第2章 數(shù)據(jù)通信與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

2.1 SCADA系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)通信

數(shù)據(jù)通信是完成數(shù)據(jù)編碼、傳輸、轉(zhuǎn)換、存儲(chǔ)、處理的過(guò)程，是計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。測(cè)控現(xiàn)場(chǎng)的儀表、控制裝置與上、下位機(jī)的數(shù)據(jù)通信是確保系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保證和先決條件。與一般的控制系統(tǒng)相比，SCADA固有的測(cè)控點(diǎn)分散、測(cè)控范圍廣的特點(diǎn)決定了整個(gè)通信子系統(tǒng)在SCADA系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中起到了更加重要的作用。

在SCADA系統(tǒng)中，通常包含以下幾種數(shù)據(jù)通信過(guò)程。

1）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站點(diǎn)儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)與下位機(jī)的通信

傳統(tǒng)上，現(xiàn)場(chǎng)儀表及各種其他類型的測(cè)控設(shè)備與下位機(jī)的通信多數(shù)是采用平行接線，即采用硬接線方式把每個(gè)測(cè)控點(diǎn)連接到控制系統(tǒng)的I/O設(shè)備上。這種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的布線方式，在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)出現(xiàn)后顯得落后，特別是當(dāng)測(cè)控點(diǎn)十分分散時(shí)。目前，多數(shù)SCADA系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控站多采用現(xiàn)場(chǎng)總線與平行接線混合的方式。下位機(jī)系統(tǒng)配置現(xiàn)場(chǎng)總線接口，在測(cè)控點(diǎn)相對(duì)集中的設(shè)備附近設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)I/O站，現(xiàn)場(chǎng)I/O站與下位機(jī)系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線通信。在一些布線不方便的地方，也會(huì)采用短程無(wú)線通信技術(shù)。

2）下位機(jī)系統(tǒng)與SCADA服務(wù)器（上位機(jī)）的遠(yuǎn)程通信

SCADA系統(tǒng)的通信子系統(tǒng)中，上、下位機(jī)之間的通信最復(fù)雜。這主要是因?yàn)橄挛粰C(jī)數(shù)量較多，下位機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與型號(hào)等呈現(xiàn)多樣化；此外，上、下位機(jī)物理距離通常較大，從幾百米、幾千米到上百千米甚至更遠(yuǎn)。通常在一個(gè)大型的SCADA系統(tǒng)，上、下位機(jī)的通信形式十分多樣，從通信介質(zhì)看，既有有線通信，也有無(wú)線通信，其中以無(wú)線通信為主，有線通信為輔。無(wú)線通信中，包括數(shù)傳電臺(tái)、微波、GPRS和衛(wèi)星等。

3）監(jiān)控中心不同功能計(jì)算機(jī)之間的通信

在SCADA系統(tǒng)監(jiān)控中心配置各種功能的計(jì)算和服務(wù)器，它們各自承擔(dān)一定的作用，同時(shí)又要進(jìn)行快速數(shù)據(jù)交換和信息共享。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，監(jiān)控中心的計(jì)算機(jī)普遍采用以太網(wǎng)連接，采用高速交換機(jī)以及帶寬可高達(dá)100M甚至更高的傳輸介質(zhì)。在過(guò)去，以太網(wǎng)的主要缺點(diǎn)是其采用的CSMA/CD規(guī)范并不能保證嚴(yán)格的時(shí)間確定性需求，近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一些新技術(shù)已經(jīng)較好地解決了將以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)通信所存在的問(wèn)題，工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)級(jí)的應(yīng)用得到很大發(fā)展。

4）監(jiān)控中心Web服務(wù)器與遠(yuǎn)程客戶端的通信

由于Internent的普及和發(fā)展及B/S結(jié)構(gòu)在遠(yuǎn)程服務(wù)方面的優(yōu)勢(shì)，基于Internent的遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用也越來(lái)越多。因此，在上位機(jī)監(jiān)控中心要配置Web服務(wù)器，以響應(yīng)遠(yuǎn)程客戶端的用戶訪問(wèn)。

本章主要包括數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)知識(shí)以及SCADA系統(tǒng)中常用的各種通信技術(shù)，既有傳統(tǒng)的串行通信，包括適應(yīng)串口設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的串口服務(wù)器，也包括各種網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，特別是現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與以太網(wǎng)技術(shù)及它們?cè)赟CADA中的應(yīng)用。此外，對(duì)SCADA系統(tǒng)中的各種無(wú)線通信技術(shù)也做了較詳細(xì)介紹。