供水调度SCADA系统

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第一篇:供水调度SCADA系统

供水调度SCADA系统概述

SCADA是英文Supervisory Control and Data Acquistion的缩写,意即“监视控制和数据采集系统”,该系统被广泛应用于供水、供电、燃气、油田等行业,主要功能是完成数据的采集控制和远程传输。本公司在1994年建立了供水调度SCADA系统,多年来在保障安全可靠供水、协调合理调度、保证公司利益等多方面发挥了重要的作用。

目前SCADA系统中采用的数据通信可简单分为有线和无线两大类,其中有线通信主要包括架设光缆、电缆或租用电信电话线、X.25、DDN、ADSL等,而无线则包括超短波通信、扩频通信、卫星通信、GSM 短信/GPRS通信等。在供水行业,由于各管网监控点分布范围广、数量多、距离远、个别点还地处偏僻,因此架设光缆、铺设电缆难度大、不切合实际,向电信部门租用专用电话线又要申请很多电话线,而且有些监控点线路难以到达,况且采用电话线路时需要等待漫长的电话拨号过程,速度慢,运营成本较高,总之SCADA系统采用有线通信方式建设周期长、工作难度大、运行费用高,不便于大规模使用;与之相比,无线通信方式则显得非常灵活,它具有投资较少、建设周期短、运行维护简单、性价比高等优点。在SCADA系统中,无线通信方式主要包括:超短波(230MHZ)无线数传、扩频(2.4G、5.8G)、卫星通信、GSM数字蜂窝通信系统等,其中卫星通信由于通信费用昂贵,只在一些特殊的领域下使用,未得以普及;而扩频通信技术虽然速率高,但只能在视距范围内传输,应用也受到限制。因此目前国内SCADA系统较普遍采用 230MHZ频段的数传电台作为传输信道。

采用超短波数传电台作为传输信道的是组网灵活、扩展容易、维修方便、运行费用低等优点,但由于系统工作于230MHZ且多采用普通间接调制的数传电台,这就造成系统易受外界干扰、通信速率低、误码率高、数据传送量不大、信号覆盖范围小等先天不足,这在本公司第二水厂生产数据上传到公司调度室时得到验证,目前已改为DDN专线传输方式。随着城市现代化、工业化进程的发展,传统的超短波通信方式正面临着越来越大的挑战,而GSM网络经过移动通信部门的多年建设,覆盖范围不断扩大,已成为成熟、稳定、可靠的通信网络,特别是近年来推出的短消息(SMS)、GPRS等新业务,这使得SCADA系统采用GSM网络来进行数据传输成为可能。GPRS技术的应用及分析

应用GSM网络进行数据传输从理论分析和实际应用都是切实可行的。就目前移动通信部

门提供的服务而言,可分为两种方式:①短消息(SMS),通过拨打终端号码而获取数据资料短消息;②GPRS技术,核心是通过IP转换技术进行数据传输。相比较下,采用GPRS技术更具优点和前瞻性,符合未来的通信发展方向。下面就以GPRS技术为例作说明:

2.1 GPRS原理及技术特点

GPRS是通用分组无线业务general packet radio service的英文简称,是在现有GSM系统基础上发展出来的一种新的网络业务。GPRS采用分组交换技术,每个用户可同时占用多个无线信道,同一个无线信道又可以由多个用户共享,实现资源有效的利用,从而实现高速率数据传输。GPRS支持基于标准数据通信协议的应用,可以实现与IP网、X.25网互联互通。GPRS具有全双工运作,间隙收发,永远在线,只有在收发数据才占用系统资源,计费方式以数据传输量为准等特点,由于GPRS的核心层采用IP技术,底层可使用多种传输技术,这使得它较易实现端到端的、广域的无线IP连接,以实现某种特定功能。

具备GPRS功能的移动电话或终端通过无线方式与GSM基站进行通信,随即登陆上GSM网络,但与电路交换式数据呼叫不同,GPRS分组是从基站发送到GPRS服务支持节点(SGSN),而不是通过移动交换中心(MSC)连接到语音网络上。SGSN与GPRS网关支持节点(GGSN)进行通信;GGSN对分组数据进行相应的处理,再发送到目的网络,如因特网或X.25网络。

来自因特网标识有移动电话或终端地址的IP包,由GGSN接收,再转发到SGSN,继而传送到指定的移动电话或终端上。

2.2 利用GPRS来实现数据传输

基于GPRS技术的SCADA系统是以GSM为网络平台,充分利用了GPRS的技术特点和优势,实现高速、永远在线、透明数据传输的数据通信网络系统。

2.2.1基本工作原理:

在GPRS模块上实现TCP/IP协议,在应用程序端安装数据中心软件,数据中心拥有固定的IP地址(或域名),GPRS模块登陆上GSM网络后,自动连接到数据中心,向数据中心报告其IP地址,并保持和维护链路的连接,GPRS模块监测链路的连接情况,一旦发生异常,GPRS模块自动重新建立链路,数据中心和GPRS模块之间就可以通过IP地址用TCP/IP协议进行双向通信,实现透明的、可靠的数据传输。

2.2.2数据通信过程如下:

1)现场监控点通过数据采集模块将数据存储到内存,当接收到命令数据时,通过接口电路,将带时间标签的数据发送到已登陆网络并具有IP地址的GPRS模块,后通过数据编码并有指向地

发送到GSM网络。

2)数据经GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理,转换成在公网数据传送的格式,最终传送到公网中用户服务器IP地址。

3)服务器接受到数据后,通过公司内部网将数据传送到SCADA系统,后通过系统软件对数据进行还原显示,同时将数据存储到数据库中。

2.3系统应用GPRS技术的优势

1)信号覆盖范围广

GSM网络经过多年的建设,目前网络信号可说是无孔不入,基本不存在盲区,理论上只要有信号的地方,就可以实现SCADA监控,与之相比的超短波则只有方圆三十多公里(具体视乎当地环境)。

2)数据传送速率高

GPRS网络传送速率理论上可达171.2Kbps,实际应用时可能会偏低些,而目前一般的超短波数传电台传送速率多为2.4Kbps或更低。

3)通信质量可靠,误码率低

利用GSM成熟网络,数据传送的可靠性和稳定性得到有力的保证,同时随着其业务的发展,相信其在质量上会做得更好。

4)建设周期短

利用现有GSM网络,我们只需安装好设备就可以,不用考虑其它因素,采用超短波通讯时要充分考虑现场和附近环境,同时其附属设备要跟得上。

5)安装调试简单方便

利用现有成熟GSM网络,系统投入运行时基本不需要调试(只要技术可行,网络畅通),而且安装简捷。采用超短波通讯时安装调试工作量大,要有选择地选址,测试现场信号,架设天线铁架,调试天线角度方向等诸多工作。

2.4 系统应用GPRS技术的不足

1)对移动通信部门有依赖性

因为系统建设运行需借助GSM网络,这就造成我们SCADA系统的数据通信受到移动通信部门的制约,须说目前GSM网络发展的比较成熟,但有时亦存在网络繁忙堵塞或意想不到的事情发生,这会对系统数据造成中断,影响系统的数据分析处理。而采用超短波通讯组建自身网络系统,当系统发生故障时,可利用自身技术力量对网络进行修复而不需借助第三方,在工作中处于

主动。

2)运行成本相对较高

鉴于目前资费标准,该系统的运营成本在端站数量较少时略微偏高。

2.5 系统运营成本分析

构成系统运行成本主要有两方面(参考本地资费):①系统服务器端的静态IP地址租用费。该项目目前资费较高,约占总运行成本的95%;②系统数据流量费用。收费标准目前有包月制和按数据量两种收费方式,按流量计算0.03元/kBytes,而包月制20元/月有1024 kBytes流量,该费用取决于流量的多少。相信随着技术的升级,业务应用的普及,其资费标准会逐步降低。

3结束语

该系统目前已投入运行阶段,运行效果良好,数据发送接受稳定快速可靠,完全能满足实际工作要求,是SCADA系统较理想的组网选择,相信随着时代的发展,科技的进步,数据通信业务的高速发展,无线IP通信技术业务变得越渐成熟,会越显优势,会得到广泛的普及和应用。

摘自《中国水星》

第二篇:基于力控软件的城市供水SCADA调度系统

摘要:本文针对大部分城市已经建立的供水监控系统主要存在的问题,以力控实时数据pSpace为数据平台、结合SCADA监控软件eForceCon建立了基于Web的B/S模式的供水监控系统,以供水公司为工程节点建立一级管网监控中心,各个自来水厂为监控节点建立二级水厂监控系统,实现了供水公司对各个水厂的集中管理和远程监控。

关键词:力控SCADA 软件 RTU ForceControl6.1 实时数据库pSpace B/S 模式

1.前言

城市供水综合自动化监控系统一般包括供水总公司,水厂监控站,水源井监控站,水网加压站等。自来水的生产过程通常是由地表水或者水源井取水送到水厂,在水厂经过消毒、沉淀、过滤等过程后送入城市供水管网,提供给城市居民或者工业用户等使用。自来水生产流程如下图所示。

目前,许多城市的供水系统是以地下水为主要水源、多水厂处理的环状管网的供水系统,并且存在多个独立供水板块,系统分布区域范围大,供水公司的全局性管理和实时监控相对困难。大部分城市已经建立的供水监控系统主要存在以下几个问题:

(1)供水管网压力不稳定、通讯方式落后、系统相对封闭、没有建立有效的企业信息共享系统。大多数水厂的供水SCADA系统采用传统的相对独立的C/S模式,远程站点采用电台传递供水管网的相关数据和指令,不利于供水公司的集中管理和优化调度以及水厂之间的信息共享。

(2)部分二级水厂的自来水生产监控系统的自动化程度较低,水处理系统的可靠性较差,外输供水采用落后的人工控制方式,浪费了大量的人力和物力,而且导致管网压力不稳定,供水公司无法及时浏览水厂的生产数据。

(3)部分水厂的供水监控系统的冗余性不高,操作模式过于单一,经常由于一台设备的故障,而导致整个水厂供水监控系统的瘫痪,造成严重的经济损失。

(4)系统依靠调度人员人工发出指令来实现优化调度,浪费大量的人力物力,调度人员则完全依靠个人经验进行调度。因此,当系统出现故障时,调度人员很难及时发现和处理。

2.系统需求

针对现阶段城市供水监控系统的缺陷和问题,新一代的供水监控系统必须具备以下条件:

(1)应建立基于Web的B/S模式的供水远程监控系统,将供水总公司作为工程节点,各个二级水厂作为监控节点,实现了供水公司对各个水厂的集中管理和远程监控。

(2)远程站点利用新的通讯方式GSM或GPRS,将供水管网的相关数据实时的传输到供水公司的一级监控中心。

(3)将计算机SCADA远程监控系统融入各个水厂,建立高可靠性的水厂水处理控制系统,满足各个水厂的生产需求,并且可以将生产数据实时上传到供水公司。

(4)应具有优化调度功能。根据管网监测系统反馈的运行状态数据,运用数学上的最优化技术,确定各个水厂的最佳供水量。进而确定供水泵站内最优工作水泵台数和组合,完成供水泵站的效率优化,从而解决供水不均,耗电大等问题。

3.力控供水监控系统总体概述

3.1系统解决方案

水厂监控中心以力控Forcecontrol 6.1组态软件作为监控平台,采用无线GPRS方式实现数据通信,将实时数据上传到二级监控节点。各个水厂配备PLC(可编程控制器)作为硬件控制系统,对包括取水、加药、滤池、送水等流程进行控制,采集液位、压力、流量、温度、水质以及水泵等相关实时数据,并通过光缆将数据上传到公司调度中心。

供水总公司调度管理中心以力控pSpace 5.0实时历史数据库作为系统平台,汇总各个水厂上传的数据。供水总公司与水厂分控中心之间通过ADSL拨号方式实现数据交互,该方式具备速度快,流量大,费用低,易于维护等特点。同时系统设有力控pSpace 5.0 WEB服务器,远程客户可以通过认证方式访问调度管理中心的数据。调度管理中心在保证安全、可靠、保质、保量的满足用户用水要求的前提下,根据供水监测系统采集的管网运行数据,运用科学的预测手段确定用水量及分布情况,运用数学上的最优化技术,从所有的各种调度方案中,确定一个使系统总运行费用最省,可靠性最高的优化调度方案。

3.2系统网络结构

4.水厂监控中心建设

水厂监控中心系统软件采用B/S结构,通过GPRS以及光缆通信方式对水网监测点、水源井监测点以及水厂的现场仪表,电机的工作状态与性能、水泵阀门开关量状态及出水水质指标的数据进行实时采集,为了保证生产过程的高可靠性,生产数据监测系统采用盘装仪表与计算机双模显示方式,各控制节点的控制任务由西门子PLC来完成。手动操作面板上设有面板/计算机控制转换开关,系统有手动、计算机软手动、自动三种控制方式,并且实现了不同操作方式之间的无扰动切换。系统通过实时监控画面对取水、混凝、沉淀、过滤、送水等整个供水管网实现统一监控,给用户提供一个直观、简单的操作平台。

4.1形象逼真的实时监控界面

集中显示整个供水管网的重要参数(如瞬时流量、压力、累计流量、报警状态、通讯状态),可按区域、地块划分用户,能够单独显示各个区域实时数据。

4.2强大的数据报表、曲线查询功能

系统自动生成日报表,月报表及年报表,管理人员可通过趋势、报表、历史回放等手段了解水厂过去的状况、分析未来的趋势。且可生成分时等特殊报表的功能。任意组合用户测量趋势、测量参数累计、故障时段等趋势记录通过打印机打印输出。

4.3方便的报警/事件管理

实时显示并记录就地流量测量系统的各种报警信息,如流量/压力的超限、仪表工作电源不正常、水泵工作异常、通讯故障等报警信息。

4.4完备的安全保护机制

力控提供了完备的安全保护机制,以保证生产过程的安全可靠,用户管理具备多个级别,并可根据级别限制对重要工艺参数的修改,以有效避免生产过程中的误操作。提供基于远程的用户管理,增加更多的用户级别及安全区,管理所有用户的远程登陆信息。

5.供水调度管理中心建设

为了合理用水,优化水资源,同时还把现场信息和管理信息结合起来,供水调度管理中心以力控实时数据库pSpace为数据平台对采集的大量现场实时数据进行分析和处理,建立一套全集成的、开放的、全厂综合自动化的信息平台,把企业的横向通信(同一层不同节点的通信)和纵向通信(上、下层之间的通信)紧密联系在一起,形成一个意义更广泛的综合管理系统。

力控®企业级实时数据库 pSpace 是一个高性能、高吞吐能力、可靠性强、跨平台的实时/历史数据库系统。通过实时数据库平台的建设,实现供水高层次的决策和优化调度的支持。

专业的优化调度数学模型:借助pSpace强大的数据处理、分析功能和其计算引擎针结合自来水公司运行特点,采用多种专业算法,在大量过程数据的基础上建立用水量预测模型、管网的网络分析模型等优化调度数学模型。

丰富的客户端展示平台:通过客户端软件eForceCon,管理人员可通过趋势、报表、历史回放等手段了解水厂过去的状况、分析未来的趋势。

实时的报警与事件检测平台:将数据转换为状态,采用多种检测方法实现复杂的报警事件检测,在事故发生前及时预警,确保系统安全稳定。

真正的企业信息门户平台:将多种数据集成后以门户的形式向广域网或局域网行发布,用户可从网页实现浏览。以方便快捷的方式为企业用户展示企业信息,了解供水公司的运行情况。

6.结束语

整个系统结构层次分明,良好的扩展性和系统集成性为以后的系统扩展和接入提供了充裕的接口,“无缝”的接入方式非常便于现场人员操作。整个系统的投运实现了现场层、控制层、管理层的紧密结合,使得全市的供水系统全面进入信息化时代,实现了水资源的可持续利用。

第三篇:铁路电力调度SCADA

铁路电力调度SCADA/EMS系统及其子系统

(1)支撑平台子系统

支撑平台是整个系统的最重要基础.有一个好的支撑平台,才能真正地实现全系统统一平台,数据共享。支撑平台子系统包括数据库管理、网络管理、图形管理、报表管理、系统运行管理等。

(2)SCADA于系统

包括数据采集,数据传输及处理,计算机与控制,人机界面及告警处理等。

(3)PAS子系统

包括网络建模、网络拓扑、状态估计、在线潮流、静态安全分析、无功优化、故障分析及短期负荷预报等一系列高级应用软件。

(4)调度员仿真培训系统(DTS)

包括电网仿真、SCADA/EM系统仿真和教员控制机三部分。调皮员仿真培训(DTS)与实时SCADA/EMS系统共处于一个局域网上,DTS本身由2台工作站组成,一台充当电网仿真和教员机,另一台用来仿真SCADA/EMS和兼做学员机。

(5)AGC/EDC子系统

自动发电控制和在线经济调度(AGC/EDC)是对发电机出力的闭环自动控制系统,不仅能够保证系统频率合格,还能保证系统间联络线的功率符合合同规定范围,同时,还能使全系统发电成本最低。

(6)调度管理信息子系统(DMIS)

调度管理信息系统属于办公自动化的一种业务管理系统,一般并不同于SCADA/EMS系统的范围。它与具体电力公司的生产过程、工作方式、管理模式有非常密切的联系、因此总是与某一特定的电力公司合作开发,为其服务。当然.其中的设计思路和实现手段应当是共同的。

第四篇:油田SCADA系统无线通信系统方案设计

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油 田名

艾尼

摘要 全 性、、一

八 系统 无 线通 信 系 统 方 案 设计

琳依 余

系统 安 , 新疆 石 油 管理 局 勘察 设 计 院

应用 于这类地 区油 田 系 统 的通 信 系 统 和 设

通 信 系统 作 为

高效 运 行 的 基 础 支 撑平台

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备 , 必 须 具 备 卓越 的 温 度 性 能 和 良好 的 稳 定 性 和 可 , , 系统 至 关 重

靠性

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绍 了油 田

根据 油 田

系统 总 体 设 , 其次 , 我 国大陆很 多 油 田 往 往 处 于 丘 陵地 区 , , 计 技 术要 求 及 油 田 现 场 环 境 实 际 情 况 和方案选型 , 介

地 势 变化 尽 管 不 算 陡 峭的 可视 通 信

但并 不 能 完 全 实 现 点 对 点

系统 通 信 方 案 设 计 要 点 剖 析 无 线 通 信 系统 方 案 设 计

。而且油 田井

分散 , , 最远 的可 达 , 公 里 以上

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所 以在 通 信 系统 方 案设计上

确保。

应充 分考

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过程 及 系 统 结 构 组 成实践 证 明 , 油 田

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另外 , 系统 通 信 系 统 建 设 并 不 是 某 一 种

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从 通 信 系统 建设 投 入 和 周 期 上 , , 应充分 , 行必要 的 技 术 组 合 主题 词

以。

建设一 个 完善 的

考 虑 到 油 田 工 业 快 速 发 展 和 投 人 回 报 的需 要 兼 顾适 当 投 入 和 快 速 建 设 的 前 提 下

应在

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建设与 油 田 整 体 建 设 相 适 应

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系统安全运、扩频 系 统 作 为 工 业 生 产 过 程 自动 化 控 制

管 理 的完 整解 决 方 案 力、采用数传 电台网、, 在确保、行的同时 点 , , 具有 投人小、见效快 , 应 用 简单 等优 , , 广 泛 应用 于 油 田、、化工。、电

数 据带宽 经 济。

适宜 , 是 油 田 通 信 系统 的 首选

尽管投人小

。、冶金 ,、水处理、、市 政供 热 等 行 业 和 领 域

通信

解决方 案

见效快 稳定 , 采用

有线组网 , 系统 作 为

平台、系 统安 全。

高效 运 行 的 基 础 支 撑

系统至、, 技术 简单 , 但受通信距离 的局 限

其稳定性

可 靠 性将 是 影 响、数 据 网 和 郎将 投 人 使 用 的应用方便

技术成熟 , , 信道

但必

关 重 要 的 因素

通 信 系 统设 计 应 包 括 良好 的 网 络 规

也 不 失 为 一 种 良好 的 选 择

。, 划

合理 的 系统 结 构设 计、足够 的信息带宽 估计、须 考 虑 现 场 电信 基 础 设 施 建 设 情 况 域 网 适 合 于 宽 带 数据 传输 , , 比较 适 用 于 城

安 全 经 济 的 信道 冗 余 多方面工作。

设 备选 型

通 信软 件设计等

市 周 边 地 区 具 备 电 信基 础 条件 的油 田 现 场

无线局

最 高带 宽 可 达

是近几年 在 , 协议基础上 发 展

对 于大型油 田

如 中控 室 与 企 系统 和、选择合理、经 济 的通 信 方 案 , 起 来 的无 线 通 信 解 决 方 案 系统 , 能 很 好 地 实 现 几 个 数 据 中心

根 据 油 田 工 业 生 产 具体 应 用 需 求

为 了选择合 在 充 分考 虑

业 等

系统、中控 室 与 中控 室 ,。

中控 室 与 计 量 站

理、经济 的 通信 方 案 , , 必须 因地制宜 , , 之 何 的 大 容量 数据 传 输

满足 , 资金 投 人 可 能性 的前 提 下

境 和 气候 条 件

要 因素。

高 度重视 油 田 所处 的环

系统 对 数 据 共 享 的 需 要

而单纯采用有线 网

这 将是影 响 通 信 系统设 计 选 型 的重

须 在 线路

相对复杂 大 , , 卫 星通 信 网、, 不仅 建设周期 长 , 而且必

设 备上 投入 大量 的 资金

另 外 系统 技 术。

首先 , 目前 我 国大 陆 骨 干 油 田 大 部 分 处 在 高 纬 , 对 使用 过 程 中 的 维 护 要求 和 投 人 相 对 加

系 统应 用 , , 度地 区

至零下 , 地 理环 境 和气 候 条 件 十 分恶 劣 , 以新 疆地

不 太适 合油 田

区 油 田 现 场 为例

℃ , 冬 天 寒冷 风大 , , 环境 温 度 最 低可

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油田 , 系统通 信 系统建 设 并

而应根据具体情况 , 夏天 干燥炎 热

℃以上 , 油 井 现 场 设 备 内部

不是某 一种技 术 的 单 纯 应 用 进 行 必 要 的技 术 组 合请 访 问网 站

温度 可 高达

而且昼夜温差很 大

卷第期

所以 , 以 建设一个 完善 的油 气 田 地 面工 程 第机建 电信

查询信息

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第五篇:管道SCADA系统基础知识简介

管道SCADA系统

SCADA系统分为几部分:现场智能仪表、PLC/DCS、ESD系统(/消防系统)、HMI、通讯

(1)现场智能仪表:不同的数据类型,不同的信号采集方式(现场总线、硬点采集、通讯口)

现场总线是指计算机网络与生产过程专用网络,或工业控制网络与生产现场基层的自动化测控设备之间传送信息的共同通路。1985年由Honeywell和Bailey等大公司发起,成立了WorldFIP制定了FIP协议。1987年,以Siemens,Rosemount,横河等几家著名公司为首也成立了一个专门委员会互操作系统协议(ISP)并制定了PROFIBUS协议。1994年,两大集团宣布合并,融合成现场总线基金会(Fieldbus Foundation)简称FF。目前应用比较多的有基金会现场总线(FF)、LonWorks、Profibus、WorldFIP及CAN。

(2)PLC/DCS:PLC逻辑运算强、DCS模拟运算功能强,对接地要求高,维护成本高,目前的发展趋势,两者越来越接近,FCS(现场总线控制系统),现在又推出了PAC(可编程自动化控制器)等新的理念;在一种开放灵活的软件构架下,PAC将PLC的稳定性和PC的多功能相结合。

对PLC/DCS在管道行业的一个分析,目前应用比较广泛的是:AB、Modicon、西门子、GE、BB等,DCS使用不多,Honeywell、emerson、ABB等。

(3)安全仪表系统(ESD系统):目前都是单独的系统,主要产品有

Honeywell FSC,AB、Modicon、HIMA、Tricon等

(4)HMI(MMI):主要指工控软件,目前的形势:德国Cegelec的Viewstar,加拿大Telvent的OASYS,Honeywell的PKS,Citect,IFIX,国内的Wincc(西门子),力控等。

(5)通讯方面:

通讯可以从协议和传输介质两个方面简单介绍:

①从传输介质上讲站控系统和中心有很多种通讯方式,包括:光纤、VSAT、DDN、PSTN、GPRS、CDMA、微波等等,站控系统中根据不同的硬件可包括:控制网、设备网、以太网、总线、DH+等。

②从通讯传输协议上可分为:Modbus RTU/ASCII、Modbus TCP/IP、IEC、DNP3.0、OPC Server、DDE、Hart。目前也有很多协议转换器,可以把多种协议转换成一种通用协议。可以叫网关产品/通讯服务器。

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