什麼是SCADA？

SCADA 代表  監督控制和資料採集系統。SCADA系統是一種基於軟體的應用程式，在工業製造領域，用於控制一系列硬體元件。此外，正如首字母縮略詞所暗示的那樣，SCADA系統將包含一個資料元件，該元件將向使用者提供系統的歷史概述。此類系統用於製造環境，以整合對多條生產線的控制，收集可操作的資料並推動業務決策，從而實現過程控制和改進。

SCADA系統任務和元件

SCADA系統任務

SCADA系統通常會管理整個製造工廠或其中的大部分。SCADA系統的實施考慮到了特定的目標。為了更好地理解系統實施過程，以下是SCADA的主要任務：

• 控制工廠車間的製造裝置
• 控制和檢視工廠車間裝置：可程式設計邏輯控制器、感測器、閥門、變頻驅動器、溫度探頭等
• 實時顯示關鍵過程資訊
• 歷史資料的採集、儲存和顯示

SCADA系統的架構是透過直接連線到製造堆疊中的上下層來實現的。讓我們檢查每個元件以及它如何繫結到SCADA系統中。

儀表層

儀表層（Instrumentation）包含負責獲取資訊並直接控制過程的所有工廠車間裝置。這包括光眼、溫度探頭、氣動閥、變頻驅動器、電機、流量計等。換句話說，直接傳送或接收數字或模擬訊號的每個裝置都被視為駐留在該層內。這一層不會直接與SCADA通訊。但是，SCADA系統從PLC接收資訊，該PLC將與該層通訊。

想象一下，同一臺磨床能夠出現故障。由於缺乏維護(低油位)、不可預見的故障(進料處堵塞)或操作員失誤(安全門開啟)，它可能會停止。這些故障狀態中的每一個都由直接在電氣皮膚上的 LED 顯示。由於我們有這些資訊，我們可以選擇將其新增到HMI中，為操作員提供更精細的反饋機制，從而消除固有故障。

PLC 和人機介面層

儀表層（Instrumentation）中的裝置與 PLC 介面。PLC透過輸入接收資訊來了解過程的當前狀態，並透過使用輸出來做出決策和控制過程。人機介面(HMI)是一個本地螢幕，允許操作員觀察過程的狀態並控制某些部分。典型的HMI系統將顯示系統的當前狀態，與資產相關的警報以及用於進行調整的控制螢幕。HMI會將資訊傳送到PLC，反之亦然；它不會直接與檢測互動。

SCADA層

SCADA系統將直接與製造車間的多個PLC通訊。此外，許多SCADA系統要求控制系統工程師建立一個通訊層，該通訊層將在每個PLC中例項化，以便相應地傳遞資料。這一層中的一個重要基礎設施是網路。儘管PLC和HMI層需要資料網路，但由於SCADA系統將消耗大量資料，因此會對工廠網路造成額外的壓力。

除了地板人機介面之外，SCADA系統還能夠提供HMI服務。主要區別在於，基於SCADA的HMI解決方案將聯網到伺服器，而PLC和HMI層的解決方案僅與本地PLC通訊。SCADA系統將實施一個資料庫來儲存從工廠車間收集的資料。該資料庫可能專用於系統或與上述層共享。通常，在可以改造MES系統的新安裝期間，會將資料庫集中到一個位置，並備份冗餘。

製造執行系統層

製造執行系統層（MES）將收集有關製造過程的資訊，並提供原材料到最終產品資訊的高階概述。換句話說，該系統通常會根據生產的最終產品跟蹤進入工廠的原材料數量和生產活動的結果。

這些系統包括幾個各種型別的子系統。OEE，或整體裝置效率，允許製造工廠跟蹤製造車間裝置的可靠性。此外，OEE被用作關鍵的製造指標，它將提供有關每種資產生產率的管理資訊。MES系統用於製造，分銷，供應鏈運營等。

企業資源規劃層

企業資源規劃層（ERP）系統擴充套件到製造設施之外。它們有助於向第三方跟蹤資產、原材料和成品。這些可能包括供應商、供應商、配送中心等。這些系統的目標是提供操作流程的資料和問責制。ERP將建立必要的資訊來管理運輸，接收，運輸，採購等。

SCADA系統元件

SCADA系統通常是指操作的基礎軟體元件。但是，如上所述，SCADA系統將依賴於製造環境中的多個硬體元件。在本節中，我們將探討這些元件及其在系統中的角色。

伺服器基礎結構

SCADA軟體在位於設施內或雲中的伺服器上執行。該層的適當實現非常關鍵，並將影響SCADA系統捕獲的資料的可靠性和準確性。伺服器基礎結構的正確實現將透過雙冗餘可靠，透過虛擬機器進行擴充套件，並透過適當的網路基礎結構正確聯網。

網路

由於大量資料流向SCADA系統，因此需要正確建立網路基礎設施才能實現最佳執行。此外，各種各樣的工業網路協議使得在實踐中難以建立這一點。就最佳實踐而言，工業製造工廠在部署SCADA之前應具有已建立的網路。但是，這兩種整合可以並行進行。為支援不斷增長的SCADA系統而構建的網路將包括交換機冗餘，路由表和VLAN，用於分段工廠以及冗餘硬體，以消除故障點。

視覺化和人機介面

SCADA系統將從製造車間收集資料，並透過專用的視覺化介質提供資料。這些可能是整個樓層的專用人機介面(HMI)，控制室內的計算機，Web介面和移動應用程式。無論使用何種媒介，資料的呈現在系統中都起著重要作用。因此，重要的是要了解誰將使用SCADA系統以及如何將此資訊傳送到這些裝置。最簡單的SCADA實施只會將資料提供給工廠管理層。

SCADA可以利用分散式拓撲來部署現場的HMI系統。換句話說，資料和控制系統將以節點的形式從伺服器到地板應用程式提供服務。這種整合需要到目前為止提到的元件，並且由於透過這種分配所需的終端成本低，為製造工廠節省了大量成本。

可程式設計邏輯控制器

PLC是SCADA與之互動最多的裝置;資料將在兩者之間連續流動。因此，必須在兩端建立強大的實現。從 PLC 向上傳送的資料應該是準確的、緩衝的，並且在斷開連線的情況下仍然可用。PLC端通常透過高效的程式碼滿足這一要求，這些程式碼將在建立與SCADA資料庫的連線之前將資料儲存一段時間。

SCADA組態軟體

Sovit2D是一款功能強大的基於Web的視覺化2D組態軟體 ，採用標準HTML5技術，基於B/S架構進行開發，支援WEB端呈現，支援在瀏覽器端完成便捷的人機互動，簡單的拖拽即可完成視覺化頁面的設計。可快速構建和部署可擴充套件的SCADA、HMI、儀表板或IIoT系統。使用Sovit2D組態編輯器，可以建立現代化、視覺化、形象化的流程，來反映機器裝置和實時資料的狀態，為自動化工業工廠的控制儀表進行個性化設計。