SCADA系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分析：SCADA系統(tǒng)不只是應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，如鋼鐵、電力、化工，還廣泛用于食品，醫(yī)藥、建筑、科研等行業(yè)。其連接的I/O通道數(shù)從幾十到幾萬(wàn)不等。華磊迅拓下面就其SCADA系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面予以介紹。

一、硬件結(jié)構(gòu)

　　通常SCADA系統(tǒng)分為兩個(gè)層面，即客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。服務(wù)器與硬件設(shè)備通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理何運(yùn)算。而客戶用于人機(jī)交互，如用文字、動(dòng)畫顯示現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)，并可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的開(kāi)關(guān)、閥門進(jìn)行操作。近年來(lái)又出現(xiàn)一個(gè)層面，通過(guò)Web發(fā)布在Internat上進(jìn)行監(jiān)控，可以認(rèn)為這是一種“超遠(yuǎn)程客戶”。

　　硬件設(shè)備（如PLC）一般既可以通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)方式連接，也可以以總線方式連接到服務(wù)器上。點(diǎn)到點(diǎn)連接一般通過(guò)串口（RS232），總線方式可以是RS485，以太網(wǎng)等連接方式?？偩€方式與點(diǎn)到點(diǎn)方式區(qū)別主要在于：點(diǎn)到點(diǎn)是一對(duì)一，而總線方式是一對(duì)多，或多對(duì)多。

　　在一個(gè)系統(tǒng)中可以只有一個(gè)服務(wù)器，也可以有多個(gè)，客戶也可以一個(gè)或多個(gè)。只有一個(gè)服務(wù)器和一個(gè)客戶的，并且二者運(yùn)行在同一臺(tái)機(jī)器上的就是通常所說(shuō)的單機(jī)版。服務(wù)器之間，服務(wù)器與客戶之間一般通過(guò)以太網(wǎng)互連，有些場(chǎng)合（如安全性考慮或距離較遠(yuǎn)）也通過(guò)串口、電話撥號(hào)或GPRS方式相連。

二、軟件體系結(jié)構(gòu)

　　SCADA有很多任務(wù)組成，每個(gè)任務(wù)完成特定的功能。位于一個(gè)或多個(gè)機(jī)器上的服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集，數(shù)據(jù)處理（如量程轉(zhuǎn)換、濾波、報(bào)警檢查、計(jì)算、事件記錄、歷史存儲(chǔ)、執(zhí)行用戶腳本等）。服務(wù)器間可以相互通訊。有些系統(tǒng)將服務(wù)器進(jìn)一步單獨(dú)劃分成若干專門服務(wù)器，如報(bào)警服務(wù)器，記錄服務(wù)器，歷史服務(wù)器，登錄服務(wù)器等。各服務(wù)器邏輯上作為統(tǒng)一整體，但物理上可能放置在不同的機(jī)器上。分類劃分的好處是可以將多個(gè)服務(wù)器的各種數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、分工協(xié)作，缺點(diǎn)是效率低，局部故障可能影響整個(gè)系統(tǒng)。

典型的硬件配置圖如下：

三、通信

• 內(nèi)部通信

　　客戶與服務(wù)器間以及服務(wù)器與服務(wù)器間一般有三種通信形式，請(qǐng)求式，訂閱式與廣播式。請(qǐng)求式：客戶周期性向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，然后服務(wù)器為客戶準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，傳送給客戶。

訂閱式：客戶向服務(wù)器注冊(cè)所關(guān)心數(shù)據(jù)，服務(wù)器記錄每個(gè)用戶關(guān)心的數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)變化通知相應(yīng)的用戶。

廣播式：當(dāng)數(shù)據(jù)的變化時(shí)，服務(wù)器向所有客戶發(fā)出通知。

• 與I/O設(shè)備通信

　　1）通信模式

　　設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與I/O設(shè)備通訊一般采用請(qǐng)求式，大多數(shù)設(shè)備都支持這種通訊方式，當(dāng)然也有的設(shè)備支持主動(dòng)發(fā)送方式。主動(dòng)發(fā)送方式即I/O設(shè)備在數(shù)據(jù)改變時(shí)主動(dòng)向外界報(bào)告數(shù)據(jù)。有的設(shè)備也支持訂閱式通信。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)該能夠支持各種通信模式。

　　2）通信協(xié)議

　　通信協(xié)議即與設(shè)備間的會(huì)話格式，可以理解為一種簡(jiǎn)單的交流語(yǔ)言。這些語(yǔ)言有一定的地方性，尤其是國(guó)產(chǎn)的PLC，智能儀表。常見(jiàn)的協(xié)議有Modbus，Profibus等。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序必須為每種協(xié)議編制相應(yīng)的代碼。開(kāi)發(fā)一設(shè)備驅(qū)動(dòng)一般為1~5周，這要根據(jù)協(xié)議的復(fù)雜程度決定。軟件商一般將該部分做成標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)包，用戶可以自己開(kāi)發(fā)。服務(wù)器可同時(shí)帶有多個(gè)不同種類的驅(qū)動(dòng)程序，這樣服務(wù)器就可以同時(shí)跟多種設(shè)備進(jìn)行通信。

• 與外界通信

　　為了效率，服務(wù)器上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)一般都以私有格式存放，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)駐留在內(nèi)存中，而歷史數(shù)據(jù)保存在磁盤中，事件記錄也可能以私有格式保存在磁盤中，但有些軟件可以將其直接存放到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)（如MsSQLServer，ORACLE）中。由于無(wú)論采用直接方式還是ODBC與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)通訊，速度都是比較慢的，所以不可能將快速變化的數(shù)據(jù)都存放到關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中。那么服務(wù)器內(nèi)這些私有格式的數(shù)據(jù)是如何與外界聯(lián)系的呢，下面簡(jiǎn)要說(shuō)明。

　　SCADA通過(guò)多種方式與外界通信。如OPC，一般都會(huì)提供OPC客戶端，用來(lái)與設(shè)備廠家提供的OPC服務(wù)器進(jìn)行通訊。因?yàn)镺PC有微軟內(nèi)定的標(biāo)準(zhǔn)，所以O(shè)PC客戶端無(wú)需修改就可以與各家提供的OPC服務(wù)器進(jìn)行通訊?，F(xiàn)在國(guó)外的硬件廠商大多都能提供OPC服務(wù)器，而國(guó)內(nèi)的硬件廠商確很少。SCADA系統(tǒng)供應(yīng)商一般也會(huì)提供自己的OPC服務(wù)器，以便別人通過(guò)OPC訪問(wèn)自己，這樣也實(shí)現(xiàn)了不同SCADA間的互聯(lián)。此外還有其他的一些通訊手段，如：

　　ODBC：第三方程序通過(guò)ODBC訪問(wèn)歷史數(shù)據(jù)，事件記錄等。

　　API接口：可以在編程環(huán)境（如VB，VC）中使用該接口。

　　OLE控件：可以在各種編程環(huán)境下使用，也可以嵌入到支持OLE包容器的程序中，如MsWord。

　　DDE：微軟的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換協(xié)議。