关于前端:SCADA系统架构的类型

在工业自动化中，当须要应用各种设施时，有必要理解其中设计的架构。设施以各种形式互相通信 – 通过硬件或通信在现场和控制室之间共享数据。哪个环节进入哪个连贯，是定义和解决所必须的，一旦咱们理解了架构，那么咱们就能够轻松地在零碎中工作。

SCADA 零碎架构

在设计 SCADA 零碎时，理解其架构至关重要，因为它是自动化的根本组成部分之一。SCADA 应用程序通常在服务器上运行。台式计算机和屏幕等客户端能够通过将它们连贯到服务器来充当 HMI。

因为 PLC 和 RTU 等操作设施也连贯到服务器，能够应用 SCADA 客户端来管制和监督操作。在这篇文章中，咱们将学习几种类型的 SCADA 零碎架构，如单片、分布式和网络化。

单片 SCADA 架构

单片 SCADA 架构是 SCADA 零碎中应用的第一种也是最根本的架构类型。请参阅下图以理解。

单片 SCADA 架构由与 RTU(近程终端单元)通信的单个 SCADA 零碎组成。RTU 也是一种 PLC，但它没有本人的显示器，次要通过无线协定进行通信。此外，它还用于工厂中环境危险且无奈进入的区域。

当 SCADA 零碎首次开发时，计算的概念通常集中在大型机零碎上。网络通常不存在，每个集中式零碎都是孤立的。因而，SCADA 零碎是独立的零碎，简直没有与其余零碎的连贯。

为与近程终端单元 (RTU) 通信而施行的广域网 (WAN) 的设计只有一个目标：在现场与 RTU 通信。此外，目前应用的 WAN 协定在过后基本上是未知的。

SCADA 网络中应用的通信协议由 RTU 设施供应商开发，通常为独家领有。此外，这些协定通常十分局限，并且简直不容许近程设施内所需的扫描和控制点之外的任何性能。一般来说，将其余类型的数据流量与网络中的 RTU 通信混合是不可行的。与 SCADA 主站的连贯受到零碎提供商的限度。与主站的连贯通常在总线级别通过连贯到中央处理器 (CPU) 背板的专利适配器或控制器进行。

分布式 SCADA 架构

第二代 SCADA 零碎利用零碎小型化和局域网 (LAN) 技术的倒退和改良，在多个零碎之间调配解决。多个站点，每个站点具备特定的性能，连贯到 LAN 并实时共享信息。

这些工作站通常是微型计算机类，比第一代处理器更小，更便宜。其中一些分布式站用作通信处理器，次要与 RTU 等现场设施进行通信。有些用作操作员界面，为零碎操作员提供人机界面(HMI)。其余用作计算处理器或数据库服务器。SCADA 零碎的各个性能在多个零碎中的散布为整个零碎提供了比单个处理器更多的解决能力。连贯这些独自零碎的网络通常基于 LAN 协定，无奈超出本地环境的限度。

应用的一些 LAN 协定实质上是专利的，其中提供商创立了本人的网络协议或其版本，而不是从中提取现有的协定。这容许提供商针对实时流量优化其 LAN 协定，但限度 (或无效地打消) 其余提供商与 SCADA LAN 的网络连接。该图显示了典型的第二代 SCADA 架构。

通过连贯到网络的零碎调配零碎的性能不仅有助于进步解决能力，还能够进步整个零碎的冗余和可靠性。与许多第一代零碎中应用的简略主 / 备用替换计划不同，分布式架构通常使 LAN 上的所有站点始终处于在线状态。例如，如果一个 HMI 站产生故障，则能够应用另一个 HMI 站来操作系统，而无需期待从主零碎到辅助零碎的故障转移。用于与现场设施通信的 WAN 并未因 SCADA 主站中本地站之间的 LAN 连贯开发而产生重大批改。这些内部通信网络依然仅限于 RTU 协定，并且不可用于其余类型的网络流量。

网络化 SCADA 架构

以后一代 SCADA 主站的架构与第二代架构密切相关，次要区别在于开放式系统架构，而不是由提供商管制的专利环境。依然有几个联网零碎，它们共享主站性能。仍有 RTU 应用提供商领有的协定。第三代的次要改良是开放系统的架构，应用规范和凋谢协定，并通过 WAN 而不仅仅是 LAN 实现 SCADA 性能的散发。

凋谢规范打消了前几代 SCADA 零碎的一系列限度。应用即用型零碎使用户能够轻松地将第三方的外围设备 (如显示器、打印机、磁盘驱动器、磁带驱动器等) 连贯到零碎或网络。随着他们转向“凋谢”或“商用”零碎，SCADA 提供商逐步退出了硬件开发业务。这些提供商已转向康柏、惠普和太阳微零碎等零碎提供商，因为他们在开发根本计算平台和操作系统软件方面领有丰盛的教训。这使得 SCADA 供应商可能将其开发集中在能够为零碎减少特定价值的畛域：SCADA 主站的软件。

第三代 SCADA 零碎的次要改良来自 WAN 协定的应用，例如用于主站和通信设施之间通信的互联网协议(IP)。这容许主站中负责与现场设施通信的局部通过广域网“正确”与主站拆散。供应商当初正在生产能够通过以太网连贯与主站通信的 RTU。该图代表一个 SCADA 网络系统。

通过 WAN 散发 SCADA 性能带来的另一个劣势是劫难生存能力。在第二代零碎中，SCADA 解决在 LAN 上的散布进步了可靠性，然而如果包容 SCADA 主站的设施齐全失落，则整个零碎也可能失落。通过将解决散布在物理上独立的地位，能够构建一个 SCADA 零碎，该零碎能够在任何一个地位的齐全损失中幸存下来。对于一些将 SCADA 视为超要害职能的组织来说，这是一个真正的益处。

通过这种形式，位于其余国家某些偏远地区的 SCADA 零碎也能够拜访该零碎并与之通信数据。这意味着 SCADA 零碎当初不仅能够在单个工厂中应用，还能够用于物理地位相距甚远的多个工厂。

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