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什么是SCADA系统？

SCADA（英文缩写：Supervisory Control And Data Acquisition ）传统意义上是一种监视控制和数据采集系统。支持人类远程监控过程。 根据上述定义，SCADA 是一个软件和硬件元素的系统，允许工业组织：

本地或远程控制工业流程

监控、收集和处理实时数据

通过人机界面 (HMI) 软件直接与传感器、阀门、泵、电机等设备交互

将事件记录到日志文件或数据库中。

SCADA 系统对工业组织非常重要，因为它们有助于保持效率、处理数据以做出更明智的决策，并传达系统问题以帮助最大限度地减少停机时间。

基本 SCADA 架构以可编程逻辑控制器 (PLC) 或远程终端单元 (RTU) 开始。PLC 和 RTU 是微型计算机，它们与工厂机器、HMI、传感器和终端等一系列对象进行通信，然后使用 SCADA 软件将信息从这些对象路由到计算机。SCADA 软件处理、分发和显示数据，帮助操作员和其他员工分析数据并做出重要决策。

例如，SCADA 系统会快速通知操作员该批次产品的缺陷率较高。操作员暂停操作并通过HMI查看SCADA系统数据以确定问题原因。操作员查看数据后发现机器 4 出现故障。SCADA 系统能够通知操作员出现问题，帮助他解决问题并防止进一步的产品损失。
基本 SCADA 架构

每个 SCADA 系统都具有以下四个主要组件：

操作过程接口：包括传感器、测量装置、转换装置和执行器。

中间数据采集站：是具有与执行设备通信功能的远程端子块（RTU）或可编程逻辑控制块PLC（可编程逻辑控制器）。

通信系统：包括工业通信网络、电信设备和具有将现场级数据传输到控制块和服务器功能的多路转换设备。

控制与监控系统：包括软件和人机界面HMI（Human Machine Interface）。

SCADA数据采集机制

在SCADA系统中，当RTU扫描从与其连接的操作设备获取的信息时，首先执行数据收集过程。执行该任务所花费的时间称为内部扫描时间。

服务器扫描 RTU（以较慢的速率）以从这些 RTU 收集数据。为了进行控制，服务器将向RTU发送请求信号，从而允许RTU直接向执行设备发送控制信号来执行任务。
谁需要使用SCADA系统？

SCADA 系统被公共和私营部门的工业组织和公司用来控制和维护效率、分发数据以做出更明智的决策以及沟通问题，以帮助最大限度地减少停机时间。SCADA 系统适用于许多不同类型的企业，因为它们的范围从简单的配置到大型、复杂的安装。SCADA 系统是许多现代工业的支柱，包括：

活力 食品和饮料 制作

油和气 力量 回收

运输 水和废物 还有很多

如今，几乎在世界任何地方，都有某种类型的 SCADA 系统在幕后运行：SCADA 管理建筑物，SCADA 管理当地超市的制冷系统，确保炼油厂的生产和安全，满足炼油厂的质量标准。举几个例子，废水处理厂，甚至跟踪您家里的能源使用情况。

有效的 SCADA 系统可以节省大量时间和金钱。许多案例研究均已发表，强调使用现代 SCADA 软件解决方案（例如 WinCC、Win CC OA、Advantech WebAccess）的优势和节省成本。
SCADA 的优点

通过上述运行机制，SCADA系统将允许企业收集、管理数据、交互和控制机器和设备（例如阀门、泵或发动机）的操作，并将所有信息存储在服务器文件中。凭借其优越的功能，SCADA系统已应用于能源、食品、石油天然气、交通运输、水和废物处理等许多现代工业领域，具有许多突出的优点。

提高生产力：通过对生产流程的分析，管理人员可以利用这些信息来提高生产效率并改进技术。

提高产品质量：通过分析活动，管理者还可以找到限制和预防生产过程中错误的方法。

降低运营和维护成本：安装SCADA系统后，企业将不需要太多人员来管理和监控位于远程位置的现场设备。此外，企业也无需支付远程巡检和维护费用，因此维护成本也会降低。

保留投资资本：当工厂主投资升级生产活动时，需要确保升级是长期的。开放式设计的 SCADA 系统将允许投资者根据生产规模进行编辑和更改，从而有助于消除随着时间的推移而造成的损失。

SCADA和DCS之间的区别

DCS 代表“集散控制系统”。DCS是一种过程控制系统，它使用网络连接传感器、控制器、操作员终端和执行器。DCS 通常包含一台或多台用于控制的计算机，并且主要使用专有协议和连接进行通信。



SCADA可以称为人机界面（HMI）。SCADA 系统用于监视或控制化学、物理或运输过程。

DCS是面向过程的、过程状态控制的，而SCADA是面向数据收集的、事件驱动的DCS由一个或多个控制器组成，用于执行高级过程控制技术，而SCADA系统无法执行高级过程控制技术。

DCS的反馈控制回路由PLC直接控制，但SCADA软件监控回路的整体性能。

DCS是一种比传统PLC具有更高功能的控制设备。另一方面，SCADA 主要是一个软件环境，可以与 PLC 和可能的 DCS 进行通信，以监控这些设备的功能，并对监控平台执行数据收集和数据记录。
SCADA和MES之间的区别

MES系统提供制造运营管理（MOM）功能，即控制工厂中发生的制造活动、质量控制系统、库存管理解决方案和制造，例如OEE、KPI、实验室管理和配方管理。

借助MES/MOM平台，工厂的数据采集员可以接收工厂内的流程和生产订单的所有信息。它允许工厂操作员在生产过程中做出实时决策。

订单状态

使用资源状态

使用材质状态

浪费

整体设备效率

关键绩效指标

MES 管理给定批次中添加的所有材料以及最终产品的质量。

如此广泛的决策无法在 SCADA 中完成，因为 SCADA 基本上只是监视和收集操作过程的数据。

现代SCADA系统

截至目前，SCADA不断完善，近年来专家预测该系统将按以下主要趋势发展：
基于网络的SCADA

传统上，SCADA 通信是通过用户线或专用无线电系统（例如 RS232、RS485、BEL202）的点对多点串行通信。随着互联网协议（IP）的出现，IP技术越来越多地应用于SCADA应用中。

互联网SCADA或基于Web的SCADA（基于Web的SCADA）在SCADA中使用IP技术，可以通过IP隧道、帧中继、电缆、无线电将SCADA网络与中央办公室连接到其他设备。单独的IP地址或使用IP-启用或基于网络的设备。

互联网和基于网络的 SCADA 的优点

广域连接

路由

大地址范围

将 IT 集成到网络自动化和监控中

良好的标准化

互联网和基于网络的 SCADA 的缺点

IP 标准的性能成本

保护复杂且易受攻击的信息的安全

查看更多：云 SCADA 与传统 SCADA 比较
比较 SCADA 和工业物联网

SCADA系统虽然为上述许多行业提供了不可或缺的必备功能，但缺乏技术创新的发展，存在适应性问题。克服这些问题的解决方案是可以非常快速地集成到 SCADA 架构中的物联网解决方案。

集成物联网系统最重要的问题是 SCADA 解决方案仍然仅限于工厂车间。工厂中不同机器的数据只能使用SCADA系统进行现场监控。另一方面，物联网可以以可随时随地使用和监控的方式呈现来自更深层次机器或不同基础设施的数据。

SCADA和物联网解决方案的共同点可以概括为从各种基础设施收集数据，即使它们使用不同的方式（例如有线/无线通信、数据传输速率）。尽管它们在很多方面有所不同，但这种数据收集是为了实现一个共同的目标：优化使用、更好地控制某些机器或流程，并最终提高生产率。

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SCADA不是一个完整的控制系统，而是一个实时收集和分析数据的计算机系统，可用于监视和控制工业设备。它收集有关问题的信息，将其发送到中央位置并向中心发出警报。然后，它执行必要的分析和测试，并以逻辑和有组织的方式向团队显示信息，然后团队相应地解释和使用这些信息。


工业物联网架构
物联网解决方案还负责收集、分析和显示来自机器或各种基础设施的数据。虽然它的工作原理看起来与SCADA类似，但最大的优点是它可以提供SCADA无法提供的灵活性的无线解决方案。

让我们看一下这个场景，制造工厂的总能耗可以由 SCADA 控制。然而，如果您需要更深入的数据来更好地进行运营管理，那么使用 SCADA 系统来完成基于机械和设备的能源消耗监控将是一个复杂、漫长且非常昂贵的项目。
SCADA 和工业物联网之间的 4 个主要区别

设备互操作性

使用 SCADA 系统时，集成不同制造商创建的设备并不容易。有时，即使设备来自同一制造商，如果版本不同，互换使用它们也会是一个挑战。SCADA系统缺乏必要的互操作性，这就需要为设备和传感器开发无缝编程能力。此外，它们需要一个可以跨各种设备工作的水平平台，无论其供应商或版本如何。
另一方面，物联网生态系统在很大程度上依赖于互操作性的概念。工业物联网的主要焦点是实现各种设备之间的通信，无论其型号或制造商如何。IoT 使用 MQTT 等协议来实现整个系统中不同设备之间的通信。
系统拥有成本

使用SCADA系统，企业只能存储一定级别的数据，之后它将被更新的数据覆盖。这意味着为了存储更多数据，公司需要投资更多容量更大的服务器。此外，当需要许可软件或获取附加功能时，SCADA 用户必须购买附加服务的单独许可证，并且必须定期支付系统升级费用。

工业物联网可以显着降低公司的硬件和系统拥有成本，同时还无需使用云服务进行软件许可和升级。
来自数据的见解

在使用 SCADA 系统时，公司在分析历史数据并理解其意义方面存在局限性。它不专注于收集或分析企业每天生成的数据。SCADA中的数据并没有给公司带来太大的价值，也没有给企业的决策者提供任何帮助，因为它没有揭示数据集的上下文信息，使其更难以理解。

在数据分析方面，物联网比 SCADA 更耀眼。工业物联网收集和存储每个业务流程的数据，然后应用大数据处理和机器学习算法来预测效率和潜在结果。借助物联网的易于理解的见解，公司能够最大限度地减少突然的设备故障、预测维护需求并从现有资产中获得更好的结果。
延伸能力

SCADA 系统可能会遗漏来自不同设备的重要信息，因为该系统不存储或分析数据。不连接设备的原因是系统的性能和安全性，随着用户数量的增加，运行所需的带宽也随之增加，从而增加了公司的整体成本。

最重要的是，对于 SCADA 系统，很难从集中式系统获取位于远程位置的设备的可理解的报告。在物联网生态系统中，所有数据都存储在云端，可以从任何地方轻松访问。此外，连接可访问所有数据的辅助设备的能力可以在企业决策过程中发挥重要作用。
投资SCADA需要注意什么？

由于工业物联网的出现和未来的扩展，现在投资 SCADA 系统会出现很多问题。

数据库连接

该软件可以与哪些数据库服务器集成？

是否支持多个并发数据库连接？

连接数据库有多容易？

该软件是否支持与关系数据库集成？

实施难度

软件安装是否快捷方便？

解决方案是基于网络的吗？

您可以启动无限的客户端吗？

您可以推出无限开发客户端吗？

是否可以立即向所有客户同时推出更改？

您可以从一个中心位置管理所有项目吗？

是否可以在主机上不安装任何软件的情况下部署客户端？

该软件是否跨平台？

许可费用

该软件是否已获得主机许可？

当您扩展系统时，您是否需要购买额外的标签、客户端许可证或屏幕？