什么是Web SCADA系统？

2024-06-30 07:16:09

目录

1、什么是Web SCADA系统？

2、Web SCADA应包括哪些功能及特性？

3、SCADA系统的演变历史

4、SCADA系统在企业数字化中的定位

5、SCADA系统如何与企业其他信息化系统协作

6、如何选择适合自己企业的SCADA系统

1、什么是Web SCADA系统？

其定义为，SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统，即数据采集与监视控制系统。SCADA系统是以计算机为基础的DCS自动化监控系统；它应用领域很广，可以应用于污水处理、自来水、电力、地下管廊、消防冶金、石油、化工、矿厂、制冷、路灯远控、燃气、铁路、汽车、电信、轨道交通、钢厂等领域的数据采集与监视控制以及过程控制等诸多领域。伴随着Web技术的发展及其技术越来越成熟，同时基于移动办公等的需要，基于最新Web技术的SCADA系统成为了大多数用户的选择

SCADA系统是一种监视、控制和数据采集系统，它广泛应用于工厂监控生产线和机器设备等；

2、Web SCADA应包括哪些功能及特性？

自由组态（HMI人机界面）：基于优秀的图形编辑、发布能力，将实时采集的数据与图形编辑能力进行有效结合，以更接近于现场环境的方式通过图形组态的方式将实时采集的数据、生产工艺等数据实时体现出来；

多协议支持：工业领域使用的通信协议有很多，如PROFIBUS、Modbus、CAN、EtherCAT、EthernetIP、Modbus/TCP、PROFINET、OPC UA，以及大量的厂商私有协议，一个成熟的SCADA平台要能够最大化的兼容市面上80%以上通用协议。

功能全：含物联网软硬件、集成数据采集和控制、报警（短信、邮件、VOIP）、趋势、报表、日志、视频、地图（百度、谷歌、高德等）、集群、冗余、分析、可视化、能源、设备、调度、配方、权限、安全管理、打印与输出、报警管理等模块。

冗余与集群：对于大型系统应考虑能够通过分散采集压力、冗余备份等功能实现工业现场7*24小时不间隔的实时数据采集与监视服务。

实时数据库：支持范围更多的时序类数据库，可为大数据及第三方平台提供实时数据支撑。

安全性高：平台要有优良的稳定性，同时要有较强的容错处理能力；工业类软件在技术先进性方面要不要求最先进，但在稳定性方面要求级别最高，以保证现场7*24小时不间隔的处理能力。

速度快：通过式种技术及模式的融合使WEB组态的运行效率、数据处理能力达到最快,以应对对实时性要求很高的行业。

扩展性强： 具有良好且灵活的扩展性一个平台的成熟性的标志，再完善的平台也需考虑用户个性化需求，方便用户自行对平台进行扩展以满足日常需要。

二次开发支持：针对动手能力强的企业或用户来说，可通过使用最新的WEB脚本技术、后端等技术，实现更加复杂的需求。

3、SCADA系统的演变历史

下面将网络上收集到的零碎信息，说明SCADA系统的整个发展历史，了解其历史将更有且于我们深入的了解SCADA系统，SCADA是如何从简单的单体架构逐渐发展成为基于云的架构平台，虽然但目前已经发展到了第四代，WEB SCADA也已经慢慢被企业及用户所熟悉并认可，但仍有不少的用户在使用着第二代、第三代的SCADA系统，这个替换的远程将是长期的。

第一代：单体SCADA

第一代的SCADA系统只有一个监控站，当时还没有PC及网络的概念，当时是使用一些大型的计算机针对一些关键的传感器进行监控。这一代的SCADA大部分以IBM等大型计算机为代表的第一代SCADA架构，如下图：

第二代：分布式SCADA

随着局域网（LAN）的发明，出现了分布式的SCADA系统，联网意味着可以拥有多个控制或是监控站，通过一套SCADA系统实现对多个监控点进行监控，虽然很少见，但第二代的SCADA系统目前仍有在使用中。

第三代：网络化架构SCADA

伴随着网络技术及各种通信协议的出现，广域网（WAN）也随着出现，SCADA系统可以实现联网及远程通信等功能，这意味着SCADA系统不仅可以单个工厂中使用，还可以在物理位置彼此远离的多个工厂中使用。通过网络架构，可以在任何地方访问数据和监控，甚至可以在不同的工厂位置外进行访问及控制。第三代的SCADA系统采用网络的架构，对于多个工厂控制也是集中式的，目前的大多数SCADA系统都是网络化的，基于网络架构构建。

第四代：物联网技术化(IOT)、Web SCADA

第四代的SCADA系统的产生，一是在WEB技术快速发展的阶段，同时世界各国积极的失去工业4.0智能制造的大前提之下，这也是我们当前在构建的物联网系统，它是工业4.0智能制造大革命的一部分，在这里，物联网（IOT）和分散式数据通信技术都很重要，这些新技术的出现为我们的架构提供了更多的自由和灵活性；

在工业4.0大环境下的SCADA系统，其合时机的应承载更多的期望，关键的一项即是互联互通，在工业4.0中所有的组件都应与SCADA保持相互通信，SCADA系统更是起到了承上启下的关键作用。前面几篇关于WEB SCADA的文章中有提供到了企业信息化中的断层（信息化和工业自动化），SCADA系统的出现将有效的解决这个断层，使企业的两化整合之路将走的更加顺畅，但这个过程仍然需要很长的路要走，我们所追求的4.0，就目前的现状来说也就能达到"工业2.5"的这个标准，这个过程需要被接受、被应用并且能够被普及，技术上的实现是快速的、自动化产线的改造也是短期的，但是思想的转变也许是跨世纪的工程。

4、SCADA系统在企业数字化中的定位

前面有提到过，SCADA系统在企业内起到承上启下的作用，如上图中“应用领域”所对应的是不同行业中在现场或车间内相应的自动化设备、仪器仪表、PLC等自动化程度较高的设备，黄色标记部分则是我们今天所提到的SCADA系统，其主要的使用是，实时采集、过程控制、工艺展示、监控预警、实时计算、优化调度等。SCADA系统将基于企业总线对生产现场的重点设备、仪器仪表等多种规格的自动化设备进行实时的数据采集、监视及控制，以达到以几乎接近于实时的状态对所生产的产品过程中的工艺、质量、设备、材料、环境等进行监控，这是企业做到高效生产的第一步，设备的实时运行所产生的数据先由控制层进行实时的控制，做到效率与工艺及质量间的最大化的平衡，通过SCADA系统的实施则有效的将各种开关量、模拟量等信息数据通过更加通俗易懂的图形化的方式实时展示出来，让生产人员、工艺、质量、设备等人员能够实时掌握生产现状，同时SCADA的存在将可能影响产品质量等相关的生产五要素进行了动作或行业的数据化，这个过程产生的数据在实时监控过程中已经体现了其价格，但其作用远不止如此，通过SCADA系统收集到的所有的数据将实时的归档至企业大数据库中，这些数据一可为后续的生产质量追溯、生产工艺异常、产品质量问题、人员行业等问题提供有效的分析保障，同是地为后续的智能制造进一步奠定基础。

5、SCADA系统如何与企业其他信息化系统协作

SCADA 系统位于自动化金字塔中的监视和监督级别。自动化金字塔是ISA-95和IEC 62264-3 中发布的一个概念，通过金字塔模式描述不同系统如何协同工作。在顶部，您拥有处理业务、计划和物流的所有信息系统。在底部，您拥有车间层的设备、自动化仪器仪表。SCADA 系统正好位于自动化金字塔的中间。IT（信息技术）与 OT（运营技术）相遇的地方。

SCADA 系统最下面是所有自动化控制技术，如 PLC、传感器等。SCADA 的工作实际上是控制和监视所有这些 OT。但同时还要从MES或ERP系统上面发送和接收信息。与业务和计划有关的信息。比如一个订单是如何被分解并在车间层一步步的从原材料加工成产品的。SCADA目前所在的层刚好与我们的两化融合层一致，信息化我们发展了多年，自动化技术我也独立的发展的多年，一种机缘巧合的关系将自动化与信息化在此进行了整合，使两者的融合发挥出1+1大于2的效果。原先从事ERP的顾问位应该很有感触，也就是很多年前大家经常说的"两张皮“，我的理解是车间的实际执行与录入到ERP系统后的所表现出的车间数据的严重不致性，二是数据的产生与在系统实际体现出来的时间滞后性，ERP时代更像是在事后分析数据的一个综合性工具，原因很多，归结其根是人的行为导致的，传统的ERP管理的人的行为，伴随着自动化设备的大面积出现，这些问题将得到有效的解决，我们将逐步从管理人的行为向管理设备进行过渡。

现在通过SCADA系统的实施可以将行为动作与数据进行实时结合，将问题的产生与解决逐步实现实时发生，实时解决与控制进行转变，这也是将工艺及质量成本讲到最低的一种有效方案，我们做到了实时，最终伴随着大数据越来越丰富将有望实现预防性管理，将问题的解决做到事前预防。

通过SCADA系统的实施，解决了企业内传统的ERP系统存在的数据实时性的问题，将生产要素最大化的实现了实时的消耗、实时的工艺反馈、质量反馈，通过实时成本则更加聚焦的让成本会计分析出成本增加的原因，进而有抓手实现企业的降本增效目的。比如先前的生产进度监控与实际的车间生产进度往往只少存在半天或者几个小时的时间差，但目前通过自动化技术与信息化系统的结合，可以将生产进度基于数据采集实时的反馈给MES系统进而反馈至ERP系统内，利于价值链部门及时做出相应的生产及市场管理决策，通过业务流程的梳理、优化及不断的迭代并通过MES系统、SCADA系统等多系统间的固化及协作，使工厂内的多个系统实现基于需求的流程自驱动式的管理，改变前期人管人的现状，这在不久的将来我们能够在更多的中小企业内看到类似的场景。

6、如何选择适合自己企业的SCADA系统

基于上述的分析，大家应该能够清晰的知道SCADA系统是干吗用的、在企业内的定位及与其他的信息化系统如何有效的衔接起来，本小节从多个方面出发帮你找到更加适合自己企业发展的SCADA系统，我们将重点从以下几个层面进行分析并说明，1、功能的全面性、2、协议支持度、3、稳定性、4、易用性、5、扩展性、6、开放性、7、使用成本等七个方面进行说明；

首先，要明确SCADA系统在本企业内的使用场景，这个过程基于企业的战略规划进行分析，因为战略规划决定了企业未来几年在哪几个方面是一个突破点，所以企业的战略规划将决定企业后续所有的生产与经营活动的一切，系统的选择也不能出其左右，基于战略规划会逐层的分解规划到各个价值链部门，各个部门将分解规划至具体的日常工作中，这时做为IT部门将进一步分解后的战略规划选择对应的SCADA系统，当然这一步依然无法定位到某几款系统上，但能够让我们进一步的缩小目标。

1、功能的全面性：SCADA系统的主要功能80%的功能是在数据采集、监控上，但其功能的全面性、兼容性也能从侧面反馈出这款SCADA系统的行业定位，基本的数据采集、组态、报警、实时曲线、报表等都属于基本的功能，但对于一些功能属于隐含性的如冗余与集群功能，当企业的业务量小、数据IO采集点数量不多时，可能用不到这些功能，但伴随着业务的增长、分公司的成立这个问题将变得很突出，所以如果有IO采集点数量大量增加、采集频率有要求、集团与分公司间有相互的生产监管要求的单位，需要提前做好相关的规划，避免企业需要时平台本身不能够很好的支持，导致平台更换成本的产生。

2、协议支持度：SCADA系统最关键的一项能力要求即是数据采集能力，数据采集能力的源头则是协议的支持度是否广泛，企业方应根据企业当前及未来的发展需要选择协议支持度多的SCADA平台，并了解当前SCADA平台是否在未来有新协议增加的可能，这是SCADA系统在企业内长期使用的一个根本。

3、稳定性：工业软件相对于以管理类为主的软件系统来说，因其所下对接仪器仪表，上对接管理信息化，处在企业的车间层，其稳定性则要求更高，能够保证7*24小时不间隔的持续的稳定性，技术先进性反而不是其追求的目标，所以首先要求产品方提供相应的产品评测证书、检测报告，同时基于实际的生产环境进行相应的极端性测试，看是否满足需要，同时通过相应的冗余及集群等功能进一步的增强系统稳定性、加强其持续服务的能力，同时通过系统所支持的发布模式也是一个参考的标准，目前较多的组态平台采用单一的模式，如C/S模式，客户机/服务器结构，即Client/Server结构，简称C/S结构或B/S模式，浏览器/服务器结构（Browser/Server结构，简称B/S结构），无论是在设计、开发时还是在运行时，因利于开发、维护等原因，当前大部分的SCADA系统采用B/S模式，但传统的C/S架构因为能够充分的利用硬件的资源，尤其用户在设计与开发时C/S架构更是具有绝对的优势，采用C/S及B/S相结合的方式是目前SCDADA最佳的组合方式，即满足了C/S的高效又兼容了B/S的快速发布、灵活部署的要求，但多种模式组合的SCADA系统设计与开发需要更加的紧凑、高效，需要投入更多的开发资源以做到平台间多模式的兼容度，下图展示了一款IGX WEB SCADA系统，其分为设计时、开发时，但发布后是B/S架构，其很好的兼容了两种开发模式，做到了多模式的优劣互补。

具体可参考： Ecava_IGX / Ecava WEB SCADA

4、易用性：易用性是一个成熟产品所应具备的基本能力，SCADA平台即要满足90%自动化及电气人员的使用需要，通过基本的“拖拉拽”实现低层数据的采集、监视及控制，同时还要满足其他10%拥有更多需求、拥有代码开发能力的人员的需要，所以一款良好的SCADA系统应首先满足90%的人的需要，其次应具备针对复杂逻辑通过JavaScript、VBS脚本语言及最新的WEB技术进行二次开发的支持能力。

5、扩展性：SCADA的扩展性，一是体现在平台购买后对于新协议的支持，二是是否可以通过新的编程语言及脚本扩展SCADA平台服务的能力。一个平台拥有不间断的可被持续挖掘的能力是一个平台持续发展的必要能力，这个能力大部分是将已有的功能加入了脚本支持功能或最新的WEB技术的支持功能，以增强平台的扩展性，比如内置了实时计算服务的SCADA平台，有过数据采集的小伙伴位都知道，我们采集的时序数据是不能直接用于管理决策的，往往需要对其进行数据的加工与处理才可以用于决策，这时就需要平台能够针对实时采集的数据通过一定的计算逻辑进行处理并将结果进行有效的输出供相应管理人员进行决策使用。

6、开放性：开放性更多的是体现在与企业现有的信息化系统的数据上通下达方面，作为第四代的SCADA系统，开放性更是决定其受欢迎的程度，当前阶段任何的系统都应将开放性当做首要的任务去完成，我们已经处在一个万物互联、多业态协作的历史大进程中，任何一方都无法被孤立，所以SCADA系统因在企业内的定位更是需要更好的开放性及丰富的接口，以满足企业内数据上通下通的要求，以实现企业的两化整合、数字化转型的目的。

7、使用成本：其涉及到采购成本及后续的使用成本两部分，个人闪为当前的SCADA平台未来更像是工业环境中基础的水、电、气一样的普及，所以越是基础的工业元素越应该以更低的成本方式被存在，被使用，被普及，伴随着中国成千上万的中小企业的崛起，那时SCADA平台更像是空气一样的普及，SCADA系统将被应用于各个行业，就像现在我们的电一样的存在着。

所以基于上述7个特性有选择的去寻找相应的SCADA系统，将有利于企业找到更加适合自己的平台。

以上是个人针对SCADA系统的一些个人的见解及分享，上述部分内容及图片来源于网络，如涉及版权请告知，以进行修改及优化，如各位对该文章感兴趣，欢迎各位私信、留言、评论，或可关注： Ecava_IGX / Ecava WEB SCADA

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