什么是 SCADA？

SCADA系统如何工作？

SCADA 系统的核心组件

1. 监控计算机

• •运行 SCADA 软件的中央单元。 
• •收集数据并向现场设备发送控制命令。 
• • 与 RTU、PLC 和 HMI 接口。

2.远程终端单元（RTU）

• •与传感器和执行器接口的微型计算机。 
• •主要将收集到的数据传输到监控计算机。 
• •设计用于在宽温度范围的恶劣环境中运行。 
• •使用支持梯形逻辑和其他自动化语言的 IEC 61131-3 标准。 
• •与 PLC 相比，成本更低，但功能较弱。 

3.可编程逻辑控制器（PLC）

• •处理能力比RTU更强的微型计算机。 
• •可以执行复杂的控制程序并处理更大的数据带宽。 
• •更昂贵且需要受控环境。 
• •广泛用于复杂的自动化任务。 

4.人机界面（HMI）

• •提供系统状态和数据的图形可视化。 
• •显示模拟图、流程要素、设备状况。 
• •允许操作员通过触摸屏、键盘或鼠标发送命令。 

5.通信网络

• •包括有线（以太网、LAN）和无线连接。 
• •确保所有组件之间实时、可靠的数据传输。 

SCADA的主要功能

• •数据采集：捕获模拟传感器数据并将其转换为数字形式进行处理。 
• •数据呈现：以用户友好的方式组织和可视化数据以便于监控。 
• •控制：支持对现场设备进行本地或远程调整和命令。 
• •网络通信：通过各种协议（TCP/IP、RS485、POTS）连续或按需传输数据。 
• •数据记录和历史记录：记录事件和操作数据以供将来分析和审计。 

SCADA系统架构层次

• • 0 级（现场设备）：传感器、执行器、泵、阀门、传送带、机器人。这是生成原始数据并物理执行控制的地方。 
• •第 1 级（数据采集）：PLC 和 RTU 将模拟信号转换为数字数据并与监控系统通信。 
• •第 2 级（监控）：监控计算机收集、处理和可视化数据；提供 HMI 接口；将数据提供给数据库。 
• •第 3 级（生产控制）：监控整体生产目标和绩效；不直接控制现场设备。 
• •第四级（生产调度）：管理级别，根据 SCADA 数据制定生产计划和时间表，并根据需求和库存调整产量。 

SCADA系统的演变

1. 第一代——单片系统

• •大型主机，专有的和独立的。 
• •使用按钮和模拟拨盘进行手动控制。 

2. 第二代——分布式系统

• •使用 LAN 连接多台小型计算机。 
• •使用基于 PC 的 HMI 进行分布式控制。 
• •仍为专有协议，互操作性有限。 

3. 第三代——网络化系统

• •采用开放标准和以太网网络。 
• •远程访问和可扩展性得到改善。 
• •增强了与标准化协议的互操作性。 

4. 第四代——基于Web的系统

• •网络技术与云计算的集成。 
• •通过浏览器和移动设备进行实时监控和控制。 
• •最大程度的可扩展性、灵活性和远程可访问性。 

SCADA系统的应用

• •能源和电网：监控和控制发电、输电和配电。 
• •石油和天然气设施：管道和炼油厂的远程监控。 
• •交通运输：交通管制、铁路网络和机场。 
• •水和废水：管理供应、处理和分配系统。 
• •制造业：自动化生产线和质量控制。 
• •食品和饮料：确保加工厂的安全和效率。 
• •可再生能源：监测风力涡轮机和太阳能发电场。 
• •电信：网络基础设施监控。 
• •农业：灌溉和作物监测的自动化。 

现代 SCADA 和 IoT 集成

• •增强数据分析和预测性维护。 
• •更高的可扩展性并降低基础设施成本。 
• •通过支持互联网的设备在任何地方进行实时远程监控。 
• •采取先进的网络安全措施来保护关键基础设施。