La tecnología SCADA (control de supervisión y adquisición de datos) de automatización informática, también conocida como tecnología de control remoto por ordenador (telemetría, control remoto, señalización remota, ajuste remoto), ha sido ampliamente utilizada en la industria del suministro y drenaje de agua. y ha logrado buenos beneficios económicos y beneficios sociales, y ha formado una escala industrial que beneficia a la sociedad. Cómo guiar el desarrollo de esta tecnología, cultivar el mercado de automatización del suministro de agua y drenaje y luego promover el desarrollo de la industria de la automatización es una tarea muy significativa. Por lo tanto, este artículo resume esta tecnología para atraer más atención.
1 Análisis técnico del sistema SCADA
La tecnología SCADA se basa en 3CS (computadora, comunicación, control, sensor). Las cuatro tecnologías anteriores se han desarrollado rápidamente recientemente y constantemente se lanzan nuevas tecnologías y nuevos productos. Al mismo tiempo, muchas tecnologías y productos antiguos fueron eliminados sin piedad. Es una necesidad cómo utilizar nuevas ideas, nuevas tecnologías y nuevos productos para construir un sistema SCADA adecuado para el suministro de agua y drenaje que tenga potentes funciones de gestión, gran confiabilidad, buena interfaz de instalación en el sitio, fácil operación y mantenimiento y bajo precio. para clientes de la industria de suministro y drenaje de agua, y también es Responsabilidad del integrador de sistemas SCADA. La tecnología 3CS se describe a continuación:
Tecnología informática
En los últimos años, la tecnología de los ordenadores se ha desarrollado rápidamente a un ritmo de una nueva generación cada año. Potente plataforma de hardware (frecuencia principal de 300 M o superior, CPU con tecnología MMX, memoria de 128 M o superior, disco duro de 10 G y CD, ROM y DVD de alta velocidad, Luo Kai, etc.) admite el sistema operativo Windows, el software de Windows y el software de Windows constantemente actualizados. tecnología de red. La poderosa plataforma del sistema de PC no sólo elimina los problemas de operación de DOS, sino que también alivia la vergüenza de la operación del teclado de la PC, lo que permite que la PC sea ampliamente utilizada y construya una PC de alta funcionalidad. Los sistemas SCADA crean las condiciones. Como todos sabemos, en el sistema SCADA, la PC se utiliza principalmente como centro principal de control o despacho. Recientemente, muchos fabricantes nacionales y extranjeros han lanzado software de configuración SCADA basado en Windows. Estas plataformas de software pueden completar la recopilación de datos relacionados con el suministro de agua y el despacho de drenaje (proporcionando controladores de comunicación con varios PLC u otros dispositivos inteligentes, funciones DDE para el intercambio dinámico de datos, tecnología OLE, etc.), procesamiento de datos, visualización y registro de datos, etc. . , y tiene una buena interfaz gráfica hombre-máquina, MMI tiene funciones de control y análisis de tendencias. Proporciona un medio perfecto para optimizar el suministro de agua y la programación del drenaje y ahorrar energía y reducir el consumo. La función de red de la PC proporciona muchas funciones inesperadas para la construcción de un sistema SCADA de despacho de niveles múltiples y la participación en la gestión de plantas de agua. La actualización continua de la plataforma de software y hardware de la PC en el sistema SCADA no representa una gran proporción del costo de construcción del sistema SCADA, pero tiene un gran impacto en la mejora de la función y confiabilidad de SCADA. La inversión para fortalecer la construcción del centro de despacho es rentable.
El principal problema actualmente es que no existe un software de configuración SCADA diseñado específicamente para la automatización del suministro de agua y drenaje en China, y la compra de un software de configuración general es costosa. La producción está estandarizada, el precio es moderado y las funciones son adecuadas para la configuración SCADA de suministro de agua y drenaje.
Este software tiene amplias perspectivas y también es una parte importante de la construcción del SCADA de China, el sistema de automatización de suministro de agua y drenaje de China.
2. Tecnología de la comunicación
La selección de la tecnología y el equipo de comunicación es la parte más interesante de la construcción de un sistema SCADA. El diseño adecuado del sistema SCADA es crucial. Debido a la convergencia de varias tecnologías de la comunicación, intentar explicar mediante clasificación es muy difícil y está lleno de lagunas. Por conveniencia narrativa, aquí sólo podemos hacer clasificaciones rebuscadas.
1. Tecnología de red LAN, WAN e intranet
Podemos utilizar la tecnología de red como parte de la comunicación SCADA. Tecnología de interconexión y expansión de redes informáticas basada en TCP/IP, como puertas de enlace, enrutadores, puentes, repetidores y servicios de acceso remoto; tecnología de intercambio de datos dinámicos basada en memoria: la tecnología de acceso abierta basada en bases de datos constituye la red de control y la información. De hecho, esta parte debería ser la parte de gestión del sistema SCADA y no se describirá aquí.
2. Bus de interconexión serie
RS? 232.RS? 485 y USB (Universal Serial Bus), los dos primeros son bien conocidos, y USB es una interfaz introducida recientemente con alta eficiencia, plug and play y conmutación en caliente.
1.2.3. Estándares de bus de medida y control como Bitbus, Profibus, PROWAYC, PHOEBUS, HART, CAN, Dupline, L2, Modbus, SDS, ControlNET, FIP, SERCOS, FF, Lonworks, etc. Los estándares de bus de control y medición mencionados anteriormente están penetrando continuamente en el sistema SCA DA, especialmente la comunicación entre el campo, los instrumentos y los terminales inteligentes se utilizan ampliamente.
1.2.4, comunicación inalámbrica
Como microondas, comunicación de espectro extendido, comunicación por satélite, comunicación de iridio, comunicación de onda ultracorta, comunicación de onda corta, GSM, CDMA, dos modo de búsqueda inalámbrica, etc. Algunas de las comunicaciones inalámbricas anteriores son aplicaciones de redes de datos públicas. En términos generales, la comunicación más utilizada es la comunicación de onda ultracorta de 200 MHz. Lo que hay que señalar en particular es que la radiobúsqueda bidireccional se está convirtiendo en suministro de agua y drenaje. La comunicación entre el terminal de medición de presión, el grupo de pozos de la fuente de agua y el sistema SCADA de la red de tuberías de drenaje urbano jugará un papel muy importante y es un método de comunicación confiable y económico.
1.2.5, comunicación por cable
(1) PSDN ISDN y B? RDSI, especialmente b? Los servicios de valor agregado de la red de datos de banda ancha integrada RDSI y el proyecto fttp facilitarán en gran medida la construcción de funciones de comunicación en los sistemas SCADA de suministro y drenaje de agua urbano, como puntos de medición de presión, pozos de fuentes de agua, estaciones de monitoreo de aguas residuales, etc.
(2) Las redes cableadas de construcción propia generalmente utilizan pares trenzados como medio. Varios fabricantes de PLC y fabricantes de comunicaciones han formulado protocolos de sistemas de comunicación por cable cerrados y abiertos respectivamente, y tienen productos correspondientes, como el MÓDEM 6DC de Israel RAD Company, el bus G enius de GE Fanuc Company, L2 de Siemens Company, etc., todos los cuales Son sistemas SCADA. Proporciona buenos medios de comunicación. Es ampliamente utilizado en sistemas SCADA de plantas potabilizadoras de agua y plantas de tratamiento de aguas residuales.
1.2.6, Tecnología de comunicación de portadores
La tecnología de portadores de energía ha sido debatida durante muchos años. Recientemente, se informó que Siemens tiene a la venta los equipos de comunicación de operador correspondientes. Creo que esta tecnología tendrá mejores perspectivas. SCADA utilizado en plantas de purificación de agua y plantas de tratamiento de aguas residuales puede formar un sistema sin cableado.
1.2.7, Comunicación por fibra óptica
La comunicación por fibra óptica se ha utilizado ampliamente en las comunicaciones de información debido a su gran ancho de banda y sus altas propiedades antiinterferentes. También tiene las condiciones para su aplicación en sistemas SCADA. ¿El OZD485 producido por HIRSCHMANN, una empresa alemana, se utiliza para iluminación? La conversión del protocolo eléctrico 485 se puede aplicar a Partyline, SINEC, L1, L2, Unitelway, GEbus, Modbus, BitBus, PROFIBUS, PNET, CAN y otros protocolos. Su equipamiento multimodo sólo cuesta unos cientos de marcos. Se puede ver que la aplicación de la comunicación por fibra óptica en SCADA ha alcanzado un nivel práctico.
Cómo construir un buen sistema SCADA, la elección de la tecnología de comunicación es muy importante. Hoy en día, diversas tecnologías de la comunicación se están desarrollando rápidamente y la tecnología de la comunicación pública ha establecido gradualmente una plataforma confiable y económica en el desarrollo del mercado. Los integradores de sistemas SCADA deben mantenerse al día con las tecnologías avanzadas para encontrar las mejores soluciones de comunicación.
1.3, Tecnología de Control
El equipo de control a que se refiere este artículo es el equipo esclavo del sistema SCADA, o computadora inferior, terminal remoto RTU y medición y control inteligente en sitio. Dispositivo, o RTU dedicado, instrumento inteligente, controlador inteligente y sistema PLC. Equipos de control,
Cada sistema SCADA tendrá varios conjuntos, que tienen el mayor impacto en la confiabilidad y el precio del sistema SCADA. En los últimos diez años, la construcción del sistema SCA DA de suministro de agua y drenaje ha formado varios modos, como el modo PC PLC, el modo PC microcontrolador y el modo PC RTU totalmente importado.
1.3.1, modo PC PLC
Aquí solo hablamos de la parte de control, que es el PLC. Todos los fabricantes y los distintos tipos de PLC constituyen una plataforma de sistema para productos serializados, con sus propias redes cerradas e interfaces abiertas. En términos de funciones de control, el PLC es un producto técnico riguroso, conveniente, fácil de instalar, fácil de programar y altamente confiable. Proporciona hardware de alta calidad, una plataforma de software de sistema de alto nivel y una plataforma de software de aplicación (plataforma de usuario) fácil de entender, que es muy adecuada para el control lógico secuencial y muchos cálculos complejos. Y cuanto mayor sea la escala, más económico será.
En los sistemas SCADA de suministro y drenaje de agua, como el control del proceso de purificación de agua del grifo, el control del proceso de tratamiento de aguas residuales, el control del sistema de bombas múltiples de la estación de bombeo secundaria de agua del grifo, el control remoto de la válvula de bombas múltiples de desvío de agua, etc., tiene ventajas indiscutibles. Las deficiencias del PLC también quedan expuestas en el suministro de agua y drenaje SCADA, lo que se refleja en el alto precio de la recopilación de datos analógicos y la falta de mano de obra. La interfaz hombre-máquina es costosa y los datos de PLC pequeños y medianos no pueden realizar la función de recuperación de eventos históricos (SOE), lo que limita su aplicación en sistemas SCADA de suministro de agua y drenaje. En el sistema de despacho SCADA, usar PLC como terminal de punto de medición de presión para monitorear solo una cantidad análoga es un desperdicio intolerable de recursos. Se debe usar PC PLC para construir el sistema SCADA de acuerdo con las condiciones locales.
1.3.2, modo microcontrolador PC
Aquí solo hablamos del microcontrolador relacionado con el control (ordenador inferior). Durante más de diez años, los microcontroladores han sido la corriente principal en los sistemas SCADA de suministro y drenaje de agua. Desde la computadora de placa única Z80 hasta la 8031, 8098 y ahora 80C196, la computadora de chip único convencional. Los microcontroladores desarrollados por varias unidades de investigación científica y empresas forman la RTU del sistema SCADA, y el modelo de diseño objetivo nunca ha cambiado. De esta manera, el software MCU RTU adopta un enfoque cerrado de confidencialidad mutua (incluso dentro de la misma unidad). Este tipo de cierre no solo causa la desventaja de un mantenimiento difícil, sino que también destruye los recursos del microcontrolador y también provoca el extraño fenómeno de que la RTU del microcontrolador no es barata. Se informa que hasta ahora, el precio de cada componente de computadora de un solo chip es de varios miles de yuanes, mientras que una CPU de un solo chip solo cuesta decenas de yuanes. Por supuesto, en comparación con el PLC y las RTU importadas, las microcomputadoras de un solo chip siguen teniendo el precio más bajo. La RTU de un solo chip solo es adecuada para terminales de puntos de medición de presión, control simple de pozos de fuentes de agua y recolección simple de datos ambientales. También es necesario señalar que las RTU fabricadas por fabricantes nacionales que utilizan microcontroladores actualmente solo admiten rs cableados. 232.RS? 485 e inalámbrica de 200MHz, pocas personas consideran las aplicaciones de interfaz de otros protocolos de comunicación eficientes. Hasta el momento, no existen productos RTU comerciales de un solo chip diseñados en base a la plataforma del sistema adecuado para suministro de agua y drenaje SCADA. ? Durante más de diez años, la amplia aplicación de los microcontroladores RTU ha capacitado a una gran cantidad de personal de aplicación y mantenimiento para usuarios de SCADA. Este personal es un recurso valioso para el desarrollo del SCADA de suministro y drenaje de agua y forma parte de la industria de automatización del suministro y drenaje de agua.
1.3.3, PC importa modo RTU
Se informa que una RTU importada completa el monitoreo de datos de un punto de medición de presión, y algunos precios llegan a 60.000 yuanes. Este es un fenómeno extraño sobre el que no quiero comentar.
1.3.4, modo mixto
En la actualidad, la mayoría de los sistemas utilizan PLC y RTU para formar una computadora esclava SCADA híbrida.
Actuadores inteligentes para medición y control in situ
Existe una variedad de mecanismos inteligentes de monitoreo in situ en el sistema SCADA. El dispositivo de regulación de velocidad de conversión de frecuencia es el dispositivo más utilizado en SCADA de suministro y drenaje de agua. Desempeña un papel muy bueno en la mejora de la tecnología de suministro y drenaje de agua, fortaleciendo la controlabilidad del proceso y ahorrando energía y reduciendo el consumo. La inteligencia de control y medición in situ también incluye reguladores de presión y similares, que deben clasificarse como dispositivos sensores. Los equipos inteligentes de medición y control in situ generalmente están controlados por el sistema SC ADA. Algunos se comunican directamente con la computadora host para formar un sistema.
Como trabajo clave del sistema SCADA, la tecnología de control no se ha estandarizado hasta ahora, y mucho menos los productos estandarizados. En la construcción específica del sistema SCADA, está determinado principalmente por el nivel, gustos, aversiones e intereses del contratista y diseñador. Además, el continuo desarrollo y actualización de la tecnología es también una de las razones de la falta de estandarización y normalización. Estandarizar y estandarizar la plataforma informática inferior del sistema SCADA es la clave para construir un sistema SCADA de alta calidad y bajo costo.
1.4, Tecnología de sensores
Muchos sensores y actuadores se instalan en el nivel del sitio de producción del sistema SCADA de suministro de agua y drenaje para completar la recopilación de datos y controlar la ejecución de comandos en la producción del sistema SCADA. sitio.
Los sensores se pueden dividir en dos tipos: inteligentes y no inteligentes. La no inteligencia completa la conversión de señales de energía eléctrica estandarizadas y la conversión de datos físicos y químicos no eléctricos en señales de energía eléctrica estandarizadas. Además del trabajo de los sensores no inteligentes mencionados anteriormente, los sensores inteligentes también tienen funciones como configuración de alarma de límite superior e inferior, visualización de datos, control lógico digital simple y ajuste PID. La mayoría de los sensores inteligentes más recientes tienen algún tipo de función de bus de campo y pueden comunicarse con la computadora host SCADA o la unidad de control inferior para formar un sistema SCADA.
? Los sensores comúnmente utilizados en SCADA de suministro y drenaje de agua incluyen principalmente: nivel de agua, presión, flujo, temperatura, humedad, turbidez, cloro residual, DBO, DQO, voltaje, corriente, potencia, electricidad, cosφ, medidor de flujo, interruptor de proximidad, interruptor de límite. , Interruptor de nivel de agua, relé, etc. ? Hace unos años, los sensores domésticos generalmente pasaban la prueba, y los sensores SCADA de suministro y drenaje de agua todavía estaban dominados por fabricantes de sensores extranjeros.
Recientemente, se ha lanzado una gran cantidad de productos domésticos de alta calidad al mercado de sensores de suministro y drenaje de agua. Se puede decir que los sensores son el eslabón más alto y exitoso en la localización SCADA.
Descripción general del mercado SCADA de automatización de suministro y drenaje de agua
El mercado de automatización de suministro y drenaje de agua está compuesto tanto por la oferta como por la demanda. Los proveedores se componen principalmente de integración de sistemas SCADA y fabricantes relacionados, y los demandantes son empresas de suministro de agua, plantas de tratamiento de aguas residuales, grandes fábricas, minas y agencias gubernamentales relacionadas con el suministro y drenaje de agua.
Composición del mercado por el lado de la demanda
Hay más de 600 ciudades en China, y cada ciudad tiene un mercado de automatización del suministro de agua y drenaje. Hay cientos de centrales eléctricas, grandes empresas conjuntas y vastas ciudades y pueblos, todos los cuales constituyen un vasto mercado de automatización del suministro de agua y el drenaje. El comprador es la fuerza impulsora del mercado La fuerza impulsora para que el comprador compre el sistema SCADA de suministro de agua y drenaje es aproximadamente la siguiente:
2.1.1, razones legales
(1) Suministro de agua (agua del grifo): sujeto a los límites de la "Ley de Aguas", debe cumplir con las normas. El sistema SCADA es uno de los medios importantes para alcanzar los estándares de calidad del agua.
(2) Drenaje: el país ha formulado leyes pertinentes y las aguas residuales deben descargarse de acuerdo con las normas. El sistema SCADA es uno de los medios importantes para lograr los estándares de descarga.
2.1.2, Razones económicas
Un sistema SCADA con un diseño completo del sistema, una selección cuidadosa y científica del equipo, una buena integración del sistema y una calidad confiable puede reducir el personal, ahorrar energía y reducir el consumo. El fortalecimiento de la gestión y otros aspectos traerá buenos beneficios económicos a la demanda del SCADA de drenaje.
2.1.3, Imagen Corporativa
Muchos usuarios consideran la imagen de la empresa para construir sistemas SCADA.
2.1.4, requisitos de los inversores
En la actualidad, muchas plantas de purificación de agua, plantas de tratamiento de aguas residuales, grandes fábricas y minas son invertidas por inversores extranjeros, y el sistema SCADA se ha construido en el diseño original. Esta es una inversión solicitada por el partido.
2.2 La composición del mercado del lado de la oferta Ante el vasto mercado del lado de la demanda y las complejas razones de compra de los compradores, el mercado del lado de la oferta inevitablemente se complicará. Los proveedores son la fuerza impulsora y los participantes en la competencia del mercado. El poder de mercado de los proveedores se clasifica según el mercado primario compuesto por proveedores de equipos y el mercado secundario compuesto por integradores de sistemas.
2.2.1, mercado primario de suministro de equipos SCADA
El mercado primario incluye proveedores de hardware informático y periféricos; proveedores de equipos de software de control y de computadoras; proveedores de equipos de control (PLC, etc.); proveedores de sensores y actuadores; proveedores de cables y gabinetes; proveedores de equipos electrónicos, etc.
2.2.2. Mercado secundario compuesto por integradores de sistemas (contratistas de ingeniería de automatización)
(1) Integración de agentes profesionales de sistemas SCADA extranjeros;
(2) Integración de sistemas dedicada a la interconexión de sistemas;
(3) Contratistas de ingeniería que desarrollan dispositivos de software y hardware por las propias instituciones de investigación científica;
(4) Integración de sistemas SCADA contratada por el demandante <; /p>
(5) Subcontratas.
Entre los integradores de sistemas, hay muchas empresas poderosas y en desarrollo, así como muchas unidades bien establecidas. Los sistemas de automatización creados por estos integradores varían mucho y no se revisarán aquí.
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