1.2 SCADA系统概述

1.2.1 SCADA系统及其典型特征

SCADA是英文“Supervisory Control And Data Acquisition”的简称，直译成中文就是“监督控制与数据采集”。此外，国内还有文献将其翻译成“数据采集与监视控制”。但英文“Supervisory”本身没有“视”的意思，而是监督、管理的含义。英文单词“Surveillance”具有监视、监督的含义。当然，SCADA系统的一些监控功能是通过人机界面来实现的，即操作人员通过看人机界面，了解系统的运行状态，远程调控现场设备的运行。在一些行业标准中，还把SCADA称作“数据采集与监控”，这种译法有其一定意义，即数据采集在先，监控在后，强调数据采集的基础作用。SCADA的叫法不同也说明了SCADA系统的使用面很广、行业跨度大，但这并不影响其应用。

SCADA系统的应用领域极为广泛，行业跨度大，有鲜明的行业特点，不同行业的SCADA系统的结构有其自身的特点，设备的名称甚至不一样。本书从SCADA系统的共性角度出发，对SCADA的组成、结构与功能进行介绍。

无论是哪个领域的SCADA系统，其体系结构、功能基本都是一致的，即该系统至少包含两个层次的设备和通信网络，具有监督控制与数据采集功能。图1.9所示为大型油田SCADA系统结构示意图。该系统包括位于井口的现场控制层设备（如RTU）、转接站监控子系统、联合站工业控制系统（通常采用DCS）和油田中心站监控管理系统。这种结构在其他类似的监控系统中经常可以看到，如城市公用事业（自来水、污水处理、燃气）远程监控系统、油气远距离输送控制系统、电力调度自动化系统等。

目前对SCADA系统并无统一的定义，参考国内外的一些文献，这里给出一个SCADA系统的定义：SCADA系统是一类功能强大的计算机远程监督控制与数据采集系统，它综合利用计算机技术、控制技术、通信与网络技术，完成对测控点分散的各种过程或设备的实时数据采集，对本地或远程的自动控制，以及对运行过程的全面实时监控、管理、安全控制，并为MES等上级系统提供必要的数据接口，接受上级系统的调度和管理。

一般来讲，SCADA主要用于对测控点十分分散、分布范围广泛的生产过程或设备的监控，通常情况下，测控现场是无人或少人值守的。SCADA一般由处于测控现场的监督控制与数据采集终端设备（通常称作下位机，Slave Computer），以及位于中控室的集中监视、管理和远程监控功能的计算机（通常称作上位机，Master Computer或Master Terminal Unit）。复杂的SCADA系统可以有多个现场监控中心，每个现场监控中心与一定数量的现场控制站通信，完成对一定范围内的设备的监控。上一层的调度中心再和现场监控中心通信，对整个现场设备进行远程监控，对整个被控设备、过程进行集中管理。对于重要的远程监控系统，如西气东输SCADA系统这样的关键基础设施工业控制系统，除了具有常规的现场控制系统，以及多个现场监控中心，在通信层还会采取冗余措施，以提高系统的可用性，在现场站点还会采用安全仪表系统，以降低发生事故的风险，提高安全性。对通信系统要进行加密，以确保数据的保密性等。

需要说明的是，虽然可以采用一台计算机配接各种I/O卡件，运行自行开发的应用软件也可以实现监督控制与数据采集，但是这类小规模的系统并不是本书重点介绍的内容。当然，本书介绍的内容也可以帮助读者开发这种小型的SCADA系统。

图1.9 油田大型SCADA系统结构示意图