SCADA系統(tǒng)資料整理-概論

SCADA系統(tǒng)，即數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)，發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了四代。如今的SCADA系統(tǒng)主要采用Internet技術(shù)、面向?qū)ο蠹夹g(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息化技術(shù)等，極大的擴(kuò)展了SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用范圍及與其它系統(tǒng)的集成能力。除傳統(tǒng)的電力、石油、化工、燃?xì)獾阮I(lǐng)域，SCADA系統(tǒng)也越來(lái)越多的用在了智能制造領(lǐng)域，成為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)不可或缺的一部分。
采集數(shù)據(jù)類型:
過(guò)程數(shù)據(jù)是那些連續(xù)的設(shè)備和工藝數(shù)據(jù)，比如，電機(jī)的電流、加工力矩、位置、液位、壓力等等。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，則是按照一定的統(tǒng)計(jì)或頻率進(jìn)行計(jì)算的數(shù)據(jù)，比如，班產(chǎn)量，某產(chǎn)品的實(shí)際加工參數(shù)等等。
工業(yè)企業(yè)工業(yè)數(shù)據(jù)分類維度包括但不限于研發(fā)數(shù)據(jù)域（研發(fā)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)、開發(fā)測(cè)試數(shù) 據(jù)等）、生產(chǎn)數(shù)據(jù)域（控制信息、工況狀態(tài)、工藝參數(shù)、系統(tǒng)日志等）、運(yùn)維數(shù)據(jù)域（物流數(shù) 據(jù)、產(chǎn)品售后服務(wù)數(shù)據(jù)等）、管理數(shù)據(jù)域（系統(tǒng)設(shè)備資產(chǎn)信息、客戶與產(chǎn)品信息、產(chǎn)品供應(yīng) 鏈數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等）、外部數(shù)據(jù)域（與其他主體共享的數(shù)據(jù)等）。
平臺(tái)企業(yè)工業(yè)數(shù)據(jù)分類維度包括但不限于平臺(tái)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)域（物聯(lián)采集數(shù)據(jù)、知識(shí)庫(kù) 模型庫(kù)數(shù)據(jù)、研發(fā)數(shù)據(jù)等）和企業(yè)管理數(shù)據(jù)域（客戶數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)合作數(shù)據(jù)、人事財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)等）。
SCADA系統(tǒng)的組成:
從網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架來(lái)看，SCADA系統(tǒng)一般由下位機(jī)、上位機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)組成。如下：

下位機(jī)：
一般由RTU和PLC、底層設(shè)備、儀器儀表組成，側(cè)重采集和控制。下位機(jī)側(cè)重現(xiàn)場(chǎng)儀表數(shù)據(jù)的采集和控制該節(jié)點(diǎn)具備數(shù)據(jù)采集、設(shè)備或過(guò)程的控制功能，并將狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，通過(guò)各種通信方式傳遞到上位機(jī)系統(tǒng)，并且接受上位機(jī)的監(jiān)控指令。常規(guī)的下位機(jī)包括RTU、PLC、PAC、智能儀表、底層設(shè)備等。

上位機(jī)：
HMI、計(jì)算機(jī)、組態(tài)軟件、應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)聯(lián)設(shè)備（如：打印機(jī)）側(cè)重監(jiān)控功能，主要起到遠(yuǎn)程監(jiān)控、報(bào)警處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及與其他系統(tǒng)集合的作用。
通常具有友好的人機(jī)界面，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從各下位機(jī)中采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制功能。上位機(jī)側(cè)重監(jiān)控功能。上位機(jī)在工業(yè)控制當(dāng)中又被稱為HMI，就是一臺(tái)計(jì)算機(jī)，只不過(guò)它的作用是監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備出現(xiàn)問題在上位機(jī)上就能顯示出各設(shè)備之間的狀態(tài)（如正常、報(bào)警、故障等）。

通信網(wǎng)絡(luò)：
實(shí)現(xiàn)上位機(jī)、下位機(jī)之間數(shù)據(jù)通訊與交互。
SCADA系統(tǒng)軟件:
SCADA系統(tǒng)是許多軟件、硬件的組合，包括傳感器、智能儀表、RTU、PLC、底層設(shè)備等，來(lái)自這些系統(tǒng)的數(shù)據(jù)被發(fā)送到中央SCADA單元。SCADA系統(tǒng)軟件通常也稱為組態(tài)軟件，是上位機(jī)軟件中的一種，用于數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專用軟件多使用于SCADA系統(tǒng)和DCS系統(tǒng)中。國(guó)外SCADA組態(tài)軟件常見的有IFIX、WinCC、InTouch。國(guó)內(nèi)常見的SCADA組態(tài)軟件有三維力控、北京亞控、紫金橋、巨控王、昆侖通態(tài)等。
目前國(guó)內(nèi)也有新一代的基于Web的SCADA系統(tǒng)軟件，如: 佰思杰公司的nebular IOT enabler系統(tǒng)軟件產(chǎn)品 ，其擁有獨(dú)立自主產(chǎn)權(quán)，靈活的系統(tǒng)架構(gòu)可進(jìn)行自由設(shè)計(jì)，層次化的測(cè)點(diǎn)結(jié)構(gòu)可輕松完成現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際生產(chǎn)結(jié)構(gòu)的抽象模型，具有分布式實(shí)時(shí)/歷史數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)源管理模式，模塊化的設(shè)計(jì)環(huán)境可支持多人協(xié)作一機(jī)多屏配置，強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集能力支持300多種PLC、DCS、儀表，20多種智能工具、量具、機(jī)器人的數(shù)據(jù)采集，開放性的系統(tǒng)接口可與第三方平臺(tái)對(duì)接等功能，是一款性能穩(wěn)定，產(chǎn)品優(yōu)越的SCADA系統(tǒng)軟件。
SCADA系統(tǒng)典型架構(gòu):
集中式SCADA系統(tǒng)：

集中式SCADA系統(tǒng)所有監(jiān)控功能依賴于一臺(tái)主機(jī)，采用廣域網(wǎng)連接現(xiàn)場(chǎng)RTU和主機(jī)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議比較簡(jiǎn)單，功能弱且系統(tǒng)不具有開放性，因而系統(tǒng)維護(hù)，升級(jí)以及與其它設(shè)備聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成很大困難。
分布式SCADA系統(tǒng)：

分布式SCADA系統(tǒng)使用多臺(tái)計(jì)算機(jī)和工作站作為上位機(jī)，通過(guò)局域網(wǎng)相互連接實(shí)時(shí)共享數(shù)據(jù)，每個(gè)站點(diǎn)只需要處理特定的工作，有的站點(diǎn)可作為操作站，為操作人員提供操作界面，有的站點(diǎn)作為計(jì)算處理器或數(shù)據(jù)服務(wù)器。相當(dāng)于將SCADA系統(tǒng)功能分散到多個(gè)站點(diǎn)中，與單個(gè)處理器比，數(shù)據(jù)處理能力更強(qiáng)。

網(wǎng)絡(luò)式SCADA系統(tǒng)：
網(wǎng)絡(luò)式SCADA系統(tǒng)階段以各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)，具備統(tǒng)一開放的系統(tǒng)架構(gòu)、可集成廣泛的第三方軟件、實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化分布式的混合控制，相對(duì)于集中式和分布式SCADA系統(tǒng)，在結(jié)構(gòu)上更加開放，兼容性也更好，可以無(wú)縫集成到綜合自動(dòng)化信息化系統(tǒng)中。

網(wǎng)絡(luò)式SCADA系統(tǒng)通常有兩種結(jié)構(gòu)：
客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)（Client/Server結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱C/S結(jié)構(gòu)）：

C/S結(jié)構(gòu)中的服務(wù)器通常采用高性能的pc或工作站，并配備大型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。客戶機(jī)需要安裝客戶端軟件。C/S結(jié)構(gòu)中客戶機(jī)和服務(wù)器之間的通信以“請(qǐng)求-響應(yīng)”的方式進(jìn)行。客戶機(jī)向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，服務(wù)器在響應(yīng)這個(gè)請(qǐng)求。C/S結(jié)構(gòu)最重要的特點(diǎn)它不是一個(gè)主從環(huán)境，而是一個(gè)平等的環(huán)境，即C/S系統(tǒng)中的各計(jì)算機(jī)在不同的場(chǎng)合既可能是客戶機(jī)也可能是服務(wù)器，此種結(jié)構(gòu)可以充分利用兩端硬件環(huán)境優(yōu)勢(shì)，將任務(wù)合理分配到客戶端和服務(wù)端來(lái)實(shí)現(xiàn)，降低了系統(tǒng)通訊開銷。

瀏覽器/服務(wù)器結(jié)構(gòu)（Browser/Server結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱B/S結(jié)構(gòu)）：

B/S結(jié)構(gòu)是Web興起之后的一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)模式，Web瀏覽器是B/S結(jié)構(gòu)客戶機(jī)上最主要的軟件。這種模式統(tǒng)一了客戶端，將用于系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的核心部分集中到Web服務(wù)器上，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的開發(fā)、維護(hù)和使用。B/S結(jié)構(gòu)最大的特點(diǎn)是用戶可以通過(guò)瀏覽器去訪問Internet上的文本、數(shù)據(jù)、圖像等信息，這些信息都是由多個(gè)Web服務(wù)器產(chǎn)生的，而每一個(gè)Web服務(wù)器又可以通過(guò)各種方式與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器連接，大量的數(shù)據(jù)實(shí)際存放在數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，這樣不僅使用起來(lái)更加方便而且客戶端不存在維護(hù)問題。