系統(tǒng)組成： 計量接轉(zhuǎn)站內(nèi)，配置SCADA系統(tǒng)服務器1臺、打印機1臺、儀表電源1臺、在線不間斷電源1臺和站內(nèi)控制器(RTU)1套；井口監(jiān)測控制配置13個RTU，系統(tǒng)軟件采用TOOLBOX8.50。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

MOSCAD網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 上一層：顯示終端局域網(wǎng)VDT 第一層：監(jiān)控中心局域網(wǎng)MCC 第二層：站控中心局域網(wǎng)SCS 第三層：遠程智能終端RTU 系統(tǒng)特點 * RTU集完善的本地測控功能和強大的有/無線通信保證的遠程監(jiān)控功能于一體，其核心為16/32位CPU和協(xié)處理器。 * 站控與監(jiān)控中心局域網(wǎng)之間采用一點多址的微波通信系統(tǒng)。 * 計算機網(wǎng)絡(luò)選用WINDOWS/NT操作系統(tǒng)，以太網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并采用雙機雙網(wǎng)熱備份，中心站軟件采用雙機并行工作。 * 整體通信網(wǎng)絡(luò)采用一點多址微波與有/無線通信相結(jié)合構(gòu)成。 * 系統(tǒng)中通信協(xié)議采用基于IOS/OSI七層標準模式的MDLC協(xié)議，高效可靠。 * MOSCAD獨有的存儲轉(zhuǎn)發(fā)功能保證多山地區(qū)無線數(shù)據(jù)通信的可靠性的高抗干擾能力。 * RTU中固化的AGA算法對天然氣進行精確計算。 設(shè)備選型： 針對油田對系統(tǒng)的要求及特點，并根據(jù)該廠高度分散集中控制管理的具體情況，我公司特選用美國MDS公司的全數(shù)字無線數(shù)傳電臺MDS2710A構(gòu)建無線通信主設(shè)備。數(shù)據(jù)采集設(shè)備采用MOTOROLA公司的MOSCAD 數(shù)據(jù)采集與控制RTU。 設(shè)備主要技術(shù)指標：

MDS2710全數(shù)字數(shù)傳電臺：

傳輸數(shù)率高達9.6/19.2kbps 使用頻率220-240MHz,占用帶寬12.5KHz/25KHz 數(shù)據(jù)傳輸轉(zhuǎn)換時間快(Tx-Rx-Tx)，僅為7-10 ms 接收靈敏度高，至 -110 dBm（BER10-6） 電臺輸出功率為1-5 W可調(diào) 采用數(shù)字信號處理(DSP)技術(shù)，強大的抗干擾能力，并可在信道有干擾時自動切換頻率，它增強了數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆秶涂煽啃浴?數(shù)據(jù)處理的功能，如RTS/CTS延遲、發(fā)射延時、限時器等，均可編程設(shè)置。 診斷測試功能包括：電臺參數(shù)、失電、接收信號強度、電源電壓變化、內(nèi)部溫度等 話音/數(shù)據(jù)兼容功能：電臺提供話音輸入及輸出接口。 新的發(fā)射機設(shè)計技術(shù)保證了持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)射輸出功率，甚至在電池電壓變化時也一樣，非常適用于備用電池和太陽能電池的應用。 外部全鑄鋁結(jié)構(gòu)，堅固耐用，滿足工業(yè)級的要求 一體化結(jié)構(gòu)，電臺內(nèi)置9.6/19.2kbps的調(diào)制解調(diào)器(MODEM)，也可內(nèi)置模擬RTU(可選件) 每個電臺可配置為主站或遠端站設(shè)備，只用一臺PC就可完成現(xiàn)場測試 典型傳輸距距離30-50公里 MOSCAD系統(tǒng) MOSCAD系統(tǒng)是摩托羅拉公司設(shè)計和生產(chǎn)的最新一代SCADA系統(tǒng)，它將先進的計算機技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)、顯示技術(shù)和通信技術(shù)（有線及無線通信）緊密的結(jié)合在一起，采用先進的計算機網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)－客戶機／服務器結(jié)構(gòu)，利用先進的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)技術(shù)設(shè)計而成。該SCADA系統(tǒng)具有合理的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、較好的擴展能力和升級能力，為用戶提供了長期的投資保護。 MOSCAD系統(tǒng)集PLC系統(tǒng)強大的現(xiàn)場測控功能及可靠的組網(wǎng)通信能力于一身，通信信道支持有線、無線或混合組網(wǎng)，性能價格比高，而無線通信系統(tǒng)尤為適合于地域廣闊的應用環(huán)境。 MOSCAD產(chǎn)品的核心是32位CPU和32位數(shù)字協(xié)處理器，具有極強的運算處理能力。它集完備的本地測控功能和完善的網(wǎng)絡(luò)通信功能于一體，其獨特的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議（MDLC）能保證在極其惡劣的電磁環(huán)境中十分可靠地通信。其環(huán)境適應性、系統(tǒng)可靠性皆按軍標要求設(shè)計，具有極高的性能價格比，代表著SCADA系統(tǒng)的發(fā)展方向。 一般說來，MOSCAD系統(tǒng)由以下幾個部分組成： * SCADA監(jiān)控中心 * 通訊網(wǎng)絡(luò)（有線、無線、光纖、擴頻、微波、衛(wèi)星等） * 遠程終端單元（RTU） 這幾方面在下文中會有綜合介紹。 1、 MOSCAD 遠程終端單元RTU簡介 MOSCAD RTU主要由CPU模板、電源/充電器、通信機（無線）或調(diào)制解調(diào)器（有線）、各種I/O模板及后備電池、機箱等幾部分組成。 MOSCAD RTU是由微處理器控制的通用設(shè)備，被優(yōu)化設(shè)計用于對遠端設(shè)備的監(jiān)視和控制。它具有本地處理和控制能力，并可通過通信網(wǎng)絡(luò)及控制中心下裝數(shù)據(jù)庫和應用程序。它采用插拔式模板結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)應用的需要組成不同的類型。 MOSCAD RTU提供下述插拔式模板，并根據(jù)需要配以相應的電源、電池和通信設(shè)備： - CPU板： 其上有兩個串行接口和一個無線/有線通信接口 - 開關(guān)量輸入板：具有16/32 DI， 干接點/濕接點輸入等不同類型 - 開關(guān)量輸出板：具有16/32 DO， 磁保持或電激勵繼電器輸出等不同類型 - 模擬量輸入板：8AI - 模擬量輸出板：4AO - 混合輸入/輸出板：8DI/4DO/2AI - RIX（Radio Image Transfer System）圖像采集模板：6路圖像輸入 - 其它特殊功能模板（如：交流分析模板等）MOSCAD RTU總線能支持多達 240 塊 I/O模板

1.1 CPU模板 * CPU板使用了摩托羅拉公司高性能的32位68302CPU，運行時鐘為 16MHz，可擴展數(shù)字協(xié)處理器MC68882。 * 內(nèi)部存貯器可擴展到2.5M字節(jié)。 * 400系列具有圖像壓縮/解壓縮功能。 * CPU板上有20個LED為模板各部分故障和運行狀態(tài)指示。 * CPU板上有鋰電池，它可為板上實時時鐘（RTC）和隨機存貯器（RAM）提供后備電源。即使是交流電源掉電，后備電池也可保證CPU不丟失程序和中間數(shù)據(jù)。

CPU板上有三個獨立的通信接口。 1：RS232或RS485（軟件編程），傳輸波特率0-9600bps 2：RS232，傳輸波特率0-9600bps 3：可選擇不同的通信接口板 －常規(guī)/集群無線電，DFM 2800/3600/4800bps －有線通信接口，專線2Ｗ／4Ｗ或多點訪問的MODEM －RS232，傳輸波特率0-9600bps * CPU板支持MDLC、MODBUS等第三方設(shè)備的通信協(xié)議。 1.2 I/O模板 - 開關(guān)量輸入板 - 開關(guān)量輸出板 - 模擬量輸入板 - 模擬量輸出板 - 混合輸入/輸出板 - 其他類型模板 1.3 RTU 軟件及其運算能力 RTU內(nèi)的軟件分為三個部分，第一部分是操作系統(tǒng)軟件：包括資源管理 、任務調(diào)度 、函數(shù)運算及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等，它存在于EPROM中；第二部分是系統(tǒng)配置軟件：包括I/O定義、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)定義和通信方式定義等，它存在于FLASH中；第三部分是應用軟件：此部分決定RTU的測控及通信功能，它存在于FLASH中,RTU軟件可由梯形圖語言和C語言進行編程。

RTU支持I/O的順序邏輯控制和互鎖控制。 RTU支持PID調(diào)節(jié)環(huán)路，250個環(huán)路可選，每個PID環(huán)占用2μs CPU時間。 1.4 RTU通信 MOSCAD RTU的通信方式：RTU 與中心站之間的通信為中心站觸發(fā)的通信方式和RTU觸發(fā)的通信方式。 * 中心站觸發(fā)的通信方式包括：廣播方式、輪詢方式和控制命令下發(fā)方式。 * RTU觸發(fā)的通信方式包括：事件觸發(fā)方式和突發(fā)傳輸方式，RTU與中心站和其它RTU間的通信可通過有/無線方式進行，它們之間的通信協(xié)議是MDLC。 MOSCAD支持下述各類通信鏈路： - 無線VHF/UHF信道,數(shù)據(jù)傳輸速率達4.8Kbps。 - 有線( 2線),數(shù)據(jù)傳輸速率達2.4Kbps。 - 模擬微波(4線),數(shù)據(jù)傳輸速率達2.4Kbps。 - 數(shù)字微波,數(shù)據(jù)傳輸速率達9.6Kbps。 - 其它 1.5 控制原理     RTU是該SCADA系統(tǒng)的最基本的一級控制系統(tǒng)，所有被監(jiān)控的現(xiàn)場都配有一套RTU，監(jiān)控中心（站控中心）通過RTU從現(xiàn)場測量裝置采集所有參數(shù)、信息和對現(xiàn)場設(shè)備進行控制和調(diào)整。根據(jù)需要將采集的數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心（即站控計算機），同時接受來自監(jiān)控中心的遠程控制指令對站場進行控制。RTU具有獨立的運行能力，當RTU與監(jiān)控中心通信中斷時，不影響RTU的數(shù)據(jù)采集和控制功能，當計算機發(fā)生故障時，RTU也能獨立完成全部功能。 監(jiān)控中心（站控中心）與RTU的通訊方式采用異步輪詢結(jié)合突發(fā)上報方式，輪詢周期可調(diào)。同時，也可以通過監(jiān)控中心的MCP-M，利用摩托羅拉的編程工具箱對RTU遠程診斷 、組態(tài)和編程。

2、 MDLC協(xié)議 MDLC協(xié)議是摩托羅拉公司優(yōu)化設(shè)計用于SCADA系統(tǒng)的一種數(shù)據(jù)通信協(xié)議。SCADA系統(tǒng)工作于無線、有線、本地網(wǎng)等各種通信媒體，為了在這些不同的媒體中都能獲得可靠和高效的通信效果，MDLC協(xié)議被設(shè)計成符合國際標準化組織（ISO）的開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）七層模型的通信協(xié)議，它優(yōu)化了主計算機和RTU之間在無線及其它通信媒介上的數(shù)據(jù)傳輸。

MDLC協(xié)議有如下特點： * 存儲／轉(zhuǎn)發(fā)功能：RTU接收其它RTU發(fā)來的信息，將它們存儲在自己的RAM中，等信道空閑時向其它RTU或中心站轉(zhuǎn)發(fā)出去，轉(zhuǎn)發(fā)路徑由程序設(shè)定。對于那些中心站無線覆蓋不到的RTU，可以借助其它RTU實現(xiàn)與中心站之間的可靠通信。 * 遠距數(shù)據(jù)上裝／下載及診斷：可在中心站或RTU對系統(tǒng)中的任何RTU進行定義組態(tài)軟件和應用軟件的下載，并可對其進行軟、硬件診斷。 * 在同一物理媒介上允許有多個邏輯信道 ，可以保證高效的數(shù)據(jù)傳輸，允許同時有主-從RTU、從RTU-主及RTU-RTU的數(shù)據(jù)會話，可以減少通信媒介的負擔。 * MDLC協(xié)議支持RTU數(shù)量達65,000個。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，能根據(jù)傳輸質(zhì)量的好壞實現(xiàn)變幀長傳輸。 * CRC校驗使得數(shù)據(jù)通信誤碼率( )

3、MOSCAD監(jiān)控中心 MOSCAD監(jiān)控中心的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示：

   MCP（MOSCAD Communication Processor）是MOSCAD通訊處理器，它包括MCP-M和MCP-T兩種類型。    MCP-M（MOSCAD Communication Processor for MODBUS）是用于提供摩托羅拉的MOSCAD RTU和各種SCADA主計算機應用之間的有效通信方法的設(shè)備。 MCP-M的功能是作為SCADA主計算機和現(xiàn)場RTU之間的接口，它含有一個實時數(shù)據(jù)庫，這個數(shù)據(jù)庫與所選定的定義于現(xiàn)場RTU的一些數(shù)據(jù)表相對應。這個實時數(shù)據(jù)庫可由預先定義的、定時輪詢RTU的調(diào)度策略進行更新，或由現(xiàn)場RTU直接將數(shù)據(jù)突發(fā)傳輸（burst）上來進行更新。當前的現(xiàn)場數(shù)據(jù)被保存在MCP-M中以備主計算機經(jīng)常訪問。MCP-M管理無線的數(shù)據(jù)傳輸，因此SCADA軟件和主計算機可因不做此任務而節(jié)省時間。

主計算機的SCADA軟件完全可以控制MCP-M的操作，包括： * 立即刷新某一RTU對應的數(shù)據(jù) * 發(fā)送廣播信息 * 發(fā)送時間同步信息給所有RTU * 允許/禁止調(diào)度策略 * 允許/禁止/強制某一預先定義的調(diào)度策略 * 更多功能 使用MCP-M不需要特別的數(shù)據(jù)終端及特殊的操作員培訓，SCADA操作員或管理員可從SCADA終端根據(jù)需要及其SCADA登錄權(quán)限進行相應的功能修改。

運行于主計算機上的SCADA軟件，通過MODBUS二進制協(xié)議與MCP-M通信，可以從實時數(shù)據(jù)取得有效數(shù)據(jù)，其中包括RTU的通信統(tǒng)計數(shù)據(jù)。MODBUS協(xié)議已被廣泛接受，并被用于工業(yè)領(lǐng)域，許多SCADA設(shè)備供應商都支持它，這就不需要再開發(fā)另外的專用驅(qū)動程序了。

MCP-M有以下通信端口： 1：RS-232異步（MODBUS或MDLC）或RS-485（MDLC）， 最高速率 19.2kbps 2：RS-232異步(MODBUS或MDLC),最高速率19.2kbps 3．(使用DARCOM modem時,最高為9.6kbps) 無線通信:DFM，@最高速率4.8kbps；或FSK，@最高速率2.4kbps或DPSK，最高速率1.2kbps或有線通信或RS-232異步（另起一行）MCP-T（MOSCAD Communication Processor for TCP/IP）是MOSCAD無線廣域網(wǎng)（WAN）與計算機局域網(wǎng)（LAN）之間的橋梁。 以太網(wǎng)和TCP/IP是通常用于計算機局域網(wǎng)（LAN）的通信媒介和協(xié)議。LAN提供了同時完成大型計算機系統(tǒng)所要求的許多不同任務的用戶之間的相互連接。摩托羅拉的TCP/IP通信處理器則為從MOSCAD現(xiàn)場RTU來的數(shù)據(jù)提供了進入LAN的以太網(wǎng)及TCP/IP的連接，因此中心計算機系統(tǒng)具備了所有的特性，可以直接使用現(xiàn)場的數(shù)據(jù)來進行定單管理、客戶服務、調(diào)度及其它運作。 MCP-T的一個或兩個口可以經(jīng)不同的物理媒介用不同的數(shù)據(jù)傳輸速率與現(xiàn)場的MOSCAD RTU通信，與以太網(wǎng)的接口是經(jīng)AUI或10-Base-T口相連的，運行于PC機上的MOSCAD編程工具箱軟件可以與MCP-T相連，用于對現(xiàn)場RTU進行遠程編程或診斷。這些連接能力允許生成最適合系統(tǒng)地理要求的通信系統(tǒng)解決方案。 每個MCP-T帶有一套基于WINDOWS的配置軟件，這套軟件簡化了MCP-T的通信參數(shù)的設(shè)置。同時提供了簡單的C語言程序樣本以幫助集成商開發(fā)TCP/IP和目標SCADA、調(diào)度系統(tǒng)、定單系統(tǒng)及其它應用之間的接口程序。用提供的樣本加上開發(fā)與配置工具可以很容易地建立TCP/IP的用戶軟件接口。 MCP-T有以下通信端口： 1：以太網(wǎng)10Base-T或以太網(wǎng)AUI@10Mbps 2：RS-232異步或RS-485，最高速率19.2kbps 3： RS-232異步，最高速率19.2kbps（使用DARCOM modem時，最高速率為9.6kbps） 4：（可選）：無線通信：FSK最高速率2.4kbps或DPSK速率1.2kbps或有線通信或RS-232異步 4、系統(tǒng)工作環(huán)境及可靠性指標 MOSCAD系統(tǒng)平均無故障時間（MTBF）大于225,000 小時。 MOSCAD系統(tǒng)平均修復時間（MTTR）小于5分鐘，RTU采用插拔式結(jié)構(gòu)，模塊可帶電直接插拔，并可即刻使用。 工作電源范圍 ：220VAC?15%； 工作溫度范圍 ：－30℃～＋60℃； 工作濕度范圍 ：0～95%@50℃， 非結(jié)露。 外部防護滿足NEMA4/4X/12/13等標準，可工作在真正的全天候環(huán)境。 系統(tǒng)任何故障可在不停產(chǎn)的情況下更換故障部件。 系統(tǒng)在停產(chǎn)或故障時，可以保存全部數(shù)據(jù)。

5、系統(tǒng)的特點     MOSCAD系統(tǒng)中從芯片到通信機等所有部件皆由摩托羅拉公司生產(chǎn)，它較之于由多家設(shè)備拼裝而成的系統(tǒng)具有更高的可靠性，系統(tǒng)的升級、維護、擴容更有保障。 * 獨一無二的MDLC數(shù)據(jù)通信協(xié)議。 * 摩托羅拉公司1988年榮獲美國總統(tǒng)質(zhì)量獎，其6西格瑪質(zhì)量標準保證MOSCAD平均無故障時間為225,000小時。 * MOSCAD工作溫度為-30℃~ 60℃，外殼防護滿足IP65標準，可以直接工作于各種惡劣環(huán)境。 * 若使用無線通信系統(tǒng)，那整個系統(tǒng)只需一個無線頻點。 * RTU中后備電池可以保證現(xiàn)場交流電斷電以后仍能繼續(xù)工作，并將停電信息上傳給中心站。 * 中心站既可以輪詢RTU現(xiàn)場參數(shù)，現(xiàn)場異常時RTU還可以主動向中心站告警。 * 可以對RTU進行空中遠距診斷、維護、編程，在中心站就可以對現(xiàn)場進行診斷與維護。 * RTU具有存貯轉(zhuǎn)發(fā)功能，它可以擇優(yōu)選擇通信路由，確保通信可靠性。    系統(tǒng)方案： 本方案主要解決塔河油田中控室對各個油井數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。整個系統(tǒng)中包括一個主站和13個從站。其中，主站設(shè)在油廠中控室，從站分別設(shè)在各個油井數(shù)據(jù)采集點。本系統(tǒng)是一個典型的點對多點星型結(jié)構(gòu)無線通信系統(tǒng)。系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)示意圖如下所示：   系統(tǒng)安裝調(diào)試： 本系統(tǒng)中，由于傳輸距離較遠，為減小系統(tǒng)損耗，主站采用200MHz高增益全向天線，采用國產(chǎn)低損耗電纜作饋線，各從站使用200MHz高增益定向天線及國產(chǎn)低損耗饋線。因水廠周圍高大建筑較多，為確定保系統(tǒng)運行正常，工程實施前對無線系統(tǒng)進行了實地電測，并根據(jù)電測數(shù)據(jù)確定主、從站天線架設(shè)高度。    MDS 電臺的安裝并不復雜，MDS 的產(chǎn)品安裝使用手冊對電臺的安裝和操作使用有詳細的說明，請參考有關(guān)產(chǎn)品手冊。通常應注意三個方面：天線，電源和數(shù)據(jù)接口。如果這三點都能正確連接，電臺的操作就很簡便了。     1).按設(shè)計要求安裝天饋線，遠方站天線對準中心站方向。天饋線連接頭需用防雨膠布包封，并應保證防雷接地安全措施。     2).安裝電臺，連接天饋線；通電后用手持終端對電臺頻率和工作狀態(tài)進行設(shè)置（詳見安裝調(diào)試手冊）。     3).設(shè)置完畢后，通過數(shù)據(jù)口連接好數(shù)據(jù)終端，注意僅需連接使用的連接腳。     4).系統(tǒng)設(shè)置連接完畢，即可通電試驗，此時可觀察面版LED狀態(tài)指標（詳見安裝調(diào)試手冊）。

結(jié)論： 該工程于2003年安裝施工并調(diào)試完成，現(xiàn)系統(tǒng)已安全運行2年，系統(tǒng)運行完全正常。該項目的順利實施提高了油廠工藝采集系統(tǒng)的自動化水平，為科學有效管理油廠數(shù)采能力打下了堅實的基礎(chǔ)。MDS2710電臺高效穩(wěn)定的工作能力得到了用戶的普遍認同，其優(yōu)越的性能和高質(zhì)量的品質(zhì)，是值得用戶信任的第一無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備。