scada组态软件和硬件结构的主要功能

scada在工厂自动化领域有许多应用。在行业内，所有现场仪表都单独连接到接线盒。多对电缆将从接线盒连接到控制室。

在scada中，电缆被接收在编组柜中。这里，电缆分为模拟输入（AI）、模拟输出（AO）、数字输入（DI）和数字输出（DO）电缆。然后信号流到系统机柜，在那里进行信号调节，并根据控制器中编写的程序相应地生成输出。

scada的应用

scada在各个领域都有应用。下面列出了其中一些。

各种发电厂，如核电站、水电站、火电站、太阳能电站、地热电站、化石燃料电站等。
化工厂
石化厂
冶金行业
汽车行业
 食品加工行业
水处理厂和污水处理厂
环境管理体系
市场上有各种类型的scada制造商，如横河电机、霍尼韦尔、艾默生、Foxboro等，为上述各种应用提供scada解决方案。

自动化结构

scada遵循不同级别的结构。从现场的现场仪表到控制室的控制器，scada遵循特定的结构类型。上图显示了一种常见的架构类型。

单位级别

单元级执行监视、记录和高级控制机器通信的功能。单元级别在结构上分布在位于中央的计算机上。单元级别也称为4级。该级别是最高级别。

组级别

组级执行调制和二进制控制的功能。从结构上讲，集团级的微型计算机分布在各个组中。组级别也称为级别 3。

子组级别

子组级别执行子过程的调制和二进制控制功能。子组级别在结构上也与组级别相似。子组级也有分布在组内的微型计算机。在这里，单元主控制器（UMC）将控制和协调整个工厂并指挥较低层。子组级别通常控制工厂的启动和关闭。子组级别还协调负载变化期间的工厂过程。子组级别也称为级别 2。

驱动控制电平

驱动控制级执行基本逻辑、保护和设备驱动的功能。驱动控制级为泵、阻尼器提供保护。驱动器控制级结构方面，微处理器的固态分布在所有驱动器上。这里的计算机收集工厂的所有相关数据、警报报告和日志数据，以提供历史存储和性能计算。驱动控制级别也称为级别 1。

工厂过程级

工厂过程层由现场设备组成，例如控制阀、温度传感器和流量元件等最终控制元件。我们可以说，控制系统的眼睛、手和腿都存在于这一层中，即所有类型的发射器和控制元件都存在于这一组中。工厂过程级别称为级别 0。

scada硬件结构 

scada的硬件结构可以根据scada的应用来制定。scada结构的总体布置如下。

scada硬件结构组成

工厂的硬件结构有以下几部分组成：

现场站

现场站有输入单元、输出单元和一些驱动控制模块。这些模块的功能是为过程提供接口，包括按钮、指示器和驱动器。保护逻辑通常包含在驱动控制模块中。该模块基本上保证了工厂的安全。该逻辑由电可擦除可编程逻辑器件 (EPLD)实现。

现场站模块具有以下特征：

• 现场站模块具有内置的基于微处理器的智能系统。
• 信号调节也在现场站模块中进行。
• 它们具有使用 EPLD 的内置基本保护。
• 这些模块具有可编程的故障安全输出条件。
• 他们还在驾驶级别进行直接手动干预。
• 现场站模块具有用于串行 I/O 总线的插入式接口，以提高可靠性。
• 它们具有在子组持有者的控制下进行控制的调制和二元控制。

分组控制站

分组控制站具有高性能微机模块，与串行I/O总线和上级分组总线直接接口。

群控站

群控制器站为每个工厂子过程提供控制。组控制器站还协调各个设备组的控制。群控制器站通过工厂总线互连，用于在它们之间以及与上级控制器交换数据。它们配备了高性能微处理器以及必要的内存模块。

单元电平控制

单元级控制具有硬拷贝单元支持的显示器和键盘。在这里，工厂数据被评估、分类、进一步处理，并分配给各种显示单元或打印机进行记录。一些彩色 CRT 可以与必要的显示功能一起用作低成本 PC 的一部分。单元级计算机将发送所需的动态数据以减少处理开销。

这取决于特定点所采用的控制原理来确定需要多少个 CRT 工作站。单元级计算机的数量还取决于需要执行的功能的程度。手动控制站将有助于最终控制元件的操作，同时绕过所有上述控制站。

单元级计算机具有以下功能：

• 增强工厂自动化
• 帮助控制操作
• 帮助报警和显示控制
• 它进行计算并记录历史记录。
• 单元级控制还支持软件开发。
• 它还在数据库管理中发挥着重要作用。

工厂总线

工厂总线贯穿全厂，连接各分组控制站和层站。工厂总线是一个地图型系统，能够集成其他计算机和系统。工厂总线通过单元级别维护的较低级别总线更新工厂数据库。工厂总线将单元操作命令传输至下级控制器。

总线系统

• 在scada架构中，总线系统是一个有组织的系统，一般处于最低层，连接特定子组的I/O卡和驱动卡。
• 总线系统是一种短距离总线，通常局限于装有子组控制器的机柜内。I/O总线由子组控制器控制。它必须对工厂条件做出短时间响应。I/Os是智能的，只有状态或其他重大变化必须通过总线报告，以通过使用 RS 485 连接器来降低总线速度考虑。

团体业务

群总线连接所有子群控制站和所属群控制站。群组总线还使得群组控制器能够执行群组内的整体控制协调。

外围总线

外围总线用于连接操作和监控工厂所需的所有 CRT、键盘、打印机和视频复印机。

备份总线

备用总线提供从 I/O 总线到工厂总线的直接连接。备用总线具有工厂的 CRT 或键盘，可在组或子组级别发生任何故障时运行。如果引入智能传感器和执行器，则可以分散对许多 I/O 和驱动卡的需求。可能需要将这些设备与现场总线连接起来。

scada组态软件功能

scada的组态软件包含广泛的功能，可以满足工厂的要求。其中一些功能是：

• 显示过程参数实时值的过程图形
• 所有压缩机、泵、加热器和许多此类设备的状态。
• 数据采集​​及报警
• 数据记录
• 性能计算
• 控制功能

让我们详细看看所有这些功能。

1. 数据采集与报警

scada系统将以各种扫描速率获取过程参数，执行输入调节和计算。这些参数存储在scada的数据库中，可供将来分析使用。

scada还根据scada中定义的警报级别生成各种警报。这些警报将通过颜色变化以及文本和音频警报方面的视觉警报来提醒面板工程师。这样，如果任何过程参数超出限制或达到警报水平，面板工程师就会了解并采取必要的措施。

2.scada软件：数据记录

数据记录软件模块用于在单元级别分配多台打印机以实现记录功能。在这里，可以选择打印机来打印任何类型的日志，并且可以按需启动。这些日志和格式是可以配置的。

有一些日志很重要。他们是：

• 定期日志：定期日志是每小时、每天、每月或预定时间间隔（例如工厂任何单元的启动和关闭）的日志报告。
• 事件日志：事件日志是警报、事件顺序、操作员操作和硬件故障的日志报告。
• 需求日志：需求日志是操作员请求的日志打印输出等日志，如停机行程分析日志、维护日志和性能日志。

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3. 性能计算

高级编程语言的功能将使性能计算变得容易。基于平均记录数据，可以在每个扫描周期定期启动这些计算。这些性能计算有助于提高工厂的性能。

4. 控制功能

控制功能分布在各个scada控制器上，以便每个控制器都可以存储一组标准算法中单元级别的配置功能。单元级计算机（ULC）将监控工厂状态并将目标值发送到最低级别的控制器。

5、scada人机界面系统

scada将提供基于CRT的人机界面。该 CRT 具有用于工厂操作的键盘和光笔等功能。只要 HMI 提供控制功能，面板工程师就可以从 HIM 本身操作阀门、泵和加热器等工厂设备。

人机界面的组成部分：

HMI 的组件包括：

• 通信介质：通信介质包括电缆/有线介质，例如以太网和串行；和媒体广播/无线媒体，如 WIFI、GSM 调制解调器和广播。在远程控制的情况下，以太网是最好的选择。
• 计算机硬件：计算机硬件由最低规格的优质处理器、空白的 500 GB硬盘、4 GB RAM、鼠标、键盘、扬声器和已安装的网络适配器组成。
• HMI 软件： HMI 软件由操作软件组成，可以帮助面板工程师虚拟地可视化工厂并通过 HMI 控制工厂。

HMI（人机界面）的功能有：

• HMI 通过图形用户界面向面板工程师提供最新的工厂信息。
• HMI还充当工程开发站，工程师可以通过它编辑图形、更改控制器中编写的程序以及更新警报及其级别。

人机界面包括以下几个部分：

• 静态和动态显示
• 报警显示
• 趋势展示
• 报告显示
• 模拟显示
• 条形图显示

静态和动态显示

HMI 屏幕有两种显示类型。他们是：

静态物体

静态对象是与设备或数据库直接相关的对象。例如，静态文本、生产单元布局

动态对象

动态对象是允许操作员与过程、设备或数据库交互并允许操作员采取控制操作的对象。例如，阀门、泵、压缩机、按钮等

6、scada软件：报警显示

scada具有易于理解的报警发生分组显示。当定义的过程变量的值高于或低于定义的警报时，将触发警报。

这将生成文本以及来自扬声器的音频（如果使用扬声器），并帮助面板工程师了解过程变量已超过某个值。此外，还可以配置其他警报，例如任何设备跳闸、任何阀门打开或关闭、任何泵或压缩机跳闸或停止以及其他此类异常情况，这些警报将根据 scada中的警报定义生成警报。

有一项功能还可以更改警报的颜色。如果警报仍然处于活动状态，则警报文本的颜色将保持红色（也可以定义任何其他颜色）。当警报恢复正常时，文本将再次恢复正常颜色。

7、scada软件：趋势显示

趋势显示显示连续过程变量，使用彩色图表时可以更好地理解和监控这些变量。这些图表可以是总结的，也可以是历史的。

• 趋势显示提供有关参数的详细信息。
• 趋势显示可以是实时趋势显示或历史趋势显示。
• 通过曲线上的光标定位可以读出准确的值/状态。

8. 报告显示

通过使用报告生成器（例如警报摘要报告），报告显示将使一般报告变得更容易。报告还可以在数据库、消息系统和基于网络的监控中报告。

为了制作一些特定的报告，可以使用特定的报告生成器工具。可以通过多种方式访问​​这些报告，包括按特定时间间隔定期激活，例如每日或每月活动。此外，需求操作符还可用于访问报告显示。

9 . 模拟显示

模拟显示具有预定义库的模拟图。该植物可以通过模拟显示器进行控​​制。模拟图可以从显示目标模拟的概览模拟图放大。例如，可以放大点详细信息和紧急情况详细信息。

10、scada软件：条形图显示

条形图显示有代表变量值的垂直条。条上有报警限值指示。警报上条形的颜色会发生变化。条形旁边显示一些操作参数。可以通过 CRT/键盘操作条形图显示。