监控和数据采集（SCADA）软件的最初设计，旨在收集来自分布式来源的信息，并为运行人员提供最佳控制过程所需的信息。现在，SCADA系统由于易于实施并具有更多分析功能，已成为制造企业的重要组成部分。尽管市场已经成熟，但SCADA技术仍在不断发展和进步。

    以下是SCADA系统的7个关键进展，它们对制造企业推进工业物联网（IIoT）的实施至关重要。

▲与20年前的平台相比，如今的监控和数据采集软件平台具有更多的功能和优势。图示为采用 Iconics Genesis64 高性能 SCADA 的冷水冷却系统视图。图片来源 ：Iconics

1 向下集成

    随着SCADA应用不断增长，并与更多工业数据集成，使用户能够为其现有SCADA系统带来更多价值。过去，安装SCADA系统主要是为了提高过程的性能，而现在，这些系统正在收集更多数据，尤其是分布式和以前难以访问的数据，现在可以通过互联网和蜂窝网络进行连接以获得这些数据。

    在SCADA之下连接的最大变化是物联网协议的引入，三种最常见的是Web服务客户端、消息队列遥测传输（MQTT）代理和客户端以及OPC统一架构（UA）客户端。这些支持互联网的协议具有较高的性能和安全性，非常适合于从远程传感器收集数据。

2 基础设施监控

    这是另一个关键的发展领域，将SCADA与建筑基础设施和网络基础设施以及其它领域联系起来以提高系统可靠性。此功能通常意味着包含BACnet、SNMP或操作系统服务连接器，以收集和监控来自这些数据源的数据。

3 向上集成

    现代SCADA系统具有庞大的数据存储库和分层分析。这些信息被集成到其它系统中，特别是本地或远程制造执行系统（MES）解决方案以及云分析和仪表板，以让更多用户参与绩效跟踪和改进。

    SCADA解决方案现在配备了一些模块，可以实现数据包的情景化，以便信息系统可以使用这些数据。这些SCADA解决方案通常被称为工作流或桥接模块，不仅可以创建数据聚合，还可以与其它系统交换数据集，用于系谱跟踪、订单处理、工作进度跟踪、计划和调度、维护管理和其他功能。SCADA软件已通过Web服务、MQTT发布、OPC UA服务器和专门构建的接口得到增强，以满足关键行业的需求。

4 与工业数据库的集成

    现代SCADA软件平台不仅仅是工业解决方案，它还能与所有其它工厂系统集成，提供和提取数据用于显示和分析。这意味着 SCADA图形除了能为传统的操作员界面提供对象外，还能增强面向数据库和表单的应用。在考虑SCADA显示时，用户应将库存系统、资产管理系统甚至客户关系管理（CRM）系统中的数据视为有价值信息的潜在来源，以与SCADA仪表盘集成。

5 快速开发

    实现更具成本效益的SCADA的途径是更简单、更直观的配置。虽然开发人员在使用软件开发工具和技术时变得越来越聪明，但归根结底，SCADA是最终客户的财产，对他们来说，在支持SCADA的应用方式方面拥有一定程度的自主权是很重要的。

    SCADA系统正趋向于具有可配置功能的封装解决方案，而不再需要定制开发和脚本。现在SCADA软件还配备了快速开发工具，可通过导入、导出和自动复制功能实现高度可扩展性。

6 信息模型

    目前正在发生的最大的工业变革之一，是向工业4.0、智能制造和数字化的转型。其理念是优化利用所有数据，以提高性能、质量并降低成本。优化数据使用是一个远大目标，除了顶尖的大型企业之外，对于大多数人来说这似乎有些遥不可及。为了更好地利用数据，工业领域将依赖并整合未来的标准。这不仅包括数据传输标准，如MQTT或OPC的标准，还包括设备和过程的数据结构标准，也称为信息模型。

    理想情况下，如果数据以标准形式存在，则可以开发应用程序来使用这些模型，并自动进行配置以使用户受益。用户可以创建数据模型以在组织内进行增量改进（统一的命名空间），也可以利用行业标准数据模型（相对较新且正在进行的开发）。

    未来的愿景是，增值应用将能与信息源（如SCADA）通信，自动发现机器和过程的信息模型，只需按下按钮即可进行配置。SCADA软件应支持信息模型（资产定义），并遵循ISA-95等标准来实施企业控制系统的集成。

7 3D图形

    在设计中使用2D工艺图形很常见。重点是简化操作员屏幕，以便在需要更多信息时提供渐进式披露，并利用柔和的颜色来消除眼睛疲劳，必要时加粗显示图形。这一趋势被称为高性能图形，并体现在ISA-101标准中。

   技术也提供了基于实时过程数据的3D动画功能。例如，机器人位置的描述可以与现实世界工况相匹配。3D在描述建筑信息/管理/自动化系统（BIM–BMS–BAS）中的信息方面更具价值。SCADA系统也在改进，以利用计算机辅助设计（CAD）软件提供的3D模型，用真实世界的信息来实现动画模型。

    SCADA似乎已经存在很长时间了，许多制造企业仍在使用20多年前安装的SCADA系统。现代SCADA平台提供了更丰富的功能。此外，由于高度重视快速开发，与以前的SCADA迁移路径相比，从一个SCADA解决方案到另一个的转换也大大简化。鉴于此，可能是时候考虑升级到新的SCADA系统了。

    关键概念： 

    ■ 了解如何通过更紧密、更快的配置和连接改进SCADA集成和应用。

    ■ 了解软件如何利用现有和最新标准获得改进以更好地设计和实施，包括在适当的情况下使用3D展示。

    思考一下： 

    您是否在使用现代化的SCADA软件以获得最大优势？

    ▲本文来自于控制工程中文版杂志（CONTROL ENGINEERING China）2024年5月刊《技术文章》栏目：SCADA软件促进IIoT实施的七种方式