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1、SCADA系统、技术进步与发展趋势,2,内容,SCADA系统技术进步,大型SCADA系统及其应用,SCADA系统在两化融合中的作用,SCADA系统结构研究,SCADA系统技术概要,SCDA系统的安全性,讨论 Q&A,SCADA系统发展趋势,SCADA系统技术概要,IEEE在1987年就给出了SCADA的定义：（A system operating with coded signals over communication channels so as to provide control of RTU equipment.The supervisory system may be combin
2、ed with a data acquisition system by adding the use of coded signals over communication channels to acquire information about the status of the RTU equipment for display or for recording functions）SCADA系统是利用通讯通道上的编码信号控制RTU（Remote Terminal Unit：远程终端单元）设备的系统；又是将数据采集功能和通过通信通道获得RTU设备状态的显示或记录信息功能结合在一起的监管
3、系统。此定义中强调SCADA系统利用通信通道控制远程终端单元的设备，采集远程终端单元的设备状态并显示或记录。,SCADA系统可以让用户采集到远距离（百公里到千公里）、大范围（方圆数百到数千公里）内的场、站或其他工业实体的各种设备或装置的状态信息；也可发给这些设备或装置一定的控制指令。SCADA系统可以使系统操作员在控制室里去访问远方的场、站或其他工业实体。SCADA系统在操作站提供人机接口软件，为操作员提供远程操作手段，提供对全系统的远程站点的监控管理功能。SCADA是以通过远动通道实现数据采集和遥控功能为主要特征的监控系统。,SCADA系统应用,SCADA系统应用于下列领域：方圆数千公里的电
4、力传送系统。SCADA系统监测线网负载状况，控制开关并响应线网负载变化。小水电站群监管系统。SCADA系统响应用户需求对远程的发电机启停，快速响应电网对小电站的供配电需求。分布在较大范围的油、气生产实体，包括：油井，气井，油、气采集系统，流量测量设备、泵站等。油、气、水和化学介质的管道传输系统。SCADA系统控制管道阀门的开闭和加压泵的启停，监视管道的状况对市场条件迅速做出响应、减少危险或对环境有害的影响。方圆百里的大型灌区。SCADA系统负责采集遍布全灌区的计量阀的数据以统计水量的消耗，控制简单的阀门的开关。大范围的环境监测系统和环境警示系统。SCADA系统采集大范围、大区域内的环境监测信息
5、，监管分散于各地的环境探测器。SSCADA软件处理这些信息、协助管理大区域的环境。城市轨道交通分立的自动化系统和综合监控系统。城市轨道交通中的SCADA系统是分层分布式大型SCDA系统，可用作电力、环控、ATS等专业或作综合监控管理。,传统SCADA与现代SCADA的结构,SCADA系统结构研究,现代SCADA系统结构分析方法：(1）主站与从站是SCADA结构基本单元。（2）多主站、多从站构造各种SCADA系统。(3）分布式网络与分布式环境。(4）开放的SCADA软件平台与应用服务器。（5）RTU（Remote Terminal Unit)和IED(Intelligent Electronic
6、 Devices)SCADA系统现场控制器。,SCADA的主站结构与功能,MASTER STATION 主站的结构,SCADA系统主站技术概要,主站的硬件与软件在一个分布式环境 实时局域网连接各类计算机与服务主站由一个开放的软件平台支持 系统遵循国际标准：POSIX、MS-WINDOWS、IEC-60810-6、IEEE1379的RTU标准。HMI应用服务器：（1）核心系统服务器。（2）数据子系统服务器。（3）高级应用子系统服务器。（4）历史与趋势数据库。（5）组态与管理服务器。通信处理器（前端，又称FEP）,SCADA系统从站结构,SCADA从站技术概要,数据采集与远东控制功能的完成RTU和
7、IEDIED：Intelligent Electronic Devices从站控制器PLC从站的时钟功能。从站功能：测量、状态监视、控制、保护、辅助服务、时间同步、数据库维护、HMI、数据的远程存取和控制。,形态各异的SCADA系统,单主站加多RTU双主站（冗余）加多RTU多主站加多RTU多主站（冗余）加多RTU（冗余）主站加多从站加多RTU单主站加数据转换器加多IED多主站加数据转换器加多IED本地局域网挂接多IED经路由器与主站联网,SCADA系统的构成（1）,SCADA系统的构成（2）,SCADA系统的构成（3）,SCADA系统的构成（4）,SCADA系统的构成（5）,SCADA系统的构
8、成（6）,SCADA系统的构成（7）,SCADA系统的构成（8）,SCADA技术进步,大型化SCADA系统多样性应用结构使适应性广泛分布式结构软件平台的进步从站集成了更多的新技术,大型SCADA系统,大型SCADA监控系统的发展,大铁、地铁、高速公路、桥梁隧道、输油、输气、输水等大型工程的监控系统在工程高效、安全运营方面发挥着愈来愈重要的作用。工程各节点的监控要求高、节能环保要求高，安全性要求高要求建成高性能指标的监控系统。在底层信息充分支持的基础上要求实现更智能化的功能，要求集成更多的相关信息、更多的子系统，实现工程信息化。在大型工程中实现两化融合，建成智能监控系统。,SCADA监控系统设计
9、的素质要求,设计院要高屋建瓴，以创新的设计理念实现高效率、高环境品质的监控系统。基础理论、创新应用和技术前瞻是设计师们的素质要求。改善地球家园，改善人类的生活与环境是当今设计师们的天职。,SCADA监控系统技术进展,底层传感器技术执行器技术的进步。现场总线、无线网络技术进步。LAN、WAN及INTRNET的成熟。大型监控系统软件平台。企业信息化技术进步。两化融合大系统。,SCADA系统发展趋势,连通性、网络速度、网络集成性与有效性网络与系统安全性数据存储、数据集成与数据保护系统保护系统供电系统大型化实现两化融合,SCADA系统的安全性,系统加固（system hardening):系统结构设计
10、：冗余设计闯入探测系统(HIDS)软件对系统安全的保证系统边界（perimeter）保护：防火墙、网络闯入探测系统、高频噪声防护等角色访问控制终端设备安全性物理安全性网络隔离通信安全技术与IT安全技术,以SCADA为基础的智能监控系统,监控系统+监控系统信息化=智能监控系统广泛的监控信息。监控信息的高层应用信息化。工程的需求分析及智能功能创新。监控信息数据库的挖掘。高级管理应用。战略决策分析。,广泛的监控信息,所有底层设备监控信息系统本身信息相关环境信息服务对象信息安全相关信息操作指导信息检修维护信息调度指挥信息管理信息,方案举例：客运专线信息化大系统,监控信息的高层应用信息化,全系统信息管理
11、及数据库技术综合监控系统调度指挥系统经营管理系统人工智能软件决策支持平台,北京和利时系统工程股份有限公司Beijing Hollysys Co.,Ltd,32,广珠快线综合信息系统综合调度中心,工程的需求分析及智能功能创新,应急管理总体框架,大型专用管理系统,两化融合：工业企业性息化集成系统,工业企业信息化集成系统 industry enterprise informationization integration system：基于计算机环境和技术，将工业企业生产自动化系统、生产管理系统与经营决策系统综合集成，提高企业经营效率、促进企业战略目标实现的大系统。SCADA系统在信息化集成系统的作
12、用关于两化融合的标准：工业企业信息化集成系统规范,北京和利时系统工程股份有限公司Beijing Hollysys Co.,Ltd,39,信息化集成系统构建原则（1）,工业企业信息化集成系统应建成从企业生产自动化到经营管理及决策的完整系统；它将企业自动化和信息化有机地融合在一起，使工业企业核心业务系统及相关联的业务系统有效集成，提高企业经营的效率，为实现企业战略目标服务。工业企业信息化集成系统对信息的集成应以生产和制造过程紧密相关的底层信息为基础，围绕企业核心业务进行。企业信息化集成系统应对企业信息进行纵向集成与横向集成，消除业务系统信息孤岛，促进企业自动化与信息化的融合。工业企业信息化集成系统
13、应采用分层分布式系统结构，软件体系应采用模块化结构，以利于系统灵活配置、功能扩展和性能提升，支持企业可持续的业务流程重组，适应企业的改造与升级。,北京和利时系统工程股份有限公司Beijing Hollysys Co.,Ltd,40,信息化集成系统构建原则（2）,工业企业信息化集成系统的结构、硬件及软件配置应满足企业信息化建设总要求；满足系统功能和性能参数指标的要求；应满足安全性、可靠性、可维护性、可扩展性的要求；满足分期建设及企业业务不断发展的需求。在工业企业的基础自动化水平较低，自动化系统尚没有覆盖核心业务及主要相关业务时，应首先提高自动化水平；在企业已具有较完善的生产自动化系统的条件下，系
14、统建设的重点应在于企业的生产执行层、经营管理层与战略决策层，应将新建部分与基础自动化系统有效集成，融为一体。工业企业信息化集成系统建成后，应保障系统正常运行；应监控计算机基础设施的运行及资源的使用；应对系统的配置管理、变更控制、质量保证与安全管理有效地监管。,北京和利时系统工程股份有限公司Beijing Hollysys Co.,Ltd,41,信息化集成系统构建原则（3）,工业企业信息化集成系统的建设应按照国家相关规范，进行咨询与设计。应提供完整的设计文件，包括需求分析、总体架构、系统组成、功能要求、设备的技术规格书等。工业企业信息化集成系统中包含了实时控制信息和业务管理信息，系统应保证两类信
15、息严格分开处理，防止互相干扰或影响。工业企业信息化集成系统应确保系统信息的安全，遵从相关标准，应对信息资产进行保护。,信息化集成系统结构,工业企业信息化集成系统的典型架构由三级构成，它们是：H1级：厂级系统，包括大、中、小型生产厂，生产基地的信息化集成系统。H2级：公司级系统，包括区域级公司，跨厂级联合企业，大型联合生产基地的信息化集成系统。H3级：集团公司级信息化集成系统。按照工业企业业务功能需求构建起来的信息化集成系统的组成自下而上分成三大系统：生产基础自动化系统、生产执行系统和经营管理决策系统。三大系统有效集成构成了信息化集成系统。,信息化集成系统的集成机制,集成可分为横向集成与纵向集成
16、。横向集成是在企业同级、同层上的集成，纵向集成是沿着企业级、层的某一种（或多种）顺序进行集成。构建信息化集成系统无论是纵向集成还是横向集成，应在系统内信息交换与共享平台基础上建立信息交换的标准，严格保证信息格式的一致性以及信息转换的标准化。,信息化集成系统信息集成架构,纵向集成技术,构建信息化集成系统，H1、H2、H3各级间和L1、L2、L3、L4、L5各层间的无缝接口应通过纵向集成实现。应按照国际与国内的相关标准做好这些级、层的接口开发与管理，将各应用层级集成为信息上下贯通的满足性能要求的计算机集成系统。纵向信息集成主要是对数据的采集、处理、抽取、清洗、通信、转换，对信息的存储、表达，实现信
17、息交换、流程调度以及共享服务，使集成系统的各层级特别是控制层与生产执行层与经营管理层信息安全可靠地有机融合。纵向信息集成应保证底层数据按系统功能要求上传，保证高层信息准确下达；应使系统各层或各级无缝地接口构成完整的一体化系统。纵向信息集成应保证信息的标准化、可靠性、数据独立性与兼容性。纵向信息集成应尽多采用标准的接口模块。纵向集成应按照相关国际标准进行。,横向集成技术,信息横向集成应在三级信息交换与共享平台上进行。信息的横行集成主要包括对数据的接收、数据转换、数据封装，数据通信，报文发送，包文格式定义与管理，信息源管理访问、信息报警服务，交换平台服务管理等等。通过横向集成，使数据和信息集成、信
18、息共享；使业务和供应链集成；使信息系统中不同业务模块的相关活动自动触发；使得平台上的各业务子系统的信息互通、资源共享。横向集成的目的是使企业的核心业务在所有相关业务系统的支持下实现战略目标，提高企业运营效率。通过横向集成信息化集成系统应实现核心业务系统全部功能，同时也应实现围绕核心业务的其他业务子系统全部信息的综合，实现在此基础上的业务横向集成功能。横向集成过程中，核心业务系统应向外提供实际生产数据，作为生产经营计划执行情况的反馈，为绩效考核提供依据；同时应以管控业务系统的经营计划为源头，向外提供生产作业计划信息，物料需求计划信息以及能源需求计划信息；支撑业务系统为核心业务系统提供设备、物资和人员等基础信息,SCADA是实现信息化集成系统的核心,大型工业企业的信息化集成系统必然采用SCADA技术SCADA主站设计技术可用于信息化集成系统的监控管理中心SCADA从站设计技术可用于工业生产基础自动化层SCADA系统的安全性设计是实现信息化集成系统的重要保证。SCADA技术支持的MES系统是两化融合的纽带,
