SCADA系统是如何采集信息的？

2018-06-18 10:32:03    6576次浏览

一、杭州匠兴科技SCADA系统软件概述

杭州匠兴科技（） SCADA系统 (SupervisoryControlAndDataAcquisition)，也叫监测监控及数据采集系统，是对分布距离远，生产单位分散的生产系统的一种数据采集、监视和控制系统。该系统可以对工业现场数据进行实时采集，并对其进行本地或远程的自动控制，对工艺流程进行、实时的监控，并为生产、高度、管理提供必要的数据支撑，实现数据采集、设备控制、测量、参数调节以及各类信号报警等各项功能，通过网络系统，能将生产现场的状态传输到不同的监控平台以声音、图形、图象等形式展示。

杭州匠兴科技SCADA系统位于现场控制层和上层MES数据应用层之间，以OPC、TCP/IP、串口等几种方式与控制层通讯，通过OPC、WCF、WebService、DCOM等方式将数据送往上层MES业务系统。

二、杭州匠兴SCADA系统的运行

SCADA系统通过OPC/ModBUS/SECS等工业协议来连接工厂中的各种智能控制设备，并让智能控制设备与生产过程和事务管理的设备或仪表相结合，实时感知设备各种参数的状态，并将这些状态信号转换成数字信号，通过特定数字通信网络传递到PLC设备中。

杭州匠兴SCADA系统所连接的控制设备通常是PLC（可编程控制器），也可以是智能表，板卡等，接收到PLC、智能表、板卡等设备的反馈信息后，SCADA系统以声音、图形、图象等方式显示给用户终端，以达到监视的目的。通过SCADA系统与MES系统集成，SCADA系统负责与设备实时通讯、实时记录与报警，其关键信息在处理之后，会传递与MES系统进行归档与业务逻辑处理，SCADA系统的某些事件(Event)能触发MES中的流程事务（Transaction），同时MES中流程控制逻辑、作业参数、配方等信息也可以交由SCADA系统执行。

三、杭州匠兴SCADA系统软件结构

匠兴科技SCADA系统包括三大结构：下层现场设备层、中层过程监控层、上层业务管理层，覆盖从底层现场设备到上层信息网络的不同层面，通过这三大结构，可以对工业生产过程进行数据采集及监控，还能完成与企业信息系统的数据交换和传递，比如ERP系统、MES系统等。

1、下层现场设备层

这一层负责直接控制功能，对工业过程现场数据采集以及控制指令的执行。包括各种传感器、仪器仪表、动作器等现场设备，采用开放现场总线协议，各种现场设备以网络节点的形式挂接在现场总线网络上，构成实时的网络化的现场控制系统。该现场设备层接收过程监控层的监控，并且向其传输各种现场数据。

下层现场设备层功能

数据采集：配置各种输入设备（DI、AI等）进行数据采集

控制：配置各种输出设备（DO、AO等）对现场设备进行控制

下层现场设备层设备类型

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，它具有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优点。

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，可以独立完成连锁控制、前馈控制、反馈控制、PID等工业上常用的控制协调功能；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他站的通讯和遥控任务。

RTU的配置与程序执行：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。

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；有些SCADA系统会选用中型的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

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系统的下层现场设备层的应用逐步增多，主要产品有：GE

Fanuc公司的PACSystemsRX3i/7i、NI公司的Compact

FieldPoint、Beckoff公司的CX1000、A-B公司的CompactLogix和研华公司的ADAM-5510EKW等

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作为下层设备层设备，如智能流量计量表、冷量热量表、智能巡检仪等。

2、中层过程监控层

这一层主要侧重监控功能，一般由控制计算机完成，它与现场总线相连，或者通过专门的现场总线接口转换器实现现场总线网段与以太网段的连接。这一层从现场设备层获取工业过程的数据，完成运行参数监视、报警和趋势分析等功能，并发送各种控制指令。

中层过程监控层组成

包括SCADA系统的主控服务器、备份服务器、数据库服务器、人机界面、现场网络和以太网的转换设备等。

中层过程监控层功能

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

选用工控机或商用机

中层过程监控层一般采用工控机，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、抗干扰性和环境适应性等。随着商业机可靠性不断增强，以及商用机与工控机之间较大的价格差距，SCADA系统选用商用机作为中层上位机，对于可靠性要求高的场合，可以通过热备等方式来实现。

3、上层业务管理层

主要是企业信息网络，通常与互联网联通，是普通的IP网络，网络中包括各种通用的服务器、主机、网络设备、防护设备等，提供WEB、FTP、邮件等网络服务。在SCADA控制网络模型中，现场设备层与过程监控层、业务管理层之间通过数据传输与交互，实现了控制网络与信息网络的紧密集成。另外，这一层通常还存在远程用户访问点，允许远程用户通过浏览器等方式查询网络运行状态以及现场设备的状况，对生产过程进行实时监控。对于有权限的用户还可以远程修改各种设备参数和运行参数，从而在广域网范围实现工业过程的远程监控。

ERP的数据需求连接到车间，意味SCADA将成为ERP系统部署的桥梁。为了让生产和车间数据传输到ERP系统，需要将SCADA和MES系统等生产系统所在的工业网络连接到IT网络。匠兴科技SCADA系统大部分连接到企业网络，通过虚拟专用网（VPN）可以从任何地方连接远程访问SCADA系统。

四、匠兴科技SCADA系统的功能特点

1、图形化界面。界面采用模块化设计，并考虑整体工艺流程，数据点与界面进行紧密关联，可图形化展示工厂的生产工艺过程，并将机台指标进行挂钩及实时展示以方便人们可以直观的监视整个系统，查看采集上来的数据。整体界面加入了设备形象化处理元素，达到看图便知的作用。

2.系统状态动态模拟，SCADA系统一般都是实时性的把数据传送到监控中心，利用动态模拟可以很直观的监测系统。

3.实时资料和历史趋势。SCADA系统对各个数据点进行历史记录，记录频次达到秒级。只有将实时数据完整的记录下来，并且在此基础上利用相关的计算方式进行计算得出相关的数据，SCADA系统才可以起到真正的作用。

4.报警处理系统，当系统出现异常情况时，系统可以发出告警信息，以及时处理相关问题。评价SCADA系统可靠性和性的一个重要指标是看它能否不遗漏地处理多点同时报警。

5.数据采集及记录，系统通过相关数据采集设备将分布在各个地点的数据采集到监控中心，并且记录下来供系统使用。可以指定任意时间段去检索数据，并形成数据表格及曲线走势，帮助用户更好的分析指标的稳定性和是否存在异常；

6.数据分析，一个系统如果只是将各个采集点的数据采集记录下来，其功能是不完整的，只有将数据进行相关的分析，并且通过分析得出相关的结论以提供给人们参考，这样才可以真正的起到作用。

7.报表输出，将系统采集的数据进行分析之后，得出相关的结论，形成报表输出。