燃气SCADA系统调度主站的设计、建设和运行维护,2009年5月,系统概述 SCADA系统基础知识 SCADA系统的主站设计 SCADA系统的主站建设 SCADA系统的主站运行维护,系统概述,系统概述,SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统是应用现代信息技术（包括自动检测、通讯技术、计算机技术和自动控制等技术），对燃气管网和生产过程中的关键环节的设备和运行参数以及监测计量仪表，进行实时采集监测、异常告警、计算分析或遥控，辅助生产调度人员及时掌握管网系统运行工况，实施科学调度管理，保证管网安全经济运行；营业收费部门也可及时掌握用户的用气情况，方便抄表收费和用气分析，对提高燃气企业的经济效益和管理水平具有重要作用。 燃气SCADA系统主要包括三部分内容：场站仪表及自动化系统、通讯系统、调度控制中心主站系统。,系统概述,调度控制中心SCADA主站系统是燃气管网生产调度的中枢，对保证燃气管网和站场设备运行的可靠性、稳定性、安全性等至关重要。为使SCADA系统能够切实有效地发挥作用，系统必须能够实时、准确地完成数据采集测量、监视控制、参数调节、数据存储、计算统计分析、异常告警等，同时系统需要有很高的安全性和可靠性，良好的开放性和冗余扩展能力，能为日后接入更多的场站信息打好基础，支持二次开发、补充和完善系统功能。 SCADA系统在燃气生产调度上扮演着越来越重要的角色。 SCADA系统是为保证城市燃气快速、准确、合理开展生产调度业务而建立的技术保障系统。其功能与内容主要是保证城市燃气调度业务需求而设置的。 SCADA系统对提高燃气管网运行的安全性、经济性和系统的稳定可靠性。对保障管网的安全经济运行，提高服务质量，满足行业用户的要求，都有着重要的意义。系统为管网输配优化调度、故障分析、辅助决策提供了科学的手段，为事故处理提供了及时、准确、系统和全面的原始资料，对提高行业的服务水平起着重要的作用，也为管网的经济运行和营业收费创造了条件，可为燃气企业带来很好的经济效益。,系统概述,香港中华煤气调度中心,系统概述,香港中华煤气调度中心,系统体系结构,SCADA主站系统分为软件部分和硬件部分。其中： 软件部分主要包括平台软件、支持软件和SCADA应用软件； 硬件部分包括计算机设备、网络设备、通讯设备、显示设备、电源设备、音响设备等。,系统硬件配置结构,系统软件体系结构,SCADA系统基础知识,SCADA系统的基础知识,硬件基础 SCADA系统主站硬件主要包括计算机设备、网络设备、大屏幕投影系统、打印机、UPS电源、GPS时钟系统、音响设备等。 硬件设备是整个SCADA系统的运行基础，为了保证系统能够连续可靠运行，必须建立一套技术先进、性能稳定的硬件平台，主要设备应选用知名度高，成熟稳定的产品。,SCADA系统的基础知识,计算机设备 按其规模、速度和功能等可分为巨型机、大型机、中型机、小型机、微型机及单片机。区别通常在于体积大小、结构复杂程度、功率消耗、性能指标、数据存储容量、指令系统和设备、软件配置等的不同。 一般来说，巨型计算机的运算速度最高，可达每秒执行几亿条指令，数据存储容量很大，规模大结构复杂，价格昂贵，主要用于大型科学计算。它也是衡量一个国家科学实力的重要标志之一。 单片计算机则只由一片集成电路制成，其体积小，重量轻，结构简单；性能介于巨型机和单片机之间的是大型机、中型机、小型机和微型机。它们的性能指标和结构规模则相应的依次递减。 另外，因电子技术和计算机技术发展很快，计算机的运行速度将越来越高，功能越发强大，目前的一台PC服务器（属微型机）的性能和功能甚至超过早期的中型机或大型机，以至于目前的PC服务器与小型机的性能相差无几，对没有特别要求的用户均能适用。,SCADA系统的基础知识,计算机设备续一 分为五大基本部分：运算器、控制器、存储设备、输入设备和输出设备。工作原理见下图。,SCADA系统的基础知识,计算机设备续二 运算器：是计算机实施算术运算和逻辑判断的主要部件。例：、等。 控制器：指挥、控制计算机运行的中心。作用：从存储器中取出信息进行分析，根据指令向计算机各个部分发出各种控制信息，使计算机按要求自动、协调地完成任务。 说明：中央处理器（CPU）是运算器和控制器的合称，是微型计算机的核心，习惯上用CPU型号来表示计算机的档次。例：80286、386、486、Pentium、P、P、P4、至强CPU、酷睿双核等。,SCADA系统的基础知识,计算机设备续三 存储器：计算机的记忆和存储部件，用来存放信息。分为内存和外存；存储容量：基本单位是字节（Byte）,一个字节由八位二进制数（Bit）组成。为了表示方便，还有千字节（KB）、兆字节（MB）、吉字节（GB）。 换算关系：1KB=210B=1024B 1MB=210KB=1024KB 1GB=210MB=1024MB 内存：存储程序和数据，又可分为只读存储器（ROM）和随机存储器（RAM）,外存：长期存储程序和数据，容量大。主要有：软盘、硬盘、光盘、磁带机、U盘、SD卡等。硬盘是一种硬质圆形磁表面存储媒体，不但存储量大，而且速度快，是目前计算机主要的存储设备。按光盘读/写功能来分：只读（CD-ROM）、一写多读（CD-R）和可擦型光盘。,SCADA系统的基础知识,计算机设备续四 输入设备：使计算机从外部获得信息的设备，包括文字、图像、声音等信息。常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、话筒、手写汉字输入设备，数码相机、触摸屏等,输出设备：计算机中把信息处理的结果以人们能够识别的形式表现出来的设备。常用的输出设备有显示器、打印机、绘图仪等,SCADA系统的基础知识,网络设备 主要包括交换机、路由器、防火墙等 交换机： 从广义上看可分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要应用于电信领域，提供通信基础平台。而局域网交换机则应用于局域网络，用于连接终端设备，如PC机及网络打印机等。 按网络构成方式可分为：接入层交换机、汇聚层交换机和核心层交换机。 从传输介质和速度上可分为：以太网交换机、快速以太网交换机、千兆以太网交换机、FDDI交换机、ATM交换机和令牌环交换机等，分别适用于以太网、快速以太网、FDDI、ATM和令牌环网等环境。 从规模应用上可分为：企业级交换机、部门级交换机和工作组交换机等。 按照最广泛的普通分类方法：局域网交换机可分为桌面型交换机（Desktop Switch）、工作组型交换机（Workgroup Switch）和校园网交换机（Campus Switch）三类。,SCADA系统的基础知识,网络设备续 交换机续 桌面型交换机是最常见的一种交换机，使用最广泛，尤其是在一般办公室、小型机房和业务受理较为集中的业务部门、多媒体制作中心、网站管理中心等部门。在传输速度上，现代桌面型交换机大都提供多个具有10/100M自适应能力的端口。工作组型交换机常用来作为扩充设备，在桌面型交换机不能满足需求时，大多直接考虑工作组型交换机。 通常情况下，SCADA系统选用桌面型交换机即可满足要求。,SCADA系统的基础知识,网络设备续 路由器（Router） 在OSI/RM中完成网络层中继或第三层中继的任务，从事不同网络之间的数据包的存储和分组（Packet）转发，是用于连接多个逻辑上分开的网络（所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网）的网络设备。具有判断网络地址和选择路径的功能，能在多个网络互联环境中，建立灵活的连接。 路由器分本地路由器和远程路由器两类。 路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、转发以及输出数据链路调度等，一般由硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。,SCADA系统的基础知识,网络设备续 防火墙（Firewall） 防火墙指的是一个由软件和硬件设备组成、在内部网和外部网之间、专用网与公共网之间的界面上构造的保护屏障，是一种获取安全性方法的形象说法，它是一种计算机硬件和软件的结合，使Internet与Intranet之间建立起一个安全网关（Security Gateway），从而保护内部网免受非法用户的侵入，防火墙主要由服务访问规则、验证工具、包过滤和应用网关4个部分组成。 防火墙对流经它的网络通信进行扫描，可过滤掉一些攻击，以免其在目标计算机上被执行。防火墙还可以关闭不使用的端口。且能禁止特定端口的流出通信，封锁特洛伊木马。并能禁止来自特殊站点的访问，从而防止来自不明入侵者的所有通信。 主要功能有：是网络安全的屏障，可以强化网络安全策略，对网络存取和访问进行监控审计，防止内部信息的外泄等,SCADA系统的基础知识,大屏幕投影系统 大屏幕系统主要包括以下类型：CRT电视墙、LCD液晶、PDP等离子、LED显示屏、背投拼接设备、前投影机和幕布； 前投影机和幕布： 投影机主要技术有CRT（Crystal Ray Tube：阴极射线管）、LCD（Liquid Crystal Display：液晶显示器）和DLP（Digital Light Processor：数码光路处理器）三大类型。 投影幕布分为普通幕布，电动幕布，金属幕布等，可根据企业条件进行选择 。 一般地，从性价比考虑，建议选用投影机+金属幕布的形式。或者采用背投的方式。,SCADA系统的基础知识,打印机 打印机一般分为激光打印机、喷墨打印机、针式打印机、绘图仪等，激光打印机、喷墨打印机比较适合报表、调度资料、画面、图纸等的打印，针式打印机一般适合事项的跟踪打印，绘图仪比较适合大型图画或图纸的打印。 企业可根据实际情况灵活配置。 一般地，应配置一台激光打印机。,SCADA系统的基础知识,UPS电源 SCADA系统需要不间断长期运行，可靠供电就显得尤为重要，为此应配备UPS电源一套，包括UPS主机和电池。UPS是不间断电源(uninterruptible power system)的英文简称，是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备。从原理上来说，UPS是一种集数字和模拟电路，自动控制逆变器与免维护贮能装置于一体的电力电子设备；从功能上来说，UPS可以在市电出现异常时，有效地净化市电；还可以在市电突然中断时持续一定时间给计算机等设备供电，使调度员能有充裕的时间应付；从用途上来说，随着信息化社会的来临，UPS广泛地应用于从信息采集、传送、处理、储存到应用的各个环节，其重要性是随着信息应用重要性的日益提高而增加的。 SCADA系统在UPS的配置上应充分考虑供电负载的冗余度，在UPS主机和蓄电池的配置上应够用，应计算所有SCADA设备的最大功率，一般地应留有30%以上的余度。,SCADA系统的基础知识,GPS时钟系统 GPS同步时钟系统是利用GPS（全球定位系统）卫星发送的秒同步信号，向系统各种自动化装置提供精确的同步时钟信号，为智能设备提供精确的时间。用于系统调度、监视等。用于实时同步数据采集等，同步采样误差小，准确性高。用于网络同步、数据同步、天文测量和大地测量等需对时、记时、守时领域。为SCADA系统配置一台GPS时钟作为系统的标准时钟，对系统全网统一对时。,SCADA系统的基础知识,音响设备 为SCADA系统音响报警需要，应配置音箱、麦克风等设备，同时计算机设备应配备声卡。,SCADA系统的基础知识,软件基础 主要分平台软件、支持软件和SCADA应用软件,SCADA系统的基础知识,软件基础 平台软件操作系统 操作系统是一管理电脑硬件与软件资源的程序，同时也是计算机系统的内核与基石。操作系统身负诸如管理与配置内存、决定系统资源供需的优先次序、控制输入输出、操作网络与管理文件系统等基本事务。操作系统是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源;控制程序运行;改善人机界面;为其它应用软件提供支持等，使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用，为