SCADA是Supervisory Control And Data Acquisition的英文縮寫(xiě)，國(guó)內(nèi)流行叫法為監(jiān)控組態(tài)軟件。從字面上講，它不是完整的控制系統(tǒng)，而是位于控制設(shè)備之上，側(cè)重于管理的純軟件。SCADA所接的控制設(shè)備通常是PLC（可編程控制器），也可以是智能表，板卡等。

　　早期的SCADA運(yùn)行與DOS,UNIX,VMS.現(xiàn)在多數(shù)運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)中，有的可以運(yùn)行在Linux系統(tǒng)。

　　SCADA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。下面就其結(jié)構(gòu)、功能、接口、開(kāi)發(fā)工具等方面予以介紹。

　　一、SCADA體系結(jié)構(gòu)

　　1.1 硬件結(jié)構(gòu)

　　通常SCADA系統(tǒng)分為兩個(gè)層面，即客戶(hù)/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(hù)用于人機(jī)交互，如用文字、動(dòng)畫(huà)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(mén)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(hù)".

　　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(hù)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(hù)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(hù)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。

　　1.2 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(hù)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(zhuān)門(mén)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(lèi)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：

　　1.3 通信

　　1.3.1內(nèi)部通信

　　客戶(hù)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(hù)周期性向服務(wù)器發(fā)出請(qǐng)求，然后服務(wù)器為客戶(hù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，傳送給客戶(hù)。

　　訂閱式：客戶(hù)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(hù)關(guān)心的數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)變化通知相應(yīng)的用戶(hù)。

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

　　1.3.2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(hù)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(lèi)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。