SCADA系統技術的分析

　　一、SCADA系統介紹

　　SCADA是SupervisoryControIAndDataAcquiSitionSystem（數據采集與監視控制系統）的縮寫，SCADA系統是對分布距離遠，生產單位分散的生產系統的一種數據采集、監視和控制系統。它應用領域很廣，可以應用于電力、冶金、石油、化工等領域的數據采集與監視控制以及過程控制等諸多領域，其中在電力系統中的應用更為廣泛，發展技術也最為成熟。它在遠動系統中占重要地位，可以對現場的運行設備進行監視和控制，以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能，即我們所知的“四遙”功能。RTU（遠程終端單元），FTU（饋線終端單元）是它的重要組成部分。在現今的變電站綜合自動化建設中起了相當重要的作用。它是架構在PC之上的生產自動化控制系統。當然不同領域的應用，所需功能也不盡相同，但是它們都具有以下基本特色：圖形操作介面；系統狀態動態模擬；即時和歷史資料趨勢曲線顯示；警報處理系統；資料獲取取與記錄；報表輸出。

　　二、SCADA模塊構成

　　SCADA系統會包括以下的子系統：

　　1、人機界面（humanmachineinterface，簡稱HMI）是一個可以顯示程序狀態的設備，操作員可以依此設備監控及控制程序。

　　人機界面（或簡稱為HMI）一個可以顯示程序狀態的設備，操作員可以依此設備監控及控制程序。HMI會鏈接到SCADA系統的數據庫及軟件，讀取相關信息，以顯示趨勢、診斷數據及相關管理用的信息，如定期維護程序、物流信息、特定傳感器或機器的細部線路圖、或是可以協助故障排除的專家系統。

　　HMI系統常會用圖像的方式顯示系統的信息，而且會用圖像模擬實際的系統。操作員可以看到待控制系統的示意圖。例如一個連接到管路的泵浦圖標，可以顯示泵浦正在運轉，及管路中液體的流量，操作員可以使泵浦停機，HMI軟件會顯示管路中液體流量隨時間下降。模擬圖會包括線路圖及示意圖來表示制程中的元素，也可能用制程設備的圖片，上面再加上動畫說明制程情形。

　　SCADA系統的HMI軟件一般會包括繪圖軟件，可以讓系統維護者修改系統在HMI中的呈現方式。呈現方式可以簡單到只有屏幕上的燈號，用燈號表示現場實際的狀態情形，也可以復雜到是用多臺投影機顯示摩天大樓中所有的電梯位置或是鐵路中所有列車的位置。

　　實現SCADA系統時，警告處理是很重要的一個部份。系統會監控指定的警告條件是否成立，以確定是否有警告事件發生。當有警告事件時，系統會采取對應的行動，例如啟動一個或多個警告指示，或發出電子郵件或短信給系統管理者或SCADA操作員，告知已有警告事件。SCADA操作員需確認警告事件，有些警告事件在確認后其警告指示就會關閉，也有一些警告指示要在警告條件清除后才會關閉。

　　2、（計算機）監控系統可以采集數據，也可以提交命令監控程序的進行。

　　3、遠程終端控制系統（RemoteTerminalUnit，簡稱RTU）連接許多程序中用到的傳感器，數據采集（Dataacquisition）后將數字的數據傳送給監控系統。

　　遠程終端控制系統（RTU）可連接到其他設備。RTU可將設備上的電氣信號轉換為數字的值，例如一個開關或閥開/關的狀態，或是儀器量測到的壓力、流量、電壓或電流。也可以借由信號轉換及傳送信號來控制設備，例如特定開關或閥的打開/關閉，或是設置一個泵浦的速度。

　　4、可編程邏輯控制器（programmablelogiccontroller，簡稱PLC）因為其價格便宜，用途廣泛，也常用作現場設備，取代特殊功能的遠程終端控制系統。

　　SCADA是調度管理層，PLC是現場設備層。PLC系統，即可編程控制器，適用于工業現場的測量控制，現場測控功能強，性能穩定，可靠性高，技術成熟，使用廣泛，價格合理。SCADA的重點是在監視、控制，可以實現部分邏輯功能，基本用于上位；PLC單純的實現邏輯功能和控制，不提供人機界面，實現操作需借助與按鈕指示燈、HMI以及SCADA系統；

　　5、通信網絡則是提供監控系統及RTU（或PLC）之間傳輸數據的管道。

　　傳統的SCADA系統會使用廣播、串行或是調制解調器來達到通信的機能，有些大型的SCADA系統（例如發電廠或鐵路）也常會使用架構在同步光網絡（SONET）或同步數字體系（SDH）上的以太網或網絡協議。SCADA系統中的遠程管理或監視機能常稱為遙測。