1、9:341第3节 SCADA系统软件 SCADA系统计算机软件由操作系统、图形用户接口（GUI）软件、应用功能软件、数据采集软件以及离线编译器、图形编辑、编程软件、系统诊断软件等组成。 总的来说，SCADA系统软件可以分为三类： 计算机操作系统软件 SCADA系统软件 应用软件。9:342第3节 SCADA系统软件配置 一、计算机操作软件 二、 SCADA系统软件 三、应用软件9:343一、计算机操作软件 一、计算机操作软件 目前的操作系统有两大主流： 一是以Microsoft Windows 为操作系统的软件群，随着微机性能的提高和普及，以 Windows 为基础的应用越来越被广大的SCAD
2、A系统商和用户采用； 另一个是以UNIX为基础的操作系统，它有相当成熟的SCADA系统软件和应用软件 9:344二、 SCADA系统软件 SCADA系统软件主要包括:1. HMI软件2.SCADA上位机监控软件3.控制器编程软件4. SCADA数据库结构9:345二、 SCADA系统软件 1. HMI软件软件HMI（Human Machine Interface）-人机界面软件，该软件大多采用以Windows为标准的软件，该软件可以安装在服务器、工作站中。通过该软件可以完成趋势显示、报警/事件显示、动态地图、动态数据和动态符号等的组态。操作员通过图形、表格显示，以及打印好的事件记录及报表，利用
3、颜色（CRT显示）和数值获取站场及单元状态。如：总貌显示、表格显示、测量图形显示、测量表格显示、泵单元图形显示、泵单元表格显示、泵单元操作曲线显示、设定点控制显示、控制回路参数显示、参数维护显示、实时趋势显示、历史趋势显示、通讯状态显示、报警汇总显示、报警/事件历史显示、报表。9:3469:3479:348二、 SCADA系统软件 2.SCADA上位机监控软件该软件通常安装在服务器中，只有通过授权后（即插上软件狗），方可正常运行。HONEYWELL PKS系统的QuikBuilder和STATION 软件ABB SCADAVISION系统的SCADAVISION软件国产组态软件：力控监控组态软
4、件基本的程序及组件包括：力控监控组态软件基本的程序及组件包括：工程管理工程管理器、人机界面器、人机界面VIEWSCADA上位机监控软件主要完成以下工作：9:3492.1 上位机数据库点的建立上位机数据库点的建立在上位机中需要建立各个显示的点，并可以设置该点的名称、描述、是否存在报警设置以及量程范围等。2.2 各站部分逻辑的组态如：涉及全线水击控制的逻辑，由于该逻辑涉及到上下游站的联系，所以需要通过在上位机编写脚本实现逻辑控制 2.3 提供如下数据库（1）实时数据库：存放各站的模拟量、数据量。（2）历史数据库：存放各站的历史数据（3）事件数据库：存放SCADA系统，包括系统所有控制器、计算机和外
5、围设备的运行情况以及现场仪表、控制设备的运行状态、操作记录等。SCADA上位机监控软件主要完成以下工作：9:34102.1 上位机数据库点的建立在上位机中需要建立各个显示的点，并可以设置该点的名称、描述、是否存在报警设置以及量程范围等。2.2 各站部分逻辑的组态各站部分逻辑的组态如：涉及全线水击控制的逻辑，由于该逻辑涉及到上下游站的联系，所以需要通过在上位机编写脚本实现逻辑控制 2.3 提供如下数据库提供如下数据库（1）实时数据库：存放各站的模拟量、数据量。（2）历史数据库：存放各站的历史数据（3）事件数据库：存放SCADA系统，包括系统所有控制器、计算机和外围设备的运行情况以及现场仪表、控制
6、设备的运行状态、操作记录等。SCADA上位机监控软件主要完成以下工作：9:3411 2.4 报警的显示方式以及报警级别显示； 2.5 趋势以及趋势组的组态； 2.6 与第三方设备通讯的参数设置，如通过OPC方式与第三方设备的通讯； 2.7 内部网络结构的设置，如与控制器通讯的网络设置。9:34129:34133. 控制器编程软件 如Honeywell C200的编程软件Controlbuilder软件，ABB AC800M软件，都提供了可编程逻辑控制的软件包，一般运行在Windows 界面，提供梯形图和功能块的编程语言，并可离线完成编程和组态，即程序的开发和存储是在编程终端内部进行，且提供了仿
7、真模拟控制器环境，可以在该环境中进行基本的测试，基本测试完成后下装到控制器进一步的测试以及现场调试。 该软件提供各种可编程控制器的指令，包括继电器指令、定时器指令、定时器和计数器、计算指令、数据转换、比较、选择和PID控制以及顺序功能图等， 9:34143.控制器编程软件 完成以下功能： （1）过程点的建立及通道的分配； （2）控制器与上位机通讯参数的设置； （3）控制逻辑的组态； （4）历史数据储存的设置； （5）设备组的组态； （6）报警的设置； （7）控制器硬件冗余的设置等。 9:34154. SCADA数据库结构 SCADA数据库主要包括实时数据库和历史数据库。 SCADA服务器通过O
8、PC或其他通讯方式从控制器采集数据，先储存在实时数据库中，并根据预先定制的格式储存于历史数据库，并定期进行归档。 所有的SMSCS实时数据、状态、报警、历史趋势及报警/事件日志记录都应驻留在SCADA系统服务器数据库中并可被读取。 9:3416数据库应具备自维护或自修复功能：系统可以自动诊断数据库的状态，发生异常时向用户发出报警并自动进行切换或修复，并提供人工修复的工具软件；数据库具有定时自动备份管理功能；数据库系统应具备硬盘空间管理功能，可根据用户预先定义的要求对数据进行转储或删除操作，以确保服务器的工作效率。 9:3417 西南成品油管道SCADA系统 中石化西南成品油管道SCADA系统的
9、数据库结构为DSA(分布式服务器机构)，实现对全线各站场监控点的操作、控制。 在DSA机构中，主备控制中心服务器可以共享19个站场服务器的数据、报警、时间、历史等。而两个站场可以共享相邻上下游站场的数据、报警等，并在一定权限下允许操作控制相邻的站场。 全管线SCADA系统的数据库被划分为不同的区域，允许用户访问数据库中工艺流程或程序中的某一个特定的部分。区域分配限制操作员访问被分配区域以外的图形、报警和数据，提供有效的设备划分。 下图9:3418当前值测量值平均历史数据库实时镜像数据平均数据镜像过程实时数据库控制器本地硬盘或远程硬盘备份其他硬盘归档文件趋势显示数值历史显示报表现场设备采集数据实
10、时显示报警组态信息9:3419控制中心系统 软件 （1）操作系统WindowsNT4.0。 （2）Plantscape操作员界面软件。 （3）PHD Process History Database ，即过程历史数据库，是搜集实时的模拟量、数字量等过程参数及关系数据，并集成、归档。给中心控制提供一个稳定的通用的过程及过程关系信息的基础，还可以给SCADA系统提供一个独立的控制界面，以便发出控制指令，并提供计算和归纳趋势的功能。 （4）Oracle标准数据库。PHD在内部使用了Oracle关系数据库 （5）office系列办公软件。 9:3420 MMI 或者HMI ? MMI Man-Mach
11、ine Interface,即人机界面 操作人员使用SCADA系统的接口。 涩宁兰管道MMI采用PlantScape软件制作。 HoneyWell公司开发的一种混合控制系统，从第三方控制器上采点，处理后显示给操作员。 PlantScape由Server和Station 组成，安装在Windows NT4.0 操作平台上。 9:34219:3422Plantscape的工作方式的工作方式 Server从第三方控制器（从第三方控制器（ControlLogix）上采集）上采集数据，并进行处理，工作于幕后数据，并进行处理，工作于幕后. Station包括Display Builder和Quick Bu
12、ilder。 Station从从Server中采集数据，显示给操作员。真中采集数据，显示给操作员。真正的正的“人机界面人机界面”。第三方控制器第三方控制器（ControlLogix）ServerStation数据数据数据数据9:3423MMI系统 Station：用来对系统组态、运行画面、建立用户及其权限、设置密码。包括Display Builder和Quick Builder。 Station为使用者提供了一个操作环境，监控画面在为使用者提供了一个操作环境，监控画面在Station中显示，中显示，操作者通过操作者通过Station与与PlantScape系统交互。系统交互。Quickbuil
13、der：主要建立第三方控制器内存与建立第三方控制器内存与Server数据库的映射关系数据库的映射关系，建立数据库、对通道、控制器、站点等进行组态；并完成并完成Station、打印机以、打印机以及第三方控制器等的组态。及第三方控制器等的组态。Displaybuilder：为环境开发系统，即图形编辑环境，作图工作图工具，用来绘制控制流程图等画面，可引用具，用来绘制控制流程图等画面，可引用Quickbuilder中的数据。中的数据。 9:34249:34259:3426 6、什么是OPC？ OPC是OLE for Process Control的缩写。顾名思义，OPC是一种利用微软的COM/DCOM
14、技术来达成自动化控制的协定 OPC规范是由OPC 基金会制定的一个工业标准,它规范了过程控制和生产自动化软件与用OPC 服务器实现的硬件驱动程序之间的接口接口。 OPC 规范的基础是微软的OLE/ COM(Compoment Object Model) 及DCOM 技术。 COM 组件对象模型是Microsoft 提出的一个“工业标准”的软件结构,是一种定制软件的方法。DCOM 是COM 的扩展, 9:3427对象及接口概述 OPC对象 OPC对象有三个：服务器(OPC Server)、组(OPC Group)和项(OPC Item) OPC接口9:3428服务器 OPC Server即OPC
15、启动服务器，通过它获得其他对象和服务的起始类，并用于返回OPC Group类对象。OPC Server级别有多种属性，其中包含一个OPC服务器对象的状态和版本等信息。 这种级别中的对象由客户应用创建。IOPCServer接口包含管理OPC Group级别中的对象的方法。如将组加入服务器或从服务器中删除组的方法（“AddGroup”，“RemoveGroup”）。 IOPC BrowseServerAddressSpace接口包含查找服务器地址空间的方法。IOPCCommon接口方法用于通知服务器语言的设置和客户机的名称。9:3429三、应用软件 应用软件将安装在应用工作站上。专门的管道应用软件
16、通过API或OPC和SCADA数据库连接。监控结果以图形形式显示在各应用工作站和操作员工作站上 SCADA系统软件和应用软件相互独立，应用软件可分为在线部分和离线部分，在线部分用于完成泄漏检测、泄漏定位、清管器跟踪、批次输送管理、批次界面跟踪以及油库油罐管理等。离线部分用于完成过程预估模型等。 应用软件分为在线和离线软件.9:3430三、应用软件 1.水击控制软件 2.在线仿真软件 3.清管球跟踪软件 4.运行工况预测软件 5.系统优化运行软件 6.泄漏检测定位软件 7 .批输控制软件 8.模拟培训软件9:3431三、应用软件 1.水击控制软件 具有如下功能： （1）水击超前保护； （2）记录
17、水击事故源； （3）记录所发生的水击事故状况和发生时间； （4）显示各种水击事故的控制决策方案； （5）播放记录水击事故发生后一段时间内管线的压力流量变化。 一般管道并没有单独的水击控制软件，都是应用SCADA软件的模块进行组态、编程来实现水击控制。9:3432 2.在线仿真软件功能 数学模型 + 求解方法(仿真发动机)批次跟踪批次跟踪混油界面跟踪混油界面跟踪减阻剂减阻剂(DRA)(DRA)仿真仿真控制系统仿真控制系统仿真热力仿真热力仿真不满流仿真不满流仿真非牛顿流体仿真非牛顿流体仿真瞬态仿真瞬态仿真压缩机仿真压缩机仿真用户产权跟踪用户产权跟踪组分跟踪组分跟踪管网存活时间分析管网存活时间分析清
18、管器跟踪清管器跟踪 泄漏检测泄漏检测 操作员培训操作员培训9:3433n 软件功能：适应介质：油、气、水单相、多相流动软件功能：适应介质：油、气、水单相、多相流动仿真功能：管网瞬态仿真、设备仿真、培训、优化仿真功能：管网瞬态仿真、设备仿真、培训、优化在线仿真，完整性管理、运行成本分析等在线仿真，完整性管理、运行成本分析等n 计算引擎：已经成熟，并且轻易升级不了计算引擎：已经成熟，并且轻易升级不了n 管网建模技术：可视化、与管网建模技术：可视化、与CADCAD、GISGIS系统接口等系统接口等n 软件性能：精度高、稳定性好、计算速度快、通用性强软件性能：精度高、稳定性好、计算速度快、通用性强软件
19、产品例如：软件产品例如：SPSSynerGEE、Energy solutions、Atmos、Flowmaster9:3434 3.清管球跟踪软件 在清管球的进站和出站处都设有指示器，实现对清管球进出站的报警。通过读取SCADA系统的流量、累计量等可以详尽了解清管球在管线的位置。 4.运行工况预测软件 预测软件对管道未来某时段的运行状况进行预测。软件以用户选择的时刻为预测点，读取各站的进出站压力、流量、密度以及管道沿线测量点的压力、流量，按照预定的运行计划，通过管道预测模型，预测管道各关键点压力、流量、密度随时间的变化。9:34355.系统优化运行软件管道系统优化软件分为准稳态优化运行和动态优
20、化运行两种。所给出的优化运行方案为某一个周期内的各站不同时段的开泵方案和控制方案。6.泄漏检测定位软件泄漏检测（LEAK DETECTION）以质量守恒、动量守恒、质量守恒为基础，并利用管线各处的边界条件，来计算机管线各处压力、温度、流量和密度。经过把计算结果和实测结果相比较，来计算是否泄漏，泄漏量及位置。当计算结果超过值时，系统报警。7 .批输控制软件批输软件承担着油品切换、混油段跟踪及末站混油切割等操作控制。8.模拟培训软件培训软件是利用离线仿真模型。操作者在上面进行现场情况的模拟操作，看到操作带来的结果，从而训练操作者处理各种情况的能力。 9:3436批量跟踪与泄漏检测软件在输与泄漏检测
21、软件在输油管道中的应用油管道中的应用9:34371.软件实现的功能： 批量跟踪与泄漏检测软件与泄漏检测软件软件与SCADA系统的数据采集实时数据库互连，按固定周期从实时数据库中采集实时过程数据，此周期作为模拟仿真软件的基本循环时间。 软件根据管道的实际情况组态形成管道计算模型。根据需要计算所得出的结果，如管线的泄漏报警、不同批次的油在管道中的位置、混油界面的位置及混油段的长度等，将计算结果在专用计算机上显示，作为操作员对管道运行调度的参考。 9:34382.软件的组成 本软件系统为模块化结构数据采集软件管道模拟软件泄漏检测定位软件管道批量跟踪软件9:3439软件结构PLC/SCADAOPC S
22、erver批量跟踪软件数 据 采集泄漏检测软件实时模拟软件结 果 显示泄漏条件触发9:34401）数据采集 数据采集软件由vb编制，包括 数据采集接口的定义， 与OPC服务器数据交换的变量定义 主要完成从OPC服务器中读取数据。9:34412）瞬态拟管线模块 瞬态模拟管线模块的主要功能包括数据预处理和管道模拟。瞬态模拟管线是将管道分成若干个部分，以各个边界内的仪表数据实际的测量值，如温度、压力、流量、密度动态的模拟仿真管道系统。管线模型根据流体力学、传热学、瞬变流理论建立，包括完整动态方程，能够描述整个管道的瞬态变化，适应压力、流量和密度发生的快速变化。9:34423）泄漏检测及定位模块 根据
23、实时动态模型计算的流量和压力结果与管道沿线各点的实际测量值比较，实时在线监视管道是否发生泄漏并定位。 当检测到泄漏时，能向操作人员提供如下的内容：泄漏的位置：位于XX站上（下）游XXkm处。 9:34434）批量跟踪混油量计算模块 批量跟踪模块能实时对油品批量和两种油品的界面跟踪，使调度人员能够实时地监视每批油品的位置和达到预定地点的时间。混油段的长度计算。批量移动：批量跟踪软件应确定通过管线的油品界面的移动。 混油量计算：显示位置、混油段长度、混油量和估计抵达时间， 批量分输：为调度人员提供当前管道沿线所有分输出口各批次油品的分输情况。 9:34442、软件应用情况 1）西南成品油管道 2）洛郑驻管道 3）鲁宁输油管线9:34451）西南成品油管道9:34469:34479:34489:34499:34509:3451 END
