第2章 數據通信與網絡技術

2.1 SCADA系統中的數據通信

數據通信是完成數據編碼、傳輸、轉換、存儲、處理的過程，是計算機技術與通信技術相結合的產物。測控現場的儀表、控制裝置與上、下位機的數據通信是確保系統安全運行的重要保證和先決條件。與一般的控制系統相比，SCADA固有的測控點分散、測控范圍廣的特點決定了整個通信子系統在SCADA系統的運行過程中起到了更加重要的作用。

在SCADA系統中，通常包含以下幾種數據通信過程。

1）現場測控站點儀表、執行機構與下位機的通信

傳統上，現場儀表及各種其他類型的測控設備與下位機的通信多數是采用平行接線，即采用硬接線方式把每個測控點連接到控制系統的I/O設備上。這種點對點的布線方式，在現場總線技術出現后顯得落后，特別是當測控點十分分散時。目前，多數SCADA系統的現場測控站多采用現場總線與平行接線混合的方式。下位機系統配置現場總線接口，在測控點相對集中的設備附近設置現場I/O站，現場I/O站與下位機系統采用現場總線通信。在一些布線不方便的地方，也會采用短程無線通信技術。

2）下位機系統與SCADA服務器（上位機）的遠程通信

SCADA系統的通信子系統中，上、下位機之間的通信最復雜。這主要是因為下位機數量較多，下位機系統結構與型號等呈現多樣化；此外，上、下位機物理距離通常較大，從幾百米、幾千米到上百千米甚至更遠。通常在一個大型的SCADA系統，上、下位機的通信形式十分多樣，從通信介質看，既有有線通信，也有無線通信，其中以無線通信為主，有線通信為輔。無線通信中，包括數傳電臺、微波、GPRS和衛星等。

3）監控中心不同功能計算機之間的通信

在SCADA系統監控中心配置各種功能的計算和服務器，它們各自承擔一定的作用，同時又要進行快速數據交換和信息共享。為了實現這個目的，監控中心的計算機普遍采用以太網連接，采用高速交換機以及帶寬可高達100M甚至更高的傳輸介質。在過去，以太網的主要缺點是其采用的CSMA/CD規范并不能保證嚴格的時間確定性需求，近年來開發的一些新技術已經較好地解決了將以太網應用于工業通信所存在的問題，工業以太網在工業現場級的應用得到很大發展。

4）監控中心Web服務器與遠程客戶端的通信

由于Internent的普及和發展及B/S結構在遠程服務方面的優勢，基于Internent的遠程監控應用也越來越多。因此，在上位機監控中心要配置Web服務器，以響應遠程客戶端的用戶訪問。

本章主要包括數據通信的基礎知識以及SCADA系統中常用的各種通信技術，既有傳統的串行通信，包括適應串口設備聯網的串口服務器，也包括各種網絡通信技術，特別是現場總線技術與以太網技術及它們在SCADA中的應用。此外，對SCADA系統中的各種無線通信技術也做了較詳細介紹。