SCADA HMI系統(tǒng)
SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）----監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為生產(chǎn)過程和事物管理自動(dòng)化最為有效的計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng)之一，它包含兩個(gè)層次的含義：一是分步式的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，即智能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，也就是通常所說的下位機(jī)；另一個(gè)是數(shù)據(jù)處理和顯示系統(tǒng)，即上位機(jī)HMI（Human Machine Interface）----人機(jī)界面系統(tǒng)。
下位機(jī)一般意義上通常指硬件層上的，即各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，如各種RTU、 FTU、PLC及各種智能控制設(shè)備等等。這些智能采集設(shè)備與生產(chǎn)過程和事務(wù)管理的設(shè)備或儀表相結(jié)合，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)，并通過特定數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到HMI系統(tǒng)中。必要的時(shí)候，這些智能系統(tǒng)也可以向設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)。上位機(jī)HMI系統(tǒng)在接受這些信息后，以適當(dāng)?shù)男问饺缏曇?、圖形、圖象等方式顯示給用戶，以達(dá)到監(jiān)視的目的，同時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，告知用戶設(shè)備各種參數(shù)的狀態(tài)（報(bào)警、正?；驁?bào)警恢復(fù)），這些處理后的數(shù)據(jù)可能會(huì)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，也可能通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)讲煌谋O(jiān)控平臺(tái)上，還可能與別的系統(tǒng)（如MIS，GIS）結(jié)合形成功能更加強(qiáng)大的系統(tǒng)；HMI還可以接受操作人員的指示，將控制信號(hào)發(fā)送到下位機(jī)中，以達(dá)到控制的目的。
上位機(jī)與下位機(jī)結(jié)合的SCADA系統(tǒng)，作為操作員平臺(tái)和中央監(jiān)控系統(tǒng)，可以廣泛地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和事物管理的各個(gè)領(lǐng)域，主要有：
樓宇自動(dòng)化 開放性能良好的SCADA系統(tǒng)可作為樓宇設(shè)備運(yùn)行與管理子系統(tǒng)，監(jiān)控房屋設(shè)施的各項(xiàng)設(shè)備事務(wù)，如門警、電梯運(yùn)營(yíng)、消防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、水工、備用電力系統(tǒng)等等的自動(dòng)化管理；
生產(chǎn)線管理 用于監(jiān)控和協(xié)調(diào)生產(chǎn)線上各種設(shè)備正常有序的運(yùn)營(yíng)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)的配方管理；
無人工作站系統(tǒng) 用于集中監(jiān)控?zé)o人看守系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這種無人值班系統(tǒng)廣泛分布在以下行業(yè)：
無線通訊基站網(wǎng)；
郵電通訊機(jī)房空調(diào)網(wǎng)；
電力系統(tǒng)配電網(wǎng)；
鐵路系統(tǒng)電力系統(tǒng)調(diào)度網(wǎng)；
鐵路系統(tǒng)道口，信號(hào)管理系統(tǒng)；
壩體、隧道、橋梁、機(jī)場(chǎng)和碼頭等安全監(jiān)控網(wǎng)；
石油和天然氣等各種管道監(jiān)控管理系統(tǒng)；
地鐵、鐵路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)；
交通安全監(jiān)側(cè)
城市供熱、供水系統(tǒng)監(jiān)控和調(diào)度
鋼鐵工業(yè)高爐安全監(jiān)控系統(tǒng)；
環(huán)境、天文和氣象無人檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的管理；
各種工業(yè)鍋爐監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)；
其它各種需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的設(shè)備。
機(jī)械人、機(jī)件臂系統(tǒng) 用于監(jiān)視和控制機(jī)械人的生產(chǎn)作業(yè)；
其它生產(chǎn)行業(yè) 如大型輪船生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、糧庫(kù)質(zhì)量和安全監(jiān)測(cè)、設(shè)備維修故障檢測(cè)、高速公路流量監(jiān)控和記費(fèi)系統(tǒng)等。
這些行業(yè)在應(yīng)用了SCADA系統(tǒng)后，可以取得了以下社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益：
極大地提高了生產(chǎn)和運(yùn)行管理的安全性能和可靠程度；
生產(chǎn)配方管理的自動(dòng)化可大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率；
極大地減低了生產(chǎn)人員面臨惡劣工作環(huán)境的可能性，保證了工作過程中第一位的人員的安全性；
可大大地減少不必要的人工浪費(fèi)；
通過生產(chǎn)過程的集中控制和管理，極大地提高企業(yè)作為一個(gè)整體效率的競(jìng)爭(zhēng)能力；
系統(tǒng)通過對(duì)設(shè)備生產(chǎn)趨勢(shì)的保留和處理，可提高預(yù)測(cè)突發(fā)事件的能力，在緊急情況下的快速反應(yīng)和處理能力可極大地減少生命和財(cái)產(chǎn)的損失，從而可帶來潛在的社 會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益；
1.SCADA系統(tǒng)的功能要求
SCADA系統(tǒng)，從傳統(tǒng)用戶的角度來講主要解決以下三個(gè)問題：
設(shè)備各種參數(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和控制信息的發(fā)送 這部分涉及兩個(gè)含義：一是怎樣采集設(shè)備參數(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)？它通常由智能設(shè)備生產(chǎn)廠家解決，及作為下位機(jī)在市場(chǎng)中出售，并提供可編程的通訊協(xié)議和協(xié)議處理芯片；二是設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)如何傳遞到上位機(jī)系統(tǒng)處理？目前上位機(jī)通常通過標(biāo)準(zhǔn)串口或IO卡運(yùn)行專用的上層采集模塊，從下位機(jī)中實(shí)時(shí)地采集設(shè)備各種參數(shù)和發(fā)送控制信息；解決問題效率的高低表現(xiàn)在采集周期的長(zhǎng)短上，這也是衡量一個(gè)系統(tǒng)是否適合于某個(gè)行業(yè)的一個(gè)重要指標(biāo)。目前上位機(jī)可達(dá)到平均毫秒級(jí)的采集周期。
監(jiān)控參數(shù)的圖形動(dòng)畫表達(dá)和報(bào)警處理 報(bào)警作為監(jiān)控的一個(gè)重要目的，是所有上位機(jī)系統(tǒng)必須解決的問題。如果說各種圖形、圖象、動(dòng)畫、聲音等方式用于表達(dá)設(shè)備的各種參數(shù)運(yùn)行狀態(tài)是必不少的話，那么若上位機(jī)系統(tǒng)不能有效的處理設(shè)備的報(bào)警狀態(tài)，所有的表現(xiàn)形式都是多余的。評(píng)價(jià)上位機(jī)系統(tǒng)可靠性和高效性的一個(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。
事故追憶和趨勢(shì)分析 監(jiān)控的另外一個(gè)目的是評(píng)價(jià)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況和預(yù)測(cè)系統(tǒng)可能發(fā)生的事故。在發(fā)生事故時(shí)能快速地找到事故的原因，并找到恢復(fù)生產(chǎn)的最佳方法。從這個(gè)意義出發(fā)，實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)的保留和系統(tǒng)操作情況記錄變得非常重要。因而評(píng)價(jià)一個(gè)SCADA系統(tǒng)，其功能強(qiáng)弱最為重要的指標(biāo)之一就是對(duì)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)記錄和查詢的準(zhǔn)確和高效。
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的需要，又使得SCADA系統(tǒng)還要能解決以下一些問題：
與管理信息系統(tǒng)（MIS）的結(jié)合。在現(xiàn)代企業(yè)中，生產(chǎn)過程管理和企業(yè)日常事物管理的結(jié)合是不可分割的，信息流的分層次流動(dòng)適合于不同的管理需要，而且地域和行政部門的分布，在企業(yè)集團(tuán)化管理的趨勢(shì)下變得越來越明顯，因此現(xiàn)代SCADA系統(tǒng)除了生產(chǎn)設(shè)備的分步式管理之外，上位機(jī)系統(tǒng)的分布式要求變得越來越重要。評(píng)價(jià)一個(gè)SCADA系統(tǒng)功能的強(qiáng)弱，其網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)功能將是一個(gè)不可缺少的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
與地理信息系統(tǒng)（GIS）的結(jié)合。SCADA系統(tǒng)應(yīng)用面臨的眾多領(lǐng)域中，對(duì)地理信息系統(tǒng)的要求越來越高。從這種角度上說，將一個(gè)適合于工業(yè)和事物管理的地理信息系統(tǒng)嵌套于SCADA系統(tǒng)中，將帶來不可估量的效益，從而也是評(píng)價(jià)SCADA系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)。
為了滿足以上要求，從計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)要求來看，SCADA系統(tǒng)作為一個(gè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)，它涉及到IT技術(shù)的方方面面，集中強(qiáng)調(diào)以下幾種技術(shù)的綜合利用：
通訊技術(shù)：面臨多種通訊協(xié)議模式如：ASCII、RTU等，通訊方式表現(xiàn)為同步、異步和主被動(dòng)結(jié)合等，通訊媒體包括有線和無線方式；
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：應(yīng)用表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)、串口組網(wǎng)等等，協(xié)議包括TCP/IP、專用協(xié)議等，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)囊括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、客戶/服務(wù)器等方式；
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)：強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)高性能數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用和與通用數(shù)據(jù)庫(kù)的開放接口等等；
編譯技術(shù)：由于SCADA系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的特殊性，不同的應(yīng)用對(duì)監(jiān)控各方面的要求均不一樣，因而，SCADA系統(tǒng)通常提供可編程功能，由于效率要求和保護(hù)二次開發(fā)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)系，設(shè)計(jì)一個(gè)好的專用語(yǔ)言,并提供一個(gè)好的編譯系統(tǒng)將是至關(guān)重要的；
操作系統(tǒng)技術(shù)：SCADA系統(tǒng)面臨的應(yīng)用需要一個(gè)多任務(wù)、并發(fā)控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，因此在開發(fā)系統(tǒng)時(shí)需要引入先進(jìn)的調(diào)度算法和運(yùn)行機(jī)制；
可靠性保障技術(shù)：由于SCADA系統(tǒng)應(yīng)用的特殊性，系統(tǒng)通常需要提供多種可靠性保障技術(shù)，包含硬件如備用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、備用數(shù)據(jù)采集設(shè)備和軟件（如備用運(yùn)行系統(tǒng)）等等，以及軟件的多機(jī)熱備用技術(shù)；
多媒體技術(shù)：需要結(jié)合動(dòng)畫、聲音、圖形圖象等多媒體技術(shù)的綜合應(yīng)用，以便真實(shí)客觀地反映設(shè)備生產(chǎn)過程的狀態(tài)和方便事務(wù)管理的要求；
圖形用戶界面技術(shù)：由于SCADA系統(tǒng)面臨的用戶的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力參差不齊，方便易學(xué)的圖形用戶界面是極為必要的；
2.SCADA系統(tǒng)現(xiàn)狀和主要問題
基于PC機(jī)Windows平臺(tái)的SCADA上位機(jī)系統(tǒng)是目前發(fā)展的趨勢(shì)，特別是基于95/98/NT平臺(tái)的SCADA系統(tǒng)。目前，國(guó)際和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上基于以上兩種平臺(tái)，應(yīng)用比較廣泛的SCADA上位機(jī)系統(tǒng)有：WondWare的InTouch、西門子公司的WinCC、澳大利亞的CiTech、美國(guó)Interlution公司的Fix、意大利LogoSystem的LogView等，這些系統(tǒng)較好地解決了傳統(tǒng)SCADA上位機(jī)系統(tǒng)的功能主要方面：
數(shù)據(jù)采集與控制信息發(fā)送 提供基于進(jìn)程間通訊的數(shù)據(jù)采集方法（主要表現(xiàn)為開發(fā)DDE服務(wù)程序），并且已開發(fā)了常用的多種智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備的服務(wù)程序；
報(bào)警處理 具有多點(diǎn)同時(shí)報(bào)警處理功能，提供報(bào)警信息的顯示，登錄，部分提供用戶應(yīng)答功能；
歷史趨勢(shì)顯示與記錄 提供基于專用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)的記錄、查詢和圖形曲線顯示；同時(shí)，針對(duì)管理和控制的需要，這些系統(tǒng)還提供以下工業(yè)過程控制和管理中相當(dāng)有幫助的功能：
配方管理功能：控制系統(tǒng)按一定的配方完成生產(chǎn)管理；
網(wǎng)絡(luò)通訊功能：提供非透明網(wǎng)絡(luò)通訊機(jī)制，可以構(gòu)筑上位機(jī)的分布式監(jiān)控處理功能；
開放系統(tǒng)功能：提供基于DDE數(shù)據(jù)交換機(jī)制與其它應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)，部分提供ODBC與其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)連接。
但是這些系統(tǒng)在完成以下功能時(shí)具有明顯的缺陷：
與企業(yè)MIS系統(tǒng)的結(jié)合性能差；
不具備GIS功能；
網(wǎng)絡(luò)通訊不透明，不適合開發(fā)現(xiàn)代企業(yè)基于局域或?qū)＞€網(wǎng)的網(wǎng)狀層次結(jié)構(gòu)監(jiān)控管理系統(tǒng)；
數(shù)據(jù)采集速度有待進(jìn)一步提高；
系統(tǒng)事故追憶能力差；
缺乏高效能的控制任務(wù)調(diào)度算法的支持；
針對(duì)國(guó)內(nèi)的需要，這些系統(tǒng)有明顯的弱點(diǎn)：
本地化差：雖然部分系統(tǒng)已經(jīng)漢化，但是中國(guó)市場(chǎng)中某些行業(yè)規(guī)范，他們很難滿足；
價(jià)格昂貴：這些系統(tǒng)，動(dòng)則上萬美元，很難為國(guó)內(nèi)一般應(yīng)用所接受。
同國(guó)外系統(tǒng)相比，大部分國(guó)產(chǎn)通用系統(tǒng)具有較高的性能價(jià)格比，本地化能力較強(qiáng)，如三維科技公司的力控、北京亞控科技公司的組態(tài)王等。但多數(shù)產(chǎn)品仍有諸如：與MIS集成能力差、GIS功能薄弱、多任務(wù)調(diào)度能力差，事故追憶和診斷能力缺乏等等致命的弱點(diǎn)，要滿足企業(yè)級(jí)和行業(yè)部門級(jí)大型集中監(jiān)控管理GIS系統(tǒng)的要求，還需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間。而且人力資源以及資金限制使得它們可能在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)只能維持對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)功能的維護(hù)和補(bǔ)充。在這種情況下，國(guó)內(nèi)對(duì)于大型監(jiān)控項(xiàng)目的開發(fā)還需要系統(tǒng)集成公司開發(fā)專用的結(jié)合MIS，GIS和SCADA的系統(tǒng)來滿足需要。
目前，三維公司開發(fā)的《流程行業(yè)智能集成制造軟件平臺(tái)》，已成功地將監(jiān)控組態(tài)軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、管理信息系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，可以滿足大型企業(yè)CIMS建設(shè)的需要。
下位機(jī)一般意義上通常指硬件層上的，即各種數(shù)據(jù)采集設(shè)備，如各種RTU、 FTU、PLC及各種智能控制設(shè)備等等。這些智能采集設(shè)備與生產(chǎn)過程和事務(wù)管理的設(shè)備或儀表相結(jié)合，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)，并通過特定數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)傳遞到HMI系統(tǒng)中。必要的時(shí)候，這些智能系統(tǒng)也可以向設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)。上位機(jī)HMI系統(tǒng)在接受這些信息后，以適當(dāng)?shù)男问饺缏曇?、圖形、圖象等方式顯示給用戶，以達(dá)到監(jiān)視的目的，同時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，告知用戶設(shè)備各種參數(shù)的狀態(tài)（報(bào)警、正?；驁?bào)警恢復(fù)），這些處理后的數(shù)據(jù)可能會(huì)保存到數(shù)據(jù)庫(kù)中，也可能通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)傳輸?shù)讲煌谋O(jiān)控平臺(tái)上，還可能與別的系統(tǒng)（如MIS，GIS）結(jié)合形成功能更加強(qiáng)大的系統(tǒng)；HMI還可以接受操作人員的指示，將控制信號(hào)發(fā)送到下位機(jī)中，以達(dá)到控制的目的。
上位機(jī)與下位機(jī)結(jié)合的SCADA系統(tǒng)，作為操作員平臺(tái)和中央監(jiān)控系統(tǒng)，可以廣泛地應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)和事物管理的各個(gè)領(lǐng)域，主要有：
樓宇自動(dòng)化 開放性能良好的SCADA系統(tǒng)可作為樓宇設(shè)備運(yùn)行與管理子系統(tǒng)，監(jiān)控房屋設(shè)施的各項(xiàng)設(shè)備事務(wù)，如門警、電梯運(yùn)營(yíng)、消防系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)、水工、備用電力系統(tǒng)等等的自動(dòng)化管理；
生產(chǎn)線管理 用于監(jiān)控和協(xié)調(diào)生產(chǎn)線上各種設(shè)備正常有序的運(yùn)營(yíng)和產(chǎn)品數(shù)據(jù)的配方管理；
無人工作站系統(tǒng) 用于集中監(jiān)控?zé)o人看守系統(tǒng)的正常運(yùn)行，這種無人值班系統(tǒng)廣泛分布在以下行業(yè)：
無線通訊基站網(wǎng)；
郵電通訊機(jī)房空調(diào)網(wǎng)；
電力系統(tǒng)配電網(wǎng)；
鐵路系統(tǒng)電力系統(tǒng)調(diào)度網(wǎng)；
鐵路系統(tǒng)道口，信號(hào)管理系統(tǒng)；
壩體、隧道、橋梁、機(jī)場(chǎng)和碼頭等安全監(jiān)控網(wǎng)；
石油和天然氣等各種管道監(jiān)控管理系統(tǒng)；
地鐵、鐵路自動(dòng)收費(fèi)系統(tǒng)；
交通安全監(jiān)側(cè)
城市供熱、供水系統(tǒng)監(jiān)控和調(diào)度
鋼鐵工業(yè)高爐安全監(jiān)控系統(tǒng)；
環(huán)境、天文和氣象無人檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)的管理；
各種工業(yè)鍋爐監(jiān)控保護(hù)系統(tǒng)；
其它各種需要實(shí)時(shí)監(jiān)控的設(shè)備。
機(jī)械人、機(jī)件臂系統(tǒng) 用于監(jiān)視和控制機(jī)械人的生產(chǎn)作業(yè)；
其它生產(chǎn)行業(yè) 如大型輪船生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)、糧庫(kù)質(zhì)量和安全監(jiān)測(cè)、設(shè)備維修故障檢測(cè)、高速公路流量監(jiān)控和記費(fèi)系統(tǒng)等。
這些行業(yè)在應(yīng)用了SCADA系統(tǒng)后，可以取得了以下社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益：
極大地提高了生產(chǎn)和運(yùn)行管理的安全性能和可靠程度；
生產(chǎn)配方管理的自動(dòng)化可大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)的效率；
極大地減低了生產(chǎn)人員面臨惡劣工作環(huán)境的可能性，保證了工作過程中第一位的人員的安全性；
可大大地減少不必要的人工浪費(fèi)；
通過生產(chǎn)過程的集中控制和管理，極大地提高企業(yè)作為一個(gè)整體效率的競(jìng)爭(zhēng)能力；
系統(tǒng)通過對(duì)設(shè)備生產(chǎn)趨勢(shì)的保留和處理，可提高預(yù)測(cè)突發(fā)事件的能力，在緊急情況下的快速反應(yīng)和處理能力可極大地減少生命和財(cái)產(chǎn)的損失，從而可帶來潛在的社 會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益；
1.SCADA系統(tǒng)的功能要求
SCADA系統(tǒng)，從傳統(tǒng)用戶的角度來講主要解決以下三個(gè)問題：
設(shè)備各種參數(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集和控制信息的發(fā)送 這部分涉及兩個(gè)含義：一是怎樣采集設(shè)備參數(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)？它通常由智能設(shè)備生產(chǎn)廠家解決，及作為下位機(jī)在市場(chǎng)中出售，并提供可編程的通訊協(xié)議和協(xié)議處理芯片；二是設(shè)備生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)如何傳遞到上位機(jī)系統(tǒng)處理？目前上位機(jī)通常通過標(biāo)準(zhǔn)串口或IO卡運(yùn)行專用的上層采集模塊，從下位機(jī)中實(shí)時(shí)地采集設(shè)備各種參數(shù)和發(fā)送控制信息；解決問題效率的高低表現(xiàn)在采集周期的長(zhǎng)短上，這也是衡量一個(gè)系統(tǒng)是否適合于某個(gè)行業(yè)的一個(gè)重要指標(biāo)。目前上位機(jī)可達(dá)到平均毫秒級(jí)的采集周期。
監(jiān)控參數(shù)的圖形動(dòng)畫表達(dá)和報(bào)警處理 報(bào)警作為監(jiān)控的一個(gè)重要目的，是所有上位機(jī)系統(tǒng)必須解決的問題。如果說各種圖形、圖象、動(dòng)畫、聲音等方式用于表達(dá)設(shè)備的各種參數(shù)運(yùn)行狀態(tài)是必不少的話，那么若上位機(jī)系統(tǒng)不能有效的處理設(shè)備的報(bào)警狀態(tài)，所有的表現(xiàn)形式都是多余的。評(píng)價(jià)上位機(jī)系統(tǒng)可靠性和高效性的一個(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。
事故追憶和趨勢(shì)分析 監(jiān)控的另外一個(gè)目的是評(píng)價(jià)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)情況和預(yù)測(cè)系統(tǒng)可能發(fā)生的事故。在發(fā)生事故時(shí)能快速地找到事故的原因，并找到恢復(fù)生產(chǎn)的最佳方法。從這個(gè)意義出發(fā)，實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)的保留和系統(tǒng)操作情況記錄變得非常重要。因而評(píng)價(jià)一個(gè)SCADA系統(tǒng)，其功能強(qiáng)弱最為重要的指標(biāo)之一就是對(duì)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)記錄和查詢的準(zhǔn)確和高效。
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用的需要，又使得SCADA系統(tǒng)還要能解決以下一些問題：
與管理信息系統(tǒng)（MIS）的結(jié)合。在現(xiàn)代企業(yè)中，生產(chǎn)過程管理和企業(yè)日常事物管理的結(jié)合是不可分割的，信息流的分層次流動(dòng)適合于不同的管理需要，而且地域和行政部門的分布，在企業(yè)集團(tuán)化管理的趨勢(shì)下變得越來越明顯，因此現(xiàn)代SCADA系統(tǒng)除了生產(chǎn)設(shè)備的分步式管理之外，上位機(jī)系統(tǒng)的分布式要求變得越來越重要。評(píng)價(jià)一個(gè)SCADA系統(tǒng)功能的強(qiáng)弱，其網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫(kù)功能將是一個(gè)不可缺少的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
與地理信息系統(tǒng)（GIS）的結(jié)合。SCADA系統(tǒng)應(yīng)用面臨的眾多領(lǐng)域中，對(duì)地理信息系統(tǒng)的要求越來越高。從這種角度上說，將一個(gè)適合于工業(yè)和事物管理的地理信息系統(tǒng)嵌套于SCADA系統(tǒng)中，將帶來不可估量的效益，從而也是評(píng)價(jià)SCADA系統(tǒng)的一個(gè)重要指標(biāo)。
為了滿足以上要求，從計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)要求來看，SCADA系統(tǒng)作為一個(gè)應(yīng)用軟件系統(tǒng)，它涉及到IT技術(shù)的方方面面，集中強(qiáng)調(diào)以下幾種技術(shù)的綜合利用：
通訊技術(shù)：面臨多種通訊協(xié)議模式如：ASCII、RTU等，通訊方式表現(xiàn)為同步、異步和主被動(dòng)結(jié)合等，通訊媒體包括有線和無線方式；
計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：應(yīng)用表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、撥號(hào)網(wǎng)絡(luò)、串口組網(wǎng)等等，協(xié)議包括TCP/IP、專用協(xié)議等，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)囊括點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、客戶/服務(wù)器等方式；
分布式數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)：強(qiáng)調(diào)實(shí)時(shí)高性能數(shù)據(jù)庫(kù)的應(yīng)用和與通用數(shù)據(jù)庫(kù)的開放接口等等；
編譯技術(shù)：由于SCADA系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的特殊性，不同的應(yīng)用對(duì)監(jiān)控各方面的要求均不一樣，因而，SCADA系統(tǒng)通常提供可編程功能，由于效率要求和保護(hù)二次開發(fā)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)系，設(shè)計(jì)一個(gè)好的專用語(yǔ)言,并提供一個(gè)好的編譯系統(tǒng)將是至關(guān)重要的；
操作系統(tǒng)技術(shù)：SCADA系統(tǒng)面臨的應(yīng)用需要一個(gè)多任務(wù)、并發(fā)控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，因此在開發(fā)系統(tǒng)時(shí)需要引入先進(jìn)的調(diào)度算法和運(yùn)行機(jī)制；
可靠性保障技術(shù)：由于SCADA系統(tǒng)應(yīng)用的特殊性，系統(tǒng)通常需要提供多種可靠性保障技術(shù)，包含硬件如備用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、備用數(shù)據(jù)采集設(shè)備和軟件（如備用運(yùn)行系統(tǒng)）等等，以及軟件的多機(jī)熱備用技術(shù)；
多媒體技術(shù)：需要結(jié)合動(dòng)畫、聲音、圖形圖象等多媒體技術(shù)的綜合應(yīng)用，以便真實(shí)客觀地反映設(shè)備生產(chǎn)過程的狀態(tài)和方便事務(wù)管理的要求；
圖形用戶界面技術(shù)：由于SCADA系統(tǒng)面臨的用戶的計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力參差不齊，方便易學(xué)的圖形用戶界面是極為必要的；
2.SCADA系統(tǒng)現(xiàn)狀和主要問題
基于PC機(jī)Windows平臺(tái)的SCADA上位機(jī)系統(tǒng)是目前發(fā)展的趨勢(shì)，特別是基于95/98/NT平臺(tái)的SCADA系統(tǒng)。目前，國(guó)際和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上基于以上兩種平臺(tái)，應(yīng)用比較廣泛的SCADA上位機(jī)系統(tǒng)有：WondWare的InTouch、西門子公司的WinCC、澳大利亞的CiTech、美國(guó)Interlution公司的Fix、意大利LogoSystem的LogView等，這些系統(tǒng)較好地解決了傳統(tǒng)SCADA上位機(jī)系統(tǒng)的功能主要方面：
數(shù)據(jù)采集與控制信息發(fā)送 提供基于進(jìn)程間通訊的數(shù)據(jù)采集方法（主要表現(xiàn)為開發(fā)DDE服務(wù)程序），并且已開發(fā)了常用的多種智能數(shù)據(jù)采集設(shè)備的服務(wù)程序；
報(bào)警處理 具有多點(diǎn)同時(shí)報(bào)警處理功能，提供報(bào)警信息的顯示，登錄，部分提供用戶應(yīng)答功能；
歷史趨勢(shì)顯示與記錄 提供基于專用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)的記錄、查詢和圖形曲線顯示；同時(shí)，針對(duì)管理和控制的需要，這些系統(tǒng)還提供以下工業(yè)過程控制和管理中相當(dāng)有幫助的功能：
配方管理功能：控制系統(tǒng)按一定的配方完成生產(chǎn)管理；
網(wǎng)絡(luò)通訊功能：提供非透明網(wǎng)絡(luò)通訊機(jī)制，可以構(gòu)筑上位機(jī)的分布式監(jiān)控處理功能；
開放系統(tǒng)功能：提供基于DDE數(shù)據(jù)交換機(jī)制與其它應(yīng)用程序交換數(shù)據(jù)，部分提供ODBC與其它系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)連接。
但是這些系統(tǒng)在完成以下功能時(shí)具有明顯的缺陷：
與企業(yè)MIS系統(tǒng)的結(jié)合性能差；
不具備GIS功能；
網(wǎng)絡(luò)通訊不透明，不適合開發(fā)現(xiàn)代企業(yè)基于局域或?qū)＞€網(wǎng)的網(wǎng)狀層次結(jié)構(gòu)監(jiān)控管理系統(tǒng)；
數(shù)據(jù)采集速度有待進(jìn)一步提高；
系統(tǒng)事故追憶能力差；
缺乏高效能的控制任務(wù)調(diào)度算法的支持；
針對(duì)國(guó)內(nèi)的需要，這些系統(tǒng)有明顯的弱點(diǎn)：
本地化差：雖然部分系統(tǒng)已經(jīng)漢化，但是中國(guó)市場(chǎng)中某些行業(yè)規(guī)范，他們很難滿足；
價(jià)格昂貴：這些系統(tǒng)，動(dòng)則上萬美元，很難為國(guó)內(nèi)一般應(yīng)用所接受。
同國(guó)外系統(tǒng)相比，大部分國(guó)產(chǎn)通用系統(tǒng)具有較高的性能價(jià)格比，本地化能力較強(qiáng)，如三維科技公司的力控、北京亞控科技公司的組態(tài)王等。但多數(shù)產(chǎn)品仍有諸如：與MIS集成能力差、GIS功能薄弱、多任務(wù)調(diào)度能力差，事故追憶和診斷能力缺乏等等致命的弱點(diǎn)，要滿足企業(yè)級(jí)和行業(yè)部門級(jí)大型集中監(jiān)控管理GIS系統(tǒng)的要求，還需要相當(dāng)?shù)臅r(shí)間。而且人力資源以及資金限制使得它們可能在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)只能維持對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)功能的維護(hù)和補(bǔ)充。在這種情況下，國(guó)內(nèi)對(duì)于大型監(jiān)控項(xiàng)目的開發(fā)還需要系統(tǒng)集成公司開發(fā)專用的結(jié)合MIS，GIS和SCADA的系統(tǒng)來滿足需要。
目前，三維公司開發(fā)的《流程行業(yè)智能集成制造軟件平臺(tái)》，已成功地將監(jiān)控組態(tài)軟件、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、管理信息系統(tǒng)和辦公自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來，可以滿足大型企業(yè)CIMS建設(shè)的需要。
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