本文依托北京燃气集团SCADA系统升级改造项目。北京燃气集团SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)系统升级改造项目涉及多个方面、不同层次的系统。本文的主要工作选取DNP3基础下的数据采集系统的完善作为主题。选题的主要原因是数据采集是整个系统的基础,它能支持的站点规模以及相关的性能是北京燃气业务发展的关键。论文工作的内容包括现有系统的问题分析,SCADA软件DNP3接口的改进,燃气调压站的生产过程分析,RTU程序的规范化,通过实验设计(DOE)取得SCADA系统性能分析的依据等。最后是现场实施,即将上位SCADA系统更换为最新的软件系统,调整通讯系统的使用,将200个下位站点的RTU程序逐个更新,并将RTU站点逐个切换至新系统中。目标是获得一个全新的SCADA系统,并且提供一个能够系统地阐明SCADA系统性能的指导原则,使用户能预测并监视系统性能,有助于系统的扩展与维护,使此SCADA系统能够长期(到2020年或更久)稳定扩展与运行。在整个项目及论文工作过程中,致力于以先进的理论为指导,提高在处理实际项目问题中采用先进理论体系的能力,在实践中磨练,为将来能够系统地处理更加复杂的项目问题打下基础。具体地在现有系统问题分析及DNP3接口改进方面,主要通过六西格玛设计中的工具(如SIPOC, PROCESSMAP)来定位相关的环节,通过协议检测软件发现现有系统中的问题,结合SCADA系统的PROCESSMAP, DNP协议、RTU产品信息以及通讯系统知识来分析问题的实质。运用FMEA来找出改进的重点,然后进行改进。在调压站的生产过程分析及RTU程序的规范化方面,运用OOAD的思想,以类、对象的概念分析生产过程中的各种设备及现象,然后规范RTU程序,包括对象的地址空间,标准行为等。在通过实验设计(DOE)取得SCADA系统性能分析的依据方面,全面采用六西格玛设计的方法论,运用MSE, DOE等实验方法,并运用ANOVA等工具,在MINITAB软件平台上进行相关的分析。有关实验环境的搭建,采用真实系统与模拟系统相结合的方法。此论文在第一章节中对北京燃气SCADA升级改造项目的总体内容进行了介绍,并且指明了本文工作在整体项目中所处的位置及重要性。同时介绍了本文所涉及的工作范围及技术路线。第2章节介绍了六西格玛方法论中各个阶段提供的工具,如SIPOCPROCESSMAP, FMEA, DOE及QFD,并描述它们在本文工作中的应用情况。第3节介绍了SCADA系统的架构以及从当前系统中发现的问题。第4章节介绍了上位SCADA软件及CDMA/GPRS通讯前置机的改进设计。第5、6章节论述了下位RTU站点的生产过程分析,RTU程序设计以及RTU程序实现部分。第7章主要介绍了DOE的使用过程,论述了如何得到一个关于一个中心,多个子站点,多种通讯通道,以DNP3.0协议为基础的SCADA系统的性能的过程。第8章节为总结性描述。到本文提交为止,论文中的工作为整个北京燃气SCADA升级改造项目提供了积极的成果,主要目标已经实现。客户对系统升级的效果及今后平稳运行充满信心。论文中提供的SCADA系统性能的评价体系将会在未来系统全部转换完毕的情况下,在真实系统中进一步验证与修正。