FOXBORO SCADA

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作者：不详

供稿：Foxboro-上海福克斯波罗有限公司 阅读人次：75

发布时间：2007-01-30

I/A SCADA系统是INVENSYS FOXBORO开发的大型SCADA系统。I/A SCADA采用模块化和面向对象设计，遵循开放的国际标准，SCADA服务器基于64位内核的Solaris平台。I/A SCADA主要应用于石油、天然气、水利、电力、轨道交通等各行业的远程调度和监控系统。系统可以根据不同用户的需要来确定系统规模，从单个工作站到广域分布的上千台工作站均可灵活配置，所用的通讯媒介非常广泛，包括电缆、光缆、无线电台、微波、卫星VSAT、PSTN、DDN、ISDN、GPRS、CDMA、载波电力线等。系统具有高度的分散性、可靠性、扩展性和可用性。 I/A SCADA 系统结构

I/A SCADA系统的主要结构是基于TCP/IP的冗余双以太网结构。由于软件系统完全是模块化设计的，因此系统各功能既可分散配置在各服务器和功能站上，也可全部集中安置在一台服务器上，这就为系统的配置和扩展提供了非常灵活的方案。

I/A SCADA 系统包含以下几个子系统 1. 核心SCADA子系统 2. 前置处理子系统(FEP) 3. 数据库子系统 4. 计算子系统 5. 历史子系统 6. 人机界面子系统 7. 组态器

对于不同规模的系统，其系统配置也有所不同，如：

对于大型SCADA系统，应至少设置两台冗余的SCADA服务器和多台功能站. 在一些应用中还设置多级控制中心.如总调中心与区域控制中心,后备调度中心等等. 对于中型SCADA系统，应至少设置一台SCADA服务器和一台功能站

I/A SCADA 系统功能 1、核心SCADA子系统

核心SCADA子系统是整个I/A SCADA系统的基础，它把原始数据转换成 I/A SCADA系统所需要的对象数据库，并把对象数据发布到报警组、事件组、人机界面、计算子系统或其他高级应用中。核心SCADA确保控制的可靠性及安全性，所有I/A SCADA子系统均通过核心SCADA子系统联接在一起。

2、前置处理子系统 (FEP)

FEP子系统负责与所有的远动设备(RTU、IED、PLC等)进行可靠的数据和控制

信息交换，特别是在出现通讯设备故障、通讯线路故障、通讯错误率过高的情况下进行通讯链路的优化选择。FEP子系统是一个分布式的模块，可以安置在远离I/A SCADA其余子系统以外的地方，并提供了灵活的多协议组态和管理。物理通讯接口包括

·通讯线路服务器(CLS) ·Terminal Server ·直接的TCP/IP通讯

FEP子系统支持的通讯协议包括 ·DNP3

·IEC 60870-5-101

·Conitel (2025，2020 and C300) ·Modbus

FEP子系统协调各类数据通讯

·周期性的、连续性的或按照命令来采集现场数据 ·接收带毫秒级时间标志的SOE， 事件和其他数据 ·接收“逢变则报”的DNP3数据

·控制命令执行“操作前检验”(Check-before-operation)的安全逻辑 ·控制输出值与现场回读值比较 ·主站和从站间毫秒级的时间同步

FEP子系统执行下面的通讯管理功能

·主站与从站间完整的通讯链路的健康状态检测(包括故障链路和当前不使用的链路)

·提供链路使用率和错误发生率的统计 ·允许手动切换通讯链路

·当通讯链路质量变差时自动切换到备用链路

·当优先级高的通讯链路的通讯质量改善后，将工作链路自动切回 ·部分链路切换功能

在处理串行通讯时，通讯线路服务器(CLS)是一个很好的选择。它能实施对冗余的物理路径进行遥测和遥控，进行无缝的在线切换，可满足不同的通信网络，不同的通信媒介，提供多种通信协议。

3、 数据库子系统

I/A SCADA数据库建立在VERSANT对象数据库管理系统上，它是专门为多用户的分散应用设计的，并且使用了统一的基于对象的结构，因此提供了系统的高可用性。分布式的实时数据库以优先级顺序的方式提供了内在的容错特性，允许将冗余的数据对象配置在多个服务器/工作站上。I/A SCADA系统支持多个并发的数据库实例，允许多个实例同时运行、仿真、测试和开发。

I/A SCADA数据库提供了关系数据库管理系统的功能，但是消除了关系数据库中的关系联结(关系联结是影响关系数据库性能的最大问题)，因此获得高度实时的系统性能。数据库可以扩展到1，000，000个对象，在连续操作的条件下提供了高可靠性、灵活性和可用性。I/A SCADA数据库的数据还可以实时映射到ORACLE数据库中。

4、人机界面子系统（HMI）

HMI为系统操作提供了直观、清晰的界面，每一个操作员都可以拥有个性化的界面，也就是说所有的菜单、操作按钮和屏幕布局都是可以定义的。而对每一个操作员来说，在他们登录系统的时候，只能得到属于自己的系统画面。HMI子系统既可以运行于UNIX站上，又可以运行于Windows XP站上，利用双冗余的LAN连接，可支持多CRT，也支持基于网络的X终端显示。

5、计算子系统

计算子系统可运行在任何一台服务器/工作站上，支持IEC1131-3结构化文本，具有全编码调试和编译环境。计算子系统可完成常规的数学运算和布尔逻辑运算，例如，操作员输入的短小控制程序、开关切换程序等。计算子系统能生成可移植的计算程序，这些计算仅是文本型的而不包括系统的连接信息，它们可被其他

IEC1131-3兼容的应用复制使用。计算程序可以通过数字的状态改变来触发，或者周期性地执行，或者由操作员手动触发。计算程序支持顺序控制。计算子系统同样对激活的计算程序可用优先级顺序的方式来提供冗余性，即在当前激活的主计算程序无法运行时，冗余的备份计算程序会自动被激活。冗余方案可组态成1对2、1对3等。

6、历史子系统

历史子系统是I/A SCADA分布式对象数据库整体的一部分，包括了对历史数据和操作事件的存储。历史子系统从ODBMS（对象数据库管理系统）中收集数据，并且能通过短期、长期和归档历史模块对数据进行处理。带时间标志的数据将自动插入历史数据库的适当位置。除了预先定义的干扰触发涉及的前后一段时间的历史数据外，其他历史数据都是通过对模拟量和数字量的增量压缩来进行连续存储的。增量压缩技术再加上ODBMS使得数据存储速度要比传统的RDBMS（关系数据库管理系统）快2-3倍，数据检索速度则要比RDBMS更快。

7、组态器

组态器是维护I/A SCADA系统的工程师工具。它支持全图形化的量测和编辑数据的输入/输出。组态器是和I/A SCADA对象数据库集成在一起的，并内置了对多数据库的版本维护功能。组态器的图形界面支持全部的系统定义，包括组态I/A SCADA工作站的功能，还提供了系统安装和数据库测试的功能。组态器是一个管理数据库的整套工具，它作用于对象数据库，以一系列的逻辑性的画面来显示，编辑系统和设备的信息，从系统画面上可以激活有关数据库表格来编辑所选择的对象的数据特性。组态器可生成和管理多个数据库。

I/A SCADA 系统特点 ·面向对象的数据库引擎 ·规模可变性 ·模块化设计 ·互操作性 ·操作员界面

·动态通信协议支持 ·优化的数据存取

·基于标准的计算机和控制引擎 ·应用开发 ·组态

InvensysFoxboroSCADAA2系统

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作者：不详

供稿：Foxboro-上海福克斯波罗有限公司 阅读人次：43

发布时间：2007-01-31

SCADA A2运行在Windows平台上， 适合于各种规模的SCADA应用，特别是石油、天然气、水及污水处理和城市公用设施。SCADA A2 具有很高的性能价格比，同时它具有全开放、扩展方便的特点，很容易使用和维护。SCADA A2完全支持Web应用，能够集成与windows兼容的第三方应用软件。

SCADA A2是INVENSYS FOXBORO在已广泛应用的INVENSYS WONDERWARE工业控制软件的基础上，结合INVENSYS FOXBORO六十余年SCADA经验开发出来的。在WONDERWARE基础上增加的功能包括工程师套件、操作员套件、分布式运行环境、网络时间应用及各类的OPC Server。

SCADA A2的结构

SCADA A2的主要特点有： ·SCADA系统易于开发和维护

·开放的数据集成平台，支持数百种通讯协议 ·一流的可视化界面、报警管理和热备冗余 ·安全的WEB门户 ·高效的数据库

·灵活的操作安全管理 SCADA A2系统功能

1、 监测控制和数据采集

·数据采集、数据确认、数据处理、数据同步和校验最多可达60，000标记名 ·广播和点对点的数据网络 ·分散的报警，事件和历史系统 ·多级报警过滤(多达999 级) ·事件顺序记录和处理功能 (SOE)

·通过IEC-1131-3标准，对远方顺序控制进行自动编程

·整个系统的实时诊断(硬件，软件，通讯系统)和失效时的系统恢复的措施 ·灵活的维护程序

·在发生实时报警时，可通过标准的电话自动呼叫功能，安排公司的维护人员处理故障点

2、通讯和网络

SCADA系统的一项主要性能指标是管理控制中心与各远程站/子系统的信息交流能力，它不仅体现在数据的响应时间上，最主要的还是要求SCADA系统具备与各种品牌、型号的RTU/PLC/IED和各类通讯协议的通讯能力。今天，太多的专用通讯协议事实上已在各个环境下被应用，而SCADA A2具有极强的通讯和网络能力，包括: ·与FOXBORO的SCD5200， RTU50， RTU40，RTU20，RTU10和 FOXBORO A2的完全集成

·支持大量的通讯协议(DNP3.0，Modbus，Modbus+， Profibus)，支持常见的RTU和 PLCs (Allen-Bradley， Bristol Babcock， GE Fanuc， Siemens， Mitsubishi， Schneider， Omron， Fisher， Reliance等).支持超过700个第三方I/O Servers，并且此数目在不断地被更新 ·支持双Ethernet网

·支持从WEB服务器的Internet/Intranet实时接口对系统的远程访问 ·对SCADA系统计算机、RTU/PLC的GPS卫星时钟同步软件 ·支持主控中心和分主控中心的多中心间广域网的数据交换

·通过例外报告和轮询，各站的时间标签值在SCADA 主控中心的实时数据库上同期纪录

·通讯前置处理系统包括路由器、网桥、终端和I/O Servers等 ·包括直到现场装置的实时通讯状态监视. 3、 人机界面 (HMI)

SCADA A2的HMI是采用世界标准的，面对对象的，适合工业应用的FactorySuite

InTouch.典型的SCADA人机界面(HMI)功能包括:

·显示实时数据，图形的动画显示，文字和数字格式 ·逐点详细显示描述

·通过鼠标进行二维浏览操作 ·可按工段分组表示和汇总 ·多层的安全口令管理

·可对趋势，报表，报警/事件进行组态 ·水平和垂直模拟图表管理

·第三方“Active-X”输入/输出， 集成和存档 ·发布命令和命令的安全操作确认

·界面友好，使用方便的系统组态器，对维护，修改和SCADA数据库(图形和标签)的执行极为方便.

·符合FDA 21 CFR Part 11 4、数据存储和计算 ·灵活，开放的访问 ·动态数据压缩技术 ·分散的历史数据

·安装在高性能服务器上的关系型数据库管理系统，使用“逢变则存”技术存储系统的运行数据，并能通过带安全管理和客户管理功能的SQL接口语言对其读取 ·任何符合ODBC标准的数据库表格连接 ·冗余系统结构

·对系统的数据变量保存，至少12个月，最多24个月的每个变量在每分钟变化数据的纪录保存.

·每30分钟的数据保存包括: 当前值读后的30分钟，和以半小时计算一次的平均值，最小值，最大值 历史存盘数据的计算: ·每小时/天平均值

·前一天的积分值(通常用于流量计算)

·当天的积分值，可程序设定时/日期的自动”复位” ·时间间隔可程序设定的最大值和最小值

按定义的日期时间，报告子系统打印历史数据和运行数据报告。预定义Excel工作表格式打印天、月、年报告。用户可利用内置数据分析与嵌入的SQL查询语句作为临时文件保存在一起，按需求、按条件、时间或事件方便地产生标准的或定制的报表

可预定义趋势曲线的趋势子系统.模拟量，开关量，字符变量或事件趋势数据，都可按任何顺序，颜色，数量或排列被统一绘制或分离绘制。由于趋势分析可在定制工作台中显示多个趋势分析画面，使得分析比较和轨迹分析变得极为简单.趋势分析还可显示X和Y轴并带有Delta 值，公共的或个人的注解，报警限和报警条件

带多种复杂的数学公式的计算子系统，操作员可对其进行插入补充和转换，包括当信号发生变化时触发的计算和程序设定时间内的计算.

5、门户网站

门户网站可以量身定制，以满足不同工业环境的需要。只要使用一个瘦客户端浏览器，它就可以通过 Internet/Intranet 以可视化方式查看现有工业生产过程的实时信息与历史信息。门户网站能放在 DMZ 中，即在Web 服务器的两侧均配备防火墙以确保信息安全具有最高优先级。

6、应用软件

对于特定行业，以下的软件包能被无缝地集成到SCADA A2的硬件和软件结构中 ·泄漏监测和泄漏定位 (Leak Detection System，LDS) ·紧急停车系统 (ESD) ·火气系统 (F&G)

·电力的能源管理系统(EMS)，如机组自动控制、操作计划、适应性负荷预测 ·管线运行的瞬态和稳态仿真，压力和温度曲线 ·多品种产品的批量计划和跟踪 ·管线预估模型

·气管线线量计算和到达时间计算

·清管器跟踪，清管器的发送/接受的顺序控制 ·管线/管网设备目录清单

·产品运输和交付计划编制/行程安排，开票和客户管理 ·气体负荷预测和峰值测定

·气体组分计算: AGA 流量测定，质量和成分，热值转换等. ·专家系统和突发事件管理 ·操作员培训仿真 ·GIS地理信息系统

·井口远程控制和自动测试 ·气体运输优化

·压缩机/泵站监测，控制和优化.

·运输监管，罐区管理，装车/卸车装备管理 ·Avantis 条件检测及资产管理

·工厂和管线优化软件包和设计工具(Invensys集团的SIMSCI) ·“IA-TDS”涡轮汽机的高级远程诊断

·“IA-CIS”信息管理系统，用于客户管理，开票管理，财务和企业的其他业务管理