SCADA系统体系结构分析-兴发娱乐官网

SCADA系统体系结构分析

2018/10/8 9:22:24点击:
SCADA系统体系结构分析:SCADA不只是应用于工业领域,如钢铁、电力、化工,还广泛用于食品,医药、建筑、科研等行业。其连接的I/O通道数从几十到几万不等。华磊迅拓下面就其SCADA系统结构方面予以介绍。

一、硬件结构


通常SCADA系统分为两个层面,即客户/服务器体系结构。服务器与硬件设备通信,进行数据处理何运算。而客户用于人机交互,如用文字、动画显示现场的状态,并可以对现场的开关、阀门进行操作。近年来又出现一个层面,通过Web发布在Internat上进行监控,可以认为这是一种“超远程客户”。

硬件设备(如PLC)一般既可以通过点到点方式连接,也可以以总线方式连接到服务器上。点到点连接一般通过串口(RS232),总线方式可以是RS485,以太网等连接方式。总线方式与点到点方式区别主要在于:点到点是一对一,而总线方式是一对多,或多对多。

在一个系统中可以只有一个服务器,也可以有多个,客户也可以一个或多个。只有一个服务器和一个客户的,并且二者运行在同一台机器上的就是通常所说的单机版。服务器之间,服务器与客户之间一般通过以太网互连,有些场合(如安全性考虑或距离较远)也通过串口、电话拨号或GPRS方式相连。

二、软件体系结构


SCADA有很多任务组成,每个任务完成特定的功能。位于一个或多个机器上的服务器负责数据采集,数据处理(如量程转换、滤波、报警检查、计算、事件记录、历史存储、执行用户脚本等)。服务器间可以相互通讯。有些系统将服务器进一步单独划分成若干专门服务器,如报警服务器,记录服务器,历史服务器,登录服务器等。各服务器逻辑上作为统一整体,但物理上可能放置在不同的机器上。分类划分的好处是可以将多个服务器的各种数据统一管理、分工协作,缺点是效率低,局部故障可能影响整个系统。

典型的硬件配置图如下:
SCADA系统体系结构分析

三、通信


1.内部通信


客户与服务器间以及服务器与服务器间一般有三种通信形式,请求式,订阅式与广播式。请求式:客户周期性向服务器发出请求,然后服务器为客户准备数据,传送给客户。

订阅式:客户向服务器注册所关心数据,服务器记录每个用户关心的数据。当数据变化通知相应的用户。

广播式:当数据的变化时,服务器向所有客户发出通知。

2.与I/O设备通信


1)通信模式

设备驱动程序与I/O设备通讯一般采用请求式,大多数设备都支持这种通讯方式,当然也有的设备支持主动发送方式。主动发送方式即I/O设备在数据改变时主动向外界报告数据。有的设备也支持订阅式通信。设备驱动程序应该能够支持各种通信模式。

2)通信协议

信协议即与设备间的会话格式,可以理解为一种简单的交流语言。这些语言有一定的地方性,尤其是国产的PLC,智能仪表。常见的协议有Modbus,Profibus等。设备驱动程序必须为每种协议编制相应的代码。开发一设备驱动一般为1~5周,这要根据协议的复杂程度决定。软件商一般将该部分做成标准开发包,用户可以自己开发。服务器可同时带有多个不同种类的驱动程序,这样服务器就可以同时跟多种设备进行通信。
SCADA系统体系结构分析

3.与外界通信


为了效率,服务器上的实时数据和历史数据一般都以私有格式存放,实时数据驻留在内存中,而历史数据保存在磁盘中,事件记录也可能以私有格式保存在磁盘中,但有些软件可以将其直接存放到关系数据库(如MsSQLServer,ORACLE)中。由于无论采用直接方式还是ODBC与关系数据库通讯,速度都是比较慢的,所以不可能将快速变化的数据都存放到关系数据库中。那么服务器内这些私有格式的数据是如何与外界联系的呢,下面简要说明。

SCADA通过多种方式与外界通信。如OPC,一般都会提供OPC客户端,用来与设备厂家提供的OPC服务器进行通讯。因为OPC有微软内定的标准,所以OPC客户端无需修改就可以与各家提供的OPC服务器进行通讯。现在国外的硬件厂商大多都能提供OPC服务器,而国内的硬件厂商确很少。SCADA系统供应商一般也会提供自己的OPC服务器,以便别人通过OPC访问自己,这样也实现了不同SCADA间的互联。此外还有其他的一些通讯手段,如:

ODBC,第三方程序通过ODBC访问历史数据,事件记录等。

API接口:可以在编程环境(如VB,VC)中使用该接口。

OLE控件:可以在各种编程环境下使用,也可以嵌入到支持OLE包容器的程序中,如MsWord。

DDE:微软的动态数据交换协议。