一. 什么是SCADA? SCADA = Supervision Control + Data Acquisition 监控 + 数据采集系统 SCADA即分布式数据采集和监控系统, 属于中小规模的测控系统. 它集中了PLC系统的现场测控功能和DCS系统的信息共享和组网通信能力的两大优点, 其特点是信道可配置为有线通信系统, 也可是无线通信系统, 性能价格比高, 适于地域广阔的应用环境的无线通信系统是其突出特点. MOSCAD是由MOTOROLA公司设计的, 可扩展的SCADA系统. 其主要应用市场包括水和水处理(水泵站, 污水处理站), 石油及天然气, 电力(电站, 输变电网), 通信监控, 保安及报警等. MOSCAD系统的主要组件包括中心站, 通信网络(有线, 无线, 微波, 光纤, 卫星), RTU(远程终端单元)和用于远程开发和与诊断的工具箱(TOOLBOX). MOSCAD是标准化的, 开放的系统, 可扩展性强, 它的RTU采用模块化结构, 中心站软件采用组态, 这对于在每个RTU上扩展测控目标, 对于整个MOSCAD系统增加RTU数量, 对于系统的诊断和修复都极为有利. 同时中心站软件的开放性, 使其可利用各种手段与第三方软件进行数据交换, 将系统与MIS系统连接起来. 标准化的SCADA系统加上MOTOROLA的先进的无线通信系统就是MOSCAD. 二. MOSCAD系统构成 SCADA系统通常由SCADA中心站, 通信网络, 远程终端单元(RTU)和用户前端设备组成. MOSCAD的中心站一般由运行SCADA软件的, 如PCSOFT公司的WIZCON, 计算机系统和作为中心站与网络系统间接口的通信处理器MCP组成. MOSCAD多采用的通信处理器有MCP-M, MCP-T, 通过RS232(Modbus)或Ethernet TCP/IP LAN与主机相连. MOSCAD的通信网络系统可以是有线的, 也可是无线的, 采用的通信协议是MDLC - Motorola Data Link Communication. MDLC能保证在极其恶劣的环境中十分可靠的通信. MOSCAD的RTU集本地测控功能(PLC)和完善的通信功能于一体, 由功能很强的32位微处理器(68302), 各种I/O模板, 电台, 电池, 电源和机箱/机架组成, 用于对本地前端用户设备的监控和数据采集，同时又能通过广域网（有线/无线）与主控制机/其它RTU互连。每个RTU可作为一个独立的设备工作, 具有类同PLC的本地处理和控制能力, 可根据来自本地或远程源的状态, 条件和数据执行本地功能, 或通过支持MDLC的通信网络与其他单元, 系统中心交换信息. 中心站计算机通过MOSCAD前端处理器(FEP)与MDLC通信网络连接, FEP将来自RTU的MDLC协议数据转换为中心站管理者所采用的协议(即取决与中心计算机与FEP互连方式). 当采用Modbus协议时, FEP将管理所有来自与之相关的各RTU数据的局部库, FEP将由MCP-M承担. 当采用TCP/IP协议时, FEP将简单地作为两种不同协议(TCP/IP协议和MDLC协议)间的网关. FEP总能应答所有RTU初始化信息. FEP也提供与TOOLBOX相连的路径. 中心站是SCADA系统的管理者, 对根据需要通过FEP获得的数据, 提供必要的信息显示(包括信息显示的格式)和处理功能. TOOLBOX是MOSCAD系统编程工具箱, 是一个运行在基于WINDOS操作系统PC计算机上的的软件程序集合. 通过TOOLBOX允许工程师根据系统需要去定义和维护MOSCAD系统中各RTU. TOOLBOX PC计算机可与系统中任何RTU或FEP相连, 以定义或维护本地RTU或通过MDLC通信网定义或维护指定的远程RTU. 三. MOSCAD的网络通信协议MDLC 现代SCADA系统除要求系统应具有高灵活性, 可扩展性, 高可靠性, 高性能等特性, 要求具有智能化的通信能力, 并可由软件来控制网络的管理和维护外, 当采用无线通信时, SCADA系统还应能提供与相应网络通信相适应的通信协议. 原因很简单: (1)在分布式控制系统中， 通信信道上必定存在几个用户同时共享同频的信道(争用和广播). (2)无线信道容易受到外界的干扰, 易产生误码, 必需具有纠错的能力. MDLC通信协议是基于ISO的开放互连(OSI)的7层模型的通信协议, 是MOTOROLA公司为MOSCAD及其无线通信设计的. 它是目前世界上唯一的可用于无线通信, 且满足ISO/OSI七层模型的广域网通信协议. MDLC包括超前存储(store-&-forward)能力, 以允许在一个系统中不同的通信介质相互链接, 相互操作, 如常规无线, 集群无线, 微波无线, 有线都通过MOSCAD互联在一个通信系统中. 数据可以直接从一个站点到系统中任何其它站点, 也可以通过MOSCAD中间站点传输. MDLC允许每一种通信介质(有线/无线, 微波, 光纤)上同时存在多个逻辑通信信道, 因此可以同时发生主-RTU, RTU-RTU, RTU-主多个会话. 这个为无线通信设计的通信协议优化了各RTU之间, RTU与主站之间的数据传输, 保证了网络上的最大的数据吞吐量, 和最小的通信信道占有率. 协议可将每个RTU作为一个分布控制单元DCN(Distributed Control Unit), 也可作为为其它RTU服务的一个通信节点. 其主要特点是: n 支持各种典型的通信链路, 并可支持有线和无线连接的混合组网. 通信链路包括: A. 无线链路: 支持800和900MHz常规方式(VHF, UHF)电台或集群方式电台。无线通信系统具有两种类型, 即常规无线通信系统和集群无限通信系统. 常规方式适合信息量不大的小规模通信场合, 发射机和接收机只能一一对应, 且只能运行在一个固定的工作频率上, 几个用户不能共享一组通信信道, 因此频率资源不能充分利用. 集群方式适用于信息量较大的多用户的大规模应用场合, 一组发射机/接收机不必运行在一个固定的工作频率上, 几个用户可以互不干扰地共享一组通信信道. 当某个用户需要通信时, 系统会自动为它从共享的一组通信信道中分配一条通信路径, 特别适合大量用户共享较少的频率资源的应用环境. 此外, 集群式还具有信息接通时间短, 通信可靠性高, 可根据轻重缓急设置多级别优先权, 可实现数据, 语音, 图像通信共享. B. 有线链路: 点对点, 或点对多点 C. 拨号线 D. 微波 E. RS-232 / RS-485 MDLC在无线介质上最优. MOSCAD可以直接与下列设备连接: VHF, UHF, 800/900MHz集群和常规电台, PLCC(电力线载波通讯)调制解调器, 900MHz及UHF频段MAS(多址系统)对讲机, 900MHz及2400MHz扩频数据电台. n MDLC的通信方式: MDLC支持四种通信方式 A. 轮询方式(Polling): 由中心站轮询所有远端站 周期性地轮询所有RTU B. 竞争方式(Burst报告) 将有用户定义的特殊情况和事件, 由RTU自动发送到中心站 C. RTU - RTU之间的通信, 及RTU对多控制中心的连接 D. 存储器- 转发式中继站(要求所有无线链路使用相同的频点) n 可变长信息: MDLC允许RTU之间, 或RTU与中心站间传递不同长度的信息. n 文件传输: MDLC允许RTU之间, 或RTU与中心站间进行所有数据, 包括自由格式的文件的上装和下载. n 短信息: MDLC支持短信息(突发传输)的有效传输 n 远程诊断: 可从任一RTU或中心站对网络中所有RTU硬件和软件进行远程诊断 n 远程校准: 可在MDLC网络上的任一节点对所有RTU的模拟量端口校准. n 远程过程调试: 可在MDLC网络上的任一节点对其他RTU应用程序进行调试 n 错误检测: MDLC协议采用应答方式的32位CRC特环码校验, 通信误码率为10-7. 当检测到错误时, 接收端方RTU将要求发送方重发损坏或丢失的桢, 而不必重发全部信息桢. CRC码计算由硬件完成, 减小计算机本身大负载. n 数据可靠: MDLC提供在任意介质上的任意节点间(Node to Node), 及端对端(End to End)数据应答. n 多物理口: 在一个RTU上, DLC支持多个物理口, 允许经由一个物理口与不同的对象通信 n 多逻辑连接: MDLC允许在同意物理信道上同时进行多个会话(Sessions) 的多组通信，如中心到RTU, RTU到RTU会话, 这种通过不同的逻辑连接的不同会话不会相互中断和影响. n 多任务操作: MDLC支持多任务功能. n 协议仿真: MDLC可以仿真其它SCADA通信协议, 从而使MDLC用于其它的SCADA上. 四. MOSCAD的本地远程控制 现代的SCADA系统要求具有以下功能的结合: 远程操作和本地过程控制. n MOSCAD RTU是由通信单元和PLC组成, 从而使其可通过通信单元接收来自SCADA中心的远程操作, 与远程源交换信息; 通过PLC单元实现对用户设备的本地过程控制. n 远程操作可通过SCADA中心或其他RTU实现, 包括: 监视, 控制和诊断. 五. 与