一、SCADA Supervisory Control And Data Acquisition数据采集与监视控制系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统它应用领域很广可以应用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。 在电力系统中SCADA系统应用最为广泛技术发展也最为成熟。它在远动系统中占重要地位,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各项功能即我们所知的四遥功能。RTU(远程终端单元)FTU(馈线终端单元)是它的重要组成部分在现今的变电站综合自动化建设中起了相当重要的作用。转自知乎SCADA指的是电力的监控系统DCS指的是过程控制系统还有FGS指的是火灾及消防监控系统。SCADA它的现场层面有大量的开关量需要监视有许多电参量需要监视有许多遥控操作需要执行。SCADA的特点是信号变化快。例如开关量变位仅仅才数毫秒参量众多例如开关量可达千计模拟量采集可达百计遥控量少一些但也有百计。SCADA的测控对象电压等级高。例如中压610kV开关柜及中压开关总进线35110kV的GIS高压开关还有各种电力变压器等等。所以SCADA面临的问题是强电磁干扰和速度快这两个问题。SCAD往往利用继保装置来采集信息而信息的传递往往采用光纤。再看DCS它的特点是传感器参量变化相对较慢。例如温度、流量、压力、力矩、液位等等变化不象SCADA的信号如此迅速同时DCS采集装置放置环境的电磁干扰不太强烈。有了这么一段说明我们就可以看出两者的区别了。SCAD所有采集到的信号以及遥控信号都通过通信管理机转发这台通信管理机既可以用工控机来做也可以用PLC来做。但目前通信管理机已经全面的倒向PLC工控机已经很少了。在图示熔化车间配电系统网络拓扑图内我们看到了10kV的继保装置看到了电力变压器还有大量的低压测控仪表及电动机综合保护装置它们都经过RS485总线连接到通信管理机也即人机界面HMI中。这里的HMI既可以用工控机做也可以用PLC做。在PLC的情况下需要配套PLC的人机界面。从通信管理机往上一般采用工业以太网通信介质为光缆。采用光缆的目的性很明确一者是为了信息传输更加快捷二者是为了电气隔离避免把变电站内的强电磁骚扰引入到上层系统。那么PLC和工控机到底何者为佳答案是PLC因为工控机不能抵御强电磁环境下的骚扰。一般地某公司推出了自己的监控系统该公司将面临着一道关卡就是电磁骚扰的EMC测控。应用在变电站、配电室中的PLC以及所有配套设备例如遥信开关量、遥测量和遥控量的RTU采集装置还有所有的电力仪表和继保装置都必须通过EMC测试。EMC测试是很严酷的其中又以电源侧的群脉冲最为残酷。在学校里的学生们他们做的各种各样看起来功能十分到位的毕业设计单片机测控装置在测试时我让他们把板子靠近接触器。当接触器打开时会出现电弧看看这些板子还能不能工作结果100%的板子都烧掉了。如此看来学生做的板子估计EMC是零级。在上海测试站看见待测的某装置当场烧起来是一点也不奇怪的。EMC共有四个等级等级越高抗骚扰能力越强。居家配电电器一般过1级或者2级工控装备也就是DCS一般过2级但变电所里的设备一般需要通过3级甚至还有4级的。工控机最多只能过2级而高档的PLC一般能过3级。说完硬件再说软件。PLC的软件相比工控机要强壮得多。PLC在执行时按程序条的先后秩序一条条执行若某条程序无法执行PLC不会停下来等它会执行下一条。这样一来PLC程序的突出特点是不容易出现死锁。SCADA的软件一般比较短小。例如我编写的PLC测控程序最大不超过4K。下图是用于北京地铁的PLC程序。此程序共计400多行3146个字节执行时间为1.2584毫秒而循环时间则为40毫秒。这里的循环时间指的是读若干台电力仪表数据区所用的循环时间。这里用到的程序和梯形图不一样它满足IEC61131-3语言是包括梯形图在内的PLC通用语言。由于PLC程序短小精悍抗电磁骚扰能力又强所以在变电站内自然就把PLC作为通信管理机的首选了。那么DCS行不行呢答案是不行。DCS下的测控程序很复杂参量又多它必须送到高层系统中去做进一步的计算和判断才行。不过从传递通信信息来看不管是DCS还是SCADA通信管理机的任务都是一样的。转自维基百科**数据采集与监控系统SCADA**是一种控制系统架构它由计算机、网络化数据通信设备和用于高级过程监督管理的图形用户界面GUI组成同时还包含可编程逻辑控制器PLC、离散式比例-积分-微分PID控制器等外围设备用于与过程工厂或机械设备进行接口交互。目前也有研究将SCADA用于建筑行业中项目驱动型流程的管理与运行。用于实现监控和下发过程指令如修改控制器设定值的操作员界面由SCADA计算机系统处理。而诸如实时控制逻辑或控制器运算等下级操作则由连接现场传感器与执行器的网络化模块完成。SCADA理念的初衷是提供一种通用手段以远程访问各类本地控制模块——这些模块可来自不同厂商并能通过标准自动化协议实现访问。在实际应用中大型SCADA系统在功能上已变得与分布式控制系统DCS非常相似同时采用多种方式与工厂设备对接。它们可对包含多个站点的大规模过程进行控制既能近距离工作也能远距离运行。尽管存在SCADA系统易遭受网络战/网络恐怖主义攻击的安全隐患它仍是目前应用最广泛的工业控制系统之一。1.1 SCADA系统组成1国家电力控制中心NPCC2负荷调度中心LDC3区域控制中心RCC4灾难恢复中心DRC5远程终端单元RTURTU是一种基于微处理器的设备用于监测和控制现场设备随后接入工厂控制或SCADA系统。如果你搜索RTU的定义可能会发现很多资料称RTU比PLC功能更强大因为RTU可拥有大量输入输出点。但如你所知PLC同样具备这一能力。相比PLCRTU确实具备一些潜在优势。二、DCS Distributed Control System分散控制系统按电厂运行逻辑根据各种模拟数据量经过电厂运行的逻辑实现对各种执行部件的控制这个是一个综合的系统光能准确采集各种数据和能够正确发出控制指令时基本功能关键是对各种数据的分析和判断通常使用在升压站。三、PLC Programmable Logical Controller在工业自动化和控制系统的网络体系结构中PLC作为重要的底层控制部件通常应用在SCADA和DCS系统中用于实现工业设备的具体操作与工艺控制。四、NCS Network Control System电力网络计算机监控系统通常使用在厂用变系统。五、ECS Electric Control System电厂厂用电气监控管理系统通常使用在机组。六、IOT Internet Of Things 物联网物联网IoT是一个由相互关联的计算设备、机械与数字装置、物体、动物或人构成的系统。这些对象被赋予唯一标识符UID并具备在网络中传输数据的能力无需人与人、或人与计算机之间的交互。物联网中的“物”可以是搭载心脏监测植入设备的人带有生物芯片应答器的农场动物内置传感器、胎压过低时会提醒驾驶员的汽车或其他任何可被分配互联网协议IP地址、并能通过网络传输数据的自然或人造物体。如今越来越多行业的机构正在利用物联网实现更高效的运营更深入地了解客户从而提供更优质的服务优化决策提升企业价值七、SAS Substation Automation System变电站自动化系统是一个模块化、集成化的大型应用软件系统。功能包括数据访问、数据储存及管理、应用开发、图形处理、数据分析、报告编制、运筹学方法、计量经济学与预测等等。高压变电站比如220kV/400kV/500kV高压变电站会配备一套自动化系统该系统包含硬件和软件主要功能是数据采集、存储、逻辑分析和运算也能自动发出报警、跳闸等指令并且能把本站数据上传至调度中心。八、FGS Fire Gas Detection Protection Systems火灾和气体检测系统可对火灾或气体泄漏进行早期、可靠探测并持续监测所有可能发生火灾、或可燃/爆炸性气体混合物积聚的区域。一旦检测到上述任一情况火灾和气体检测系统将向人员发出警报并及时启动执行动作将后果降至最低。该系统是装置集成控制与安全系统ICSS的组成部分被定义为应急电气设备因此必须保证其可靠性与可用性。为此系统应具备必要的设备冗余和系统自检测功能并在FGS的设计、施工、安装及调试的所有阶段执行高标准的质量保证/质量控制QA/QC。通常应采用冗余和多重化技术以避免共因失效点确保系统中单一故障不会导致整个系统瘫痪。该要求同时适用于控制系统和现场设备。FGS设计一般不采用 IEC 61508/61511 标准中规定的SIL安全完整性等级分析方法因为风险已通过紧急停车系统ESD降至 合理可行尽量低ALARP水平。火灾和气体检测系统通过专用现场设备持续监测热量、红外火焰、烟雾、温度、手动报警按钮以及有毒或可燃气体浓度。所有FGS探测器的状态应在人机界面HMI和火气矩阵面板上显示。若某一区域内任意探测器组合的监测值超过预设阈值系统将发出报警并执行自动动作。FGS的典型动作包括向人员发出警报、启动消防系统、控制应急通风、切断次要烃类介质如柴油分配、隔离就地电气设备、触发ESD和PSD动作、关闭水密门及防火门等。一旦检测到火灾或气体泄漏装置全域将启动声光报警。系统将根据报警状态的优先级自动执行以下功能装置状态报警火灾或气体通过FGS/安全仪表系统SIS实现紧急停车总而言之对当今生产企业而言装置、人员、生产及环境安全是保障按时交付、最大限度降低潜在损失的关键。因此在项目投产阶段在满足安全需求的同时确保运行与业务就绪是必不可少的要求。九、HMI Human-machine Interface人机界面HMI是监控系统的操作窗口。它以模拟流程图被控装置的示意简图、报警及事件记录页面等图形化形式向操作人员展示现场信息。HMI 与 SCADA 监控计算机相连提供实时数据以驱动模拟流程图、报警显示和趋势曲线。在多数系统中HMI 作为操作人员的图形化交互界面可完成数据采集、报表生成、报警处理、信息推送等功能。模拟流程图由线条图形和示意符号组成用于表示工艺设备也可采用工艺设备的实景照片叠加动态符号实现。装置的监控操作均通过 HMI 完成操作人员可通过鼠标、键盘和触摸屏下发指令。例如泵的符号可显示其运行状态流量计符号可显示管道内流体流量。操作人员可通过点击或触屏在流程图上停泵HMI 会实时显示管道内流量下降。SCADA 系统的 HMI 软件包通常自带绘图工具供操作人员或系统维护人员修改测点在界面上的展示形式。这些展示形式可简单到屏幕上的交通灯对应现场实际状态也可复杂到多投影显示呈现摩天大楼全部电梯或铁路全线列车的位置。** 历史数据库Historian** 是 HMI 中的一项软件服务将带时间戳的数据、事件和报警存入数据库可供查询或用于生成 HMI 中的趋势曲线。历史数据库作为客户端向数据采集服务器请求数据。十、总结SCADA、DCS、PLC 三者核心对比表说明表格涵盖三者本质、功能、结构、适用场景等核心差异重点标注关键区别适配技术博客阅读、笔记及分享需求术语统一且易懂。对比维度SCADA数据采集与监控系统DCS分布式控制系统PLC可编程逻辑控制器本质定位软件硬件的综合监控平台完整的分布式控制系统单一的控制硬件装置全称Supervisory Control and Data AcquisitionDistributed Control SystemProgrammable Logic Controller核心功能数据采集、远程监视、报警、调度控制为辅连续过程控制、闭环调节、联锁保护监视为辅逻辑控制、开关量控制、简单回路调节网络结构适配广域网络可连接多个分散站点双冗余、高速通讯网络全局统一安全可靠多为单网结构协议不统一无完善安全保护冗余设计关键部分可做冗余非核心要求电源、CPU、网络全冗余故障无扰切换基本无冗余故障需停机维护站间/设备间关系侧重数据汇总监控各站点联动性一般站间深度联动全系统联锁协调控制多PLC间为松散连接难以实现全局协调扩展性可灵活扩展站点适配广域扩展预留大量扩展接口外接系统、扩展功能便捷系统成型后增删节点、扩展功能极困难软件下装/维护在线修改、下装不影响系统运行工程师站统一编译、下装不影响原控制方案需一对一编程、专用设备下载调试繁琐维护不便I/O模块按需配置以采集、传输模块为主带CPU智能诊断、带电插拔、在线更换仅简单电气转换无智能芯片故障即瘫痪控制精度一般侧重监控不强调高精度调节高适配复杂工艺调节PID、先进控制较低以开关量逻辑控制为主适用场景广域、分散、远距离场景油气管网、电力调度大中型连续工艺化工、石化、大型电厂小型设备、单机控制、小区域逻辑控制适用规模无明确点数限制侧重广域覆盖500点以上大中型项目500点以下小型项目、单机控制核心总结PLC是“控制设备”DCS是“完整控制系统”SCADA是“监控平台”DCS通常自带SCADA监控功能PLC可组成简易系统但无法达到DCS的协同控制和可靠性要求。