SCADA全称为“Supervisory Control And Data Acquisition”，即数据采集与监督控制系统，是一种基于计算机技术、控制技术、通信与网络技术的工业自动化控制系统。SCADA系统作为工业自动化领域的关键组成部分，一头连着复杂而繁忙的工业现场，另一头连着企业的制造执行系统，其通过对设备和生产过程的数据采集、实时监控和控制，在提高生产效率、优化管理决策上发挥着重要作用，成为了工业企业推进数字化转型的有力抓手。如今，SCADA系统已经在石油化工、钢铁冶金、生物医药、食品饮料、汽车、电子等行业得到广泛应用。

       本文将重点介绍SCADA系统的发展历程、系统构成及工作原理、发展趋势，分析其行业应用差异，以及与物联网和组态软件的区别，梳理其在不同行业的典型应用，并阐述其市场格局，盘点国内外主流SCADA系统厂商，旨在帮助读者更深入系统地了解SCADA这一领域。

一、SCADA系统概述

       SCADA系统用于对测控点分散的各种过程或设备进行实时数据采集，对本地或远程设备进行自动控制，以及为MES等上层系统提供必要的数据接口，并接受上层系统的调度和管理，实现对设备运行过程的全面实时监控、管理和控制。

       SCADA系统并非单纯的软件或硬件，而是一套软硬件深度集成的工业控制系统。其核心功能由软件实现，如数据可视化监控、数据处理与分析、报警等，但这些功能的落地，离不开底层硬件设备和通信网络的支撑。软件定义功能边界，硬件夯实物理基础，通信网络则是连接两者的“高速公路”，它们相辅相成，协同配合，共同实现SCADA系统的功能。

       完整的SCADA系统具有软件和硬件双重属性。

       ●软件属性：负责数据的处理和展示，是系统的“大脑”，包括HMI组态软件、数据库等。

       ●硬件属性：负责数据的采集和控制，是系统与物理世界交互的“触手”，包括可编程逻辑控制器（PLC）、远程终端单元（RTU）等。

       SCADA系统在工业现场处于承上启下的核心枢纽位置，它既是与企业上层管理软件交互的关键桥梁，也是连接生产现场底层硬件设备的“神经中枢”。

       ●与上层软件的关系：通常与MES系统集成，是生产数据的“中转站”和“分析前哨”。

       ●与底层硬件的关系：与PLC、RTU等硬件紧密相连，是数据采集与控制指令下发的关键通道。
 
二、SCADA系统发展历程

       SCADA系统的发展历史可追溯到20世纪60年代，其诞生与计算机技术的发展密切相关。早期，SCADA系统仅具备简单的数据采集与基本的监控功能，以单机形态存在。然而，随着计算机技术的不断进步，特别是微处理器的问世，让RTU等核心部件的性能得到了显著提升，SCADA系统因此获得了更强大的数据处理和传输能力，其应用领域也由点到面，迅速拓展至石油、化工等更多的行业。而后，通信技术从有线迈向无线，从单一走向多元，以太网和无线网络得到广泛应用，为SCADA系统带来了远程监控能力的飞跃，实现了跨区域设备的互联互通和集中化管理。

       尽管SCADA系统诞生较早，但它并非过时的概念，其核心功能与架构仍在持续进化，与时代同行。例如，运用边缘计算技术，将数据处理和分析下沉到在靠近数据源的边缘设备，减少云端计算压力和数据传输延迟，提高系统实时响应能力。运用人工智能（AI）技术，实时分析数据流，识别设备异常或工艺偏差，预测设备故障。运用3D图形技术、虚拟现实（VR）和增强现实（AR）技术，为操作人员提供更直观、沉浸式的操作体验。SCADA系统与这些新兴技术深度融合，赋予了自身前所未有的数据挖掘、智能分析以及远程协同控制的能力，技术的协同关系（非替代关系）使其在工业自动化领域保持无限的生命力和广阔的发展前景。

       总体而言，SCADA系统的发展经历了单体系统、分布式系统、网络化系统以及多系统融合四个阶段。如今，SCADA系统通过技术升级与功能扩展，已从传统的“监控工具”演变为工业数据服务的枢纽‌。
 
三、SCADA系统构成、工作原理及多维辨析

       SCADA系统主要由上位机、下位机以及通信网络3个部分构成。

       ●上位机：SCADA系统的核心，主要负责数据处理、存储管理、数据展示、指令下达、信息交互，侧重于过程监控与管理。上位机通过网络与现场的下位机进行通信，对数据进行汇总、处理、存储，并以声音、图形、报表等形式展示给用户，以达到监控的目的。同时，上位机还负责接受操作人员的指示，将控制指令发送至下位机执行，实现远程控制。

       ●下位机：通常部署在现场设备上，负责采集现场物理量数据，进行数据预处理、存储、传输，接收指令并执行动作，侧重于现场测控与数据采集。其作用是与生产过程中的各种检测与控制设备结合，实时感知设备的各种状态参数、工艺参数，并将这些状态信息转换成数字信号，通过通信网络传递到上位机中。除此之外，下位机还承担根据控制程序、操作指令对现场设备进行控制的任务。

       ●通信网络：是SCADA系统的“高速公路”，负责数据高效可靠的传输。包括上位机网络、下位机网络、上位机与下位机连接的通信网络。在大型SCADA系统中，通常包含多层次的网络，如设备层总线、现场总线，在控制中心中有局域网。通信网络包括有线网络（如以太网、串口通信），无线网络（如GPRS、4G/5G、Wi-Fi），重要数据还采用卫星通信。不同通信方式依成本、传输距离、可靠性等因素适配不同应用场景。
 
       SCADA系统定位为数据的采集与监控，其工作原理可拆解为数据采集、数据传输、数据处理、数据存储四大环节，各环节相互协作，形成完整的闭环控制系统，实现对工业现场的实时监测与远程调控。

       ●数据采集：RTU通过数字/模拟量输入通道与各类传感器相连，实现对现场设备状态及运行参数的实时感知。其中，数字量输入通道用于采集如设备的开/关状态、报警信号等具有两种明确状态的信号，这些信号通过光电隔离等技术接入RTU，被转换为二进制数字信号进行处理；模拟量输入通道则负责采集连续变化的物理量信号，如温度、压力、电压、电流信号等。

       ●数据传输：采集的数据在传输过程中，会被封装成特定的数据包格式，包含数据内容、源地址、目的地址以及校验信息等。不同的通信协议规定了数据包的具体格式、传输规则以及错误处理机制。例如，Modbus协议是SCADA系统中广泛应用的一种通信协议，分为Modbus RTU（用于串口通信）和Modbus TCP（用于以太网通信）两种类型。Modbus协议定义了上位机与RTU之间的通信方式，上位机通过发送查询指令请求RTU中的数据，RTU接收到指令后进行解析，并将相应的数据以响应帧的形式返回给上位机。

       ●数据处理：上位机收到来自RTU的数据后，会进行数据解码、有效性校验、修复、转换等操作。上位机将接收到的数据包按照相应的通信协议进行解析，提取出原始数据。然后对数据进行有效性校验，检查数据是否超出合理范围、是否存在异常值等。对于异常数据，系统会进行标记并采取相应的处理措施，如发出报警信号或进行数据修复。为便于操作人员直观了解现场设备运行状态，上位机会将处理后的数据进行转换与呈现。例如，将采集到的温度、压力等数据转换为实际工程单位，并通过HMI以图表、曲线、仪表盘等形式进行展示。

       ●数据存储：上位机将历史数据存储至数据库中，如关系型数据库（MySQL、Oracle等）或专门的工业实时数据库（InfluxDB、pSpace等），这些数据库能够高效存储海量的时间序列数据，并支持快速查询与分析。

       由于流程与离散行业的特性不同，SCADA系统在功能需求、数据采集、控制逻辑、通信需求和可靠性要求等方面存在差异。在离散制造业，更关注SCADA系统的灵活性、可维护性和数据准确性；而在流程制造业中，则更强调SCADA系统参数控制的精确性、实时性和数据的安全性。
 
       物联网平台是一种基于云计算、大数据、通信等技术，实现设备互联互通、数据管理、应用开发与服务的综合性软件平台。而组态软件专注于人机交互界面设计，提供可视化编程环境，用户无需编写大量代码，通过简单的拖拽、配置操作，将数据与界面元素绑定，实现数据图形化动态展示和交互操作。虽然它们与SCADA系统一样都致力于实现设备数据采集和远程监控，但在功能定位、系统架构、通信协议、数据规模、实时性、可靠性和应用场景上展现出截然不同的特性。具体如图5所示。
 
       尽管SCADA系统和组态软件存在诸多区别，但它们在工业自动化中并非相互独立，而是相辅相成的关系。组态软件可以作为SCADA系统的人机交互界面，为其提供更直观、易用的操作界面。许多SCADA系统都内置了组态功能，或者支持与第三方组态软件集成，以提升用户体验。

四、SCADA技术发展趋势

       随着数字技术的迅猛发展，SCADA系统正处于变革的风口浪尖。这场由前沿技术驱动的革新，不仅重塑着SCADA系统的技术架构，更催生出全新且影响深远的发展趋势。具体表现如下：

       云边协同。云边协同融合了云计算与边缘计算优势，为SCADA系统赋予更卓越的性能。云计算为SCADA系统提供强大的数据存储和计算能力，能够实现数据的远程存储、分析和管理，从而降低硬件成本和维护难度。边缘计算则使数据在靠近数据源的设备层进行初步处理和分析，降低数据传输延迟，提高系统的实时性和响应速度。

       人工智能应用。人工智能和机器学习算法可对SCADA系统收集的大量数据进行挖掘和分析，实现设备故障预测、生产过程优化、辅助决策等功能。例如，通过对设备运行数据的学习和分析，建立故障预测模型，提前预测设备故障，减少停机时间；还可优化生产流程，提高生产效率和质量。

       虚拟现实应用。通过3D图形技术、虚拟现实（VR）与增强现实（AR）技术的应用，打破时间与空间限制，为SCADA系统的操作体验带来革命性变化。例如，在大型工厂设备维护场景中，维修人员佩戴AR眼镜，可直观看到设备内部结构与故障点，从而快速定位问题并开展维修工作，大幅提高维修效率。

       云原生架构逐渐普及。云原生架构具有可扩展性强、灵活性高、易于部署和维护等优点，将越来越多地应用于SCADA系统。基于云原生架构的SCADA系统可实现资源的动态分配和伸缩，更好地适应不同规模和复杂度的工业应用场景。

       系统运维智能化。借助云计算、物联网等技术，SCADA系统的远程运维将更加便捷和高效。运维人员可远程对系统的运行情况进行监控、配置、故障诊断和修复等操作，降低运维成本，提高运维效率。利用大数据分析、人工智能等技术，通过建立智能运维模型，对系统的运行状态进行实时监测和分析，自动发现和诊断故障，为系统运维人员提供运维建议。

       SCADA即服务模式兴起。基于SCADA即服务模式，用户可根据自身需求通过订阅的方式使用SCADA系统的功能和服务，无需自行建设和维护复杂的硬件和软件基础设施。这种模式可降低用户的初始投资成本和运维风险，提高资源利用效率。

       网络安全防护强化。面对日益严峻的网络安全威胁，SCADA系统将采用更先进的网络安全技术。例如，加密技术会被更深入地应用于保护关键数据的传输和存储，防止数据被窃取或篡改，确保数据的保密性和完整性。此外，通过建立行为模型和异常检测机制，能够及时发现潜在的安全威胁和异常行为模式，实现对网络攻击的快速预警和精准防范。

       标准化进程加快。采用统一的标准和协议，如OPC UA over TSN，成为SCADA系统发展的重要趋势。这一举措将打破不同厂家设备与系统间的信息壁垒，提高互操作性，有效解决工业通信“方言混杂”的局面。

五、SCADA系统在工业领域的应用

       在工业自动化领域，SCADA系统已成为不可或缺的关键技术。它通过数据采集、实时监控、数据分析和自动化控制，极大地提升了工业生产的效率、可靠性和安全性，在石油化工、生物医药、钢铁冶金、汽车等工业领域得到广泛应用。SCADA系统在制造业的典型应用场景如下：

       ●生产过程监视与管控

       生产流程监视：实时监视现场整个生产过程的运行状态，为资源优化配置和调度提供基础支撑。

       生产调度优化：通过与MES等系统集成，优化调度，合理调配生产资源，如协调设备启停顺序、平衡各产线负荷等。

       ●设备监控与维护

       设备运行监控：实时监测设备的运行状态，如设备的振动、温度、压力、电流等参数。

       设备远程控制：远程操作和控制分布在不同地点的生产设备，如启动、停止、调整参数等。

       设备故障诊断与预测：利用人工智能算法对设备历史数据和实时数据进行趋势分析，预测设备未来的运行状态和潜在故障。

       ●质量监测与管理

       质量数据监测：实时监测生产过程中的质量指标，如液位高度、重量、pH值、水分含量等。

       质量追溯与分析：记录与存储生产过程中的各种数据和操作信息，通过与MES、QMS等系统的集成，完成质量问题的精准追溯和质量变化趋势分析。

       ●能源与安环管理

       能耗监控与分析：实时监测生产设备的能耗数据，分析不同时段、不同生产环节的能源使用情况。

       安全监控与报警：实时监测生产过程中的安全参数，如有毒有害气体浓度、高温、火灾等，及时发出报警信号。

       环保数据监测：实时监测和记录生产过程中的环保数据，如废水、废气的排放量和浓度等。

       1.石油化工行业应用

       在石油化工行业，SCADA系统主要用于生产过程实时监控、设备远程控制与管理、安全监测与应急响应、优化生产调度与管理。

       例如，国内某石化企业在石油加氢裂化工艺采用了SCADA解决方案，实现生产过程实时监测和远程控制，生产现场无人值守。通过SCADA系统监控各类储罐、各级反应器和分馏塔的液位，并且通过仪表盘查看电机频率等。在完成运行工况远程监视的同时，实现远程控制指令的下发与执行，实现不同位置的泵和阀门之间互锁控制，确保生产运营安全可靠。
 
       2.生物医药行业应用
       
       在生物医药行业，SCADA系统主要用于生产过程数据采集与实时监控、工艺控制、审计追踪、设备维护与管理、环境参数监控。

       例如，某大型生物制药企业应用SCADA系统，实时采集设备运行参数，精确调控反应器内的温度、pH值、溶解氧浓度、搅拌速度等各种工艺参数，实现细胞培养全过程的实时监测与记录。借助SCADA系统，企业实现远程控制现场设备的启动和停止，实现审计追踪和报警管理。通过系统企业能够获取整个批次的全部关键性数据，可将不同时段、不同批次、不同类型数据库的数据进行抽取展示，满足曲线批次对比分析的管理需求。同时，系统还对原料的投入量、产品的产出量等数据进行同步采集，为后续生产过程的分析与优化提供全面且准确的数据基础，助力管理人员及时掌握生产动态，做出合理决策。
 
       3.钢铁冶金行业应用

       在钢铁冶金行业，SCADA系统主要用于生产过程监控与调度优化、质量管控与追溯、设备运行状态的集中管理、能源消耗的优化控制、安全监测与应急响应等。

       例如，某钢铁企业应用SCADA系统，实现炼铁环节高炉、转炉等关键设备运行状态的实时监控，确保生产过程的稳定进行。在炼钢环节，通过系统对炉温和成分进行精确控制，提高钢水质量；在轧钢环节，通过系统对轧机、热处理炉等设备进行集中控制，保证产品尺寸和性能的稳定。通过SCADA系统实时采集生产现场的设备运行数据、工艺参数等信息，为生产调度提供准确的数据支持。通过分析数据变化趋势，预测设备可能出现的故障，从而提前进行维护，提高设备利用率。

       4.汽车行业应用

       在汽车制造行业，SCADA系统通常与MES等其他系统集成应用，主要用于生产数据采集与设备监控、产线自动化控制、生产过程质量检测与追溯、设备故障预警与维护、能源管理与节能减排。

       例如，某汽车整车厂应用SCADA系统，采集冲压、焊接、涂装、总装环节生产过程参数（如冲压压力、焊接电流/电压、送丝速度、涂料流量、扭矩等），并与MES系统共享，实现透明化生产。基于采集的设备运行状态数据，建立设备故障预测模型，提前预警设备故障，实现设备预测性维修维护。基于采集的生产设备与公用设施能耗数据，进行用能分析以优化能源使用，合理安排设备的启停时间，并为高耗能设备的节能改造提供了决策依据，实现了能源精细化管理，降低了能源消耗与生产成本。

六、全球与中国SCADA系统市场格局

       随着全球工业化进程的加速和产业升级需求的迫切，全球SCADA系统市场正在经历显著增长，不同地区呈现出市场不均衡、差异化的特征。国际巨头凭借技术、经验和品牌优势主导高端市场，本土厂商则聚焦细分领域和本地化服务，在特定行业和区域崭露头角，各市场玩家围绕技术、产品、应用和服务展开激烈竞争。

       从全球地区分布来看，北美是SCADA系统市场的领导者，其庞大的汽车、电子及能源行业不仅对系统的需求体量巨大，且要求极为严苛，有力推动了该地区市场的发展。欧洲市场稳定增长，这得益于德国、英国、法国等国家在工业自动化领域具有较高的技术水平和市场需求，以及欧洲对可再生能源的重视和推广。亚太地区因其快速增长的制造业和对自动化、数字化解决方案的需求，市场增长速度较快，尤其是中国成为全球SCADA系统市场的重要增长点。中东、非洲和南美洲等地区的SCADA系统市场目前相对较小，但随着这些地区经济的发展和工业化进程的推进，对SCADA系统的需求也将逐渐增加，市场潜力较大。

       从全球竞争格局来看，全球大部分SCADA系统市场由国际厂商掌控，市场份额集中度较高。据公开数据显示，西门子、施耐德电气、ABB、罗克韦尔自动化、艾默生五大国际厂商全球市场份额总和超35%。这些企业普遍历史悠久，他们利用自身的技术优势和品牌影响力，参与制定了行业、国际技术标准，产品得到了客户的广泛认可和应用，并在高端市场占据主导地位。例如，西门子的SIMATIC WinCC产品具备高度的开放性、可扩展性和卓越的互操作性，能够无缝对接不同厂商的各类复杂设备与系统，能够满足大型跨国企业、关键基础设施项目等对系统可靠性和复杂功能的严苛要求，在石油、天然气、能源等大型工业领域拥有众多铁杆客户和标杆项目。施耐德电气InTouch Unlimited产品以其操作便捷、部署灵活、支持物联网设备，以及支持与边缘计算设备协同工作的特性吸引了大量用户，在能源、电力和制造业中得到广泛应用。

       从国内市场规模来看，随着智能制造和数字化转型的深入推进，我国SCADA系统市场表现出强劲的增长势头。据公开数据显示，2020年我国SCADA系统市场规模为124亿元，2023年市场规模已达176.6亿元，同比增长约13%。在国家全面推进工业企业SCADA系统更新换代政策的引导下，未来我国SCADA系统市场需求将得到释放，行业发展空间将进一步扩大，市场规模将继续保持稳定增长态势。
 
       从国内市场竞争格局来看，我国SCADA系统市场呈现出国内外厂商激烈角逐的多元化竞争局面。在高端市场，绝大部分由国际厂商垄断；而在中低端市场，本土厂商凭借性价比和本地化服务等优势占据了主导地位，并在逐步实现国产化替代。

       虽然我国SCADA系统研发起步较晚，是工业软件的短板领域，但一些本土厂商通过不断的积累和产品创新，以扩大自身市场份额和提升竞争力。其中，中控技术、傲拓科技、亚控科技、力控科技、紫金桥软件等企业发展迅速，他们能够针对国内市场的特点和需求，提供定制化的解决方案；并快速响应客户需求，提供及时的技术支持和售后服务，占据了国内市场约60%的份额。尤其在电力、石油、化工等行业，其产品应用广泛且市场地位稳固，与国际厂商形成了有力的竞争。值得一提的是，中控技术通过将国产AI模型DeepSeek接入SCADA系统，实现异常检测、趋势预测、能效优化、自适应控制等功能，实现了系统从单纯的“数据监控”向“智能决策中枢”的转变，在功能性和智能化水平上拉近了与国际品牌的距离。

       此外，国内还有一些专注于特定细分领域或区域市场的企业，他们凭借差异化的产品特性、独特的行业解决方案以及对本地市场的深入了解，在局部市场也拥有一定的竞争优势。如宝信软件提供以钢铁冶金行业为代表的流程型制造数字化、智慧化综合解决方案，实现了国外工控软件的国产化替代。华大智宝面向能源领域研发了全国产化SCADA系统，首次成套应用取得突出成效，为该领域的智能化监控升级提供了实践范例。

       为了全面了解SCADA系统的市场格局，本文搜集了国内外SCADA系统主流厂商，整理形成了SCADA系统厂商图谱。具体内容如下：
   
结语

       SCADA系统作为连接工业设备与管理系统的桥梁，以其卓越的数据采集与集成、实时监控与高效的远程控制能力，不仅极大地提高了工业生产的效率和质量，更为企业的经营管理和决策优化提供了强有力的数据支撑。如今，SCADA系统与人工智能、物联网、云计算等新兴技术的融合应用，实现了其从单一功能向多元化、智能化平台华丽转身，使其成为工业自动化领域不断向前的重要力量。未来，随着技术的不断进步和应用场景的不断拓展，SCADA系统将在工业自动化领域继续发挥更加广泛而深入的作用，为广大工业企业可持续发展注入新的活力和动力。

附表 国内外主流SCADA厂商产品及特点（不涉及排名）