SCADA系统资料整理-概论

Posted 2021-10-30 Enzo. S_宋岩泽

SCADA系统资料整理-概论

SCADA系统，即数据采集与监视控制系统，发展到今天已经经历了四代。如今的SCADA系统主要采用Internet技术、面向对象技术、网络技术、信息化技术等，极大的扩展了SCADA系统的应用范围及与其它系统的集成能力。除传统的电力、石油、化工、燃气等领域，SCADA系统也越来越多的用在了智能制造领域，成为工业互联网不可或缺的一部分。
采集数据类型:
过程数据是那些连续的设备和工艺数据，比如，电机的电流、加工力矩、位置、液位、压力等等。统计数据，则是按照一定的统计或频率进行计算的数据，比如，班产量，某产品的实际加工参数等等。
工业企业工业数据分类维度包括但不限于研发数据域（研发设计数据、开发测试数 据等）、生产数据域（控制信息、工况状态、工艺参数、系统日志等）、运维数据域（物流数 据、产品售后服务数据等）、管理数据域（系统设备资产信息、客户与产品信息、产品供应 链数据、业务统计数据等）、外部数据域（与其他主体共享的数据等）。
平台企业工业数据分类维度包括但不限于平台运营数据域（物联采集数据、知识库 模型库数据、研发数据等）和企业管理数据域（客户数据、业务合作数据、人事财务数据等）。
SCADA系统的组成:
从网络构架来看，SCADA系统一般由下位机、上位机和通信网络组成。如下：

下位机：
一般由RTU和PLC、底层设备、仪器仪表组成，侧重采集和控制。下位机侧重现场仪表数据的采集和控制该节点具备数据采集、设备或过程的控制功能，并将状态信号转换为数字信号，通过各种通信方式传递到上位机系统，并且接受上位机的监控指令。常规的下位机包括RTU、PLC、PAC、智能仪表、底层设备等。

上位机：
HMI、计算机、组态软件、应用软件、数据库、关联设备（如：打印机）侧重监控功能，主要起到远程监控、报警处理、数据存储以及与其他系统集合的作用。
通常具有友好的人机界面，通过网络从各下位机中采集数据，实现远程监视、控制功能。上位机侧重监控功能。上位机在工业控制当中又被称为HMI，就是一台计算机，只不过它的作用是监控现场设备的运行状态，当现场设备出现问题在上位机上就能显示出各设备之间的状态（如正常、报警、故障等）。

通信网络：
实现上位机、下位机之间数据通讯与交互。
SCADA系统软件:
SCADA系统是许多软件、硬件的组合，包括传感器、智能仪表、RTU、PLC、底层设备等，来自这些系统的数据被发送到中央SCADA单元。SCADA系统软件通常也称为组态软件，是上位机软件中的一种，用于数据采集与过程控制的专用软件多使用于SCADA系统和DCS系统中。国外SCADA组态软件常见的有IFIX、WinCC、InTouch。国内常见的SCADA组态软件有三维力控、北京亚控、紫金桥、巨控王、昆仑通态等。
目前国内也有新一代的基于Web的SCADA系统软件，如: 佰思杰公司的nebular IOT enabler系统软件产品 ，其拥有独立自主产权，灵活的系统架构可进行自由设计，层次化的测点结构可轻松完成现场实际生产结构的抽象模型，具有分布式实时/历史数据库的数据源管理模式，模块化的设计环境可支持多人协作一机多屏配置，强大的数据采集能力支持300多种PLC、DCS、仪表，20多种智能工具、量具、机器人的数据采集，开放性的系统接口可与第三方平台对接等功能，是一款性能稳定，产品优越的SCADA系统软件。
SCADA系统典型架构:
集中式SCADA系统：

集中式SCADA系统所有监控功能依赖于一台主机，采用广域网连接现场RTU和主机，网络协议比较简单，功能弱且系统不具有开放性，因而系统维护，升级以及与其它设备联网构成很大困难。
分布式SCADA系统：

分布式SCADA系统使用多台计算机和工作站作为上位机，通过局域网相互连接实时共享数据，每个站点只需要处理特定的工作，有的站点可作为操作站，为操作人员提供操作界面，有的站点作为计算处理器或数据服务器。相当于将SCADA系统功能分散到多个站点中，与单个处理器比，数据处理能力更强。

网络式SCADA系统：
网络式SCADA系统阶段以各种网络技术为基础，具备统一开放的系统架构、可集成广泛的第三方软件、实现网络化分布式的混合控制，相对于集中式和分布式SCADA系统，在结构上更加开放，兼容性也更好，可以无缝集成到综合自动化信息化系统中。

网络式SCADA系统通常有两种结构：
客户机/服务器结构（Client/Server结构，简称C/S结构）：

C/S结构中的服务器通常采用高性能的pc或工作站，并配备大型数据库系统。客户机需要安装客户端软件。C/S结构中客户机和服务器之间的通信以“请求-响应”的方式进行。客户机向服务器发出请求，服务器在响应这个请求。C/S结构最重要的特点它不是一个主从环境，而是一个平等的环境，即C/S系统中的各计算机在不同的场合既可能是客户机也可能是服务器，此种结构可以充分利用两端硬件环境优势，将任务合理分配到客户端和服务端来实现，降低了系统通讯开销。

浏览器/服务器结构（Browser/Server结构，简称B/S结构）：

B/S结构是Web兴起之后的一种网络结构模式，Web浏览器是B/S结构客户机上最主要的软件。这种模式统一了客户端，将用于系统功能实现的核心部分集中到Web服务器上，简化了系统的开发、维护和使用。B/S结构最大的特点是用户可以通过浏览器去访问Internet上的文本、数据、图像等信息，这些信息都是由多个Web服务器产生的，而每一个Web服务器又可以通过各种方式与数据库服务器连接，大量的数据实际存放在数据库服务器，这样不仅使用起来更加方便而且客户端不存在维护问题。