在工業(yè)自動化中，當需要使用各種設備時，有必要了解其中設計的架構。設備以各種方式相互通信 - 通過硬件或通信在現場和控制室之間共享數據。哪個環(huán)節(jié)進入哪個連接，是定義和解決所必需的，一旦我們了解了架構，那么我們就可以輕松地在系統中工作。

SCADA系統架構

在設計SCADA系統時，了解其架構至關重要，因為它是自動化的基本組成部分之一。SCADA應用程序通常在服務器上運行。臺式計算機和屏幕等客戶端可以通過將它們連接到服務器來充當 HMI。

由于PLC和RTU等操作設備也連接到服務器，可以使用SCADA客戶端來控制和監(jiān)視操作。在這篇文章中，我們將學習幾種類型的SCADA系統架構，如單片、分布式和網絡化。

單片 SCADA 架構

單片SCADA架構是SCADA系統中使用的第一種也是最基本的架構類型。請參閱下圖以了解。

單片SCADA架構由與RTU(遠程終端單元)通信的單個SCADA系統組成。

RTU也是一種PLC，但它沒有自己的顯示器，主要通過無線協議進行通信。此外，它還用于工廠中環(huán)境危險且無法進入的區(qū)域。

當SCADA系統首次開發(fā)時，計算的概念通常集中在大型機系統上。網絡通常不存在，每個集中式系統都是孤立的。因此，SCADA系統是獨立的系統，幾乎沒有與其他系統的連接。

為與遠程終端單元 (RTU) 通信而實施的廣域網 (WAN) 的設計只有一個目的：在現場與 RTU 通信。此外，目前使用的WAN協議在當時基本上是未知的。

SCADA網絡中使用的通信協議由RTU設備供應商開發(fā)，通常為獨家擁有。此外，這些協議通常非常局限，并且?guī)缀醪辉试S遠程設備內所需的掃描和控制點之外的任何功能。一般來說，將其他類型的數據流量與網絡中的RTU通信混合是不可行的。與SCADA主站的連接受到系統提供商的限制。與主站的連接通常在總線級別通過連接到中央處理器(CPU)背板的專利適配器或控制器進行。

分布式 SCADA 架構

第二代SCADA系統利用系統小型化和局域網(LAN)技術的發(fā)展和改進，在多個系統之間分配處理。多個站點，每個站點具有特定的功能，連接到LAN并實時共享信息。

這些工作站通常是微型計算機類，比第一代處理器更小，更便宜。其中一些分布式站用作通信處理器，主要與RTU等現場設備進行通信。有些用作操作員界面，為系統操作員提供人機界面(HMI)。其他用作計算處理器或數據庫服務器。SCADA系統的各個功能在多個系統中的分布為整個系統提供了比單個處理器更多的處理能力。連接這些單獨系統的網絡通?；贚AN協議，無法超出本地環(huán)境的限制。

使用的一些LAN協議本質上是專利的，其中提供商創(chuàng)建了自己的網絡協議或其版本，而不是從中提取現有的協議。這允許提供商針對實時流量優(yōu)化其LAN協議，但限制(或有效地消除)其他提供商與SCADA LAN的網絡連接。該圖顯示了典型的第二代SCADA架構。

通過連接到網絡的系統分配系統的功能不僅有助于提高處理能力，還可以提高整個系統的冗余和可靠性。與許多第一代系統中使用的簡單主/備用交換方案不同，分布式架構通常使LAN上的所有站點始終處于在線狀態(tài)。例如，如果一個HMI站發(fā)生故障，則可以使用另一個HMI站來操作系統，而無需等待從主系統到輔助系統的故障轉移。用于與現場設備通信的WAN并未因SCADA主站中本地站之間的LAN連接開發(fā)而發(fā)生重大修改。這些外部通信網絡仍然僅限于RTU協議，并且不可用于其他類型的網絡流量。

網絡化 SCADA 架構

當前一代SCADA主站的架構與第二代架構密切相關，主要區(qū)別在于開放式系統架構，而不是由提供商控制的專利環(huán)境。仍然有幾個聯網系統，它們共享主站功能。仍有 RTU 使用提供商擁有的協議。第三代的主要改進是開放系統的架構，使用標準和開放協議，并通過WAN而不僅僅是LAN實現SCADA功能的分發(fā)。

開放標準消除了前幾代SCADA系統的一系列限制。使用即用型系統使用戶可以輕松地將第三方的外圍設備(如顯示器、打印機、磁盤驅動器、磁帶驅動器等)連接到系統或網絡。隨著他們轉向“開放”或“商用”系統，SCADA提供商逐漸退出了硬件開發(fā)業(yè)務。這些提供商已轉向康柏、惠普和太陽微系統等系統提供商，因為他們在開發(fā)基本計算平臺和操作系統軟件方面擁有豐富的經驗。這使得SCADA供應商能夠將其開發(fā)集中在可以為系統增加特定價值的領域：SCADA主站的軟件。

第三代SCADA系統的主要改進來自WAN協議的使用，例如用于主站和通信設備之間通信的互聯網協議(IP)。這允許主站中負責與現場設備通信的部分通過廣域網“正確”與主站分離。供應商現在正在生產可以通過以太網連接與主站通信的RTU。該圖代表一個SCADA網絡系統。

通過WAN分發(fā)SCADA功能帶來的另一個優(yōu)勢是災難生存能力。在第二代系統中，SCADA處理在LAN上的分布提高了可靠性，但是如果容納SCADA主站的設施完全丟失，則整個系統也可能丟失。通過將處理分布在物理上獨立的位置，可以構建一個SCADA系統，該系統可以在任何一個位置的完全損失中幸存下來。對于一些將SCADA視為超關鍵職能的組織來說，這是一個真正的好處。

通過這種方式，位于其他國家某些偏遠地區(qū)的SCADA系統也可以訪問該系統并與之通信數據。這意味著SCADA系統現在不僅可以在單個工廠中使用，還可以用于物理位置相距甚遠的多個工廠。

SCADA開發(fā)工具

在工業(yè)環(huán)境中，SCADA系統至關重要，因為它們有助于提升生產效率，分析數據以實現更明智的決策，并傳達系統問題以幫助減少停機時間。只需在Sovit2D 開發(fā)平臺中拖拉拽圖形即可輕松設計、實施和修改。使用Sovit2D軟件設計 SCADA 可以節(jié)省三分之二的開發(fā)、修改時間。Sovit2D 遵循HTML5標準，基于B/S架構，無需安裝客戶端，支持2D、3D的畫面組態(tài)，輕松實現3D可視化功能及數字孿生，支持本地/云端部署，可輕松與用戶自有系統集成為綜合應用平臺。使用戶能根據自己的控制對象和控制目的的任意組態(tài)，完成最終的自動化控制工程。

審核編輯黃宇