分类： 大数据
2022-11-11 17:18:25
SCADA 代表 监督控制和数据采集系统。SCADA系统是一种基于软件的应用程序，在工业制造领域，用于控制一系列硬件组件。此外，正如首字母缩略词所暗示的那样，SCADA系统将包含一个数据组件，该组件将向用户提供系统的历史概述。此类系统用于制造环境，以整合对多条生产线的控制，收集可操作的数据并推动业务决策，从而实现过程控制和改进。
SCADA系统通常会管理整个制造工厂或其中的大部分。SCADA系统的实施考虑到了特定的目标。为了更好地理解系统实施过程，以下是SCADA的主要任务：
· 控制工厂车间的制造设备
· 控制和查看工厂车间设备：可编程逻辑控制器、传感器、阀门、变频驱动器、温度探头等
· 实时显示关键过程信息
· 历史数据的采集、存储和显示
SCADA系统的架构是通过直接连接到制造堆栈中的上下层来实现的。让我们检查每个组件以及它如何绑定到SCADA系统中。
仪表层
仪表层（Instrumentation）包含负责获取信息并直接控制过程的所有工厂车间设备。这包括光眼、温度探头、气动阀、变频驱动器、电机、流量计等。换句话说，直接发送或接收数字或模拟信号的每个设备都被视为驻留在该层内。这一层不会直接与SCADA通信。但是，SCADA系统从PLC接收信息，该PLC将与该层通信。
想象一下，同一台磨床能够出现故障。由于缺乏维护(低油位)、不可预见的故障(进料处堵塞)或操作员失误(安全门打开)，它可能会停止。这些故障状态中的每一个都由直接在电气面板上的 LED 显示。由于我们有这些信息，我们可以选择将其添加到HMI中，为操作员提供更精细的反馈机制，从而消除固有故障。
仪表层（Instrumentation）中的设备与 PLC 接口。PLC通过输入接收信息来了解过程的当前状态，并通过使用输出来做出决策和控制过程。人机界面(HMI)是一个本地屏幕，允许操作员观察过程的状态并控制某些部分。典型的HMI系统将显示系统的当前状态，与资产相关的警报以及用于进行调整的控制屏幕。HMI会将信息发送到PLC，反之亦然；它不会直接与检测交互。
SCADA层
SCADA系统将直接与制造车间的多个PLC通信。此外，许多SCADA系统要求控制系统工程师创建一个通信层，该通信层将在每个PLC中实例化，以便相应地传递数据。这一层中的一个重要基础设施是网络。尽管PLC和HMI层需要数据网络，但由于SCADA系统将消耗大量数据，因此会对工厂网络造成额外的压力。
除了地板人机界面之外，SCADA系统还能够提供HMI服务。主要区别在于，基于SCADA的HMI解决方案将联网到服务器，而PLC和HMI层的解决方案仅与本地PLC通信。SCADA系统将实施一个数据库来存储从工厂车间收集的数据。该数据库可能专用于系统或与上述层共享。通常，在可以改造MES系统的新安装期间，会将数据库集中到一个位置，并备份冗余。
制造执行系统层
制造执行系统层（MES）将收集有关制造过程的信息，并提供原材料到{BANNED}最佳终产品信息的高级概述。换句话说，该系统通常会根据生产的{BANNED}最佳终产品跟踪进入工厂的原材料数量和生产活动的结果。
这些系统包括几个各种类型的子系统。OEE，或整体设备效率，允许制造工厂跟踪制造车间设备的可靠性。此外，OEE被用作关键的制造指标，它将提供有关每种资产生产率的管理信息。MES系统用于制造，分销，供应链运营等。
企业资源规划层
企业资源规划层（ERP）系统扩展到制造设施之外。它们有助于向第三方跟踪资产、原材料和成品。这些可能包括供应商、供应商、配送中心等。这些系统的目标是提供操作流程的数据和问责制。ERP将创建必要的信息来管理运输，接收，运输，采购等。
SCADA系统通常是指操作的基础软件组件。但是，如上所述，SCADA系统将依赖于制造环境中的多个硬件组件。在本节中，我们将探讨这些组件及其在系统中的角色。
服务器基础结构
SCADA软件在位于设施内或云中的服务器上运行。该层的适当实现非常关键，并将影响SCADA系统捕获的数据的可靠性和准确性。服务器基础结构的正确实现将通过双冗余可靠，通过虚拟机进行扩展，并通过适当的网络基础结构正确联网。
网络
由于大量数据流向SCADA系统，因此需要正确建立网络基础设施才能实现{BANNED}最佳佳运行。此外，各种各样的工业网络协议使得在实践中难以建立这一点。就{BANNED}最佳佳实践而言，工业制造工厂在部署SCADA之前应具有已建立的网络。但是，这两种集成可以并行进行。为支持不断增长的SCADA系统而构建的网络将包括交换机冗余，路由表和VLAN，用于分段工厂以及冗余硬件，以消除故障点。
可视化和人机界面
SCADA系统将从制造车间收集数据，并通过专用的可视化介质提供数据。这些可能是整个楼层的专用人机界面(HMI)，控制室内的计算机，Web界面和移动应用程序。无论使用何种媒介，数据的呈现在系统中都起着重要作用。因此，重要的是要了解谁将使用SCADA系统以及如何将此信息传送到这些设备。{BANNED}最佳简单的SCADA实施只会将数据提供给工厂管理层。
SCADA可以利用分布式拓扑来部署现场的HMI系统。换句话说，数据和控制系统将以节点的形式从服务器到地板应用程序提供服务。这种集成需要到目前为止提到的组件，并且由于通过这种分配所需的终端成本低，为制造工厂节省了大量成本。
可编程逻辑控制器
PLC是SCADA与之交互{BANNED}最佳多的设备;数据将在两者之间连续流动。因此，必须在两端创建强大的实现。从 PLC 向上发送的数据应该是准确的、缓冲的，并且在断开连接的情况下仍然可用。PLC端通常通过高效的代码满足这一要求，这些代码将在建立与SCADA数据库的连接之前将数据存储一段时间。
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