摘要
遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)近些年表現(xiàn)出系統(tǒng)規(guī)模彈性大、現(xiàn)場(chǎng)采集信息源種類和數(shù)據(jù)源多、現(xiàn)場(chǎng)總線和通訊方式多樣、現(xiàn)場(chǎng)接入設(shè)備協(xié)議繁雜且非標(biāo)準(zhǔn)、本地和遠(yuǎn)程通無線化、遠(yuǎn)程通訊方式多樣、集成難度大等特點(diǎn)。
這些特點(diǎn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備在伸縮性、靈活性、智能度、多現(xiàn)場(chǎng)總線和數(shù)字通訊支持能力、可編程能力和易用性、遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)（如GPRS、ADSL、寬帶、3G等）支持、本地和遠(yuǎn)程無線通訊支持能力、與監(jiān)控中心的集成的難度等方面提出了更高的要求。
北京碩人時(shí)代面向SCADA系統(tǒng)的測(cè)控基站產(chǎn)品，針對(duì)上述要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，推進(jìn)SCADA業(yè)的發(fā)展。
背景
早些年，遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)以單純的簡(jiǎn)單的抄表系統(tǒng)為主，再有就是高端的如全無人值守的現(xiàn)場(chǎng)站等現(xiàn)場(chǎng)功能全，數(shù)據(jù)源點(diǎn)數(shù)多，兼?zhèn)鋽?shù)采和遠(yuǎn)控的系統(tǒng)，即應(yīng)用多集中在低端的抄表和高端的全無人測(cè)控站；行業(yè)方面，簡(jiǎn)單抄表系統(tǒng)集中在水燃電熱蒸等市政抄表中，高端的則在城市或更大范圍的生產(chǎn)運(yùn)營企業(yè)中。
近十年來，隨著各政府監(jiān)管需求的提高和行業(yè)的工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，對(duì)管理和運(yùn)營水平要求的提高，伴隨著各程遠(yuǎn)程和本地通訊技術(shù)的發(fā)展，SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來越廣，系統(tǒng)的組成形式，規(guī)模也千差萬別。
單從現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)源看，所謂的“點(diǎn)數(shù)”差異就很大，簡(jiǎn)單單點(diǎn)抄表到幾十甚至上百點(diǎn)的數(shù)據(jù)源；接入的種類也出現(xiàn)非常多的方式，除了已經(jīng)形成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的電壓和電流信號(hào)，更多出現(xiàn)的是通過RS232，RS485，CAN，以太網(wǎng)，MBUS等聯(lián)接的智能數(shù)據(jù)源，協(xié)議方面也是五花八門，即使是廣泛出現(xiàn)的基上RS232或RS485之上的MODBUS協(xié)議，也多是只是協(xié)議框架上有一定的規(guī)范，會(huì)話層的內(nèi)容則是一個(gè)廠家一個(gè)樣。
現(xiàn)場(chǎng)接入設(shè)備也遠(yuǎn)不是以前常見的變送器，執(zhí)行器這一類設(shè)備，更多的是數(shù)流量表、COD分析儀、水文分析儀、熱表、智能電表、甚至是現(xiàn)場(chǎng)已有的控制系統(tǒng)的工控PC主機(jī)等。與這些設(shè)備的聯(lián)接不是簡(jiǎn)單的測(cè)量電流電壓信號(hào)，而是需要對(duì)硬件層協(xié)議的支持，同時(shí)還需要一定的編程開發(fā)才能接入。
無線，是當(dāng)代技術(shù)進(jìn)步的主題之一，無線與有線相比有部署成本低、方便維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，在一些特定的應(yīng)用中更是不可替代。在遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)領(lǐng)域，遠(yuǎn)程的如GPRS，CDMA，短距的如433M射頻、ZIGBEE等均得到廣泛應(yīng)用。但是，由于無線技術(shù)的專業(yè)性，目前已有的產(chǎn)品，如果單純的無線模塊等，對(duì)于自動(dòng)化集成能的要求還是偏高，業(yè)內(nèi)急需設(shè)計(jì)完善更接近最終應(yīng)用的產(chǎn)品。
遠(yuǎn)程通訊技術(shù)是SCADA系統(tǒng)的核心技術(shù)，由于經(jīng)濟(jì)性等原因，這些年遠(yuǎn)程通訊技術(shù)已經(jīng)與互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)融合到一起。過去那種單獨(dú)為SCADA系統(tǒng)鋪設(shè)遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)的方式已經(jīng)非常罕見。這就要求SCADA核心產(chǎn)品對(duì)互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)網(wǎng)等通訊有充分的支持。
在SCADA項(xiàng)目實(shí)施中，與本地設(shè)備、與監(jiān)控中心系統(tǒng)的集成一起是首要問題，也是實(shí)施成本的大頭，是實(shí)施中的難點(diǎn)，是最容易出現(xiàn)問題甚至造成項(xiàng)目失敗的環(huán)節(jié)。
以上這些特點(diǎn)在自來水監(jiān)控、污水處理監(jiān)控、環(huán)保監(jiān)控、樓控監(jiān)控、管道天然氣監(jiān)控、鍋爐房監(jiān)控、水燃電熱蒸等各種抄表系統(tǒng)、廠區(qū)數(shù)采集抄、大型設(shè)備售后維護(hù)、機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)、養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)測(cè)控等應(yīng)用中表現(xiàn)尤其突出。
簡(jiǎn)介
針對(duì)上述問題，結(jié)合多年業(yè)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)，在多年積累的產(chǎn)品和技術(shù)的基礎(chǔ)上，北京碩人時(shí)代科技有限公司推出全功能的SCADA系統(tǒng)核心硬件產(chǎn)品：可編程測(cè)控基站。
可編程遠(yuǎn)程測(cè)控基站(Programmable SCADA Communication Station)，簡(jiǎn)稱測(cè)控基站(SCCS)。測(cè)控基站( SCCS) 是模塊化的，面向遠(yuǎn)程（或本地）測(cè)控系統(tǒng)的可編程通訊設(shè)備。用于實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)的一個(gè)或多個(gè)或集群的智能設(shè)備通訊，采集數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過各種網(wǎng)絡(luò)傳遞給監(jiān)控中心或上位機(jī)，處理上位機(jī)下達(dá)的數(shù)據(jù)指示，下發(fā)給對(duì)應(yīng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
在測(cè)控系統(tǒng)中，現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)試控信號(hào)的采集，除了通過標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)模擬信號(hào)（0~10V，4~20mA）和開關(guān)信號(hào)外，越來越多的信號(hào)來自于數(shù)字化的通訊接口，如RS232，RS485，CAN，MBUS等多樣的數(shù)字接口，這是測(cè)控基站解決的問題之一。
在遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)中，很多應(yīng)用要求是把現(xiàn)場(chǎng)的本地控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過遠(yuǎn)程通訊方式，如GRPS，CDMA，GPRS，ADSL，寬帶，光纖，PTSN等方式，傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心，并且將監(jiān)控中心的指令發(fā)關(guān)到現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)中。這是測(cè)控基站解決的另一個(gè)重要問題。
在遠(yuǎn)程測(cè)控系統(tǒng)中，本地的RTU往往還需要與下一級(jí)的本地短矩離的通訊設(shè)備通訊，或是通過本地工業(yè)以太網(wǎng)與下一級(jí)通訊設(shè)備通訊，將下一級(jí)的測(cè)控節(jié)點(diǎn)采集到的數(shù)據(jù)集中到一個(gè)設(shè)備中，再通過遠(yuǎn)程通訊網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)發(fā)送到監(jiān)控中心。同時(shí)接收監(jiān)控中心的指令，并轉(zhuǎn)發(fā)給下一級(jí)本地通訊設(shè)備。這是遠(yuǎn)程測(cè)試基站解決的第三個(gè)問題：提供集采、網(wǎng)關(guān)和基站的功能。
綜上所述，碩人時(shí)代可編程遠(yuǎn)程測(cè)控基站的具有本地?cái)?shù)字通訊、遠(yuǎn)程通訊、本地集采、可編程通訊、可編程控制等功能。
組成
測(cè)控基站由可自由拼接的帶插槽的底座、主機(jī)、通訊模塊和I/O模塊組成。
測(cè)控基站的主機(jī)采用雙板雙CPU組合合成，一片是基于嵌入式SR-LINUX操作系統(tǒng)的通訊處理板，板載32位CPU；另一片是控制專用16位CPU，負(fù)責(zé)I/O和通訊。這種構(gòu)架方式在保證通訊能力的同時(shí)，可同時(shí)保證I/O采集和控制的實(shí)時(shí)性。同時(shí)，對(duì)于只需要通訊的應(yīng)用，成本低，對(duì)于彈性較大的應(yīng)用，有更合理的成本結(jié)構(gòu)。
測(cè)控基站主機(jī)自帶10/100M以太網(wǎng)接口，支持通用TCP/IP通訊，并提供可編程環(huán)境輕松實(shí)現(xiàn)基于以太網(wǎng)的通訊功能。主機(jī)還提供控制編程調(diào)試環(huán)境，支持控制功能的開發(fā)。調(diào)試工具支持在線的調(diào)試，如中斷，單步等功能。
測(cè)控基站主機(jī)可選配32M至2G的存儲(chǔ)，滿足現(xiàn)場(chǎng)歷史數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)要求。
測(cè)控基站采用模塊化構(gòu)架。除I/O板卡模塊外，測(cè)控基站獨(dú)具創(chuàng)新的是通訊板卡的模塊化。測(cè)控基站最大可支持7個(gè)通訊插槽，每個(gè)插槽均可接接各種通訊模塊。
每個(gè)通訊插槽可插接任意一種通訊模塊，同，也可7個(gè)插槽均插接一種模塊，比如，7個(gè)插槽將插執(zhí)著RS232模塊，用于對(duì)現(xiàn)場(chǎng)多個(gè)RS232智能儀表的集抄。
下面是部分提供的通訊模塊：
遠(yuǎn)程電話通訊模塊目前較少用到，但是對(duì)于沙漠中、油田井，軍事保密等不能使用手機(jī)或?qū)拵У牡赜蚝蛻?yīng)用中，還有一定的應(yīng)用空間。
RS232和RS485是需要接入的智能設(shè)備中較常出現(xiàn)的接口方式，使用率很高。RS232多為大型分析設(shè)備，檢測(cè)儀表，分析儀，現(xiàn)場(chǎng)已有的基于工控機(jī)的控制系統(tǒng)等提供的接口。在這一類應(yīng)用中，往往現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備種類和數(shù)量較多，測(cè)控基站在這種應(yīng)用表現(xiàn)出很強(qiáng)的通訊能力，最多可同時(shí)接入7個(gè)RS232智能設(shè)備。
RS485在很多如電表，水表，蒸汽表中很常見，是一種總線結(jié)構(gòu)，測(cè)控基站通訊CPU能力很強(qiáng)，可以通過一片RS485帶上幾十甚至上百個(gè)表。
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