SCADA(数据采集与监控系统)
数据采集与监控系统(英语:supervisory control and data acquisition,缩写为SCADA)一般是有监控程序及资料收集能力的电脑控制系统。可以用在工业程序、基础设施或是设备中。
系统的组成元素
SCADA系统会包括以下的子系统:
- 人机界面(human machine interface,缩写为HMI)是一个可以显示程序状态的设备,操作员可以依此设备监控及控制程序。
- (电脑)监控系统可以采集数据,也可以提交命令监控程序的进行。
- 远程终端控制系统(缩写为RTU)连接许多程序中用到的传感器,数据采集后将数字的资料发送给监控系统。
- 可编程逻辑控制器(programmable logic controller,缩写为PLC)因为其价格便宜,用途广泛,也常用作现场设备,取代特殊功能的远程终端控制系统(RTU)。
- 通信网络则是提供监控系统及RTU(或PLC)之间传输资料的管道。
系统概念
SCADA一词是指一个可以监控及控制所有设备的集中式系统,或是在由分散在一个区域(小到一个工厂,大到一个国家)中许多系统的组合。其中大部分的控制是由远程终端控制系统(RTU)或PLC进行,主系统一般只作系统监控层级的控制。例如在一个系统中,由PLC来控制制程中冷却水的流量,而SCADA系统可以让操作员改变流量的目标值,设置需显示及记录的警告条件(例如流量过低,温度过高)。PLC或RTU会利用回授控制来控制流量或温度,而SCADA则监控系统的整体性能。
数据采集由RTU或PLC进行,包括读取传感器资料,依SCADA需求通信发送设备的状态报告。资料有特定的格式,控制室中的操作员可以用HMI了解系统状态,并决定是否要调整RTU(或PLC)的控制,或是暂停正常的控制,进行特殊的处理。资料也会发送到历史记录器,一般会是架构在商用的数据库管理系统上,以便追踪趋势并进行分析。
SCADA系统会配合分布式数据库使用,一般称为标签数据库(tag database),其中的资料元素称为标签(tag)或点(point)。一个点表示一个单一的输入或输出值,可能是由系统所监控或是控制。点可以是硬件(hard)的或是软件(soft)的。一个硬件的点表示系统中实际的输入或是输出,而软件的点则是根据其他点进行数学运算或逻辑运算后的结果(有些系统会把所有的点都视为软件的点,无视其实际上是硬件或软件)。一个点通常都是会以资料-时间戳记对的方式存储,其中有资料,以及资料计算或记录时的时间戳记。一个点的历史记录即可以用一连串的资料-时间戳记对所表示。常常也会在存储时加上其他的信息,例如现场设备或PLC暂存器的路径,设计的注解及警告信息。