SCADA系統構成原理

　　SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系統，即數據遠程監控與采集系統。它綜合利用了計算機技術、通訊技術、控制技術及測控儀表技術，對測控點分散的各種過程或設備實現實時數據采集、顯示、網絡發布、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等功能，為安全生產、調度、管理、優化和故障診斷提供必要和完整的數據及技術手段。

　　化工倉儲SCADA系統的結構組成

　　系統主要是對液體及氣體介質的化工品儲運進行遠程監控及管理，是為了加強對庫區重要裝置或運行設備(儲罐、泵組、閥門、管道、現場儀表等)的狀態遠程實時監控和數據、報表等管理，提高庫區自動化運營水平，保障設備運行的可靠性，改善操作人員的工作條件，降低勞動強度和運營成本、確保庫區牛產安全，最終提高庫區的運行管理水平和經濟效益。

　　化工倉儲SCADA系統按功能分為罐區液位監控系統、碼頭裝卸監控系統、火車或汽車裝卸管理系統、油氣回收系統、消防系統、周界系統、門禁一卡通等子系統。

　　化工倉儲SCADA系統按層級分為：一體化管理平臺儲運系統、核心監控系統、現場儀表系統，其包含的范圍及系統層級結構圖如下：

　　SCADA系統的組成單元配置簡述

　　一、一體化管理平臺儲運系統(MES系統)

　　針對化工倉儲的特點，定制開發的MES軟件，在危化品儲運管理中有非常好的實用性。

　　二、上位機系統的配置及功能

　　上位機系統由計算機、網絡通訊設備、打印機、操作臺、大屏幕顯示以及UPS系統等組成。服務器計算機安裝大型數據庫軟件、工業組態軟件，實現數據的永久存儲以及為其它系統提供數據接口服務。操作員站用于軟件開發、操作、監控以及WEB發布功能等。UPS有效提高使用電源的安全性與可靠性，為用戶最重要的設備提供安全無憂的電力保障。

　　上位機系統的功能

　　2.1畫面顯示功能

　　畫面組成：總貌畫面、索引畫面、分罐組畫面、單罐畫面、流程圖畫面、控制分組畫面、回路參數畫面、趨勢圖曲線顯示畫面、報警匯總畫面

　　2.2報警功能

　　報警類型：工藝過程報警、故障報警、連鎖動作報警、緊急停車報警、其他自定義的報警;

　　2.3數據存儲和處理功能

　　存儲現場儀表測量以及狀態數據、操作記錄數據，為其它系統提供數據接口。

　　2.4聯鎖及過程啟停控制功能

　　實現液位開關、氣體泄漏、超壓、超溫與切斷閥、泵等設備的聯鎖控制功能。

　　2.5報表生成及打印功能

　　實現即時報表、定期報表、報警匯總報表、操作記錄報表的輸出打印功能

　　2.6 操作安全

　　根據企業的管理級別設置不同級別操作權限。

　　2.7 WEB發布功能

　　通過互聯網及WEB軟件，管理人員可以實時掌握生產情況。

　　2.8大屏幕實時顯示功能

　　通過全彩高清的大屏幕為客戶展現實時的生產情況及工藝參數。

　　三、PLC或SIS核心控制器單元部分

　　PLC核心控制單元控制器常用品牌為SIEMENS，GE，AB等，對于倉儲系統規模比較大的項目，PLC一般要求采用中大型的設備，PLC主控設備采用硬冗余的雙機熱備結構，CPU模塊、電源模塊、以太網模塊、網絡都采用冗余配置，任何一個主控設備故障，不能導致系統的癱瘓，冗余的切換完全實現無擾動切換。

　　PLC控制器在使用過程中的功能：

　　(1)邏輯控制功能

　　PLC系統控制站具備連續過程控制(主要有定值、比值、串級、分程、PID調節等)、批量控制、順序控制(執行控制邏輯、聯鎖邏輯、安全保護等)、配方管理等功能，完全能滿足常規過程控制的功能和速度要求。

　　(2)數據采集功能

　　控制站和采集站將現場數據采集進系統，通過通訊網絡將實時數據和報警數據傳送到上位機，并存入數據庫和硬盤，供隨意調用。

　　(3)全面的過程I/O接口

　　全面的過程I/O接口模擬量輸入(4-20mA)、RTD輸入、數字量輸入、數字量輸出、模擬量輸出、RS232，RS485串行通訊接口、DP總線接口、TCP/IP接口等。

　　(4)豐富的通訊功能

　　豐富的通訊功能控制器配置有以太網通訊接口，可以通過以太網和上位機進行通訊。同時控制站通過現場總線從I/O站采集數據，并將控制信號發送到I/O模塊的輸出通道。

　　(5)掉電保護功能

　　控制器具有掉電自動保護數據和來電自動恢復數據等功能。當系統斷電及故障情況下，可以有效的保護的數據保存。

　　(6)報警功能

　　①模擬輸入信號超出信號范圍

　　②模擬輸入信號超出高、低限值

　　③模擬輸入信號變化率超出限定范圍

　　④模擬輸出信號超出高、低幅值

　　⑤數字輸入信號為報警狀態

　　⑥通訊中斷報警和系統本身故障

　　(7)PLC系統應具備完整的自診斷系統，并且定時自動或人工啟動診斷系統，并在監控站CR下上顯示自診斷狀態和詳細結果。

　　(8)PLC系統具備良好的冗錯能力，即當某些模塊發生故障后，不影響整個系統的有效工作。

　　四、現場核心儀表

　　為了滿足液體危化品倉儲罐區的液位、溫度、壓力及數據監控，并為了滿足整個液體危化品儲運系統的生產過程、安全控制的功能，現場核心儀表包括了液位、溫度、壓力、控制閥等設備。

　　(1)液位儀表

　　液位儀表是化工倉儲SCADA系統的最重要的儀表，它用于實現，儀表精度要求達到毫米級別，儀表與自控系統采用數字通訊(RS485或HART協議)。

　　罐容計算是利用相關數據及公式計算儲罐的體積、質量，用于庫存及進出料管理，它通過測量的液位數據查表獲取體積數據，然后通過測量的溫度數據采用VCF公式計算液位密度數據，最后通過體積“密度計算出當前儲罐的液體質量。罐容計算完成后，數據可以永久儲存，可以形成各種報表，也可以以為ERP、MIS等系統提供數據接口。

　　典型系統結構示意圖如下(供參考)