SCADA 的意思是什麼？
SCADA 系統或 SCADA 是指監控和資料採集 (Supervisory Control and Data Acquisition) 的簡稱。SCADA 系統的目的是控制和監控特定的系統架構，透過軟體和硬體解決方案實現自動化，以在邊緣收集、分析、管理和視覺化資料。
SCADA 系統如何運作？
SCADA 系統是集中式控制系統，有助於優化工業流程，尤其是對於大型設置。SCADA 利用在監控電腦中運行的 SCADA 軟體，管理、控制和接收來自各種工業設備、感測器和執行器的資料。這些設備與管理 SCADA 系統與現場設備通訊的 PLC 和 RTU 連接。SCADA 系統的另一個重要部分是 GUI（圖形使用者介面），例如 HMI 和平板電腦。
SCADA 系統使用顯示在 HMI 上的資料視覺化，讓現場工作人員監控整個系統的效能，並接近即時的資料更新。當設備的流程需要調整時，HMI 也可以執行可操作的命令。所有這些整合的 SCADA 系統都透過使用 LAN 或乙太網路的通訊基礎設施連接，這些基礎設施連接到中央 SCADA 伺服器。SCADA 伺服器可以位於從當地工廠車間、遠端辦公室到完全設計為在雲端運行的各種位置。
SCADA 系統的 4 個組成部分：
1. 監控電腦
監控電腦是 SCADA 系統的核心。在 SCADA 系統中，一台或多台監控電腦可以透過通訊網路收集資料並向現場設備發送控制命令。此外，監控電腦運行 SCADA 軟體，使其能夠與現場連接控制器（例如 RTU、PLC 和 HMI）進行通訊。
2. 遠端終端單元
RTU 或遠端終端單元是將 SCADA 系統連接到各種感測器和執行器，再連接到監控電腦系統的微型電腦。大多數 RTU 不使用非揮發性記憶體來儲存從現場設備收集的資料。因此，RTU 專注於向中央 SCADA 系統或監控電腦傳輸資料。儘管存在限制，RTU 更便宜且堅固，能夠在具有寬溫度範圍的惡劣工業環境中生存。RTU 還符合 IEC 61131-3 標準，以支援使用梯形邏輯、部落格圖或其他語言進行自動化程式設計。
3. 可程式邏輯控制器
PLC 或可程式邏輯控制器是將遙測資料從眾多現場設備傳輸到 SCADA 系統，再傳輸到監控電腦系統的微型電腦。與 RTU 類似，PLC 也可以執行從 SCADA 系統接收的控制程式。PLC 經常與 RTU 進行比較。與 RTU 相比，PLC 能夠處理更複雜的自動化和關鍵控制。使用 PLC，SCADA 系統可以更通用，能夠編寫更多代碼並處理更多頻寬。然而，PLC 比 RTU 更昂貴，並且需要較窄的溫度範圍才能進行環境控制。
4. 人機介面
HMI 或人機介面提供 SCADA 系統的 GUI（圖形使用者介面），以監控來自監控系統的資訊。顯示在 HMI 上的 SCADA 系統資訊通常以模仿圖、線圖、流程元素和設備條件的形式呈現，這些都是控制工廠的 SCADA 系統的圖形表示。現場工作人員還可以使用滑鼠、鍵盤或觸控螢幕發出命令，以控制和調整整合在 SCADA 系統中的所有硬體。
SCADA 系統的主要功能
資料採集：從現場設備收集和處理即時資料。通常將各種類比資料轉換為數位資訊。
資料呈現：從現場收集的資料經過處理、組織和呈現為視覺化，供操作員監控和控制流程。
控制：讓使用者和操作員能夠遠端或本地執行命令並調整直接與現場設備互動的特定功能。
網路資料通訊：從現場收集的資料即時傳輸或根據請求命令傳輸。通訊通道可以是數位的 (TCP/IP, RS485) 或類比的 (POTS, T202)。SCADA 系統還將事件記錄到日誌檔或將資料饋送到歷史記錄器以供未來分析。
SCADA 控制系統架構
深入研究 SCADA 模型，一般 SCADA 控制系統架構中有五個製造層級。此外，還有多種監控和資料採集系統，它們可能具有不同的功能層級，具體取決於其規模和複雜性。以下是 SCADA 系統的五個層級：
第 0 層：此功能層是 SCADA 系統的頂端，包含現場設備、工業設備、感測器和執行器。此功能層是 SCADA 系統收集資料以使用流量和溫度感測器、控制閥、泵、輸送帶、機器手臂等硬體在工廠中提供更好控制的部分。
第 1 層：此層由微型電腦組成，例如 PLC 和 RTU，它們作為 SCADA 系統的工業化 I/O 模組。PLC 和 RTU 將現場設備收集的訊號轉換為數位資料並發送到 SCADA 監控系統。
第 2 層：此層是監控電腦從 SCADA 系統上的處理器節點收集資訊以提供專用 HMI 視覺化的位置。第 2 層是功能層，資料可以輸入資料庫伺服器以供未來分析和審計。
第 3 層：此層稱為 SCADA 系統的生產控制層。生產層不直接控制現場設備。相反，此層更側重於監控工廠的生產和目標。此資訊可以透過 HMI 遠端或在工廠進行監控。
第 4 層：這是生產排程層，是 SCADA 系統的最後一層。此層是管理人員可以遠端或現場設定生產排程的位置。然後，根據 SCADA 系統提供的資訊，管理人員可以調整生產的吞吐量，以滿足受預測需求、物流和當前庫存等各種因素影響的所需供應。
SCADA 控制系統的簡史 – SCADA 演進
SCADA 已從提供監督和控制發展為提供即時遙測和高級自動化。以下是 SCADA 系統整合的里程碑，這些里程碑已經歷四代演變：
第一代 – 單體式
SCADA 的概念源於工業組織為解決依賴人工操作員使用按鈕、選擇開關和類比撥盤手動監控和控制設備的問題而做出的努力。因此，工業廠房和遠端站點開始開發 SCADA 系統，透過大型主機電腦監控和控制流程。當時，SCADA 系統是獨立的系統，嚴格使用專有的通訊協定，無法連接到任何其他系統。
第二代 – 分散式
在 80 年代和 90 年代左右，區域網路 (LAN) 技術被引入 SCADA 系統。透過 LAN，SCADA 系統連接到較小的電腦，並提供接近即時的資訊更新。透過 LAN 和基於 PC 的 HMI 軟體，命令系統分佈在多個工作站，每個工作站負責一個特定任務。因此，分散式 SCADA 系統比上一代更具成本效益，並且需要更少的現場操作員。不幸的是，網路協定仍然是專有的，無法與不同供應商的其他系統通訊。
第三代 – 網路化
在 2000 年代初期，SCADA 實施了具有標準化通訊協定的開放系統架構，該協定不特定於供應商。因此，SCADA 系統可以縮小到更簡單的組件和協定，這些組件和協定因互操作性和簡化連接（乙太網路）而流行。透過網路進行連接的能力提供了從全球不同位置存取 SCADA 系統的權限。透過由各種 LAN 網路組成的過程控制網路 (PCN)，大規模 SCADA 系統與傳統設置相比更具成本效益。
第四代 – 網路式
目前的網路式 SCADA 系統已適應現代技術，採用了個人電腦、結構化查詢語言 (SQL) 資料庫和網路式應用程式等現代 IT。網路式 SCADA 允許使用者和操作員透過網際網路在即時或雲端從任何地方查看和控制資料。工廠資訊可以透過網路瀏覽器（例如 Google Chrome）存取，這些瀏覽器顯示特定 HMI 軟體的圖形使用者介面 (GUI)。話雖如此，網路式 SCADA 系統為工業組織提供了最大的可擴展性和靈活性。
SCADA 系統整合的應用：
SCADA 系統廣泛整合以自動化各種工業應用。SCADA 真正成為工業自動化設置的骨幹，為工業流程提供安全性、效率和可靠性，尤其對於任務關鍵型應用。以下是 SCADA 系統整合的應用：
- 能源和電網
- 遠端石油和天然氣設施
- 交通運輸系統
- 水資源管理和廢水處理
- 製造場所
- 食品和飲料
- 風能和太陽能發電廠
- 電信
- 農業
- 以及許多其他
現代 SCADA – 物聯網 SCADA 系統
現代 SCADA 系統正在實施最新的技術，例如雲端運算、高速無線連接、IIoT（工業物聯網）和 AIoT（人工智慧物聯網）。現代 SCADA 軟體發展迅速，需要現代硬體技術以高效且簡單的方式簡化流程。物聯網 SCADA 系統透過雲端管理儀表板控制物聯網設備，降低了基礎設施成本。因此，許多最新的 SCADA 架構越來越多地以無線通訊技術的優勢取代硬連線 SCADA 系統基礎設施。
此外，工業自動化在工廠內實施機器視覺等智慧 AI 模型，以提高自主性。有大量的計算設備可以升級以實施現代 SCADA 架構。然而，有兩種工業解決方案可以提供更精簡、智慧且可靠的 SCADA 系統。這些是工業平板電腦和堅固型機器視覺電腦。話雖如此，Premio 提供堅固的工業平板電腦和堅固型機器視覺電腦，以取代傳統的 PLC、RTU 和監控電腦。
SCADA 工業平板電腦 – VIO 系列
VIO 系列工業平板電腦是現代 SCADA 系統的正確解決方案，專為 HMI 自動化、資訊和通訊應用而設計。創新的模組化設計透過提供帶有可互換的平板電腦或觸控螢幕模組的模組化設計，使顯示系統更加靈活和通用。此外，VIO 系列可以輕鬆承受各種極端環境挑戰，非常適合在自動化設置中部署嚴苛的 SCADA。
主要特點：
- 獲得專利的帶有多模式顯示模組的模組化設計
- 適用於 SCADA 現場設備的豐富 I/O 選項
- IP65 工業顯示面板
- Intel 第 7 代 (Kaby Lake-U) 處理器 Core i5-7300U
- -10°C 至 60°C 的延長工作溫度
- 適用於 SCADA 現場設備控制的豐富 I/O (DIO、USB 3.0、RS-232 COM、RJ45 LAN)
適用於 SCADA 的機器視覺堅固型電腦 – VCO-6000-CFL 系列
VCO 機器視覺堅固型電腦是適用於智慧 SCADA 系統的一體化工業邊緣解決方案。VCO 系列涵蓋了 PLC、RTU 和監控電腦的功能，並在連接攝影機時具備額外的機器視覺功能。此外，VCO 系列的製造、測試和驗證均旨在承受極端的工業部署。因此，機器視覺電腦系列非常適合現代 SCADA 應用，例如自動生產線檢查、智慧安全監控、生物醫學影像以及視覺導引機器人/車輛。
主要功能：
- 第 9 代 Intel® CFL-R S 處理器
- 寬工作溫度 (-25°C 至 70°C)
- 適用於 SCADA 現場設備控制的豐富 I/O (DIO、USB 3.2 Gen2、RJ45 LAN、RS-232 COM)
- 全長 x16 PCIe GPU 加速器
- 熱插拔風扇
- NVMe SSD 儲存擴充
- 多達 3 個 PCIe 和 2 個 PCI 擴充
Premio 是一家全球解決方案供應商，30 多年來一直在美國設計和製造頂級工業電腦。我們的解決方案旨在最嚴峻的環境條件下可靠且最佳地運行。此外，Premio 的工業平板電腦和機器視覺堅固型電腦專門用於承受遠程工業 SCADA 部署中的極端環境。總之，Premio 為 SCADA 等工業自動化系統提供了最高階和可客製化的運算解決方案。如果您需要協助尋找最佳的 SCADA 運算解決方案，請隨時與我們聯繫。我們的一位工業運算專業人員將根據您的特定需求協助您找到最佳的工業運算解決方案。
