1.2 SCADA系統概述

1.2.1 SCADA系統及其典型特征

SCADA是英文“Supervisory Control And Data Acquisition”的簡稱，直譯成中文就是“監督控制與數據采集”。此外，國內還有文獻將其翻譯成“數據采集與監視控制”。但英文“Supervisory”本身沒有“視”的意思，而是監督、管理的含義。英文單詞“Surveillance”具有監視、監督的含義。當然，SCADA系統的一些監控功能是通過人機界面來實現的，即操作人員通過看人機界面，了解系統的運行狀態，遠程調控現場設備的運行。在一些行業標準中，還把SCADA稱作“數據采集與監控”，這種譯法有其一定意義，即數據采集在先，監控在后，強調數據采集的基礎作用。SCADA的叫法不同也說明了SCADA系統的使用面很廣、行業跨度大，但這并不影響其應用。

SCADA系統的應用領域極為廣泛，行業跨度大，有鮮明的行業特點，不同行業的SCADA系統的結構有其自身的特點，設備的名稱甚至不一樣。本書從SCADA系統的共性角度出發，對SCADA的組成、結構與功能進行介紹。

無論是哪個領域的SCADA系統，其體系結構、功能基本都是一致的，即該系統至少包含兩個層次的設備和通信網絡，具有監督控制與數據采集功能。圖1.9所示為大型油田SCADA系統結構示意圖。該系統包括位于井口的現場控制層設備（如RTU）、轉接站監控子系統、聯合站工業控制系統（通常采用DCS）和油田中心站監控管理系統。這種結構在其他類似的監控系統中經?？梢钥吹?，如城市公用事業（自來水、污水處理、燃氣）遠程監控系統、油氣遠距離輸送控制系統、電力調度自動化系統等。

目前對SCADA系統并無統一的定義，參考國內外的一些文獻，這里給出一個SCADA系統的定義：SCADA系統是一類功能強大的計算機遠程監督控制與數據采集系統，它綜合利用計算機技術、控制技術、通信與網絡技術，完成對測控點分散的各種過程或設備的實時數據采集，對本地或遠程的自動控制，以及對運行過程的全面實時監控、管理、安全控制，并為MES等上級系統提供必要的數據接口，接受上級系統的調度和管理。

一般來講，SCADA主要用于對測控點十分分散、分布范圍廣泛的生產過程或設備的監控，通常情況下，測控現場是無人或少人值守的。SCADA一般由處于測控現場的監督控制與數據采集終端設備（通常稱作下位機，Slave Computer），以及位于中控室的集中監視、管理和遠程監控功能的計算機（通常稱作上位機，Master Computer或Master Terminal Unit）。復雜的SCADA系統可以有多個現場監控中心，每個現場監控中心與一定數量的現場控制站通信，完成對一定范圍內的設備的監控。上一層的調度中心再和現場監控中心通信，對整個現場設備進行遠程監控，對整個被控設備、過程進行集中管理。對于重要的遠程監控系統，如西氣東輸SCADA系統這樣的關鍵基礎設施工業控制系統，除了具有常規的現場控制系統，以及多個現場監控中心，在通信層還會采取冗余措施，以提高系統的可用性，在現場站點還會采用安全儀表系統，以降低發生事故的風險，提高安全性。對通信系統要進行加密，以確保數據的保密性等。

需要說明的是，雖然可以采用一臺計算機配接各種I/O卡件，運行自行開發的應用軟件也可以實現監督控制與數據采集，但是這類小規模的系統并不是本書重點介紹的內容。當然，本書介紹的內容也可以幫助讀者開發這種小型的SCADA系統。

圖1.9 油田大型SCADA系統結構示意圖