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PRESS CENTERSCADA 代表“Supervisory Control and Data Acquisition”。它是一个控制系统,使用计算机、网络数据通信和图形人机界面 (HMI) 来管理和控制工业过程。
基本的 SCADA 架构从可编程逻辑控制器 (PLC) 或远程终端单元 (RTU) 开始。PLC 和 RTU 是微型计算机,可与工厂机器、HMI、传感器和终端设备等一系列对象进行通信,然后将这些信息从这些对象路由到带有 SCADA 软件的计算机。
SCADA 系统包括部署在现场以收集实时数据的组件,以及用于实现数据收集和增强工业自动化的相关系统。SCADA 组件包括如下。
1.传感器和执行器
传感器是检测工业过程输入的设备或系统的一项功能。执行器是控制过程机制的设备或系统的一项功能。简单来说,传感器的功能类似于仪表或仪表,用于显示机器的状态;执行器的作用类似于开关、拨盘或控制阀,可用于控制设备。传感器和执行器均由 SCADA 现场控制器控制和监控。
2.SCADA 现场控制器
它们直接与传感器和执行器连接。有两类现场控制器:
远程遥测单元,也称为远程终端单元 (RTU),与传感器连接以收集遥测数据并将其转发到主系统以进行进一步操作。
可编程逻辑控制器 (PLC) 与执行器连接以控制工业过程,通常基于 RTU 收集的当前遥测数据以及为过程设定的标准。
3.SCADA 监控计算机
它们控制所有 SCADA 过程,用于从现场设备收集数据,并向这些设备发送命令以控制工业过程。
4.HMI 软件
这提供了一个系统,可以整合和呈现来自 SCADA 现场设备的数据,使操作员能够了解并在需要时修改 SCADA 控制过程的状态。
5.通信基础设施
这使得 SCADA 监控系统能够与现场设备和现场控制器进行通信。此基础设施使 SCADA 系统能够从现场设备收集数据并控制这些设备。
IIoT(Industrial Internet of Things) 是工业物联网,它与SCADA在工业自动化中有一些相似的作用,但技术架构和目标有所不同。
1.核心区别
特性 | SCADA | IIoT(工业物联网) |
---|---|---|
架构 | 集中化控制和数据采集 | 分布式架构,基于云计算和边缘计算 |
通信方式 | 传统工业通信协议(Modbus、PROFINET等) | 基于互联网协议,支持现代通信技术(MQTT、HTTP等) |
数据存储 | 数据主要存储在本地服务器,有限的云集成 | 数据存储在云端或分布式平台,支持大数据分析 |
设备管理 | 强调实时控制,传统现场设备与PLC/RTU连接 | 强调设备互联,支持智能设备与传感器大规模连接 |
扩展性 | 集中管理,扩展性较弱,适用于单一工业场景 | 具备高度扩展性,支持跨行业、跨区域设备的连接和管理 |
数据分析 | 数据分析以监控为主,趋势分析功能有限 | 依赖于大数据、AI、机器学习技术,进行深度分析与预测 |
远程管理 | 依赖于专用通信和固定终端 | 基于云平台,通过互联网实现全球远程监控和管理 |
2.共同点
数据采集:两者都依赖于现场设备采集数据,并实时传输到控制中心。
监控与控制:都可以通过操作员界面对设备进行监控和控制,区别在于IIoT在数据的处理和优化能力上更强大。
工业自动化支持:SCADA和IIoT都支持工业自动化,区别在于IIoT更多侧重于智能化、物联化的多设备协同管理,而SCADA则强调过程控制和现场管理。
SCADA 系统是硬件和软件组件的集合,允许制造单元执行特定功能。一些重要的功能包括
1.实时监控和收集数据
2.为了通过人机界面 (HMI) 与现场设备和控制站进行交互,
3.将系统事件记录到日志文件中
4.以虚拟方式控制制造过程
5.信息存储和报告
公共和私营部门的工业组织和公司使用 SCADA 系统来控制和保持效率,分发数据以做出更明智的决策,并传达系统问题以帮助减少停机时间。SCADA 系统在许多不同类型的企业中都能很好地工作,因为它们的范围可以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:
能源 食品和饮料 制造业 | 石油和天然气 电力 回收 | 运输 水和废水 以及更多 |
SCADA 的历史与企业计算的历史相似。最早的 SCADA 系统是在大型工业企业中实施的,因为它们首先开始将大型机计算资源与工业流程集成。
随着计算、网络和过程监测与控制系统的改进,SCADA 经历了以下四个阶段:
第一代(20世纪70年代以前):
这一代SCADA系统基于专用的计算机和操作系统,如电力自动化研究院开发的SD176系统和日立公司为中国铁路电气化远动系统设计的H-80M系统。这一代SCADA系统受限于当时的计算机技术,系统维护、升级以及与其他系统联网存在较大困难。
第二代(20世纪80年代):
这一代SCADA系统基于通用计算机,广泛采用VAX等其他计算机以及UNIX操作系统。在这一阶段,SCADA系统与电网调度自动化、经济运行分析、自动发电控制(AGC)以及网络分析结合,构成了能量管理系统(EMS)。但这一代SCADA系统仍然存在系统维护、升级困难以及联网能力有限的问题。
第三代(20世纪90年代):
这一阶段是SCADA/EMS系统在中国发展最快的时期。这一代SCADA系统按照开放的原则,基于分布式计算机网络和关系数据库技术,能够实现大范围联网。各种最新的计算机技术都被集成到SCADA系统中。同时,这一阶段中国在电力系统自动化和电网建设方面的投资也最大。
第四代(21世纪初至今):
第四代SCADA系统的主要特点是采用Internet技术、面向对象技术、神经网络技术和Java技术,继续扩大与其他系统的集成,综合考虑安全经济运行和商业化运营的需要。其采集的数据以产品为中心,关联分布人、机、料、法、环、检、研等要素,功能上围绕生产数据实时采集、生产设备过程监控、生产设备异常报警、数据分析、报表及仪表盘展示等方面
SCADA 是一个经过长期验证的工业控制系统,擅长实时监控、数据采集和设备控制,尤其在电力、能源等领域应用广泛。IIoT 则更加注重设备互联、大数据处理和云平台扩展能力,适合未来的大规模、分布式智能工业系统。两者各有优势,但在现代工业中,越来越多的企业通过将SCADA与IIoT结合,利用云计算、大数据和智能分析技术,实现更高效的工业自动化和智能化生产。