一、杭州匠興科技SCADA系統(tǒng)軟件概述

杭州匠興科技（） SCADA系統(tǒng) (SupervisoryControlAndDataAcquisition)，也叫監(jiān)測監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是對分布距離遠，生產(chǎn)單位分散的生產(chǎn)系統(tǒng)的一種數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視和控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以對工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)進行實時采集，并對其進行本地或遠程的自動控制，對工藝流程進行、實時的監(jiān)控，并為生產(chǎn)、高度、管理提供必要的數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設備控制、測量、參數(shù)調節(jié)以及各類信號報警等各項功能，通過網(wǎng)絡系統(tǒng)，能將生產(chǎn)現(xiàn)場的狀態(tài)傳輸?shù)讲煌谋O(jiān)控平臺以聲音、圖形、圖象等形式展示。

杭州匠興科技SCADA系統(tǒng)位于現(xiàn)場控制層和上層MES數(shù)據(jù)應用層之間，以OPC、TCP/IP、串口等幾種方式與控制層通訊，通過OPC、WCF、WebService、DCOM等方式將數(shù)據(jù)送往上層MES業(yè)務系統(tǒng)。

二、杭州匠興SCADA系統(tǒng)的運行

SCADA系統(tǒng)通過OPC/ModBUS/SECS等工業(yè)協(xié)議來連接工廠中的各種智能控制設備，并讓智能控制設備與生產(chǎn)過程和事務管理的設備或儀表相結合，實時感知設備各種參數(shù)的狀態(tài)，并將這些狀態(tài)信號轉換成數(shù)字信號，通過特定數(shù)字通信網(wǎng)絡傳遞到PLC設備中。

杭州匠興SCADA系統(tǒng)所連接的控制設備通常是PLC（可編程控制器），也可以是智能表，板卡等，接收到PLC、智能表、板卡等設備的反饋信息后，SCADA系統(tǒng)以聲音、圖形、圖象等方式顯示給用戶終端，以達到監(jiān)視的目的。通過SCADA系統(tǒng)與MES系統(tǒng)集成，SCADA系統(tǒng)負責與設備實時通訊、實時記錄與報警，其關鍵信息在處理之后，會傳遞與MES系統(tǒng)進行歸檔與業(yè)務邏輯處理，SCADA系統(tǒng)的某些事件(Event)能觸發(fā)MES中的流程事務（Transaction），同時MES中流程控制邏輯、作業(yè)參數(shù)、配方等信息也可以交由SCADA系統(tǒng)執(zhí)行。

三、杭州匠興SCADA系統(tǒng)軟件結構

匠興科技SCADA系統(tǒng)包括三大結構：下層現(xiàn)場設備層、中層過程監(jiān)控層、上層業(yè)務管理層，覆蓋從底層現(xiàn)場設備到上層信息網(wǎng)絡的不同層面，通過這三大結構，可以對工業(yè)生產(chǎn)過程進行數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控，還能完成與企業(yè)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和傳遞，比如ERP系統(tǒng)、MES系統(tǒng)等。

1、下層現(xiàn)場設備層

這一層負責直接控制功能，對工業(yè)過程現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集以及控制指令的執(zhí)行。包括各種傳感器、儀器儀表、動作器等現(xiàn)場設備，采用開放現(xiàn)場總線協(xié)議，各種現(xiàn)場設備以網(wǎng)絡節(jié)點的形式掛接在現(xiàn)場總線網(wǎng)絡上，構成實時的網(wǎng)絡化的現(xiàn)場控制系統(tǒng)。該現(xiàn)場設備層接收過程監(jiān)控層的監(jiān)控，并且向其傳輸各種現(xiàn)場數(shù)據(jù)。

下層現(xiàn)場設備層功能

數(shù)據(jù)采集：配置各種輸入設備（DI、AI等）進行數(shù)據(jù)采集

控制：配置各種輸出設備（DO、AO等）對現(xiàn)場設備進行控制

下層現(xiàn)場設備層設備類型

遠程終端單元（RTU）

RTU（Remote Terminal Unit,RTU）是安裝在遠程現(xiàn)場的電子設備，用來監(jiān)視和測量安裝在遠程現(xiàn)場的傳感器和設備，它具有提高信號傳輸可靠性、減輕主機負擔、減少信號電纜用量、節(jié)省安裝費用等方面優(yōu)點。

RTU的主要作用是進行數(shù)據(jù)采集及本地控制，進行本地控制時作為系統(tǒng)中一個獨立的工作站，可以獨立完成連鎖控制、前饋控制、反饋控制、PID等工業(yè)上常用的控制協(xié)調功能；進行數(shù)據(jù)采集時作為一個遠程數(shù)據(jù)通訊單元，完成或響應本站與中心站或其他站的通訊和遙控任務。

RTU的配置與程序執(zhí)行：主要配置有CPU模板、I/O（輸入/輸出）模板、通訊接口單元，以及通訊機、天線、電源、機箱等輔助設備；RTU能執(zhí)行的任務流程取決于下載到CPU中的程序，應用程序可用工程中常用的編程語言編寫，如梯形圖、C語言等，有些設備采用C語言編程。

PLC（中、小型）

典型的小型PLC產(chǎn)品有三菱的FX2N系統(tǒng)PLC、西門子的S7200系統(tǒng)、OMRON的CPM1A等；有些SCADA系統(tǒng)會選用中型的PLC產(chǎn)品，如三菱的Q系列、西門子的S7-300、A-B公司的ControlLogix和施耐德的Quantum系列等

PAC（可編程自動化控制器）

作為一種開放型的自動化控制設備，PAC在SCADA系統(tǒng)的下層現(xiàn)場設備層的應用逐步增多，主要產(chǎn)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和研華公司的ADAM-5510EKW等

智能儀表

在一些側重數(shù)據(jù)采集、信息集中管理與遠程監(jiān)管的應用中，遠程控制功能要求較低，在這類SCADA系統(tǒng)中，大量使用各種現(xiàn)場儀表作為下層設備層設備，如智能流量計量表、冷量熱量表、智能巡檢儀等。

2、中層過程監(jiān)控層

這一層主要側重監(jiān)控功能，一般由控制計算機完成，它與現(xiàn)場總線相連，或者通過專門的現(xiàn)場總線接口轉換器實現(xiàn)現(xiàn)場總線網(wǎng)段與以太網(wǎng)段的連接。這一層從現(xiàn)場設備層獲取工業(yè)過程的數(shù)據(jù)，完成運行參數(shù)監(jiān)視、報警和趨勢分析等功能，并發(fā)送各種控制指令。

中層過程監(jiān)控層組成

包括SCADA系統(tǒng)的主控服務器、備份服務器、數(shù)據(jù)庫服務器、人機界面、現(xiàn)場網(wǎng)絡和以太網(wǎng)的轉換設備等。

中層過程監(jiān)控層功能

數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)顯示

遠程監(jiān)控

報警和報警處理

事故追憶和趨勢分析

與其他應用系統(tǒng)的結合

選用工控機或商用機

中層過程監(jiān)控層一般采用工控機，因為工控機在商用計算機上進行了改裝與加固，以適應工業(yè)應用的要求，主要體現(xiàn)在：硬件結構、系統(tǒng)可靠性、抗干擾性和環(huán)境適應性等。隨著商業(yè)機可靠性不斷增強，以及商用機與工控機之間較大的價格差距，SCADA系統(tǒng)選用商用機作為中層上位機，對于可靠性要求高的場合，可以通過熱備等方式來實現(xiàn)。

3、上層業(yè)務管理層

主要是企業(yè)信息網(wǎng)絡，通常與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通，是普通的IP網(wǎng)絡，網(wǎng)絡中包括各種通用的服務器、主機、網(wǎng)絡設備、防護設備等，提供WEB、FTP、郵件等網(wǎng)絡服務。在SCADA控制網(wǎng)絡模型中，現(xiàn)場設備層與過程監(jiān)控層、業(yè)務管理層之間通過數(shù)據(jù)傳輸與交互，實現(xiàn)了控制網(wǎng)絡與信息網(wǎng)絡的緊密集成。另外，這一層通常還存在遠程用戶訪問點，允許遠程用戶通過瀏覽器等方式查詢網(wǎng)絡運行狀態(tài)以及現(xiàn)場設備的狀況，對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控。對于有權限的用戶還可以遠程修改各種設備參數(shù)和運行參數(shù)，從而在廣域網(wǎng)范圍實現(xiàn)工業(yè)過程的遠程監(jiān)控。

ERP的數(shù)據(jù)需求連接到車間，意味SCADA將成為ERP系統(tǒng)部署的橋梁。為了讓生產(chǎn)和車間數(shù)據(jù)傳輸?shù)紼RP系統(tǒng)，需要將SCADA和MES系統(tǒng)等生產(chǎn)系統(tǒng)所在的工業(yè)網(wǎng)絡連接到IT網(wǎng)絡。匠興科技SCADA系統(tǒng)大部分連接到企業(yè)網(wǎng)絡，通過虛擬專用網(wǎng)（VPN）可以從任何地方連接遠程訪問SCADA系統(tǒng)。

四、匠興科技SCADA系統(tǒng)的功能特點

1、圖形化界面。界面采用模塊化設計，并考慮整體工藝流程，數(shù)據(jù)點與界面進行緊密關聯(lián)，可圖形化展示工廠的生產(chǎn)工藝過程，并將機臺指標進行掛鉤及實時展示以方便人們可以直觀的監(jiān)視整個系統(tǒng)，查看采集上來的數(shù)據(jù)。整體界面加入了設備形象化處理元素，達到看圖便知的作用。

2.系統(tǒng)狀態(tài)動態(tài)模擬，SCADA系統(tǒng)一般都是實時性的把數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心，利用動態(tài)模擬可以很直觀的監(jiān)測系統(tǒng)。

3.實時資料和歷史趨勢。SCADA系統(tǒng)對各個數(shù)據(jù)點進行歷史記錄，記錄頻次達到秒級。只有將實時數(shù)據(jù)完整的記錄下來，并且在此基礎上利用相關的計算方式進行計算得出相關的數(shù)據(jù)，SCADA系統(tǒng)才可以起到真正的作用。

4.報警處理系統(tǒng)，當系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時，系統(tǒng)可以發(fā)出告警信息，以及時處理相關問題。評價SCADA系統(tǒng)可靠性和性的一個重要指標是看它能否不遺漏地處理多點同時報警。

5.數(shù)據(jù)采集及記錄，系統(tǒng)通過相關數(shù)據(jù)采集設備將分布在各個地點的數(shù)據(jù)采集到監(jiān)控中心，并且記錄下來供系統(tǒng)使用?？梢灾付ㄈ我鈺r間段去檢索數(shù)據(jù)，并形成數(shù)據(jù)表格及曲線走勢，幫助用戶更好的分析指標的穩(wěn)定性和是否存在異常；

6.數(shù)據(jù)分析，一個系統(tǒng)如果只是將各個采集點的數(shù)據(jù)采集記錄下來，其功能是不完整的，只有將數(shù)據(jù)進行相關的分析，并且通過分析得出相關的結論以提供給人們參考，這樣才可以真正的起到作用。

7.報表輸出，將系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進行分析之后，得出相關的結論，形成報表輸出。