SCADA是什么

SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)是一種集監(jiān)控、控制和數(shù)據(jù)采集功能于一體的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、能源、電力、交通等各個(gè)行業(yè)。它通過(guò)傳感器、遠(yuǎn)程終端單元（RTU）、PLC（可編程邏輯控制器）等設(shè)備，實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，將其傳輸至中央控制系統(tǒng)（MTU），并通過(guò)人機(jī)界面（HMI）呈現(xiàn)給操作員，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制。

SCADA的歷史

SCADA系統(tǒng)的起源可以追溯到20世紀(jì)50年代，當(dāng)時(shí)工業(yè)自動(dòng)化的需求日益增加，但手動(dòng)控制和繼電器的應(yīng)用已經(jīng)難以滿足復(fù)雜的生產(chǎn)需求。最初，工廠和制造業(yè)依賴人工操作和簡(jiǎn)單的繼電器控制來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備開(kāi)關(guān)，然而，這種方式效率低下且難以擴(kuò)展。

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是微處理器和可編程邏輯控制器（PLC）的出現(xiàn)，工業(yè)控制逐漸步入自動(dòng)化時(shí)代。1960年代，遙測(cè)技術(shù)的應(yīng)用使得SCADA系統(tǒng)能夠通過(guò)遠(yuǎn)程通信將數(shù)據(jù)從偏遠(yuǎn)地區(qū)傳輸?shù)街醒肟刂普荆瑯O大地提高了監(jiān)控效率。

到了1970年代，隨著計(jì)算機(jī)的普及和技術(shù)的發(fā)展，SCADA系統(tǒng)開(kāi)始采用微處理器，進(jìn)入了一個(gè)全新的階段。進(jìn)入21世紀(jì)后，SCADA系統(tǒng)不斷向分布式、互聯(lián)網(wǎng)化、面向?qū)ο蠡椭悄芑l(fā)展。如今，SCADA系統(tǒng)不僅僅局限于傳統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化控制，還被廣泛應(yīng)用于能源、交通、化工、石油天然氣等多個(gè)領(lǐng)域，成為了智能制造和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）中不可或缺的一部分。

回顧SCADA系統(tǒng)的誕生發(fā)展，就是需求推動(dòng)，追求高效的過(guò)程，從傳統(tǒng)的自動(dòng)化控制到如今的智能工廠，SCADA的演變一直是對(duì)高效、精準(zhǔn)生產(chǎn)過(guò)程需求的回應(yīng)。

SCADA系統(tǒng)的組成

主終端單元（MTU）：SCADA系統(tǒng)的核心部分，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)收集、處理和控制命令的發(fā)送。MTU通常由計(jì)算機(jī)和服務(wù)器組成，用于與遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行通信，并作為與操作員交互的界面。

遠(yuǎn)程終端單元（RTU）：RTU負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場(chǎng)傳感器的數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)街鹘K端單元。它通常與PLC（可編程邏輯控制器）一起工作，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和傳輸。

人機(jī)界面（HMI）：操作員通過(guò)HMI與SCADA系統(tǒng)進(jìn)行交互。它為用戶提供直觀的圖形化界面，顯示系統(tǒng)狀態(tài)、設(shè)備運(yùn)行情況以及報(bào)警信息。

通信網(wǎng)絡(luò)：SCADA系統(tǒng)的各個(gè)部分通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)連接，確保遠(yuǎn)程設(shè)備與中央系統(tǒng)之間的信息流通。

數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：SCADA系統(tǒng)會(huì)將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中，供后續(xù)分析和報(bào)告生成使用。

SCADA系統(tǒng)構(gòu)成的路徑

SCADA系統(tǒng)的具體構(gòu)成可以根據(jù)不同的使用場(chǎng)景而有所變化。常見(jiàn)的構(gòu)成路徑有三種：

傳感器/控制器——數(shù)據(jù)/采集服務(wù)器——企業(yè)/應(yīng)用服務(wù)器；

傳感器/控制器——PLC和RTU——數(shù)據(jù)/采集服務(wù)器——企業(yè)/應(yīng)用服務(wù)器；

傳感器/控制器——PLC和RTU——數(shù)據(jù)/采集服務(wù)器——HMI——企業(yè)/應(yīng)用服務(wù)器；

這三種路徑各有特點(diǎn)，具體選擇取決于企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模、設(shè)備復(fù)雜度和所需功能。無(wú)論是單一設(shè)備的簡(jiǎn)單監(jiān)控，還是復(fù)雜工廠的全局監(jiān)控，SCADA系統(tǒng)都能夠提供靈活的解決方案。

智能制造中SCADA的定位

硬件系統(tǒng)層（PLC等）——人機(jī)交互層（SCADA等）——制造執(zhí)行層（MES等）——業(yè)務(wù)執(zhí)行層（CRM等）——業(yè)務(wù)管理層（ERP）；

SCADA在智能IT系統(tǒng)比較偏向設(shè)備層。

在制造企業(yè)中，通常有著這樣的兩條主線：管理線與生產(chǎn)線。

在管理主線上，以市場(chǎng)為導(dǎo)向的資源管理形成了ERP；在生產(chǎn)主線上，以設(shè)備為核心的遠(yuǎn)程控制形成了SCADA；在設(shè)備，生產(chǎn)與管理中，SCADA在設(shè)備層，ERP在管理層，管理生產(chǎn)的就是MES；

由此可見(jiàn)，SCADA的定位是自動(dòng)控制層面的集大成，監(jiān)控、控制；是AIOT、機(jī)器學(xué)習(xí)的重要數(shù)據(jù)來(lái)源，數(shù)采；是數(shù)字孿生的早期模型，監(jiān)控、數(shù)采、控制；是智能工廠的重要核心，監(jiān)控、控制；是數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)建設(shè)，數(shù)采；

SCADA的重要性

SCADA系統(tǒng)是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可或缺的一部分，它通過(guò)采集生產(chǎn)過(guò)程中生成的數(shù)據(jù)，提供實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制功能。這些數(shù)據(jù)通常以產(chǎn)品為中心，涵蓋了生產(chǎn)過(guò)程中涉及的所有關(guān)鍵要素，包括人機(jī)料法環(huán)等。SCADA系統(tǒng)將這些信息進(jìn)行整合分析，幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)流程、提高設(shè)備利用率和確保產(chǎn)品質(zhì)量。

SCADA的功能在業(yè)內(nèi)被總結(jié)為“四遙”，即遙測(cè)、遙控、遙調(diào)和遙信，這四個(gè)方面共同構(gòu)成了現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的核心支柱。

遙測(cè)：通過(guò)傳感器和其他設(shè)備，實(shí)時(shí)采集生產(chǎn)設(shè)備的各種數(shù)據(jù)，確保操作員能夠及時(shí)掌握設(shè)備狀態(tài)，快速響應(yīng)異常情況。

遙控：允許操作員遠(yuǎn)程控制生產(chǎn)設(shè)備，進(jìn)行開(kāi)關(guān)機(jī)、調(diào)節(jié)參數(shù)等操作，從而避免頻繁的現(xiàn)場(chǎng)干預(yù)，提高操作效率。

遙調(diào)：基于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，自動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)參數(shù)，確保生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定且高效，優(yōu)化生產(chǎn)質(zhì)量。

遙信：提供數(shù)據(jù)交換和信息傳輸功能，支持系統(tǒng)與其他管理平臺(tái)（如ERP、MES等）的協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)信息共享和管理一體化。

SCADA的行業(yè)軟件

組態(tài)軟件是SCADA的專用軟件，通過(guò)靈活的組態(tài)方式，為用戶提供快速構(gòu)建工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控功能的、通用層次的軟件工具。組態(tài)軟件廣泛應(yīng)用于機(jī)械、汽車(chē)、石油、化工造紙、水處理以及過(guò)程控制等諸多領(lǐng)域。

做SCADA項(xiàng)目的實(shí)施流程

需求——方案設(shè)計(jì)——數(shù)據(jù)定義——數(shù)據(jù)接口、協(xié)議——上下位測(cè)試——上下位同步開(kāi)發(fā)——測(cè)試——驗(yàn)收——上線

SCADA系統(tǒng)的疑問(wèn)與解答Q&A

Q：SCADA系統(tǒng)與MES系統(tǒng)之間是什么關(guān)系？

A：SCADA其實(shí)和MES沒(méi)有太大的關(guān)系，SCADA是設(shè)備控制的頂級(jí)狀態(tài)，把設(shè)備相關(guān)集中在一起，其中有MES系統(tǒng)需要的數(shù)據(jù)；如果是大的項(xiàng)目需要，可以專門(mén)做SCADA系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)備控制，如果是一個(gè)小項(xiàng)目，MES系統(tǒng)就足夠獲取設(shè)備方面的數(shù)據(jù)；

Q：中小企業(yè)使用SCADA系統(tǒng)的價(jià)值怎么體現(xiàn)？

A：中小企業(yè)設(shè)備不是很多的情況下，可以使用一些小的HMI來(lái)做設(shè)備控制，看規(guī)模來(lái)決定是不是要用SCADA，比如汽車(chē)電力行業(yè)就用的較多，中小企業(yè)使用SCADA的必要性不高；

Q：數(shù)據(jù)格式怎么統(tǒng)一？

A：數(shù)據(jù)格式在越底層越亂，最往上層就越統(tǒng)一，數(shù)據(jù)格式的統(tǒng)一就是從下往上一層一層的格式轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化到應(yīng)用服務(wù)器層，現(xiàn)場(chǎng)的工業(yè)協(xié)議如果有300多種，如果此時(shí)有這么一個(gè)軟件能夠一次性將300多種協(xié)議轉(zhuǎn)化為一種協(xié)議，那么就完成了統(tǒng)一。