SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS与电力自动化监控系统；它套用领域很广，可以套用于电力、冶金、石油、化工、燃气、铁路等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。
在电力系统中，SCADA系统套用最为广泛，技术发展也最为成熟。它在远动系统中占重要地位,可以对现场的运行设备进行监视和控制，以实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能,即我们所知的"四遥"功能.RTU(远程终端单元),FTU(馈线终端单元)是它的重要组成部分．在现今的变电站综合自动化建设中起了相当重要的作用．
SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统，涉及到组态软体、数据传输链路（如：数传电台、GPRS等）
基本介绍中文名 ：SCADA系统 外文名 ：Supervisory Control And Data Acquisition 定义 ：数据采集与监视控制系统 套用领域 ：电力、冶金、化工、自动化群控 系统概述,说明,发展历程,发展瞻望,体系结构,硬体,软体,通信,系统构成,监控计算机,远程终端单元,可程式逻辑控制器,通信基础设施,人机界面, 系统概述 说明 SCADA系统是以计算机为基础的生产过程控制与调度自动化系统。它可以对现场的运行设备进行监视和控制。 由于各个套用领域对SCADA的要求不同，所以不同套用领域的SCADA系统发展也不完全相同。 SCADA系统 SCADA系统在电力系统中的套用最为广泛，技术发展也最为成熟。它作为能量管理系统（EMS系统）的一个最主要的子系统，有着信息完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能帮助快速诊断出系统故障状态等优势，现已经成为电力调度不可缺少的工具。它对提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益，减轻调度员，实现电力调度自动化与现代化，提高调度的效率和水平方面有着不可替代的作用。 SCADA在铁道电气化远动系统上的套用较早，在保证电气化铁路的安全可靠供电，提高铁路运输的调度管理水平起到了很大的作用。在铁道电气化SCADA系统的发展过程中，随着计算机的发展，不同时期有不同的产品，同时我国也从国外引进了大量的SCADA产品与设备，这些都带动了铁道电气化远动系统向更高的目标发展。 发展历程 SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统，全名为数据采集与监视控制系统。SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。SCADA系统发展已经经历了三代。 SCADA计算监测中心 第一代是基于专用计算机和专用作业系统的SCADA系统，如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统以及在日本日立公司为我国铁道电气化远动系统所设计的H-80M系统。这一阶段是从计算机运用到SCADA系统时开始到70年代。 第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统，在第二代中，广泛采用VAX等其它计算机以及其它通用工作站，作业系统一般是通用的UNIX作业系统。在这一阶段，SCADA系统在电网调度自动化中与经济运行分析，自动发电控制（AGC）以及网路分析结合到一起构成了EMS系统（能量管理系统）。第一代与第二代SCADA系统的共同特点是基于集中式计算机系统，并且系统不具有开放性，因而系统维护，升级以及与其它联网构成很大困难。 90年代按照开放的原则，基于分散式计算机网路以及关系资料库技术的能够实现大范围联网的EMS/SCADA系统称为第三代。这一阶段是我国SCADA/EMS系统发展最快的阶段，各种最新的计算机技术都汇集进SCADA/EMS系统中。这一阶段也是我国对电力系统自动化以及电网建设投资最大的时期，国家计画未来三年内投资2700亿元改造城乡电网可见国家对电力系统自动化以及电网建设的重视程度。 第四代SCADA/EMS系统的基础条件已经诞生。该系统的主要特征是采用Inter技术、面向对象技术、神经网路技术以及JAVA技术等技术，继续扩大SCADA/EMS系统与其它系统的集成，综合安全经济运行以及商业化运营的需要。 SCADA系统在电气化铁道远动系统的套用技术上已经取得突破性进展，套用上也有迅猛的发展。由于电气化铁道与电力系统有着不同的特点，在SCADA系统的发展上与电力系统的道路并不完全一样。在电气化铁道远动系统上已经成熟的产品有由我所自行研制开发的HY200微机远动系统以及由西南交通大学开发的DWY微机远动系统等。这些系统性能可靠、功能强大，在保证电气化铁道供电安全，提高供电质量上起到了重要的作用，对SCADA系统在铁道电气化上的套用功不可没。 发展瞻望 SCADA系统在不断完善，不断发展，其技术进步一刻也没有停止过。当今，随着电力系统以及铁道电气化系统对SCADA系统需求的提高以及计算机技术的发展，为SCADA系统提出新的要求，概括地说，有以下几点： 1、SCADA/EMS系统与其它系统的广泛集成 SCADA系统是电力系统自动化的实时数据源，为EMS系统提供大量的实时数据。同时在模拟培训系统，MIS系统等系统中都需要用到电网实时数据，而没有这个电网实时数据信息，所有其它系统都成为“无源之水”。所以SCADA系统如何与其它非实时系统的连线成为SCADA研究的重要课题；现有的SCADA系统已经成功地实现与DTS（调度员模拟培训系统）、企业MIS系统的连线。SCADA系统与电能量计量系统，地理信息系统、水调度自动化系统、调度生产自动化系统以及办公自动化系统的集成成为SCADA系统的一个发展方向。 2、变电所综合自动化 以RTU、微机保护装置为核心，将变电所的控制、信号、测量、计费等回路纳入计算机系统，取代传统的控制保护屏，能够降低变电所的占地面积和设备投资，提高二次系统的可靠性。变电所的综合自动化已经成为有关方面的研究课题，我国东方电子等公司已经推出相应的产品，但在铁道电气化上还处于研究阶段。 3、专家系统、模糊决策、神经网路等新技术研究与套用 体系结构 硬体 通常SCADA系统分为两个层面，即客户/伺服器体系结构。伺服器与硬体设备通信，进行数据处理和运算。而客户用于人机互动，如用文字、动画显示现场的状态，并可以对现场的开关、阀门进行操作。还有一种“超远程客户”，它可以通过Web发布在Inter上进行监控。硬体设备(如PLC)一般既可以通过点到点方式连线，也可以以汇流排方式连线到伺服器上。点到点连线一般通过串口(RS232)，汇流排方式可以是RS485，乙太网等连线方式。 软体 SCADA由很多任务组成，每个任务完成特定的功能。位于一个或多个机器上的伺服器负责数据采集，数据处理（如量程转换、滤波、报警检查、计算、事件记录、历史存储、执行用户脚本等）。伺服器间可以相互通讯。有些系统将伺服器进一步单独划分成若干专门伺服器，如报警伺服器，记录伺服器，历史伺服器，登录伺服器等。各伺服器逻辑上作为统一整体，但物理上可能放置在不同的机器上。分类划分的好处是可以将多个伺服器的各种数据统一管理、分工协作，缺点是效率低，局部故障可能影响整个系统。 典型的SCADA硬体配置图 通信 SCADA系统中的通信分为内部通信、与I/O设备通信、和外界通信。客户与伺服器间以及伺服器与伺服器间一般有三种通信形式，请求式，订阅式与广播式。设备驱动程式与I/O设备通讯一般采用请求式，大多数设备都支持这种通讯方式，当然也有的设备支持主动传送方式。SCADA通过多种方式与外界通信。如OPC，一般都会提供OPC客户端，用来与设备厂家提供的OPC伺服器进行通讯。因为OPC有微软内定的标准，所以OPC客户端无需修改就可以与各家提供的OPC伺服器进行通讯。 SCADA通讯结构 系统构成 SCADA系统主要有以下部分组成：监控计算机、远程终端单元（RTU）、可程式逻辑控制器（PLC）、通信基础设施、人机界面（HMI）。 使用SCADA概念可以构建大型和小型系统。这些系统的范围可以从几十到几千个控制回路，具体取决于套用。示例流程包括工业，基础设施和基于设施的流程，如下所述： 工业过程包括制造，过程控制，发电，制造和精炼，并可以连续，间歇，重复或离散模式运行。 基础设施过程可以是公共的或私人的，包括水处理和分配，污水收集和处理，油气管道，电力输送和配电以及风力发电场。 设施流程，包括建筑物，机场，船舶和空间站。他们监视和控制暖气，通风和空调系统（HVAC），通道和能源消耗。 但是，SCADA系统可能存在安全漏洞，因此应对系统进行评估，以识别风险和解决方案，以减轻这些风险。 办公环境中使用的SCADA远程监控流程的例子 监控计算机 这是SCADA系统的核心，收集过程数据并向现场连线的设备传送控制命令。 它是指负责与现场连线控制器通信的计算机和软体，这些现场连线控制器是RTU和PLC，包括运行在操作员工作站上的HMI软体。 在较小的SCADA系统中，监控计算机可能由一台PC组成，在这种情况下，HMI是这台计算机的一部分。 在大型SCADA系统中，主站可能包含多台托管在客户端计算机上的HMI，多台伺服器用于数据采集，分散式软体应用程式以及灾难恢复站点。 为了提高系统的完整性，多台伺服器通常配置成双冗余或热备用形式，以便在伺服器出现故障或故障的情况下提供持续的控制和监视。 典型的SCADA模拟动画动画显示 远程终端单元 远程终端单元，也称为（RTU），连线到过程中的感测器和执行器，并与监控计算机系统联网。 RTU是“智慧型I / O”，并且通常具有嵌入式控制功能，例如梯形逻辑，以实现布尔逻辑操作。 可程式逻辑控制器 也称为PLC，它们连线到过程中的感测器和执行器，并以与RTU相同的方式联网到监控系统。 与RTU相比，PLC具有更复杂的嵌入式控制功能，并且采用一种或多种IEC 61131-3程式语言进行编程。 PLC经常被用来代替RTU作为现场设备，因为它们更经济，多功能，灵活和可配置。 通信基础设施 这将监控计算机系统连线到远程终端单元（RTU）和PLC，并且可以使用行业标准或制造商专有协定。 RTU和PLC都使用监控系统提供的最后一个命令，在过程的近实时控制下自主运行。 通信网路的故障并不一定会停止工厂的过程控制，而且在恢复通信时，操作员可以继续进行监视和控制。 一些关键系统将具有双冗余数据高速公路，通常通过不同的路线进行连线。 人机界面 人机界面（HMI）是监控系统的操作员视窗。它以模拟图的形式向操作人员提供工厂信息，模拟图是控制工厂的示意图，以及报警和事件记录页面。 HMI连线到SCADA监控计算机，提供实时数据以驱动模拟图，警报显示和趋势图。在许多安装中，HMI是操作员的图形用户界面，收集来自外部设备的所有数据，创建报告，执行报警，传送通知等。 模拟图由用来表示过程元素的线图和示意符号组成，或者可以由工艺设备的数字照片覆盖动画符号组成。 工厂的监督操作是通过HMI进行的，操作员使用滑鼠指针，键盘和触控萤幕发出命令。例如，泵的符号可以向操作员显示泵正在运行，并且流量计符号可以显示通过管道泵送了多少流体。操作员可以通过滑鼠点击或萤幕触摸从模拟器切换泵。 HMI将显示管道中流体的流量实时减少。 SCADA系统的HMI包通常包含一个绘图程式，操作员或系统维护人员用来改变这些点在接口中的表示方式。这些表示可以像在萤幕上的交通灯一样简单，其代表现场中实际交通灯的状态，或者像代表摩天大楼中所有电梯的位置的多投影仪显示器一样复杂，或者全部火车上的火车。 “历史记录”是HMI中的一项软体服务，它在资料库中存储带时间戳的数据，事件和报警，可以查询或用于填充HMI中的图形趋势。历史学家是从数据采集伺服器请求数据的客户端。 更复杂的SCADA动画显示四个批量化工反应锅的控制
SCADA 系统在煤层气田开发中的应用
一、SCADA，DCS，FUS的区别：
1、scada是综合监控系统，是一个软件+硬件的综合平台。
2、DCS是分布式控制系统，是一种类型的系统的名称。
3、PLC是可编程逻辑控制器，是一个设备。
二、
DCS与PLC的区别要点
1、DCS是一种“分散式控制系统”，而PLC(可编程控制器)只是一种控制“装置”，两者是“系统”与“装置”的区别。系统可以实现任何装置的功能与协调，PLC装置只实现本单元所具备的功能。
2、在网络方面，DCS网络是整个系统的中枢神经，它是安全可靠双冗余的高速通讯网络，系统的拓展性与开放性更好。而PLC因为基本上都为个体工作，其在与别的PLC或上位机进行通讯时，所采用的网络形式基本都是单网结构，网络协议也经常与国际标准不符。在网络安全上，PLC没有很好的保护措施。我们采用电源，CPU，网络双冗余。
3、DCS整体考虑方案，操作员站都具备工程师站功能，站与站之间在运行方案程序下装后是一种紧密联合的关系，任何站、任何功能、任何被控装置间都是相互连锁控制，协调控制而单用PLC互相连接构成的系统，其站与站（PLC与PLC）之间的联系则是一种松散连接方式，是做不出协调控制的功能。
4、DCS在整个设计上就留有大量的可扩展性接口，外接系统或扩展系统都十分方便，PLC所搭接的整个系统完成后，想随意的增加或减少操作员站都是很难实现的。
5、DCS安全性：为保证DCS控制的设备的安全可靠，DCS采用了双冗余的控制单元，当重要控制单元出现故障时，都会有相关的冗余单元实时无扰的切换为工作单元，保证整个系统的安全可靠。PLC所搭接的系统基本没有冗余的概念，就更谈不上冗余控制策略。特别是当其某个PLC单元发生故障时，不得不将整个系统停下来，才能进行更换维护并需重新编程。所以DCS系统要比其安全可靠性上高一个等级。
6、系统软件，对各种工艺控制方案更新是DCS的一项最基本的功能，当某个方案发生变化后，工程师只需要在工程师站上将更改过的方案编译后，执行下装命令就可以了，下装过程是由系统自动完成的，不影响原控制方案运行。系统各种控制软件与算法可以将工艺要求控制对象控制精度提高。而对于PLC构成的系统来说，工作量极其庞大，首先需要确定所要编辑更新的是哪个PLC，然后要用与之对应的编译器进行程序编译，最后再用专用的机器（读写器）专门一对一的将程序传送给这个PLC，在系统调试期间，大量增加调试时间和调试成本，而且极其不利于日后的维护。在控制精度上相差甚远。这就决定了为什么在大中型控制项目中（500点以上），基本不采用全部由PLC所连接而成的系统的原因。
7、模块：DCS系统所有I/O模块都带有CPU，可以实现对采集及输出信号品质判断与标量变换，故障带电插拔，随机更换。而PLC模块只是简单电气转换单元，没有智能芯片，故障后相应单元全部瘫痪。
一文看懂批次控制系统
吕泽锋1 陈仕林2 常雪岚3 蔺向阳1
(1.中油辽河工程有限公司，盘锦 1240102.中联煤层气有限责任公司，北京 1000113.中国石油华北油田煤层气分公司，晋城 048000)
摘要:以中联煤层气有限责任公司国家煤层气高技术产业化示范工程为背景，通过对工程中SCA-DA系统的结构、功能和特点的阐述，反映自动化及电子通讯技术在煤层气田开发中的应用现状。通过工程的实施，实现了基于无线、光缆、电缆等多种通讯方式在SCADA系统中的融合，成功地降低了煤层气田信息化建设和维护过程中自控系统的投资，适合了煤层气井地处偏远、井多、井密、低压、低产等特点。
作者简介: 吕泽锋，男，自动控制工程师，中油辽河工程有限公司，硕士，主要从事煤层气集输领域的研究工作。
关键词: GPRS 无线传输网络 SCADA 煤层气
The Application of SCADA in the Development of CBM Project
LU Zefeng1，CHEN Shilin2，CHANG Xuelan3，LIN Xiangyang1
( 1. China Liaohe Petroleum Engineering Co. ，Ltd. Panjin 124010，China 2. China United Coalbed Methane Co. ，Ltd. Beijing 100011，China 3. Huabei Oilfield Coal Bed Methane Company，Jincheng 048000，China)
Abstract: Taking the High and New Technology Industrialization Demonstrate Engineering of China CBM Co. LTD as the engineering background，the paper discussed the structure，the function and the characteristic of SCADA，which reflects application status of the automation technology and the electronic communication technolo- gy. The SCADA realizes the amalgamation of communications based on wireless and cables，which not only saves the construction，operation and maintenance expenses of the CBM fields information construction，but also fits the characteristic of CBM wells，such as it located remotely，in large quantity and density，low pressure and produc- tion.
Keywords: GPRSWireless CommunicationSCADACBM ( coal bed methane)
1 引言
SCADA(Supervisory Controland Data Acquisition)系统即监视控制与数据采集系统，是以计算机为基础的监测控制与调度管理自动化系统，能实现远程数据采集、设备控制、测量、参数调节以及信号报警等各项功能，具有传递信息迅速准确、显示直观的优点。在煤层气开发水平较高的国家，监控与数据采集系统已成为煤层气集输系统中的普遍设施。进入21世纪以来，随着国家对煤层气开发的高度重视，SCADA系统在我国煤层气行业中也开始应用。
SCADA系统在煤层气行业的实际应用，需要结合煤层气集输系统的实际情况和特点，针对煤层气井所处地理位置的实际情况来进行设计和规划，认真把握设计原则、系统功能、系统结构等特性，达到现代科技与煤层气地面集输要求的最佳结合，降低工程投资，促进煤层气开发利用技术进步，确保煤层气科学调度，安全集输。
2 SCADA系统设计
2.1 设计原则
采用最新的计算机软、硬件技术，建立一个SCADA集成应用环境，系统设计时遵从下述原则:
(1)先进性:系统建设应具有较高的技术起点，采用Client/Server主从分布式体系结构，选用统一的软件平台Windows XP操作系统，以求最佳的性能价格比。
(2)安全可靠性:系统所选硬件设备要符合现代工业标准，应采用双机、双网、双电源，接入双通道等冗余设计结构，发生故障时可自动切换，保障系统的不间断可靠运行。系统软件平台应成熟、可靠、安全，软件开发应遵循软件工程的方法，经过充分测试使程序运行稳定可靠，方便使用，易于维护。网络和关键设备应具有双重和多重冗余，在数据库的管理上分层次，分级授权。系统应具有可靠的备份，保证在系统故障时，能尽快地恢复系统的运行。
(3)开放性:开放性主要体现在支撑平台和应用系统两个方面。对支撑平台而言，选用标准化的软硬件产品，系统中的设备应具有很好的通用性，不同厂家的产品可相互集成，系统可扩充和升级。对应用系统而言，应用系统应提供一体化支撑平台，具有模块化、网络化、接口标准化的特点，支持用户应用软件的开发，保证能和其他系统互联和无缝集成。
(4)可扩展性:SCADA系统应具有良好的功能可扩展性，从而使系统的建设可以总体规划，分步建设，逐步扩充，逐步升级。
(5)易用性:系统应具有简学，易懂，易于操作的用户界面，操作人员不需要很强的计算机专业知识即可使用和维护系统，同时系统软件的各功能模块以数据库为核心灵活分布在网络的各个节点上，除个别模块需要相关硬件外，都能在任意节点机上运行，做到“即装即用”。
2.2 SCADA系统的总体结构
该SCADA系统由集气站站控系统SCS(Station Control System)、阀组远程终端单元RTU(Remote Terminal Unit)或无线传输网络和潘河增压站设置SCADA系统调度控制中心构成。调度控制中心完成对管线全线各个站场和阀组的监控、调度、管理等任务。
考虑到整个系统的安全可靠性要求，SCADA系统中所有重要部位都为冗余设置，当发生故障时，能自动进行故障切换，自动对系统的数据进行备份。同样，将RTU所有AO点、DO点和一些重要的AI点按照冗余配置。
站控系统还与现场第三方设备进行数据通讯，所有第三方设备都具有与RTU通信的能力，通信接口为标准的Modbus-RTU，通讯时RTU作为主站，第三设备作为从站，RTU将这些设备的运行参数读入SCADA系统，供生产运营维护参考。RTU与第三方设备连接时，采用了Terminal Server，它专为串口转以太网无缝链接设计，能够让串口设备直接与网络设备通讯而不用对软件或硬件做二次开发，为串口设备连接到以太网提供了便捷的传输方式，可以进行串口和以太网口的双向数据传输，同时集中管理串口设备。Termi-nal Server通过串口连接现场所有分散的Modbus RS485串口设备，并通过TCP/IP连接到RTU网络上。
井口和阀组与集气站站控系统通讯方式根据现场自然环境和移动运营商网络覆盖情况的不同，采用3中方式通讯，目的是在满足系统要求的前提下尽可能降低成本。在有移动信号覆盖的区域应采用成本最低的GPRS通讯，在无移动信号覆盖且地貌恶劣区域应采用无线传输网络通讯，在通讯主干道、大数据量传输的情况下应采用光缆通讯。SCADA系统结构如图1所示。
图1 SCADA系统结构图
2.3 SCADA系统的通讯
2.3.1 GPRS通讯
工业上常用的GPRS通讯原理如图2所示。
企业用户将所需传输的数据通过GPRS模块发送到移动公司基站，移动公司基站根据收到数据包中指定的数据发送地址(固定的IP地址)通过交换机经由Internet直接发送给企业用户。
GPRS是基于GMS在Phase2+阶段提供的通用分组无线业务。它采用基于分组传输模式的无线IP技术，以一种有效的方式高速传送数据。GPRS支持Internet上应用最广泛的TCP/IP协议和X.25协议，为网内终端分配动态的IP地址，通过GGSN接入Internet，用户可以直接访问Internet站点。数据传输通过PDCH信道，具有比GSM多出10倍以上的传输速率及1/6甚至更少的费用，传输速率理论上最高达171.2kbit/s，具有“永远在线”和收费低廉的优点。
图2 GPRS通讯原理图
GPRS的主要特点:
(1)定义了不同的业务，如点对点无连接业务、点对点面向连接业务和点对点多播业务。
(2)定义了新的GPRS无线信道，分配方式灵活。每TDMA帧可分配1～8个无线接口时隙，时隙能为动态用户共享，且向上链路和向下链路的分配是独立的。
(3)能够支持间歇的突发式数据传送，又能支持偶尔的大量数据传输支持4种不同的QOS级别，能在0.5～1s内恢复数据的重新传输。
(4)采用分组交换技术，核心层采用IP技术，提供了和现有网络的无缝链接。
2.3.2 无线传输网络通讯
无线传输采用主从应答方式，主站利用无线网络下达命令，从站接收到命令后，执行相应操作，产生回应。回应可以为数据，也可以为系统信息。如图3所示。
图3 无线传输网络结构图
该方案主要是由节点构建一个通讯速度非常快的无线mesh主干网络，而且这个无线主干网络自组织、自愈合，同时支持多种无线应用和多种通讯协议的现场仪表。现场无线仪表可以自动选择同任意一个节点进行无线通讯，自组织、自愈合。但是现场仪表不配置路由功能。通常任何一个节点都可以或同时作为网关，实现同DCS的数据集成。无线变送器由电池供电，跳频扩频通讯，采用2.4GHz公用频段。节点间的最大通讯距离可达10km。
这种方案的优点就是由于节点构建的快速的mesh主干网络，使得无线变送器的刷新速度可以做到很快，典型的是1秒或0.25秒一次，而且由于无线变送器只需要1个“hop”就可以把数据传输到一个通讯速度非常快的无线主干网上，所以整个网络的通讯时间滞后也很短。
因为每台无线变送器都不作为其他变送器的路由，所以电池的寿命很长，常温下1秒刷新一次时就可以达到5年。而且正是由于没有配置路由功能，所以电池的电压不仅可以随时显示报警，而且电池寿命是可以预测的。
这种解决方案由于整个架构的优势，网络的规模非常灵活，一个网络支持的无线仪表的数量可以达到上千台。
2.3.3 SCADA系统通讯的融合
为了提高系统的适用性，需要把基于光缆、GPRS、无线传输网络等多种通讯方式有机集成一套完整的SCADA系统。基于有线和GPRS的系统集成，工程上有很多成功的案例，这里不再赘述。
无线传输网络是一种全新的通讯理念，它摒弃了传统SCADA系统由一次仪表到RTU再到站控系统的通讯方式，采用了直接由无线变送器到多功能节点的通讯方式。通过在集气站安装无线多功能节点使其纳入整个无线传输网络，安装在集气站的无线多功能节点直接与上位机系统通讯。
无线传输网络还是整个SCADA系统的有效补充。当RTU因通讯线路故障无法向上位机数据时，可以在RTU上临时安装无线多功能节点，将因通讯线路故障的RTU工艺数据通过无线传输网络上传上位机。
3 SCADA系统功能
3.1 系统生产控制功能
阀组RTU和无线传输网络担负着将各个煤层气生产井、阀组的工艺参数实时上传给站控系统
站控系统负责接收井口和阀组通过各种方式发回的工艺参数，同时下达控制指令。站控系统也完成对集气站工艺参数的检测与控制。具体如下:
3.1.1 数据采集功能
包括各站点工艺流程温度、压力、液位、煤层气浓度、含水率等。
3.1.2 报警与联锁
生产参数报警如液位高报警、煤层气浓度高报警等设备故障报警如电动阀故障判断与报警、加热炉火焰监测与报警等站点流程异常报警。
3.1.3 人机界面和键盘
采集数据显示、报警显示、工艺流程监视、参数设置等。通过人机界面和键盘可实现现场站点监测操作和设置。
3.1.4 通信接口
通过通信线路与调控中心的通信，实现站点采集数据上传、计量、监测结果上传和中心控制室参数设置的下传等远程操作，从而实现井口和阀组无人值守。
3.2 系统的数据管理功能
软件方面通常采用标准、开放的通信协议。RTU、PLC和DCS软件通过ODBC、ADO或者直接的数据库接口，将数据实时写入数据库中。
3.2.1 系统数据维护
如SCADA系统、DCS系统内部维护所使用的信息，以及中心控制室操作班组等操作安全信息等。
3.2.2 站点基础数据维护
基础数据库维护则保证MIS系统内部信息与实际生产情况保持一致。
3.2.3 动态采集信息
动态采集数据包括各个站点现场的温度、压力、流量、天然气浓度等历史数据，以及各个油井的产量计量结果等。
3.2.4 数据处理和分析
对生产中的异常数据进行分析和处理。
3.2.5 报表输出
3.3 系统数据发布
实时数据库系统与WEB数据以及GIS系统(地理信息系统)相结合，实现生产信息在煤层气田系统内部的共享，提高信息应用和生产管理水平。
4 结语
系统在中联煤层气有限责任公司国家煤层气高技术产业化示范工程中展开，取得了较好的应用效果:
(1)由于采用多种数据传输技术，降低了工程投资，同时也缩短了工期。
(2)无线传输网络技术的应用使井口视频监控成为可能，对安全生产起到重要作用，缩短了工程建设周期。
(3)SCADA系统的成功应用使站场无人操作率达到89%，站外系统数据得到100%传输，巡井率降低了67%，大幅度降低了劳动强度。
参考文献
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孙茂远，刘贻军.2009.中国煤层气产业新进展.天然气工业.3
高压电缆接头（终端）嵌入式测温有相应的国标或者行业标准么？电力系统采购时会有哪些详细的技术要求么？
文：秦史黄
01 什么是批次控制系统
批次控制系统按照字面理解可知生产过程是按照一批一批的方式进行的，英文是Batch Control System。中文也是根据这个翻译过来的。主要应用的行业有制药行业，食品饮料，精细化工和涂料行业。相信大家都有过买饮料或买药的经历，那么这些商品上面不仅会显示生产日期，有效期，同时也都会显示批号的，或者叫批次号，代表是那个批次生产出来的。如果有质量问题也便于产品的追溯和原材料溯源。批号英文一般用lot No.或者Lot Number来表示。
下面拿大家时不时都想喝点的可乐来举例，有原味的可乐，0卡路里可乐，苹果味可乐以及我最近刚刚品尝过的咖啡可乐等等。可以说是多种多样。那么针对每一个种类的可乐来讲里面的配料是不同的，咖啡味的需要往可乐里加一定比例咖啡，其他的可乐就不需要。但是水， 二氧化碳，糖以及其他的香精等原材料，但是不同类型的可乐那么原材料的比例是不一样。那这个就是配方了。不同类型的产品用不同的配方。同一个产品的配方每次生产就是一个批次，就会有一个批次号。
那么为了实现这种批次生产而部署的控制系统就是批次控制系统了。
随着社会进步，大家对新产品的需求变化非常快，尤其是现在大家追求个性，都想有自己唯一的订制化产品。所以批次生产由之前的大批量少种类逐渐向小批量多种类的方式进行转变。
批次生产中面对复杂的工艺，种类繁多的原材料，再加上产品种类繁多且多变，这时就会会大量的配方出现，并且还需要不断的创建，更新和维护。同时还需要有原材料溯源，产品溯源，批次生产报表等等需求，如果仍然采用传统的PLC控制显然是不能满足这种不断变化的需求的。这时就需要上一套批次控制系统了。
02 批次控制系统标准
批次控制早在1995年美国国家标准协会就发表了批次Batch标准了:ANSI/ISA-88。也就是大家常说的S88标准。
在标准里定义了几个标准模型如下：
Physical model 物理模型
在物理模型里定义了几个层级上图所示,具体描述如下：
Enterprise 企业层 ----商业层面的企业
site 工厂层 ---企业可能有一个或多个工厂
Area 区域层---工厂里可能有多个生产区域
上面这三个层级不是批次控制考虑的范畴，但是为了物理模型的完整性，列出来。批次控制系统涉及到的是区域往下的层级。
Cell车间层---生产区域内可能有多个车间
Unit单元 -- 在车间里可能有一个或多个生产单元，比如一个生产缸可以当做一个单元， 车间里多个单元可能还有上下游关系或者并行关系。
Equipment Module 设备模块 ---简称EM模块，一个Unit生产缸里可能会包含一个或者多个EM模块，甚至EM模块也可以包含EM模块。EM模块又称之为工艺模块，相当于执行的是一个工艺动作。
Control Module 控制模块--- 简称CM模块，控制模块，是最基础的控制单元，如一个阀门，一个泵，一个仪表，一个称重单元都可以称之为一个控制模块。同时一个CM也可以包含其他CM控制模块。
EM设备模块再解释下啊，比如在一个Unit单元生产缸里有多个工艺动作，比如需要加水，加糖，加香精，搅拌以及QA质量检测，出料都是工艺动作，这样每种类型的工艺动作可以作为一个EM设备模块。如加一定重量的水可以作为一个设备EM模块，需要控制的控制设备有生产缸进水阀门CM，出水泵CM，称重的CM以及其他的CM等等。
这样就不是单纯某个设备了，而是根据工艺的要求在一定的步骤开对应的阀门，泵并且计算重量是否达到目标，以及加完后需要计算误差值以及误差是否在容许范围内等等。这就是一个设备模块EM。
Procedural control 程序控制模型
Procedural control程序控制模块是以设备控制模块为导向的控制模块，也就是以一个个的工艺动作模块为导向的控制方式。模型如下：
程序模块模型包含四部分内容：
Procedure 总程序 ---如做可乐就是一个总程序
Unit Procedure 单元程序---- 单元程序就是做整个产品里一些部分的程序
Operation 操作---在一个单元程序里可能有一个或多个操作
Phase 阶段---每个操作里可能需要一个或者多个的工艺动作
配方类型
配方主要分为四个大类：
General Recipe 总体配方，企业级配方，没有特定的设备信息只标识是那种产品
Site Recipe 工厂配方，针对一个特定的工厂的产品配方
Master recipe 主配方，是会标识到实际调用那个设备的配方
Control Recipe 控制配置，从主配方中拷贝配方并且实际运行的配方就是控制配置。
Master Recipe主配方
在实际的工厂应用中编辑和修改最多的就是master recipe主配方，每个主配方都包含以下几个方面：
Recipe Procedure 主配方信息---每个产品包含一个主配方
Recipe Unit Procedure 单元配方---每个主配方里可能会包含多个单元配方
Recipe Operation 操作配方---每个单元里可能包含一个或者多个操作配方
Recipe Phase 单元阶段---每个操作配方里可能包含多个阶段
下面这个图应该算是S88里毕竟精髓的一个图了，从左边的流程模块然后对应为配方模型，最终在通过物理模型进行实现。
物理模型再跟PLC系统进行通讯，完成最终的设备模型控制。所以在PLC里和批次控制模型里最基础的控制单元就是Phase以及对应物理模型里的设备模块。
03 批次控制标准
与MES标准里物理模型对比
MES是Manufacturing Execution System生产执行系统的简称，和本文主题相比楼稍微有点歪，但是也有点联系，所以就放在一起加深巩固下S88模型的知识吧。MES系统执行的标准的ANSI/ISA 95标准。他在里面也定义了很多的模型，这里仅仅展示和S88批次控制相关的物理模型进行一个说明。
由上图可见，批次控制的S88标准只是定义了一个批次控制的模型，而S95的标准定义了所有的控制类型除批次控制外，还有其他的连续控制，离散控制。
这里的第2层可以理解为是SCADA监视层，第一层为PLC控制系统层，第0层为具体的现场设备层。
ISA95标准里主要是定义第三层里生产操作&控制的模型，和本文主题不太相关就不做过多阐述。放个图感兴趣的可以自己看下研究下。
同时在最新章节里还定义了第四层ERP层与第三层MES的接口部分。
跟S88里的物理模型图和对应如下所示
S88里的企业层，Site工厂层以及Area区域层对应S95标准里的第四层模型，
S88里的区域层，车间层和单元层对应S95里的第三层过程执行和操作层；
S88里的设备模块和控制模块在S95标准里还是在第2和1层。
04 S88实际应用介绍
通过S88的标准里定义的模型可以看出Phase作为一个基础的模型，在程序控制流程，配方类型和物理设备模型里是最最重要和基础的一个模块，他们几个模型之间都是通过Phase进行串联起来的。
下面拿在批次控制领域里领先的解决方案提供商Rockwell罗克韦尔的FactoryTalk Batch软件来进行一个 火锅底料 的生产来举例。
Batch Equipment Editor 设备编辑器
在FT Batch中首先有一个Equipment Editor设备编辑器，对应S88里的物理模型，可以进行Area区域编辑，Cell车间编辑，同时车间是可以基于Class类的方式进行。如创建一个火锅底料的车间类，然后还要创建一个火锅料区1。
点击下一级箭头就可以进入Unit单元的编辑，这里创建一个guo锅的单元类，然后右边实例一口guo1，guo2。如果你有多口锅就可以多创建几个即可，非常方便。
Unit再下一级就是EM设备控制模块，也就是对应配方模型和程序流程模型的Phase。Phase也可以创建为class类，然后在不同的Unit里直接实例对应的Phase即可。
如上图在火锅底料的生产中可能涉及到的EM模块有
JIAOBAN 搅拌phase
GANLANYOU 添加橄榄油phase
NIUYOU 添加牛油Phase
SHUI 加水Phase
JIARE 加热保持温度Phase
SHOUDONG 手动添加香精Phase
QA 质量检测Phase
CHULIAO 出料Phase
QINGXI 最后清洗Phase
打开任意一个EM模块如加水1可以看到每个EM模块里会包含这个Phase的所有参数和报告属性。
如SP_WEIGHT是设定添加的重量，而ACT_WEIGHT则是添加完成后实际添加的重量，DIFF_PERCENT是添加的误差百分数等等参数。同时这些参数会自动在程序中创建。工程师需要做的只是一个同步按钮操作而已。
程序和批次设备编辑器的同步操作如下，然后选择更新程序或者更新设备编辑器即可。
批次软件与PLC的通讯除了直接与AB系列的PLC进行CIP的通讯外，也可以采用OPC的方式与其他的PLC进行通讯。
同时通过设备编辑器可以快速的进行配方编辑器界面，也就是下一个小节介绍的内容。
Batch Recipe Editor 配方编辑器
通过FactoryTalk Batch Recipe Editor批次配方编辑器可以配方，这里的配方结构与S88里配方结构是一样的，这里定义的就是Master recipe主配方，然后主配方里包含一个或者多个Unit单元配方，单元配方里包含Operation Recipe操作程序配方，最后在操作配方里会包含多个Phase块。和之前在设备编辑器里定义的类是一样的，如shui--加水的Phase，NIUYOU---添加牛油Phase等等。
在配方编辑器里不仅可以顺序执行，还可以用并行执行和条件选择执行。
主配方的header头部信息，用于定义产品名称和描述，以及其他的一些描述信息。
FactoryTalk Batch View
通过FT Batch View软件可以监视创建批次生产，控制和监视批次生产状态。
可以通过右边的+号创建批次生产，然后选择具体的配方，点击OK即可。
如下图使用biantaila的配方创建了一个biantaila_20200829的批次生产，选择用GUO1的一号锅进行生产。批次大小为100%。
可以选择具体的批次进行批次的控制和监视。可以按照SFC的进行监视，也可以按照Table表的方式进行监视。
批次的运行界面以及其他的控制界面
还可以支持Phase 手动控制以及查看状态信息。
通过这个软件除了可以看这些信息外还可以看日志信息，未确认的提示信息，签名信息，报警信息等等。
上述的FactoryTalk Batch View软件里这些功能均可以通过ActiveX控件的方式嵌入到SCADA上位机中进行显示和控制。如在Rockwell的SCADA软件中进行显示的界面如下：
FT Batch的其他服务
Batch Service Manager 批次服务管理器控制批次服务器以及数据收集服务器，电子流程Web服务器的启动停止或者暂停。
FT Batch Material Editor软件提供了对原材料的管理以及储罐的管理，方便后期原材料的追溯。
FT Batch提供的报表服务可用于批次生产的分析，批次生产统计，批次生产详情，原材料使用分析以及前向和反向的追溯等等预定义的报表服务。
BatchSystemStatus这个零费用增值软件可以将批次软件的批次信息传送到PLC中进行存储，处理和使用。
05 S88在程序里的实现
在设备编辑器里编辑完成了，同时也同步完毕了，那么在Batch的设备编辑器里所有的Equipment Phase都同步到程序里。同步后处理全部放在规划的任务里所示如下:
点击此处添加图片说明文字
通过图可见Batch软件里每个Phase都在程序里对应的有一个Phase类型的程序块，为了方便调试和维护将不同的Unit放在不同的任务里。
打开加水1的块可以看到他的属性，如Equipment ID：6也是跟batch 设备管理软件里是一一对应的。
程序里shui1的标签也是跟Batch软件里的一一对应的如下图所示：
在程序里每个Phase对应一个Equipment Module，然后每个Equipment Module设备模块根据工艺要求控制一个或者多个Control Module控制模块。控制模块控制着具体设备的打开关闭或启动停止。
06 Phase状态机模型
相信各位看官也看到了在SHUI1的Phase程序里有很多的程序段，包括Running,Aborting,Holding等等的程序，那这些也是在S88的标准里定义好的状态机模型。通过Studio/RSLogix 5000软件里直接集成了Equipment Phase Monitor的功能，可以非常直观的看到当前Phase所处的状态。并且还可以获取权限来手动的控制Phase的执行。
通过上图的Phase的状态机监视以及S88的标准可知：
一个Phase控制工艺块初始的状态为idle空闲状态。
当在idle空闲状态有 start命令 时会进行到Running的运行程序段中，这个是中间运行状态，
没有其他命令会自动执行到Complete完成状态。
Runing程序执行过程中有 Hold暂停命令 会跳转去执行Holding的程序段，这也是中间状态，Hold完成后会跳转到Held的状态
Held之后可以通过 Restart重启命令 会去执行Restarting的程序段，恢复完成后继续返回Runing程序段执行
Restarting的程序执行中还可以执行 Hold暂停命令 继续跳回执行Holding程序，最终回到Held状态
程序Runing运行或Hold过程中有 Stop结束命令 则会跳转到stopping的程序段执行停止程序，停止完成后切换到Stopped状态
程序Runing运行或Hold过程中有 Abort放弃命令 则会跳转到Aborting的程序段执行放弃程序，放弃完成后切换到Aborted状态
不管是在Complete完成状态、Stopped状态还是Aborted状态都需要通过 Rest复位命令 执行Resetting程序段，执行完成后返回IDLE的状态。
在Running运行程序段执行时还可以执行 pause 暂停命令 进行运行过程中暂停，最终为Paused的状态，然后还可以通过 Resume恢复命令 继续返回running的程序执行。
Phase的状态机模型交叉矩阵表也可以直接参考S88里的对应表，如下：
07 总结
过我们的具体分析应该对批次控制系统有个大概的了解了，如果仍然有感兴趣的点觉得我说的不清楚的，可以通过微信后台留言继续沟通交流。
应该是珠海施诺电力科技有限公司的，可能是笔误。正确型号为S359TM.S359TMS359TM无线测温系统的优势本产品为国内领先水平的电力高压设备温度在线监测系统。该系统设计构思独特，采用无线传输温度信号，理想地实现了一次高压设备和二次监测设备的电气隔离，保证了系统运行的安全可靠。是一项在电力安全运行、维护领域有着广泛应用价值和前景的新型高科技产品。是传统测温方式的一次革命。本产品采用先进的感温电子元件与无线传输方式相结合。将温度传感器紧贴到高压设备、母线或电缆接点、断路器触头等位置，安装快捷方便，直接测量温度。利用2.4G的zigbee射频技术传递温度信息，实现了传感器和被测点等电位，安全可靠。传感器由高能锂电池供电，寿命长达5年。监测仪配有液晶显示器实时显示所有被测点温度，超温告警时有常开和常闭两组信号节点输出。装置具有标准RS485串行通信口，可直接与上位计算机相联组成本地温度监测网络。还可以通过局域网或GPRS移动通信网将所有数据上传监控中心，组成大范围的远方温度监测网络。并提供上位机接收、存储、打印、数据分析程序软件。也可以通过综自系统将数据上传。3.1S359TM无线测温系统技术特点.采用2.4G免申请频段。.采用ZigBee技术，符合IEEE802.15.4标准。.直接序列扩频（DSSS），采用AES128加密标准，抗干扰能力更强。.极低的发射功率，不会对其他设备产生干扰。.超长电池寿命：大于5年。.温度传感器与监测仪之间无任何连线，安装简便，运行安全。3.2S359TM无线测温系统优势.安全性高温度传感器和被测点等电位。采用射频技术传输温度数据，没有任何外接连线。而光纤测温方式有光纤引出，从而安全性降低。.可靠性高射频技术不受震动以及灰尘的影响。而红外测温方式会因震动以及灰尘的原因而降低可靠性和测温精度。.安装方便温度传感器体积小，可以方便的安装在开关触头，电缆接头等安装空间狭小的被测点上，与接收装置之间没有接线。光纤测温方式需要放置光纤；红外测温方式需要调整接收装置的位置，安装都不方便。.组网灵活系统可通过RS485总线，组成本地温度监测网络。还可以通过局域网或GPRS移动通信网将所有数据上传监控中心，组成大范围的远方温度监测网络。4、无线温度传感器介绍4.1温度传感器工作原理无线式温度传感器用于测量运行中的高压设备的温度，如变压器套管、断路器触头、刀闸触头和电缆接头等。无线式温度传感器是由数字感温元件、逻辑控制电路、射频收发电路和电源管理电路组成，如图4-1所示。传感器定时进行温度测量，并将温度数据通过射频方式发送到温度监测仪。图4-1无线式温度传感器功能结构图4.2温度传感器性能指标.温度测量范围：-55℃～+125℃.精度：±0.5℃.分辨率：0.5℃.高压耐受电压：95KV.雷电冲击电压：185KV.温度测量周期：约120s(根据用户需要可调).传输距离：200米.供电电源：锂电池.工作时间：大于5年.外形尺寸：56mm×27mm×17mm4-3温度传感器外形及安装方式无线温度传感器为一体化结构，内部采用高温高能锂电池供电，内置LTCC天线。外部采用高温高压热缩管封装，防水防尘，体积小巧。最适用于空间狭小的安装位置，也可用于户外高压设备。外形见图4-2所示。图4-2无线温度传感器无线温度传感器的底面是感温面，为了准确测量物体表面的温度，应保证传感器的感温面与被测物体的表面紧密接触。安装时可用高温尼龙扎带或采用导热硅胶粘结等方法将其固定在被测物体上。安装见图4-3所示。图4-3无线温度传感器安装5、温度监测仪5.1温度监测仪性能指标.工作电压：AC220V或DC220V.温度显示：LCD显示器，带背光.报警设定值：75℃(根据用户需要可调).报警输出：1对无源接点，250Vac/0.6A或24Vdc/5A.通讯接口：RS-485工业总线接口.电源端子对地绝缘电阻：≥100MΩ.电源端子对地工频耐压：2000V(1min).工作温度：-10℃～+80℃.存储温度：-40℃～+85℃.监测数量：96点/每台.安装方式：嵌入式盘装，.外形尺寸：115mm×90mm×45mm5.2温度监测仪显示功能无线温度监测仪显示的内容有告警温度，检测仪地址，运行指示，温度及信号强度。监测仪能够每页同时显示6个或12个温度传感器的温度。在LCD显示屏的右上角有一个字母“T”，“T”闪烁表示监测仪正常工作。如图5-1。图5-1无线温度监测仪5.3温度监测仪报警功能无线温度监测仪具有独立的报警功能，初始设定的报警值是75℃。当任一测温点测得的温度值超过设定的报警值时，仪表报警就会动作。报警方式有2种：显示：温度在LCD显示屏上反显（黑底绿字）以指示报警。节点：1个常开和1个常闭无源节点动作。5.4温度监测仪通讯接口无线温度监测仪具有标准工业级的带隔离RS-485接口，支持网络方式运行，该接口用于与上位计算机通信，接口可以支持每个站128个无线温度监测仪联网运行。5.5温度监测仪接线端子及功能定义无线温度监测仪的可插拔接线端子用于仪表的电气连接，该端子可以带电插拔，这是一个8位端子，它包括供电电源、通讯接口和报警输出接点，其功能定义如图5-2。图5-2监测仪接线端子定义端子号名称功能说明1NOstate报警输出的无源节点，常开节点2Com报警输出的公共端子3NCstate报警输出的无源节点，常闭节点4RS485(+)RS-485通讯接口正端子(A)5RS485(-)RS-485通讯接口负端子(B)6PE保护地7Power(L)工作电源端子8Power(N)工作电源端子5.6温度监测仪外形尺寸及安装方式温度监测仪是一台可盘装的显示表，测温仪一般安装在开关柜的二次室柜门上或其他控制屏及端子箱内，以方便监视温度数据。如图5-3，安装开孔尺寸如图5-4。图5-3温度监测仪安装图5-4温度监测仪安装开孔尺寸6、无线测温系统结构和远传组网方式S359TM系统通过连续监测高压设备的运行温度，可确定设备的过热程度，当发生超温时，系统能够发出报警指示。对于高压开关柜测温，一般每个开关柜配一台监测仪，一台监测仪可带3至12个温度传感器，监测仪安装在开关柜的柜门上。对于电力系统室外站，一台监测仪可带96个温度传感器，监测仪的安装位置和温度传感器的数量可根据具体情况决定。对于有人置守的变电站，监测仪可通过标准RS485总线将数据传至主控室后台计算机，计算机安装单机版分析监测软件组成本地监测网络。对于无人置守的变电站，可通过系统局域网或GPRS移动通信网将数据传至监控中心服务器，服务器安装网络版分析监测软件组成远方监测网络。也可以通过综自系统将数据上传。图6-1无线测温网络组成7、无线测温系统后台软件S359TM-SCADA温度在线监测管理分析软件是一套专门用于高压设备温度实时监测和数据管理分析的软件系统。该软件运行在上位计算机上，可实现温度实时显示、历史数据记录和对比分析、预警及报警、运行状态全程记录以及报表打印及EXCEL导出等功能。网络版软件具有市局、县局和变电站的多级管理体系。具有多级用户权限设置以保障系统的安全性。支持基于WEB方式的网络浏览功能，在局域网内的任意一个终端都可以看到实时的温度数据，并且可以在相应的权限内进行系统配置。该软件可以帮助运行人员监测和分析对比高压设备监测点的温度变化情况，及时预测出故障发生的部位，为运行人员和决策层提供最直接可靠的数据依据，从而最大限度的消除事故隐患。保证高压设备的安全运行。该软件需要单独定购。单机版监测系统软件主界面网络版监测系统软件主界面报警界面数据统计报表8、应用范围.刀闸及断路器触头.高压母线和电缆接头.变压器.电抗器.电容器.互感器9、保修及维护本公司提供一年有限保修期，在保修期内，若产品存在质量问题，您将得到无偿的维修服务，本公司能够常年提供产品的备品备件，并对产品提供终身维护。因不可抗拒自然力、操作不当、未经许可拆卸等原因造成的故障损坏不在保修之列。S259TM电力高压设备温度在线监测系统产品说明书2012.4V3.0珠海施诺电力科技有限公司zhuhaiSinoScienceandTechnologyofElectricpowerCo.,LTD地址：珠海市唐家湾大学路101号清华科技园力合大厦B座4层电话：0756-322910733379003337901传真：0756-3229732邮编：519015
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