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(cè)監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，是對(duì)分布距離遠(yuǎn)，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(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并對(duì)其進(jìn)行本地或遠(yuǎn)程的自動(dòng)控制，對(duì)工藝流程進(jìn)行、實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、測(cè)量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及各類信號(hào)報(bào)警等各項(xiàng)功能，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，能將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)傳輸?shù)讲煌谋O(jiān)控平臺(tái)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(chǎng)控制層和上層MES數(shù)據(jù)應(yīng)用層之間，以O(shè)PC、TCP/IP、串口等幾種方式與控制層通訊，通過(guò)OPC、WCF、WebService、DCOM等方式將數(shù)據(jù)送往上層MES業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

二、杭州匠興SCADA系統(tǒng)的運(yùn)行

SCADA系統(tǒng)通過(guò)OPC/ModBUS/SECS等工業(yè)協(xié)議來(lái)連接工廠中的各種智能控制設(shè)備，并讓智能控制設(shè)備與生產(chǎn)過(guò)程和事務(wù)管理的設(shè)備或儀表相結(jié)合，實(shí)時(shí)感知設(shè)備各種參數(shù)的狀態(tài)，并將這些狀態(tài)信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，通過(guò)特定數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到PLC設(shè)備中。

杭州匠興SCADA系統(tǒng)所連接的控制設(shè)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(shè)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(dá)到監(jiān)視的目的。通過(guò)SCADA系統(tǒng)與MES系統(tǒng)集成，SCADA系統(tǒng)負(fù)責(zé)與設(shè)備實(shí)時(shí)通訊、實(shí)時(shí)記錄與報(bào)警，其關(guān)鍵信息在處理之后，會(huì)傳遞與MES系統(tǒng)進(jìn)行歸檔與業(yè)務(wù)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(wù)（Transaction），同時(shí)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(jié)構(gòu)

匠興科技SCADA系統(tǒng)包括三大結(jié)構(gòu)：下層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層、中層過(guò)程監(jiān)控層、上層業(yè)務(wù)管理層，覆蓋從底層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備到上層信息網(wǎng)絡(luò)的不同層面，通過(guò)這三大結(jié)構(gòu)，可以對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)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(chǎng)設(shè)備層

這一層負(fù)責(zé)直接控制功能，對(duì)工業(yè)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)作器等現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，采用開(kāi)放現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，各種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的形式掛接在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)上，構(gòu)成實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)化的現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)。該現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層接收過(guò)程監(jiān)控層的監(jiān)控，并且向其傳輸各種現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。

下層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層功能

數(shù)據(jù)采集：配置各種輸入設(shè)備（DI、AI等）進(jìn)行數(shù)據(jù)采集

控制：配置各種輸出設(shè)備（DO、AO等）對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行控制

下層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層設(shè)備類型

遠(yuǎn)程終端單元（RTU）

RTU（Remote Terminal Unit,RTU）是安裝在遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的電子設(shè)備，用來(lái)監(jiān)視和測(cè)量安裝在遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)的傳感器和設(shè)備，它具有提高信號(hào)傳輸可靠性、減輕主機(jī)負(fù)擔(dān)、減少信號(hào)電纜用量、節(jié)省安裝費(fèi)用等方面優(yōu)點(diǎn)。

RTU的主要作用是進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及本地控制，進(jìn)行本地控制時(shí)作為系統(tǒng)中一個(gè)獨(dú)立的工作站，可以獨(dú)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(diào)功能；進(jìn)行數(shù)據(jù)采集時(shí)作為一個(gè)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通訊單元，完成或響應(yīng)本站與中心站或其他站的通訊和遙控任務(wù)。

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(jī)、天線、電源、機(jī)箱等輔助設(shè)備；RTU能執(zhí)行的任務(wù)流程取決于下載到CPU中的程序，應(yīng)用程序可用工程中常用的編程語(yǔ)言編寫，如梯形圖、C語(yǔ)言等，有些設(shè)備采用C語(yǔ)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(huì)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(dòng)化控制器）

作為一種開(kāi)放型的自動(dòng)化控制設(shè)備，PAC在SCADA系統(tǒng)的下層現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層的應(yīng)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(cè)重?cái)?shù)據(jù)采集、信息集中管理與遠(yuǎn)程監(jiān)管的應(yīng)用中，遠(yuǎn)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(chǎng)儀表作為下層設(shè)備層設(shè)備，如智能流量計(jì)量表、冷量熱量表、智能巡檢儀等。

2、中層過(guò)程監(jiān)控層

這一層主要側(cè)重監(jiān)控功能，一般由控制計(jì)算機(jī)完成，它與現(xiàn)場(chǎng)總線相連，或者通過(guò)專門的現(xiàn)場(chǎng)總線接口轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)段與以太網(wǎng)段的連接。這一層從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層獲取工業(yè)過(guò)程的數(shù)據(jù)，完成運(yùn)行參數(shù)監(jiān)視、報(bào)警和趨勢(shì)分析等功能，并發(fā)送各種控制指令。

中層過(guò)程監(jiān)控層組成

包括SCADA系統(tǒng)的主控服務(wù)器、備份服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、人機(jī)界面、現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)的轉(zhuǎn)換設(shè)備等。

中層過(guò)程監(jiān)控層功能

數(shù)據(jù)采集和狀態(tài)顯示

遠(yuǎn)程監(jiān)控

報(bào)警和報(bào)警處理

事故追憶和趨勢(shì)分析

與其他應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)合

選用工控機(jī)或商用機(jī)

中層過(guò)程監(jiān)控層一般采用工控機(jī)，因?yàn)楣た貦C(jī)在商用計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了改裝與加固，以適應(yīng)工業(yè)應(yīng)用的要求，主要體現(xiàn)在：硬件結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)可靠性、抗干擾性和環(huán)境適應(yīng)性等。隨著商業(yè)機(jī)可靠性不斷增強(qiáng)，以及商用機(jī)與工控機(jī)之間較大的價(jià)格差距，SCADA系統(tǒng)選用商用機(jī)作為中層上位機(jī)，對(duì)于可靠性要求高的場(chǎng)合，可以通過(guò)熱備等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3、上層業(yè)務(wù)管理層

主要是企業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)，通常與互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)通，是普通的IP網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中包括各種通用的服務(wù)器、主機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、防護(hù)設(shè)備等，提供WEB、FTP、郵件等網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。在SCADA控制網(wǎng)絡(luò)模型中，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層與過(guò)程監(jiān)控層、業(yè)務(wù)管理層之間通過(guò)數(shù)據(jù)傳輸與交互，實(shí)現(xiàn)了控制網(wǎng)絡(luò)與信息網(wǎng)絡(luò)的緊密集成。另外，這一層通常還存在遠(yuǎn)程用戶訪問(wèn)點(diǎn)，允許遠(yuǎn)程用戶通過(guò)瀏覽器等方式查詢網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行狀態(tài)以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的狀況，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。對(duì)于有權(quán)限的用戶還可以遠(yuǎn)程修改各種設(shè)備參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，從而在廣域網(wǎng)范圍實(shí)現(xiàn)工業(yè)過(guò)程的遠(yuǎn)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(luò)連接到IT網(wǎng)絡(luò)。匠興科技SCADA系統(tǒng)大部分連接到企業(yè)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)虛擬專用網(wǎng)（VPN）可以從任何地方連接遠(yuǎn)程訪問(wèn)SCADA系統(tǒng)。

四、匠興科技SCADA系統(tǒng)的功能特點(diǎn)

1、圖形化界面。界面采用模塊化設(shè)計(jì)，并考慮整體工藝流程，數(shù)據(jù)點(diǎn)與界面進(jìn)行緊密關(guān)聯(lián)，可圖形化展示工廠的生產(chǎn)工藝過(guò)程，并將機(jī)臺(tái)指標(biāo)進(jìn)行掛鉤及實(shí)時(shí)展示以方便人們可以直觀的監(jiān)視整個(gè)系統(tǒng)，查看采集上來(lái)的數(shù)據(jù)。整體界面加入了設(shè)備形象化處理元素，達(dá)到看圖便知的作用。

2.系統(tǒng)狀態(tài)動(dòng)態(tài)模擬，SCADA系統(tǒng)一般都是實(shí)時(shí)性的把數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心，利用動(dòng)態(tài)模擬可以很直觀的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

3.實(shí)時(shí)資料和歷史趨勢(shì)。SCADA系統(tǒng)對(duì)各個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行歷史記錄，記錄頻次達(dá)到秒級(jí)。只有將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)完整的記錄下來(lái)，并且在此基礎(chǔ)上利用相關(guān)的計(jì)算方式進(jìn)行計(jì)算得出相關(guān)的數(shù)據(jù)，SCADA系統(tǒng)才可以起到真正的作用。

4.報(bào)警處理系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況時(shí)，系統(tǒng)可以發(fā)出告警信息，以及時(shí)處理相關(guān)問(wèn)題。評(píng)價(jià)SCADA系統(tǒng)可靠性和性的一個(gè)重要指標(biāo)是看它能否不遺漏地處理多點(diǎn)同時(shí)報(bào)警。

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

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

7.報(bào)表輸出，將系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析之后，得出相關(guān)的結(jié)論，形成報(bào)表輸出。