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

系統結構

MOSCAD網絡結構 上一層：顯示終端局域網VDT 第一層：監控中心局域網MCC 第二層：站控中心局域網SCS 第三層：遠程智能終端RTU 系統特點 * 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控功能于一體，其核心為16/32位CPU和協處理器。 * 站控與監控中心局域網之間采用一點多址的微波通信系統。 * 計算機網絡選用WINDOWS/NT操作系統，以太網絡結構，并采用雙機雙網熱備份，中心站軟件采用雙機并行工作。 * 整體通信網絡采用一點多址微波與有/無線通信相結合構成。 * 系統中通信協議采用基于IOS/OSI七層標準模式的MDLC協議，高效可靠。 * MOSCAD獨有的存儲轉發功能保證多山地區無線數據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。 設備選型： 針對油田對系統的要求及特點，并根據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公司的全數字無線數傳電臺MDS2710A構建無線通信主設備。數據采集設備采用MOTOROLA公司的MOSCAD 數據采集與控制RTU。 設備主要技術指標：

MDS2710全數字數傳電臺：

傳輸數率高達9.6/19.2kbps 使用頻率220-240MHz,占用帶寬12.5KHz/25KHz 數據傳輸轉換時間快(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 采用數字信號處理(DSP)技術，強大的抗干擾能力，并可在信道有干擾時自動切換頻率，它增強了數據傳輸的范圍和可靠性。 數據處理的功能，如RTS/CTS延遲、發射延時、限時器等，均可編程設置。 診斷測試功能包括：電臺參數、失電、接收信號強度、電源電壓變化、內部溫度等 話音/數據兼容功能：電臺提供話音輸入及輸出接口。 新的發射機設計技術保證了持續穩定的發射輸出功率，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。 外部全鑄鋁結構，堅固耐用，滿足工業級的要求 一體化結構，電臺內置9.6/19.2kbps的調制解調器(MODEM)，也可內置模擬RTU(可選件) 每個電臺可配置為主站或遠端站設備，只用一臺PC就可完成現場測試 典型傳輸距距離30-50公里 MOSCAD系統 MOSCAD系統是摩托羅拉公司設計和生產的最新一代SCADA系統，它將先進的計算機技術、工業控制技術、顯示技術和通信技術（有線及無線通信）緊密的結合在一起，采用先進的計算機網絡體系結構－客戶機／服務器結構，利用先進的網絡設備和網絡互聯技術設計而成。該SCADA系統具有合理的網絡結構、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系統集PLC系統強大的現場測控功能及可靠的組網通信能力于一身，通信信道支持有線、無線或混合組網，性能價格比高，而無線通信系統尤為適合于地域廣闊的應用環境。 MOSCAD產品的核心是32位CPU和32位數字協處理器，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絡通信功能于一體，其獨特的網絡通信協議（MDLC）能保證在極其惡劣的電磁環境中十分可靠地通信。其環境適應性、系統可靠性皆按軍標要求設計，具有極高的性能價格比，代表著SCADA系統的發展方向。 一般說來，MOSCAD系統由以下幾個部分組成： * SCADA監控中心 * 通訊網絡（有線、無線、光纖、擴頻、微波、衛星等） * 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）或調制解調器（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備，被優化設計用于對遠端設備的監視和控制。它具有本地處理和控制能力，并可通過通信網絡及控制中心下裝數據庫和應用程序。它采用插拔式模板結構，可以根據應用的需要組成不同的類型。 MOSCAD RTU提供下述插拔式模板，并根據需要配以相應的電源、電池和通信設備： - CPU板： 其上有兩個串行接口和一個無線/有線通信接口 - 開關量輸入板：具有16/32 DI， 干接點/濕接點輸入等不同類型 - 開關量輸出板：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，可擴展數字協處理器MC68882。 * 內部存貯器可擴展到2.5M字節。 * 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據。

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/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等第三方設備的通信協議。 1.2 I/O模板 - 開關量輸入板 - 開關量輸出板 - 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內的軟件分為三個部分，第一部分是操作系統軟件：包括資源管理 、任務調度 、函數運算及網絡協議等，它存在于EPROM中；第二部分是系統配置軟件：包括I/O定義、網絡結構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調節環路，250個環路可選，每個PID環占用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的通信方式和RTU觸發的通信方式。 * 中心站觸發的通信方式包括：廣播方式、輪詢方式和控制命令下發方式。 * RTU觸發的通信方式包括：事件觸發方式和突發傳輸方式，RTU與中心站和其它RTU間的通信可通過有/無線方式進行，它們之間的通信協議是MDLC。 MOSCAD支持下述各類通信鏈路： - 無線VHF/UHF信道,數據傳輸速率達4.8Kbps。 - 有線( 2線),數據傳輸速率達2.4Kbps。 - 模擬微波(4線),數據傳輸速率達2.4Kbps。 - 數字微波,數據傳輸速率達9.6Kbps。 - 其它 1.5 控制原理     RTU是該SCADA系統的最基本的一級控制系統，所有被監控的現場都配有一套RTU，監控中心（站控中心）通過RTU從現場測量裝置采集所有參數、信息和對現場設備進行控制和調整。根據需要將采集的數據傳送至監控中心（即站控計算機），同時接受來自監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與監控中心通信中斷時，不影響RTU的數據采集和控制功能，當計算機發生故障時，RTU也能獨立完成全部功能。 監控中心（站控中心）與RTU的通訊方式采用異步輪詢結合突發上報方式，輪詢周期可調。同時，也可以通過監控中心的MCP-M，利用摩托羅拉的編程工具箱對RTU遠程診斷 、組態和編程。

2、 MDLC協議 MDLC協議是摩托羅拉公司優化設計用于SCADA系統的一種數據通信協議。SCADA系統工作于無線、有線、本地網等各種通信媒體，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協議被設計成符合國際標準化組織（ISO）的開放系統互聯（OSI）七層模型的通信協議，它優化了主計算機和RTU之間在無線及其它通信媒介上的數據傳輸。

MDLC協議有如下特點： * 存儲／轉發功能：RTU接收其它RTU發來的信息，將它們存儲在自己的RAM中，等信道空閑時向其它RTU或中心站轉發出去，轉發路徑由程序設定。對于那些中心站無線覆蓋不到的RTU，可以借助其它RTU實現與中心站之間的可靠通信。 * 遠距數據上裝／下載及診斷：可在中心站或RTU對系統中的任何RTU進行定義組態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 ，可以保證高效的數據傳輸，允許同時有主-從RTU、從RTU-主及RTU-RTU的數據會話，可以減少通信媒介的負擔。 * MDLC協議支持RTU數量達65,000個。在數據傳輸過程中，能根據傳輸質量的好壞實現變幀長傳輸。 * CRC校驗使得數據通信誤碼率( )

3、MOSCAD監控中心 MOSCAD監控中心的基本結構如下圖所示：

   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備。 MCP-M的功能是作為SCADA主計算機和現場RTU之間的接口，它含有一個實時數據庫，這個數據庫與所選定的定義于現場RTU的一些數據表相對應。這個實時數據庫可由預先定義的、定時輪詢RTU的調度策略進行更新，或由現場RTU直接將數據突發傳輸（burst）上來進行更新。當前的現場數據被保存在MCP-M中以備主計算機經常訪問。MCP-M管理無線的數據傳輸，因此SCADA軟件和主計算機可因不做此任務而節省時間。

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對應的數據 * 發送廣播信息 * 發送時間同步信息給所有RTU * 允許/禁止調度策略 * 允許/禁止/強制某一預先定義的調度策略 * 更多功能 使用MCP-M不需要特別的數據終端及特殊的操作員培訓，SCADA操作員或管理員可從SCADA終端根據需要及其SCADA登錄權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二進制協議與MCP-M通信，可以從實時數據取得有效數據，其中包括RTU的通信統計數據。MODBUS協議已被廣泛接受，并被用于工業領域，許多SCADA設備供應商都支持它，這就不需要再開發另外的專用驅動程序了。

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（WAN）與計算機局域網（LAN）之間的橋梁。 以太網和TCP/IP是通常用于計算機局域網（LAN）的通信媒介和協議。LAN提供了同時完成大型計算機系統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現場RTU來的數據提供了進入LAN的以太網及TCP/IP的連接，因此中心計算機系統具備了所有的特性，可以直接使用現場的數據來進行定單管理、客戶服務、調度及其它運作。 MCP-T的一個或兩個口可以經不同的物理媒介用不同的數據傳輸速率與現場的MOSCAD RTU通信，與以太網的接口是經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地理要求的通信系統解決方案。 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的通信參數的設置。同時提供了簡單的C語言程序樣本以幫助集成商開發TCP/IP和目標SCADA、調度系統、定單系統及其它應用之間的接口程序。用提供的樣本加上開發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10Base-T或以太網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、系統工作環境及可靠性指標 MOSCAD系統平均無故障時間（MTBF）大于225,000 小時。 MOSCAD系統平均修復時間（MTTR）小于5分鐘，RTU采用插拔式結構，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境。 系統任何故障可在不停產的情況下更換故障部件。 系統在停產或故障時，可以保存全部數據。

5、系統的特點     MOSCAD系統中從芯片到通信機等所有部件皆由摩托羅拉公司生產，它較之于由多家設備拼裝而成的系統具有更高的可靠性，系統的升級、維護、擴容更有保障。 * 獨一無二的MDLC數據通信協議。 * 摩托羅拉公司1988年榮獲美國總統質量獎，其6西格瑪質量標準保證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境。 * 若使用無線通信系統，那整個系統只需一個無線頻點。 * RTU中后備電池可以保證現場交流電斷電以后仍能繼續工作，并將停電信息上傳給中心站。 * 中心站既可以輪詢RTU現場參數，現場異常時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場進行診斷與維護。 * RTU具有存貯轉發功能，它可以擇優選擇通信路由，確保通信可靠性。    系統方案： 本方案主要解決塔河油田中控室對各個油井數據的采集和監控。整個系統中包括一個主站和13個從站。其中，主站設在油廠中控室，從站分別設在各個油井數據采集點。本系統是一個典型的點對多點星型結構無線通信系統。系統拓撲結構示意圖如下所示：   系統安裝調試： 本系統中，由于傳輸距離較遠，為減小系統損耗，主站采用200MHz高增益全向天線，采用國產低損耗電纜作饋線，各從站使用200MHz高增益定向天線及國產低損耗饋線。因水廠周圍高大建筑較多，為確定保系統運行正常，工程實施前對無線系統進行了實地電測，并根據電測數據確定主、從站天線架設高度。    MDS 電臺的安裝并不復雜，MDS 的產品安裝使用手冊對電臺的安裝和操作使用有詳細的說明，請參考有關產品手冊。通常應注意三個方面：天線，電源和數據接口。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進行設置（詳見安裝調試手冊）。     3).設置完畢后，通過數據口連接好數據終端，注意僅需連接使用的連接腳。     4).系統設置連接完畢，即可通電試驗，此時可觀察面版LED狀態指標（詳見安裝調試手冊）。

結論： 該工程于2003年安裝施工并調試完成，現系統已安全運行2年，系統運行完全正常。該項目的順利實施提高了油廠工藝采集系統的自動化水平，為科學有效管理油廠數采能力打下了堅實的基礎。MDS2710電臺高效穩定的工作能力得到了用戶的普遍認同，其優越的性能和高質量的品質，是值得用戶信任的第一無線數據傳輸設備。