什么是SCADA系统:架构及其工作原理

大量过程发生在大型工业机构中。每个过程，您需要监视都非常复杂，因为每台计算机都提供了不同的输出。SCADA系统用于收集位于偏远地区的传感器和仪器的数据。然后，计算机处理此数据并及时呈现它。SCADA系统会收集信息（就像流水线上的泄漏），并在发出发生泄漏的警报并以逻辑和有组织的方式显示信息的同时将信息转回系统。SCADA系统用于在DOS和UNIX操作系统上运行。整个过程被称为自动化．本文对SCADA系统进行了概述。

什么是SCADA系统?

SCADA是监视控制和数据采集的缩写。它是一种用于过程控制的软件应用程序。SCADA是一个中央控制系统，由控制器网络接口，输入/输出，通信设备和软件。SCADA系统用于监测和控制工业过程中的设备，包括制造、生产、开发和制造。基础设施过程包括天然气和石油分配，电力，水分配。2021欧洲杯足球竞猜官方平台公共设施包括公共汽车交通系统，机场。SCADA系统定时读取仪表读数并检查传感器状态，以减少人为干扰。

苏达达的历史

早些时候，在模拟设备和按钮的帮助下可以手动控制工业设备和制造楼层。随着行业的规模在增长，因此他们采用了定时器和继电器，为最小自动化的固定水平提供监控控制。因此，所有行业都需要完全自动化的系统。

我们知道，对于工业控制目的，计算机在1950年代实施。之后，遥测的概念是为数据传输而实施的概念，以及虚拟沟通．在1970年，SCADA系统与微处理器以及PLC一起开发。

因此，这些概念完全有帮助，同时开发在远程行业中运营的自动化。分布式SCADA系统在2000年实施。之后，开发了新的SCADA系统，以监控和控制全球的实时数据。

SCADA系统架构

通常，SCADA系统是一个集中的系统，监控和控制整个区域。它是一个位于硬件之上的纯软件包。监控系统收集过程中的数据，并向过程发送控制命令。SCADA是一种远程终端设备，也称为RTU。

大多数控制操作由RTU或PLC自动执行。RTU由可编程逻辑转换器组成，可设置为特定要求。例如，在热电厂中，水流可以设置为特定值，或者可以根据要求改变。

SCADA系统允许操作员更改流程的设定点，并在流量损失和高温下启用报警条件，并显示条件并记录。SCADA系统监视循环的整体性能。SCADA系统是一个集中式系统，可以与有线和无线技术通信给克林特设备。SCADA系统控制可以完全运行各种工业过程。

例如，如果在天然气管道中建立过大的压力，SCADA系统可以自动打开释放阀。

硬件架构

通常SCADA系统可以分为两部分：

• 客户层
• 数据服务器层

克林特层迎合了人机交互。

数据服务器层处理大多数数据活动的过程。

SCADA站是指服务器，它由单个PC组成。数据服务器通过PLC或RTU等过程控制器与字段中的设备通信。PLC直接或通过网络或公共汽车连接到数据服务器。SCADA系统利用WAN和LAN网络，WAN和LAN由用于主站和设备之间的通信的互联网协议组成。

像传感器一样的物理设备连接到PLC或RTU。RTU将传感器信号转换为数字数据并将数字数据发送到主设备。根据RTU接收的主反馈，它将电信号应用于继电器。2021欧洲杯足球竞猜官方平台大多数监控和控制操作都是通过RTU或PLC执行，因为我们可以在图中看到。

软件架构

大多数服务器用于多任务处理和实时数据库。服务器负责数据收集和处理。SCADA系统由一个软件程序组成，可以提供趋势分析、诊断数据，并管理信息，如计划维护程序、物流信息、特定传感器或机器的详细示意图，以及专家系统故障排除指南。这意味着操作员可以看到被控制的工厂的示意图。

例如警报检查、计算、日志记录和归档;轮询控制器上的一组参数，这些参数通常连接到服务器。

SCADA系统工作

SCADA系统执行以下功能

• 数据采集
• 数据通信
• 信息/数据演示
• 监视/控制

这些功能由传感器、rtu、控制器和通信网络来实现。传感器用于采集重要信息，rtu用于将重要信息发送给控制器，显示系统状态。用户可根据系统的状态，向系统的其他组件下达命令。这个操作由通信网络来完成。

数据采集

实时系统由成千上万的组件和传感器组成。了解特定组件和传感器的状态非常重要。例如，一些传感器测量从储存器到水箱的水流，有些传感器测量随着水从储层释放而度的值压力。

数据通信

SCADA系统使用有线网络在用户和设备之间进行通信。实时应用程序使用许多传感器和组件，这些都应该远程控制。SCADA系统使用互联网通信。所有的信息都是通过特定的协议在互联网上传输的。传感器和继电器不能与网络协议通信，因此rtu用来与传感器和网络接口通信。

信息/数据演示

正常的电路网络中有一些可以看得见控制的指标，而实时SCADA系统中有成千上万的传感器和报警，不可能同时处理。SCADA系统采用人机界面（HMI）提供从各种传感器收集到的所有信息．

监视/控制

SCADA系统使用不同的交换机来操作每个设备并显示控制区域的状态。可以使用这些交换机从控制站打开/关闭过程的任何部分。SCADA系统被实施以自动工作，没有人为干预，而是在危急情况下，它由人力处理。

SCADA组件

SCADA系统的组成部分包括以下内容。

监控系统

该监控系统作为工作站控制室人机界面软件与rtu、传感器、plc等设备之间的通信服务器。小型的SCADA系统仅包括一台个人计算机，就像主系统一样提供服务，而大型的SCADA系统包括许多服务器、用于悲剧恢复的站点以及分布式软件应用程序。服务器的连接方式类似于热备模式，否则就是双冗余，以持续监控服务器故障。

RTU（远程终端单位）

RTU或远程终端单元是电子设备，它也被称为远程遥测单元。该系统包括通过RTU接口的物理对象。

这些装置的控制可以通过微处理器来完成。在这里，微处理器用于控制rtu, rtu用于向监控系统传输记录的数据。可以从主系统接收数据来控制连接的对象。

PLC（可编程逻辑控制器）

术语PLC是指在SCADA系统中借助于传感器使用的可编程逻辑控制器。这些控制器连接到传感器，将传感器的输出信号转换为数字数据。与rtu相比，由于它们的灵活性、配置、通用性和经济性，它们被使用。

通信基础设施

在SCADA系统中，使用无线电和直线连接的混合。但是，SONET或SDH也可用于高级系统，如电站和铁路。在Compact SCADA协议之间使用了很少标准化的7个公认的协议，只需通过监控站调查一次RTU，即一旦rtus调查，就会立即提供信息。

SCADA编程

在HMI中，否则主站，SCADA编程主要用于制作地图，图表在发生事件发生故障时在整个展开中提供非常重要的信息。大多数商业SCADA系统利用C编程语言中的一致接口，也可以使用派生编程语言。

人机接口

SCADA系统使用人机界面。显示和监控信息以由人处理。HMI提供对可以是PLC和RTU的多个控制单元的访问。HMI提供了系统的图形呈现。

例如，它提供连接到罐的泵的图形图像。用户可以看到水的流动和水的压力。HMI的重要部分是根据预定义值激活的警报系统。

例如那罐水位报警设定为60％和70％。如果水位达到60％以上，警报给出了正常警告，如果水位达到70％以上，警报给出了一个关键警告。

SCADA系统的类型

SCADA系统分为四种类型，包括以下几种。

• 单片SCADA系统
• 分布式SCADA系统
• 网络SCADA系统
• 物联网SCADA系统

单片SCADA系统

单片SCADA系统被称为早期或第一代系统。在这些类型的系统中，使用的是小型计算机。这些系统的开发可以在公共网络服务不可用时进行。这些系统的设计可以像独立的系统一样进行，与其他系统没有任何关系。

可以使用备份大型机从所有RTUS收集数据。这些第一代系统的主要功能仅限于危机情况下的标记过程，并监控传感器。

分布式SCADA系统

分布式SCADA系统被称为第二代系统。控制功能的分配可以通过连接一个局域网络在多个系统中完成。控制操作可以通过共享实时数据和命令处理来执行。

在这些类型的系统中，每个站的规模和成本都降低了，但是没有一致的网络协议。由于协议是专有的，很少有人了解SCADA系统的安全性，而安装和这个因素在很大程度上被忽略了。

网络SCADA系统

联网SCADA系统也称为第三代系统。目前SCADA系统的网络和通信可以通过数据线或手机使用WAN系统完成。可以在以太网或光纤连接的帮助下完成两个节点之间的数据传输。

这种类型的SCADA系统使用PLC.要简单地调整和监控标记操作，一旦有必要进行主要选择。

物联网SCADA系统

物联网SCADA系统是第四代系统。在这些系统中，通过实现物联网降低了系统的基础设施成本云计算．与其他系统相比，维护和集成这些系统很容易。

实时，可以通过云计算报告这些系统的状况。因此，可以执行常规PLC的复杂控制等算法的实现。

SCADA安全性

目前，SCADA网络在当前工业中广泛应用，用于对实时数据进行检查和检测，实现对工业过程的控制、与设备的通信。因此SCADA系统对于工业组织是必不可少的，因为这些系统包括硬件和软件。因此，SCADA的安全性在业界也是必不可少的。

SCADA安全术语用于保护使用计算机硬件制造的SCADA网络。一些系统使用的SCADA网络是电、天然气等。由于确保SCADA系统安全的重要作用，私人和政府组织已经采取了这些网络的措施。

SCADA安全示例

SCADA系统中出现的威胁包括以下几个方面。

• 黑客
• 恐怖分子
• 恶意软件
• 错误里面

由于以下原因，SCADA安全的弱点主要发生。

• 可怜的培训
• 应用程序的漏洞开发
• 监控时的问题
• 维护较少

SCADA系统可以通过映射所有现有系统、监控和检测机构、创建网络安全进程来保护。

PLC与SCADA的区别

PLC和SCADA的区别如下。

PLC.	SCADA
术语PLC是指可编程逻辑控制	该术语SCADA代表监督控制和数据采集
PLC是基于硬件的	SCADA是基于软件的
PLC主要用于控制特色电机和运行机等复杂行业的过程。	SCADA用于观察和运行工厂的过程。
PLC由处理器、输入输出模块、编程装置和电源组成	SCADA系统包括三个基本组件，如MTU，RTU和HMI
有不同类型的PLC，如固定或紧凑和模块化。	SCADA系统的不同类型是单片，分布式，网络和物联网
i/p和o/ps表示为NO(常开)，NC(常闭)和线圈触点。	SCADA的输入和输出通过图像表示。
在PLC中，可以通过地址定义每个组件。	在SCADA中，每个组件都可以通过名称来定义。

SCDA用于远程工业厂房

在大型工业机构中，许多进程同时发生，每个进程都需要监控，这是一个复杂的任务。SCADA系统用于监控和控制工业过程中的设备，包括水分配，油分布和配电。该项目的主要目的是处理实时数据并控制大规模的远程工业环境。在实时场景中，拍摄用于远程工厂操作的温度测量系统。

温度传感器连接到微控制器，微控制器连接到前端的PC，软件装载在计算机上。从温度传感器收集数据。温度传感器连续地将信号发送到微控制器，相应地在其前面板上显示这些值。

可以在电脑屏幕上设置下限和上限等参数。当传感器的温度超过设定值时，微控制器就会向相应的继电器发送指令。通过继电器触点连接的加热器处于OFF和ON状态。

这是一个温度测井系统。这里8个多路复用模式的温度传感器通过ADC 0808连接到微控制器。然后，所有传感器的值通过微控制器通过MAX 32串行发送到PC的COM端口。PC上加载的软件“DAQ系统”采用这些值并在其前面板上显示它们，并将其记录到数据库“DAQ.mdb”。

一个可以通过交互式方式设置一些参数，如设定点，低限制和计算机屏幕上的高限制。当某些传感器的温度超出设定值时，微控制器将命令发送到继电器驱动器IC。通过继电器触点连接的加热器是（特定于该传感器的）关闭（或在相反的情况下）。高限度和低限制是用于报警。当温度远高于高限度或低于低限制时，警报将打开。

优点

SCADA系统的优点如下。

• 服务质量可以提高
• 可以改善可靠性
• 维修费用更少
• 可以减少操作
• 可监控大系统参数
• 人力可以减少
• 修复时间可以减少
• 故障检测与故障定位
• 它存储了大量的数据
• 根据用户要求，它以各种格式显示数据。
• 成千上万的传感器可以与SCADA相互作用以进行控制和监控
• 操作人员可以获得真实的数据模拟
• 提供快速响应
• 在添加额外资源时，它是灵活的，也是可扩展的。
• SCADA系统提供机载机械和图形信息
• SCADA系统很容易扩展。我们可以根据要求添加一组控制单元和传感器。
• SCADA系统能够在危急情况下运行。

缺点

SCADA系统的缺点包括以下内容。

• 在依赖模块和硬件单元方面是复杂的。
• 它需要分析员，程序员和熟练的操作人员来维护
• 安装成本高
• 失业率可能会上升
• 该系统支持硬件设备和限制软件

应用程序

SCADA系统的应用包括以下几个方面。

• 发电和分配权力
• 公共交通
• 水和污水系统
• 制造业
• 工业和建筑
• 通信网络
• 石油和天然气工业
• 发电、输电和配电
• 配水及储水系统
• 公共建筑物等电热和冷却系统。2021欧洲杯足球竞猜官方平台
• 发电机和涡轮机
• 交通灯控制系统

因此，这一切都是关于SCADA系统的概述(监控和数据采集)。该系统由计算机控制，用于控制和监控工厂的不同过程。该系统采用GUI(图形用户界面)、数据通信和扩展管理的监控系统。有个问题，PLC是什么?

照片来源：

• 一般SCADA网络mycpanel