SCADA系统构成原理

　　SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据远程监控与采集系统。它综合利用了计算机技术、通讯技术、控制技术及测控仪表技术，对测控点分散的各种过程或设备实现实时数据采集、显示、网络发布、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等功能，为安全生产、调度、管理、优化和故障诊断提供必要和完整的数据及技术手段。

　　化工仓储SCADA系统的结构组成

　　系统主要是对液体及气体介质的化工品储运进行远程监控及管理，是为了加强对库区重要装置或运行设备(储罐、泵组、阀门、管道、现场仪表等)的状态远程实时监控和数据、报表等管理，提高库区自动化运营水平，保障设备运行的可靠性，改善操作人员的工作条件，降低劳动强度和运营成本、确保库区牛产安全，最终提高库区的运行管理水平和经济效益。

　　化工仓储SCADA系统按功能分为罐区液位监控系统、码头装卸监控系统、火车或汽车装卸管理系统、油气回收系统、消防系统、周界系统、门禁一卡通等子系统。

　　化工仓储SCADA系统按层级分为：一体化管理平台储运系统、核心监控系统、现场仪表系统，其包含的范围及系统层级结构图如下：

　　SCADA系统的组成单元配置简述

　　一、一体化管理平台储运系统(MES系统)

　　针对化工仓储的特点，定制开发的MES软件，在危化品储运管理中有非常好的实用性。

　　二、上位机系统的配置及功能

　　上位机系统由计算机、网络通讯设备、打印机、操作台、大屏幕显示以及UPS系统等组成。服务器计算机安装大型数据库软件、工业组态软件，实现数据的永久存储以及为其它系统提供数据接口服务。操作员站用于软件开发、操作、监控以及WEB发布功能等。UPS有效提高使用电源的安全性与可靠性，为用户最重要的设备提供安全无忧的电力保障。

　　上位机系统的功能

　　2.1画面显示功能

　　画面组成：总貌画面、索引画面、分罐组画面、单罐画面、流程图画面、控制分组画面、回路参数画面、趋势图曲线显示画面、报警汇总画面

　　2.2报警功能

　　报警类型：工艺过程报警、故障报警、连锁动作报警、紧急停车报警、其他自定义的报警;

　　2.3数据存储和处理功能

　　存储现场仪表测量以及状态数据、操作记录数据，为其它系统提供数据接口。

　　2.4联锁及过程启停控制功能

　　实现液位开关、气体泄漏、超压、超温与切断阀、泵等设备的联锁控制功能。

　　2.5报表生成及打印功能

　　实现即时报表、定期报表、报警汇总报表、操作记录报表的输出打印功能

　　2.6 操作安全

　　根据企业的管理级别设置不同级别操作权限。

　　2.7 WEB发布功能

　　通过互联网及WEB软件，管理人员可以实时掌握生产情况。

　　2.8大屏幕实时显示功能

　　通过全彩高清的大屏幕为客户展现实时的生产情况及工艺参数。

　　三、PLC或SIS核心控制器单元部分

　　PLC核心控制单元控制器常用品牌为SIEMENS，GE，AB等，对于仓储系统规模比较大的项目，PLC一般要求采用中大型的设备，PLC主控设备采用硬冗余的双机热备结构，CPU模块、电源模块、以太网模块、网络都采用冗余配置，任何一个主控设备故障，不能导致系统的瘫痪，冗余的切换完全实现无扰动切换。

　　PLC控制器在使用过程中的功能：

　　(1)逻辑控制功能

　　PLC系统控制站具备连续过程控制(主要有定值、比值、串级、分程、PID调节等)、批量控制、顺序控制(执行控制逻辑、联锁逻辑、安全保护等)、配方管理等功能，完全能满足常规过程控制的功能和速度要求。

　　(2)数据采集功能

　　控制站和采集站将现场数据采集进系统，通过通讯网络将实时数据和报警数据传送到上位机，并存入数据库和硬盘，供随意调用。

　　(3)全面的过程I/O接口

　　全面的过程I/O接口模拟量输入(4-20mA)、RTD输入、数字量输入、数字量输出、模拟量输出、RS232，RS485串行通讯接口、DP总线接口、TCP/IP接口等。

　　(4)丰富的通讯功能

　　丰富的通讯功能控制器配置有以太网通讯接口，可以通过以太网和上位机进行通讯。同时控制站通过现场总线从I/O站采集数据，并将控制信号发送到I/O模块的输出通道。

　　(5)掉电保护功能

　　控制器具有掉电自动保护数据和来电自动恢复数据等功能。当系统断电及故障情况下，可以有效的保护的数据保存。

　　(6)报警功能

　　①模拟输入信号超出信号范围

　　②模拟输入信号超出高、低限值

　　③模拟输入信号变化率超出限定范围

　　④模拟输出信号超出高、低幅值

　　⑤数字输入信号为报警状态

　　⑥通讯中断报警和系统本身故障

　　(7)PLC系统应具备完整的自诊断系统，并且定时自动或人工启动诊断系统，并在监控站CR下上显示自诊断状态和详细结果。

　　(8)PLC系统具备良好的冗错能力，即当某些模块发生故障后，不影响整个系统的有效工作。

　　四、现场核心仪表

　　为了满足液体危化品仓储罐区的液位、温度、压力及数据监控，并为了满足整个液体危化品储运系统的生产过程、安全控制的功能，现场核心仪表包括了液位、温度、压力、控制阀等设备。

　　(1)液位仪表

　　液位仪表是化工仓储SCADA系统的最重要的仪表，它用于实现，仪表精度要求达到毫米级别，仪表与自控系统采用数字通讯(RS485或HART协议)。

　　罐容计算是利用相关数据及公式计算储罐的体积、质量，用于库存及进出料管理，它通过测量的液位数据查表获取体积数据，然后通过测量的温度数据采用VCF公式计算液位密度数据，最后通过体积“密度计算出当前储罐的液体质量。罐容计算完成后，数据可以永久储存，可以形成各种报表，也可以以为ERP、MIS等系统提供数据接口。

　　典型系统结构示意图如下(供参考)