1.2.3 SCADA

数据监控与采集（Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA）系统是一种大规模的分布式系统，用来控制和管理地理位置上广域分布的资产，这些资产一般分散在数千平方千米范围内。在工业生产过程中，中央数据采集和集中控制对整个系统运行来说非常重要，SCADA系统通常用于完成这种能力，广泛应用在供水工程、污水处理系统、石油和天然气管网、电力系统和轨道交通系统中。SCADA控制中心集中监视和控制远距离通信网络中的野外现场节点设备，包括告警信息和过程状态数据等。中央控制中心依靠从远程站点获取的信息，生成自动化的或者过程驱动型的监视指令并发送至远程站点，以实现对远程装置的实时控制，这类远程装置就是工业领域的现场设备。现场设备操作类似阀门和断路器的开启/关闭、传感器数据采集和现场环境监视报警等本地作业。

1.SCADA系统硬件

SCADA系统主要由一系列远程终端单元（RTU）和中心控制主站系统组成，RTU收集现场数据，并通过通信系统反馈数据给主站，主站显示这些采集到的数据并允许操作员执行远程控制任务。

准确、实时的数据可以用于优化机械设备的运行和操作工序。其他的优势包括更高效、更可靠等，最重要的是还可以完成各类安全操作，由此可带来比早期非自动化系统更低的运行成本。

更高级的SCADA系统包含基本的五个层次或等级。

■ 现场层次的测量仪器、仪表和控制装置。

■ 信号分组终端和RTU。

■ 通信系统。

■ 主站。

■ 企业内部数据处理机构的后台计算机系统。

RTU为分布于每一个远程位置的现场模拟传感器和数字传感器之间提供了一种连接接口。通信系统为主站系统和远程站点之间的通信提供了通道。这种通信系统可以是电力线载波、光纤、短波/超短波、PSTN（公共交换电话网络）电话线、微波甚至卫星通信。此外，也设计专用协议和纠错机制以保证高效和最佳的数据传输。

主站（或分布式主站）从各种RTU采集数据，并且大多数情况下都提供一种操作接口来显示信息和控制远程站点。在大型遥测系统中，分布式主站从远程站点汇集信息并将这些信息中继给中央控制中心。

2.SCADA系统软件

SCADA系统软件分为两类，即专用的商用软件和幵源软件。大型企业为其自身的硬件系统定制开发专用软件，这类系统通常称为“总控键”解决方案。在工业自动控制领域，“总控键”解决方案面临的最大问题是系统提供商对用户具有不可替代性。开源软件系统由于给整个系统带来了协同互操作性，从而得到了广泛应用。协同互操作能力使得许多不同制造厂家的设备可以集成到同一个大型系统中。

Citect和Wonderware是目前普遍使用的两种SCADA系统开源软件包，现在一些开源软件包还包括集成在SCADA系统中的可管理软件资源。

SCADA软件的主要元素包括：

■ 用户界面。

■ 图形显示界面。

■ 告警模块。

■ 趋势分析模块。

■ RTU（或PLC）接口。

■ 升级模块。

■ 数据访问模块。

■ 数据库。

■ 网络模块。

■ 纠错和冗余设计。

■ 客户端/服务器的分布式处理流程。

3.SCADA系统与其他系统的区别

SCADA系统与PLC、DCS系统在控制器层面上都使用了PLC、RTU或DCS等的控制器，但是从功能上以及使用范围上来看还是有本质上的不同的，见表1-1。