通信网络。这两层设备是处于测控现场的数据采集与控制终端设备RTU和位于中控室的集中监视、管理和远程监控计算机。图1为典型SCADA系统的结构图。

远程终端控制系统（RTU）可连接到其他设备。RTU可将设备上的电气信号转换为数字的值，例如一个开关或阀开/关的状态，或是仪器量测到的压力、流量、电压或电流。也可以借由信号转换及传送信号来控制设备，例如特定开关或阀的打开/关闭，或是设置一个泵浦的速度。

SCADA主要完成对运行参数的监视和记录，以及调度员直接控制等，这是调度自动化系统的基本功能。

SCADA系统主要有数据采集和预处理，信息显示和报警，调度员遥控操作，数据的统计、保存和打印和事故追忆和事故顺序记录

四、SCADA系统发展展望

SCADA系统在不断完善，不断发展，其技术进步一刻也没有停止过。如今，随着电力系统以及铁道电气化系统对SCADA系统需求的提高以及计算机技术的发展，对SCADA系统提出新的要求，概括地说，有以下几点：

1.SCADA/EMS系统与其他系统的广泛集成

SCADA系统是电力系统自动化的实时数据源，所以近十年来，SCADA系统如何与其他非实时系统的连接成为SCADA研究的重要课题。现在SCADA系统已经成功地实现与DTS（调度员模拟培训系统）、企业MIS系统的连接。SCADA系统与电能量计量系统、地理信息系统、水调度自动化系统、调度生产自动化系统以及办公自动化系统的集成成为SCADA系统的一个发展方向。

2.变电所综合自动化

以RTU、微机保护装置为核心，将变电所的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统，取代传统的控制保护屏，能够降低变电所的占地面积和设备投资，提高二次系统的可靠性。

3.专家系统、模猢决策、神经网络等新技术研究与应用

在现代的一些工业实例中，已经将最新的技术应用起来，典型的如现代水厂SCADA系统。它的主控站的上位机运行工业组态软件，通过数据传输电台之间以随机访问（ CSMA/CD）方式实现无线信道共享点对点通信，数据采集、传输是由专业的数据传输电台来完成的。数据传输电台可以连接上位机、PLC、RTU或数据采集设备等，电台工作于专用数传频段（223～235 MHz），数据接口为RS-232/485，传输速率为300～38 400 b/s这种无线通信网络的覆盖半径依地理状况等因素不同可以达到30～50km。

参考文献

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[2] 韩玉雄，丁建中.城市轨道交通综合监控系统的实时性设计[J].城市轨道交通研究，2008 （10）：18-22.

[3] 刘晓娟，林海香，司徒国强.城市轨道交通综合监控系统[M].成都：西南交通大学出版社，2011.