账号:
密码:
CTIMES / 文章 /   
打造可视化能源管理系统 新世代SCADA功能持续强化
 

【作者: 王明德】2021年02月24日 星期三

浏览人次:【1877】
  

SCADA的应用相当广,包括制造、电力、冶金、石油、化工…等,都可见到其踪影,其中电力系统是SCADA系统应用最广泛的领域,其技术发展也最为成熟,透过远端监控,电力管理者可以对现场的运行设备进行监视与控制,落实资料撷取、设备控制、量测、叁数调节以及各类讯号报警等各项功能,不过由於各个应用领域对SCADA的要求不同,所以不同应用领域的SCADA系统发展也不尽相同。


在电力系统中,SCADA系统应用最广泛,其技术发展也最成熟,SCADA作为能源管理系统(EMS)中最重要的子系统,发展至今,SCADA的资讯完整、提高效率、正确掌握系统运行状态、加快决策、能?明快速诊断出系统故障状态等优势,已成为电力调度不可缺少的工具,透过SCADA,电力业者可提高电网运行的可靠性、安全性与经济效益,减轻操作人员的工作负担,让电力调度自动化与现代化。


需求不断浮现 SCADA迭代速度加快

SCADA系统发展至今可分为3个阶段,第1阶段是专用型电脑和专用作业系统的SCADA系统,这一类型的SCADA只能用自己的软体在自己的硬体架构上运作,这一阶段是从SCADA系统问世开始到1970年代,第2阶段始於1980年代,这时通用型电脑开始出现,SCADA被设计为可运作於这类型运作架构,1980年代的SCADA广泛采用VAX等其他电脑以及其他通用工作站,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(能源管理系统),第1代与第2代SCADA系统的共同特点是均为集中式电脑系统,并且系统不具有开放性,因此系统在维护、升级以及连网都有一定的难度。


1990年开始是SCADA的第3阶段,此阶段的SCADA开始具备分散式运算机网路以及关联式资料库技术,可大范围联网的EMS/SCADA系统称为第3代,这一阶段是SCADA/EMS系统发展最快的阶段,各种最新的电脑技术都汇集进入SCADA/EMS系统。



图1 : 可视化是新世代能源管理的必要设计,SCADA可透过此特色,协助业者强化管理效能。(source:Siemens)
图1 : 可视化是新世代能源管理的必要设计,SCADA可透过此特色,协助业者强化管理效能。(source:Siemens)

就发展进程来看,第4代SCADA/EMS系统的基础条件已经诞生,该系统的主要特徵是采用乙太网路技术、物件导向技术、神经网路技术以及JAVA技术等技术,继续扩大SCADA系统与其他系统的整合,综合安全经济运行以及商业化运营的需要。SCADA系统在物联网的应用技术上已有突破性进展,其应用也快速拓展,不过由於物联网会因产业而有不同架构,因此各类型产业所需的SCADA系统也不尽相同,从整体趋势来看,未来SCADA的技术将会有几个共同的展面向。


整合周边技术 新世代架构面市

首先是整合性,SCADA系统是电力系统的即时资料源,提供了大量的即时资料,不过过去多数自动化系统都没有即时连网功能,因此未来SCADA系统如何与其他非即时系统的连接成为SCADA研究的重要课题,而SCADA已可与企业E化系统如MES连接,未来SCADA还须因应不同应用领域,与该领域的系统如电量计量,地理资讯、水调度自动化、调度生产自动化等系统整合。


由於SCADA的应用日渐广泛,就发展态势来看,各垂直产业的标准仍然纷杂,还没有强势的共通标准,因此各厂商的SCADA支援标准也不一,多数只能选择跟随较具指标性机构所制定的标准,将之连结感测层与管理层。


第二则是专家系统、模糊决策、神经网路等新技术的研究与应用,SCADA系统一般分为2个层面,即终端与伺服器,伺服器与硬体设备连接,进行资料处理和运算,而终端用於人机交流,例如用文字、动画显示现场的状态,并可对现场的开关、阀门进行操作,硬体设备(如PLC)一般既可以透过点到点方式连接,也可以汇流排方式连接到伺服器上,点对点连接一般通过序列连接埠如RS-232,汇流排方式则为RS-485或乙太网等连接方式。


在软体架构方面,SCADA为多工组成,每个功能完成特定的任务,伺服器负责资料接收与处理(如量程转换、滤波、警报检查、计算、事件记录、历史存储、执行使用者脚本等),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,如警报伺服器、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资料统一管理、分工协作,缺点则是效率低,局部故障可能影响整个系统。


通讯部分,随着整合需求渐增,SCADA的通讯功能逐渐加强,SCADA系统中的通讯分为内部通讯、I/O连结通讯、外部通讯等,终端与伺服器、伺服器与伺服器的通讯一般有三种形式,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,大多数设备都支援这种通讯方式,当然也有的设备支援主动发送方式,SCADA通过多种方式与外界通讯。


善用SCADA 迎接新能源时代


图2 : 物联网概念兴起,SCADA迅速整合周边技术,其功能已日渐强大。(source:Softpedia News)
图2 : 物联网概念兴起,SCADA迅速整合周边技术,其功能已日渐强大。(source:Softpedia News)

最後则是云端化,远端监控是SCADA的重要功能,在云端概念成熟後,管理端可快速上云端进入SCADA点看所有状况,不过云端化也有其问题需要克服,云端需要IP才能连进网路,不过这就会产生资安问题,关於这点,一般的作法是在MQTT上以SSL加密,过去工控网路受攻击的机率不高,但2010年发生首次的SCADA被病毒攻击的事件後,工控界的资安意识已逐渐提升,虽然仍无法100%遏阻,不过对绝大多数的恶意攻击已有防卫机制。


随着物联网的快速成熟,SCADA的重要性将越来越高,在整合、资安、通讯等部分,SCADA还有强化空间,不过另一个问题是中小企业导入SCADA的问题,由於过去SCADA的使用者均为大型厂商,少有针对中小企业设计的系统,同时中小企业对物联网的相关认知也不高,目前已有厂商加强中小企业SCADA的产品布局。整体而言,物联网趋势已成,SCADA将是未来能源管理的重要E化平台,无论是系统整合或终端使用者,就算目前仍无导入计画,也须对此软体平台有所认识,方能在新能源时代站稳先机。


**刊头图(source:ishttaa TechCraft)


相关文章
以先进技术强化系统效益 智慧能源管理兼具舒适与节能
可视化概念打造新世代HMI 工业物联网更贴合使用需求
厘清目标 规划步骤 大幅提升SCADA导入成功率
建立数位化基础 SCADA成为工业4.0第一步
肺炎疫情蔓延全球经济遭殃 以数位之力维持制造竞争力
comments powered by Disqus
相关讨论
  相关新闻
» 宏于电机携手施耐德、三菱、士林电机 打造台湾首座IS-06低压配电盘品牌柜
» 台湾电机龙头陆续结盟转型 拚绿能也不忘集团发展
» 台德IMPS连线 igus线上首发2021年新品
» 群策群力推动整合离岸风场运维供应链
» 西门子前瞻科技 力助台湾创变再升级
  相关产品
» OnRobot全新电磁夹爪MG10适用於制造、汽车与航空产业
» 中美万泰推出医用电脑电源内装设计WMP-24G-PIS
» 中美万泰推出新款Intel第八代Whisky Lake工业级触控电脑
» 安勤触控双萤幕AIO POS终端机RiVar模组化扩充快速
» 大昌华嘉在台韩推广DataPhysics量测设备 投入表面和介面科学领域

AD


刊登廣告 新聞信箱 读者信箱 著作權聲明 隱私權聲明 本站介紹

Copyright ©1999-2021 远播信息股份有限公司版权所有 Powered by O3
地址:台北市中山北路三段29号11楼 / 电话 (02)2585-5526 / E-Mail: webmaster@ctimes.com.tw