2、SCADA系統(tǒng)

　　通用SCADA系統(tǒng)可分為3層。第1層為數(shù)據(jù)采集層，由RTU與一次儀表構(gòu)成，完成現(xiàn)場原始數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理。根據(jù)設(shè)計需求還可以實現(xiàn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)存儲，以保證通訊中斷后數(shù)據(jù)的連續(xù)性;第2層為數(shù)據(jù)監(jiān)控層。在這層將利用各種軟件遠(yuǎn)程仿真現(xiàn)場，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)控、實時報警。該層可根據(jù)對應(yīng)的管理模式再分為分控中心、總控中心等，還可根據(jù)設(shè)計需求進(jìn)行大量歷史數(shù)據(jù)的存儲;第3層為數(shù)據(jù)應(yīng)用層。在應(yīng)用層實現(xiàn)對已采集數(shù)據(jù)的分析、整理，并根據(jù)需要實現(xiàn)多種形式的發(fā)布。業(yè)界很多公司分別在數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)監(jiān)控層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層都擁有極其穩(wěn)定的產(chǎn)品和豐富的系統(tǒng)集成經(jīng)驗。

　　3、其它分層

　　對于工業(yè)自動化的體系結(jié)構(gòu)，還有一種分層理論也是3層。第一層，以PCS(過程控制系統(tǒng))為代表的基礎(chǔ)自動化層。主要包括控制軟件、測量技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)處理技術(shù)、DCS、FCS、傳感技術(shù)、特種執(zhí)行機(jī)構(gòu)等等;第二層，以MES(生產(chǎn)過程制造執(zhí)行系統(tǒng))為代表的生產(chǎn)過程運(yùn)行優(yōu)化層。主要內(nèi)容包括建模與流程模擬技術(shù)、先進(jìn)計劃與調(diào)度技術(shù)、實時優(yōu)化技術(shù)、動態(tài)成本與管理技術(shù)等等;第三層，以ERP(企業(yè)資源管理)為代表的企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營優(yōu)化層。主要內(nèi)容包括企業(yè)資源管理、供應(yīng)鏈管理、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)、設(shè)備資源管理、企業(yè)電子商務(wù)平臺等等。

　　4、共同特點

　　SCADA系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)以及其它工業(yè)自動化系統(tǒng)，都屬于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展趨勢分析，其將逐步取代部分SCADA系統(tǒng)。通過分析2類系統(tǒng)的架構(gòu)體系，二者具備如下一些共同的特征：

　　1)體系結(jié)構(gòu)分層。兩類系統(tǒng)均具備清晰完整的層次結(jié)構(gòu)，便于設(shè)計者、使用者理解。SCADA系統(tǒng)的3層與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的3層都具備明確的定義及層間分界，但3層間功能上也有一些重疊。靠近現(xiàn)場的層由于采用現(xiàn)場總線技術(shù)，使得設(shè)備檔案及診斷信息更為豐富;中簡層體現(xiàn)更多的是運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控、設(shè)備管理;而最上位的應(yīng)用層可以涉及數(shù)據(jù)深度應(yīng)用、設(shè)備維護(hù)計劃、備品備件管理、設(shè)備資產(chǎn)管理等。

　　2)一次儀表數(shù)據(jù)采集。兩類系統(tǒng)都需要有現(xiàn)場原始數(shù)據(jù)的采集，其準(zhǔn)確性及數(shù)據(jù)可用性完全取決于該一次表的數(shù)據(jù)采集。在IOT中，對控制功能的體現(xiàn)更為突出。在SCADA系統(tǒng)中，常規(guī)的控制策略主要為單回路控制、串級調(diào)節(jié)、比率調(diào)節(jié)、均勻調(diào)節(jié)、前饋調(diào)節(jié)、自動選擇調(diào)節(jié)、分程調(diào)節(jié)、非線性調(diào)節(jié)等，實現(xiàn)功能仍以PID調(diào)節(jié)為基礎(chǔ)，輔以一定的功能塊及控制算法。IOT中的常規(guī)控制得以擴(kuò)展使用，各功能塊之間可多重串接、并聯(lián)連接、選擇性連接、自動補(bǔ)償、自動跟蹤、無擾切換等，多配方自動改變參數(shù)或功能塊連接方式，使得自動化應(yīng)用變得透明、簡單。

　　3)對通訊網(wǎng)絡(luò)的依賴。兩類系統(tǒng)均需要依賴網(wǎng)絡(luò)，而物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)則更加依賴無線通訊網(wǎng)絡(luò)。由此可見，保證無線通訊是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的必要條件。無線通訊主要的特點是安裝便捷、應(yīng)用靈活、低成本、易于擴(kuò)展等，最主要是適用于多種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，包括802.11a、802.11b、最新混合標(biāo)準(zhǔn)802.11g。

　　4)數(shù)據(jù)處理應(yīng)用。原始數(shù)據(jù)采集后，兩類系統(tǒng)對所得的數(shù)據(jù)都進(jìn)行了綜合應(yīng)用處理。通過結(jié)構(gòu)可以看出，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理更深入。企業(yè)海量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)是企業(yè)經(jīng)營決策的重要依據(jù)，對于采購管理、成本控制、提高經(jīng)營的經(jīng)濟(jì)效益具有重要的參考價值，對于控制生產(chǎn)成本、擴(kuò)大利潤，從而保證企業(yè)利潤目標(biāo)的實現(xiàn)。由此可見，數(shù)據(jù)的深度處理后，對指導(dǎo)全企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營，具有十分重要的意義。

　　三、過渡方案

　　物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)自動化必然的發(fā)展趨勢，將使得工業(yè)自動化的分布式、開放化、信息化、規(guī)?；戎T多特點得以最大化體現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)的分布式結(jié)構(gòu)確保每一個智能終端能獨立運(yùn)行，互通信息的同時也將系統(tǒng)危險分散;開放化特點則是網(wǎng)絡(luò)自身具備多種標(biāo)準(zhǔn)接口，便于新的終端節(jié)點無縫接入;信息化使得系統(tǒng)信息能夠及時對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)大閉環(huán);規(guī)模化則是降低終端節(jié)點的接入成本、購置成本、使用成本，在最優(yōu)綜合成本的前提下完成規(guī)模應(yīng)用。

　　由于物聯(lián)網(wǎng)完全是一個開放的網(wǎng)絡(luò)，涉及行業(yè)機(jī)密或是國家安全的SCADA系統(tǒng)，將仍然保持現(xiàn)有狀態(tài)。所以，物聯(lián)網(wǎng)取代部分SCADA系統(tǒng)是必然的一個趨勢。根據(jù)兩類系統(tǒng)的對比，無論是新建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，還是基于SCADA系統(tǒng)的改造，可以參考如下方案：

　　1)SCADA系統(tǒng)建設(shè)模式非常成熟，現(xiàn)有的案例、方案均具備非常高的參考價值。物聯(lián)網(wǎng)做架構(gòu)設(shè)計時，可參考SCADA系統(tǒng)架構(gòu)。在滿足企業(yè)的生產(chǎn)管理需求后，進(jìn)一步實現(xiàn)先進(jìn)控制、在線優(yōu)化、在線性能監(jiān)控、在線設(shè)備臺帳管理等信息化技術(shù)的集成。

　　2)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)選擇時，感知層(或采集層)均采用無線設(shè)計，數(shù)據(jù)應(yīng)用層則可采用光纖通訊等快速網(wǎng)絡(luò)。整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計要充分考慮靈活、高速、多冗余、高性能、高安全等特點，可靈活使用線性結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、星型結(jié)構(gòu)、倒掛樹結(jié)構(gòu)及各種組合等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。由于網(wǎng)絡(luò)中任意二個設(shè)備之間提供了多重通訊路徑，從而使得通訊不會受單節(jié)點故障的影響，將會極大提高通訊的冗余性能和可靠性。

　　3)加設(shè)終端狀態(tài)監(jiān)測點。SCADA系統(tǒng)中，對儀表等設(shè)備特征、狀態(tài)關(guān)注較少，但根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的要求，對所有的終端監(jiān)測都是必要的，所以對未設(shè)計監(jiān)測的終端加設(shè)監(jiān)測點。工業(yè)自動化一般使用的現(xiàn)場儀表主要包括溫度儀表、壓力儀表、物位儀表、流量儀表、在線過程分析儀、執(zhí)行器等。現(xiàn)場儀表的穩(wěn)定工作是真實數(shù)據(jù)的保證，所以除常規(guī)的運(yùn)行功能外，監(jiān)測儀表的工作狀態(tài)是非常有必要的。

　　4)加大數(shù)據(jù)的深度挖掘，提供豐富穩(wěn)定的數(shù)據(jù)接口。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是一個開放的系統(tǒng)，為保證所涉及終端信息的互通，與外圍其它網(wǎng)絡(luò)會有大量數(shù)據(jù)交換。而SCADA系統(tǒng)是一個相對獨立的系統(tǒng)，與其它系統(tǒng)接口相對較少。一個成功的自動化系統(tǒng)，應(yīng)該是一個具備多種標(biāo)準(zhǔn)接口的系統(tǒng)。操作系統(tǒng)的選擇、現(xiàn)場產(chǎn)品的選擇，都將決定標(biāo)準(zhǔn)接口實現(xiàn)的可能性。同時，標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口還保證了不同廠家軟硬件產(chǎn)品的數(shù)據(jù)交換，而不必?fù)?dān)心他們之間的通訊。這也是應(yīng)用規(guī)模化的前提。

　　5)加強(qiáng)反控功能的穩(wěn)定性。SCADA系統(tǒng)更多的關(guān)注的監(jiān)視功能，而相對控制較弱。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)要求全網(wǎng)信息互通，但為保證全網(wǎng)的終端監(jiān)測數(shù)據(jù)平衡，需要根據(jù)實時數(shù)據(jù)進(jìn)行一些反控。在現(xiàn)在控制理論的推動下，各種智能化算法應(yīng)運(yùn)而生。除業(yè)界熟知的PID控制，多變量預(yù)測已完成生產(chǎn)實踐階段。物聯(lián)網(wǎng)是一個強(qiáng)大數(shù)據(jù)的集合，并且數(shù)據(jù)是動態(tài)更新的。所以，適當(dāng)采用多變量預(yù)測控制與PID串級控制相結(jié)合的方案，可以非常有效地實現(xiàn)反控功能的穩(wěn)定性。

　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及是不可阻擋的。其改變的不僅是生產(chǎn)過程的優(yōu)化，還將是管理模式的重大轉(zhuǎn)變。物聯(lián)網(wǎng)充分結(jié)合先進(jìn)的工藝裝備技術(shù)、現(xiàn)代管理技術(shù)、以先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)為代表的信息技術(shù)，為工業(yè)自動化提供整體解決方案，以實現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化控制與優(yōu)化管理，從而成為提高企業(yè)競爭力的核心高技術(shù)。