SCADA系统介绍
Ch1 SCADA系统概述
一、什么是SCADA系统
SCADA的英文是Supervisory Control And Data Acquisition，译成中文就是监控与数据 采集。从其名称可以看出，其包含两个层次 的功能：数据采集和监控。图1.1所示为一个 市政工程SCADA系统。
（3）选用工控机或商用机
在SCADA系统发展初期，上位机系统 普遍采用工控机。因为工控机在商用计算机 上进行了改装与加固，以适应工业应用的要 求，主要体现在：硬件结构、系统可靠性、 抗干扰能力和环境适应性等。
然而，近年来，随着商业机可靠性的不 断增强，以及商用机与工控机之间较大的价 格差距，SCADA系统选用商用机做上位机 已经十分普遍。对于可靠性要求高的场合， 可以通过热备等方式来实现。
工作站
数据服务器
WEB服务器
污水泵站
以太网
Profibus
SCADA 服务器
进水泵房
SCADA 服务器
电台
曝气池
污泥处理
配电间
现场I/O
HUB/MAU
NIC
%UTILIZATION
TAB
GD RE I F
JA KB LC M7 N8 O9
ENRUTENR PRINT
4BMNCb/s
GD GD GD GD T2 U3
➢智能仪表 在一些侧重数据采集、信息集中管
理与远程监管的应用中，远程控制功能 要求较低。在这类SCADA系统中，大量 使用各种现场仪表做下位机，如智能流 量计量表、冷量热量表、智能巡检仪等。
2、上位机
（1）上位机组成： 上位机系统通常包括SCADA服务器、
工程师站、操作员站、WEB服务器等，这 些设备通常采用以太网联网。
ENRTUENR PRINT
4BMNCb/s
GD GD GD GD T2 U3
HELP ALPHA
V0 W.X YZ SHIFT
图1.2 SCADA系统结构
RTU
1、下位机
（1）下位机功能： ➢数据采集
下位机配置的各种输入设备（DI、AI等） 进行数据采集
➢控制 下位机配置的各种输出设备（DO、AO 等）对现场设备进行控制
计。
（4）更适应恶劣环境应用的品质。
➢PLC（中、小型） 典型的小型PLC产品有三菱的FX2N系
统PLC、西门子的S7200系统、OMRON的 CPM1A等。
一些中、大型的SCADA系统的下位机 会选用中型的PLC产品，如三菱的Q系列、 西门子的S7-300、A-B公司的ControlLogix 和施耐德的Quantum系列等。
3、通信网络
通信网络实现SCADA系统的数据通信， 是SCADA系统的重要组成部分。与一般的 过程监控相比，通信网络在SCADA系统中 扮演的作用更为重要，这主要因为SCADA 系统监控的过程大多具有地理分散的特点， 如无线通信机站系统的监控。
RTU的功能：
RTU的主要作用是进行数据采集及本 地控制，进行本地控制时作为系统中一个 独立的工作站，这时RTU可以独立的完 成连锁控制、前馈控制、反馈控制、PID 等工业上常用的控制调节功能；进行数据 采集时作为一个远程数据通讯单元，完成 或响应本站与中心站或其它站的通讯和遥 控任务。
RTU的配置与程序执行：
RTU的主要配置有CPU模板、I／O （输入／输出）模板、通讯接口单元，以 及通讯机、天线、电源、机箱等辅助设备。
RTU能执行的任务流程取决于下载到 CPU中的程序。应用程序可用工程中常 用的编程语言编写，如梯形图、C语言等。 有些设备采用C语言编程。
RTU的特点： （1）同时提供多种通讯端口和通讯机制。 （2）提供大容量程序和数据存储空间。 （3）高度集成的、更紧凑的模块化结构设
下位机接收上位机的监控，并且向上 位机传输各种现场数据
（2）下位机类型： ➢远程终端单元RTU
RTU（Remote Terminal Unit，RTU） 是安装在远程现场的电子设备，用来监视 和测量安装在远程现场的传感器和设备。 它在提高信号传输可靠性、减轻主机负担、 减少信号电缆用量、节省安装费用等方面 的优点也得到用户的肯定。
WEB客户
工作站
数据服务器
WEB服务器
Internet
以太网
以太网
SCADA 服务器
（或工业以太网）
SCADA 服务器
串口 服务器
Modem
卫星
GPRS
X2.5
电台
现场控制
站点
PLC
现场总线
现场总线 I/O设备
HUB/MAU
NIC
%UTILIZATION
TAB
GD RE I F
JA KB LC M7 N8 O9
➢PAC（可编程自动化控制器）
作为一种开放型的自动化控制设备， PAC在SCADA系统的下位机的应用逐步 增多，主要的产品有：GE Fanuc公司的 PACSystemsRX3i／7i、NI公司的 Compact FieldPoint、Beckoff公司 的 CX1000、泓格科技的WinCon／LinCon 系列、μPAC-7186EX、A-B公司的 CompactLogix和研华公司的ADAM5510EKW等。
实际的SCADA系统上位机系统到底如 何配置还是根据系统规模和要求而定。根据 安全性要求，上位机系统还可以实现冗余， 即配置两台SCADA服务器，当一台出现故 障时，系统自动却换到另外一台工作。
（2）上位机功能： ➢数据采集和状态显示。 ➢远程监控。 ➢报警和报警处理。 ➢事故追忆和趋势分析。 ➢与其他应用系统的结合。
2、特点
一般来讲，SCADA系统特指分布式计 算机测控系统，主要用于测控点十分分散、 分布范围广泛的生产过程或设备的监控， 通常情况下，测控现场是无人或少人值守。
二、SCADA系统结构
➢上位机：侧重监控功能 ➢下位机：直接控制功能 ➢通信网络：实现上、下位机数据交换 如图1.2所示。
从其结构可以看出，SCADA系统 具有控制分散、管理集中的“集散控 制系统”的特征。
HELP ALPHA
V0 W.X YZ SHIFT
现场人 机界面
现场I/O
图1.1 SCADA系统实例－污水处理厂监控系统
1、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ义
SCADA系统是一类功能强大的计算机 远程监督控制与数据采集系统，它综合利 用了计算机技术、控制技术、通信与网络 技术，完成了对测控点分散的各种过程或 设备的实时数据采集，本地或远程的自动 控制，以及生产过程的全面实时监控，并 为安全生产、调度、管理、优化和故障诊 断提供必要和完整的数据及技术手段。