時間:2018-12-20 14:17:41來源:李興明
與其他的控制系統相比,SCADA系統的設備選型范圍更廣,靈活性更大。在進行設備選型前,首先要確定所選用的系統類型。由于SCADA系統解決方案的多樣性,因此,要通過深入地分析,在滿足用戶需求的前提下,為用戶選擇一個性/價比較高的系統,讓最終用戶滿意。
1.系統類型的確定
一般而言,SCADA系統上位機選擇通常是商用計算機或工控機,再配置服務器。主要的不同體現在下位機和通信網絡。幾種主要的下位機有:
(1)PLC或PAC—適合于模擬量比較少,數字量較多的應用
(2)各種RTU—適合于監控點極為分散,且每個監控點1/O點不多的應用。
(3)具有通信接口的儀表—適合于以計量為主的應用,如熱電廠熱能供應計量和監控等。
(4)PLC與分布式模擬量采集模塊混合系統——適合于模擬與數字混合系統,用戶對系統價格比較敏感,且模擬量控制要求不高的應用。
(5)其他各種專用的下位機控制器。
當然,對于一些小的系統可以采取集中監控方式,即硬件選用商用機或工控機計算機,再配置各種數據采集板卡或遠程數據采集模塊,應用軟件采用通用軟件,如Visualbasic、Visualc++等開發上述下位機系統中,多數都具有系列化、模塊化、標準化結構,有利于系統設計者在系統設計時根據要求任意選擇,像搭積木般地組建系統。這種方式能夠提高系統開發速度提高系統的技術水平和性能,增加可靠性,也有利于系統維護。
與一般的計算機控制系統相比,SCADA系統中通信方式最為多樣和復雜,其包含的通信網絡和層次也比較多,特別是對于大型SCADA系統。
2.設備選型
SCADA系統的設備選型包括以下幾個部分。
1)上位機系統選型
上位機系統選型主要選擇監控主機、操作計算機、服務器及相應的網絡、打印、UPS等設備。計算機品牌較多,可以選擇在CPU主頻、內存、硬盤、顯示卡、顯示器等各方面滿足要求的品牌計算機。當然,若對可靠性要求更髙,可以選擇工控機。一般而言,工控機的配置要比商用機的配置要低一些(同樣配置的工控機與商用機比較,工控機的上市時間更晩)。設計人員可根據要求合理地進行選型。監控中心的計算機多配置大屏幕顯示器。在許多大型SCADA系統監控、調度中心,一般都配置有大屏幕顯示系統或模擬屏,以方便對系統的監控和調度,但這些設備要專門的廠家來設計制造。
上位機在選型時還要考慮組態軟件、數據庫和其他應用軟件,以滿足生產監控和全廠信息化管理對數據存儲、查詢、分析和打印等的要求
2)下位機選型
根據所確定的下位機類型,選擇相應的產品。下位機產品的選擇范圍極廣,現有的絕大多數產品都能滿足一般SCADA系統對下位機的功能要求。建議選擇主流廠商的主流產品,這樣維護、升級、售后服務都有保證,系統開發時能有足夠的技術支持和參考資料。而且這類產品用量大,用戶多,其性能可以得到保證。
下位機選擇時,要特別注意下位機的控制器模塊的內存容量、工作頻率(掃描時間)編程方式與語言支持、通信接口和組網能力等,以確保下位機有足夠的數據處理能力、控制精度與速度,方便程序開發和調試。下位機的選擇還要考慮到所選用的組態軟件是否支持該設備。
在進行I/O設備選擇時,要注意I/O設備的通道數、通道隔離情況、信號類型與等級等。對于模擬量模塊還要考慮轉換速率與轉換精度。下位機系統數字量I/O設備選型時,對于輸岀模塊,要注意根據控制裝置的特性選擇繼電器模塊、晶體管模塊還是晶閘管,要注意電壓等級和負載對觸點電流的要求;對于輸入模塊,要注意是選源型設備還是漏型設備(如果有這方面的要求)。另外,還要注意特殊功能模塊與通信模塊的選擇。
在下位機系統,要注意I/O設備與現場檢測與執行機構之間的隔離,特別是在化工、石化等場合,要使用安全柵等設備。對于數字量輸入和輸出,可以使用繼電器做電氣隔離。
3)通信網絡設備
SCADA系統中通信網絡設備選型較復雜。首先在SCADA系統中,有運用于下位機的現場總線或設備級總線;有實現下位機聯網的現場總線;有連接各個下位機與上位機的有線或無線通信。特別是對于大范圍長距離通信,通常要借助于電信的固定電話網絡或移動通信公司的無線網絡進行數據傳輸,而這會造成一些用戶不可控的因素。例如,通信質量受制于這些服務提供商的服務水平。因此,在選擇通信方式時,盡量選擇用戶可以掌控的通信方式和通信介質。通信系統的通信設備與介質的選擇主要要滿足數據傳輸對帶寬、實時性和可靠性的要求。對于通信可靠性要求高的場合,可以考慮用不同的通信方式冗余。如有線通信與無線通信的冗余,以有線為主,無線通信做后備。
4)儀表與控制設備
儀表與控制設備主要包含傳感器、變送器和執行機構的選擇。這些裝置的選擇是影響控制精度的重要因素之一。根據被控對象的特點,確定執行機構采用何種類型,應對多種方案進行比較,綜合考慮工作環境、性能、價格等因素擇優而用檢測儀表可以將流量、速度、加速度、位移、濕度等信號轉換為標準電量信號。對于同樣一個被測信號,有多種測量儀表能滿足要求。設計人員可根據被測參數的精度要求、量程、被測對象的介質類型與特性和使用環境等來選擇檢測儀表。為了減少維護工作量,可以盡量選用非接觸式測量儀表,這也是目前儀表選型的一個趨墊。對于一些檢測點,只關心定性的信息時,可以選用開關量檢測設備,如物位開關、流量開關、壓力開關等,以降低硬件設備費用。
執行機構是控制系統中必不可少的組成部分,它的作用是接受計算機發出的控制信號,并把它轉換成調節機構的動作,使生產過程按預先規定的要求正常運行。
執行機構分為氣動、電動和液壓3種類型。氣動執行機構的特點是結構簡單、價格低、防火防爆;電動執行機構的特點是體積小、種類多、使用方便;液壓執行機構的特點是推力大、精度高。另外,還有各種有觸點和無觸點開關,也是執行機構,能實現開關動作。執行機構選型時要注意被控系統對執行機構的響應速度與頻率等是否有要求。
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