SCADA - Control and Data SCADA是一種過程控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，它使用計算機，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信和圖形化人機界面(HMI)來實現(xiàn)高級過程監(jiān)督管理和控制。

SCADA系統(tǒng)與其他設(shè)備通信，例如可編程邏輯控制器(PLC)和PID控制器，從而與工業(yè)過程涉及到的工廠和設(shè)備進行交互。

SCADA系統(tǒng)占據(jù)控制系統(tǒng)工程的很大一部分。SCADA系統(tǒng)從實時分析的過程中收集信息和數(shù)據(jù)并記錄數(shù)據(jù)，同時在各種HMI上顯示收集到的數(shù)據(jù)。也就是說過程控制操作員可以通過遠程的方式來監(jiān)視現(xiàn)場發(fā)生的事情，并且操作員可以通過與HMI交互來控制這些過程。

比如SCADA系統(tǒng)在石油和天然氣領(lǐng)域的應(yīng)用。石油或者化學藥品使用大型管道進行傳輸，這個過程中安全起著至關(guān)重要的作用，因此沿管道不應(yīng)有任何泄漏，萬一發(fā)生泄漏，則使用SCADA系統(tǒng)識別泄漏。它推斷信息，將其傳輸?shù)较到y(tǒng)，在計算機屏幕上顯示信息，并向操作員發(fā)出警報。

SCADA系統(tǒng)對于許多行業(yè)都是必不可少的，并廣泛用于過程的控制和監(jiān)視。SCADA系統(tǒng)被廣泛使用，因為它具有以智能且無縫的方式控制/監(jiān)視/傳輸數(shù)據(jù)的能力。數(shù)字化時代是一個以數(shù)據(jù)驅(qū)動的世界，數(shù)字化道路中我們需要尋找通過適當使用數(shù)據(jù)來提高自動化程度和做出更明智的方法，而SCADA系統(tǒng)就是實現(xiàn)這一目標的方法。

很多人在說到SCADA系統(tǒng)的時候都認為SCADA就是一個軟件，其實通用SCADA系統(tǒng)包含硬件和軟件組成。SCADA軟件部分安裝在用于計算的計算機端，而硬件組件用來接收輸入數(shù)據(jù)，并將其傳給系統(tǒng)以進行進一步分析。SCADA系統(tǒng)用于各種行業(yè)和制造部門，例如能源，食品和飲料，石油和天然氣，電力，水和廢物管理部門等等。

SCADA歷史

在SCADA系統(tǒng)誕生之前，許多制造車間，工廠和遠程站點都需要人員通過按鈕和模擬撥盤開關(guān)手動控制和監(jiān)視設(shè)備。

隨著工業(yè)和制造單位規(guī)模的擴大，他們開始使用繼電器和計時器，它們在一定程度上提供了監(jiān)督控制，而不必派人到遠程位置與每個設(shè)備進行交互。但繼電器和計時器僅能以最少的自動化功能解決問題，并且很難重新配置系統(tǒng)和查找故障。因此，所有行業(yè)都需要一個更高效，完全自動化的監(jiān)視和控制系統(tǒng)。

1950年代初期，出于工業(yè)控制目的開發(fā)了計算機，那時，監(jiān)控開始在主要公用事業(yè)，石油和天然氣管道以及其他工業(yè)市場中開始流行。

在1960年代，建立了用于監(jiān)視的遙測技術(shù)，該技術(shù)允許自動通信將測量值和其他數(shù)據(jù)從遠程站點傳輸?shù)奖O(jiān)視設(shè)備。

大約在1970年左右，SCADA一詞是隨著微處理器和PLC概念的發(fā)展而產(chǎn)生的。

在2000年代初期，開發(fā)了分布式SCADA系統(tǒng)。

現(xiàn)代SCADA系統(tǒng)的應(yīng)運而生使我們能夠控制和監(jiān)視世界上任何地方的實時數(shù)據(jù)，使行業(yè)發(fā)展達到了更高的高度。即使操作員沒有太多軟件開發(fā)知識，他仍然能夠管理現(xiàn)代SCADA系統(tǒng)。而且，大多數(shù)現(xiàn)代SCADA設(shè)計器應(yīng)用程序都具有快速應(yīng)用程序開發(fā)(RAD)功能，即使用戶不具備廣泛的軟件開發(fā)知識，它們也可以使用戶相對容易地設(shè)計應(yīng)用程序。

將現(xiàn)代IT標準和實踐(例如SQL和基于Web的應(yīng)用程序)引入SCADA軟件后，極大地提高了SCADA系統(tǒng)的效率，安全性，生產(chǎn)率和可靠性。與過時的SCADA軟件相比，利用SQL數(shù)據(jù)庫功能的SCADA軟件具有巨大的優(yōu)勢。將SQL數(shù)據(jù)庫與SCADA系統(tǒng)一起使用的一大優(yōu)勢是，它可以更輕松地集成到現(xiàn)有的MES和ERP系統(tǒng)中，從而使數(shù)據(jù)無縫地流經(jīng)整個組織。來自SCADA系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)也可以記錄在SQL數(shù)據(jù)庫中，從而可以通過數(shù)據(jù)趨勢分析更輕松地進行數(shù)據(jù)分析。

SCADA基礎(chǔ)

SCADA要實現(xiàn)的目標：

監(jiān)視: SCADA系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)視物理參數(shù)

測量：測量用于處理的參數(shù)

數(shù)據(jù)采集：從遠程終端，數(shù)據(jù)記錄器等獲取數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)通信：通信和傳輸數(shù)據(jù)

控制：在線實時監(jiān)視和控制過程

自動化：自動化傳輸，功能實現(xiàn)自動化

SCADA系統(tǒng)的組成：

主終端單元MTU: MTU是SCADA系統(tǒng)的核心。它包括計算機，服務(wù)器，實現(xiàn)MTU與RTU的通信，并收集和保存數(shù)據(jù)，實現(xiàn)系統(tǒng)與操作員的接口并實現(xiàn)與其他外部系統(tǒng)的通信。

遠程終端單元RTU: RTU通常與傳感器和執(zhí)行器相連，用于從這些傳感器收集信息，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送到MTU。通常在SCADA解決方案中我們利用PLC作為RTU，有助于直接傳輸和控制數(shù)據(jù)。

通信網(wǎng)絡(luò): 現(xiàn)場RTU與中央MTU之間的連接。在實施SCADA系統(tǒng)的時候網(wǎng)絡(luò)拓撲定義也很重要

SCADA系統(tǒng)的功能

SCADA系統(tǒng)是硬件和軟件組件的集合，這些組件相互作用從而使制造單位能夠執(zhí)行特定的功能。

實時監(jiān)視和收集數(shù)據(jù)

通過人機界面(HMI)實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備和控制站的交互

記錄系統(tǒng)事件

以虛擬方式控制制造過程

信息存儲和報告

如何選擇SCADA系統(tǒng)

SCADA軟件在整個過程分析和控制中起著重要作用，全球有幾家大型企業(yè)專門研究SCADA系統(tǒng)。我們在選擇和實施SCADA系統(tǒng)之前，需要考慮許多因素。比如

軟件的使用期限/壽命：在購買SCADA時會投入大量資金，因此最好檢查軟件是否可以持續(xù)使用5到10年

信息索取：獲取有關(guān)供應(yīng)商和賣方的詳細信息，供應(yīng)商特定的專業(yè)領(lǐng)域，地理位置，和產(chǎn)業(yè)動態(tài)的訊息在產(chǎn)品選擇中起到主要作用。如果你從特定供應(yīng)商處購買軟件，則需要考慮這個供應(yīng)商是否具有能夠提供技術(shù)支持的能力。

：該軟件需要能夠保存帶有時間戳的數(shù)據(jù)以備將來查閱。軟件需要能夠熟練處理現(xiàn)場數(shù)據(jù)并進行記錄。

SCADA技術(shù)：技術(shù)不斷在發(fā)展的，我們在選擇某個軟件或系統(tǒng)解決方案時并不總是需要使用市場上的最新技術(shù)。相反，應(yīng)該選擇一種可以長時間保持穩(wěn)定和安全的技術(shù)。

警報監(jiān)控和管理：SCADA系統(tǒng)需要具備的警報功能。警報系統(tǒng)有兩種類型，即系統(tǒng)定義的警報(由系統(tǒng)本身管理)和用戶定義的警報(由用戶管理)。

市場上一些大型企業(yè)提供的SCADA：

Citect SCADA –施耐德 由施耐德電氣開發(fā)的緊湊，靈活和可靠的SCADA軟件。他們發(fā)布的最新產(chǎn)品是Citect SCADA 2018。Citect SCADA仍然是常用的SCADA技術(shù)之一，如果你是SCADA開發(fā)人員那很有必要了解一下該平臺。

InTouch – InTouch已成為市場上最大的SCADA供應(yīng)商之一，它來自現(xiàn)在由施耐德電氣所有的。在市場上上流行起來的速度非常快。系統(tǒng)平臺是SCADA系統(tǒng)，具有許多模塊化的非常通用的“即插即用”部件，這種模塊化的方案，使我們可以輕松地根據(jù)需要對其進行自定義。InTouch的好處是它們使用開放的通信標準，并且可以在大多數(shù)PLC系統(tǒng)上運行。

SCADA – 霍尼韋爾 霍尼韋爾()通常用于PLC系統(tǒng)，也是SCADA市場的重要參與者，為SCADA和HMI軟件系統(tǒng)的編程提供了軟件平臺。用戶既可以將其軟件用于獨立的SCADA方案，也可以將其與的PLC平臺一起使用。

IFIX – 通用電氣 GE是全球最大的制造企業(yè)之一，也是SCADA市場的重要參與者。IFIX是他們的軟件解決方案之一，它是一個非常靈活的SCADA系統(tǒng)。使用iFIX的優(yōu)點是可以使用HTML5快速開發(fā)屏幕。另一個原因是它有許多驅(qū)動程序供你設(shè)置網(wǎng)絡(luò)和分布式系統(tǒng)并實現(xiàn)與大多數(shù)現(xiàn)代PLC連接和交換信息。GE也有自己的品牌PLC-但是GE SCADA系統(tǒng)不要求使用這些GE PLC來運行。

– 這一個SCADA解決方案利用最新的IoT架構(gòu)來發(fā)揮其全部潛力。如果你想要一個使用所有工業(yè)4.0規(guī)范和技術(shù)的最新系統(tǒng)，那么是一個非常不錯的選擇。與某些資深SCADA系統(tǒng)相比，相對較新，不過由于的IoT集成以及它可以和大多數(shù)PLC系統(tǒng)一起使用的優(yōu)點，已被許多企業(yè)選擇為其SCADA解決方案。

SIMATIC WinCC V7 – 西門子 西門子SCADA系統(tǒng)已經(jīng)存在很多年了，被稱為“ WinCC”。西門子是PLC和SCADA行業(yè)的最大參與者之一，西門子多年來一直在發(fā)展其PLC和SCADA平臺融入現(xiàn)代技術(shù)，因為西家在SCADA行業(yè)中豐富經(jīng)驗，許多企業(yè)信任并使用他們的SCADA系統(tǒng)。

組態(tài)王 - 亞控科技 國內(nèi)市場占有量非常大，可以說是民族工業(yè)軟件品牌。組態(tài)王對設(shè)備驅(qū)動的支持非常廣泛，穩(wěn)定性和性價比都不錯。因為在國內(nèi)行業(yè)應(yīng)用的廣泛性，多年來一直不斷提升產(chǎn)品價值。

SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用

SCADA在自動化復雜系統(tǒng)中充分利用了靈活性，可靠性和可伸縮性等功能。在現(xiàn)實世界中有無數(shù)的應(yīng)用，SCADA已經(jīng)可以有效地提供從能源生產(chǎn)到農(nóng)業(yè)系統(tǒng)的廣泛領(lǐng)域的監(jiān)視和控制替代方案。SCADA廣泛用于化學，天然氣，水，通信和電力系統(tǒng)等不同領(lǐng)域。

發(fā)電，輸電和配電 使用SCADA系統(tǒng)檢測電流和線路電壓，監(jiān)視斷路器的運行，并監(jiān)控電網(wǎng)聯(lián)機或脫機狀態(tài)。

制造單位 SCADA系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)工業(yè)自動化和機器人，并監(jiān)控過程和質(zhì)量控制

運輸和鐵路 使用SCADA來調(diào)節(jié)地鐵，電車和無軌電車的電力。自動化鐵路交通信號。監(jiān)視和識別火車和公共汽車，并控制鐵路道口

水，廢水和污水處理 水務(wù)部門使用SCADA監(jiān)視和控制水流量，水箱，管道壓力等其它數(shù)據(jù)

建筑物，設(shè)施和環(huán)境 設(shè)施經(jīng)理使用SCADA來調(diào)節(jié)HVAC，制冷，照明和輸入系統(tǒng)

火力發(fā)電廠 火力發(fā)電廠的大多數(shù)運行檢查都是自動的，但是有時可能需要手動操作。因此需要配備了監(jiān)視和警報系統(tǒng)，當某些工作參數(shù)計數(shù)器大大偏離其正常范圍時，會向工廠操作員發(fā)出警報。在火力發(fā)電廠中對可靠性和有效性要求非常高，為了提高可靠性，需要自動化來提高一般電廠的效率。自動化是通過使用PLC和SCADA建立的，從而減少了工人的錯誤，SCADA系統(tǒng)用于監(jiān)督整個過程

林業(yè)，制漿造紙業(yè) 林業(yè)，紙漿和造紙行業(yè)也依賴SCADA系統(tǒng)。從自動化和過程控制，能源管理，驅(qū)動控制，電源保護，機柜系統(tǒng)和安全性來看，SCADA在行業(yè)中有很多用途。SCADA系統(tǒng)在整個紙張供應(yīng)鏈中使用-包括削片，蒸發(fā)，精制，清潔，干燥和壓榨等各種流程。通過使用已建立的SCADA系統(tǒng)，這種從頭到尾的從樹到紙的復雜處理是自動化的。

PLC和SCADA的關(guān)系

剛接觸控制工程時可能會混淆PLC和SCADA，雖然他們是相關(guān)的，但他們彼此之間明顯不同。

PLC - Logic PLC 可編程邏輯控制器 從本質(zhì)上講，這是一臺堅固耐用的微型計算機，放置于現(xiàn)場中且處于一個面板內(nèi)，擁有從現(xiàn)場設(shè)備導入PLC的大量輸入和輸出。PLC將監(jiān)視這些輸入的狀態(tài)(比如電動機的速度)，并根據(jù)內(nèi)部程序邏輯進行判斷，并輸出各種信號來控制這些現(xiàn)場設(shè)備(比如停止電動機)。

SCADA系統(tǒng)( Control and Data ) 我們從ISA95來看SCADA處于PLC的上一層，PLC屬于SCADA網(wǎng)絡(luò)的一部分，并在現(xiàn)場和SCADA之間形成接口。SCADA通常通過與PLC的通信來獲取數(shù)據(jù)，記錄并存儲。PLC不停地執(zhí)行其程序，讀取輸入并寫入輸出，PLC本身的數(shù)據(jù)存儲容量是有限的，而SCADA系統(tǒng)則用于保留這些輸入和輸出的歷史狀態(tài)，以便用于數(shù)據(jù)分析或?qū)徲嫛?/p>

圖片

盡管我們可以對SCADA系統(tǒng)進行編程從而實現(xiàn)對現(xiàn)場的控制，但通常我們會將易于編程的邏輯內(nèi)容放到PLC中(編程到PLC中)，這樣PLC能夠自動運行并處理遇到的任何情況。當然在現(xiàn)實情況中的情況可能是非常復雜的，我們需要操作員的輸入才能使系統(tǒng)正常運行，這時操作員可以通過SCADA屏幕(即HMI)來實現(xiàn)控制。總的來說，SCADA系統(tǒng)主要用于監(jiān)視和數(shù)據(jù)采集，但是它也具備在不規(guī)則或復雜情況下使用的控制功能。SCADA允許操作員(和控制系統(tǒng)工程師)從遠處看到工廠的概況，從而使他們能夠響應(yīng)任何異常狀態(tài)。

應(yīng)該注意的是，SCADA系統(tǒng)在技術(shù)上包括PLC，且SCADA與PLC通信。PLC位于現(xiàn)場，將根據(jù)其編程方式讀取現(xiàn)場的所有輸入(例如，傳送帶已停止)并寫入輸出(例如，啟動傳送帶)。PLC構(gòu)成SCADA網(wǎng)絡(luò)的一部分，它接收和執(zhí)行來自SCADA的某些命令(例如，用于停止泵的操作員命令)。