什么是 SCADA：监督控制与数据采集系统的核心概念与应用
在现代工业自动化体系中，SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition，监督控制与数据采集）系统是连接现场设备与管理层的重要枢纽。它不仅承担着实时监控现场运行状态的职责，还能实现数据采集、报警管理、历史记录分析等关键功能，是工厂生产数字化和智能化的基础组件。
本文将从概念、系统组成、工作原理以及典型应用等方面，全面介绍 SCADA 系统。
一、SCADA 的定义
SCADA 是一种用于工业现场的监控与数据采集系统，通常运行在上位机或工业服务器上。它通过与底层的 PLC、RTU、仪表和传感器通信，对生产过程进行监控、数据采集和过程可视化，以便操作员和工程人员能够及时掌握设备状态、处理报警信息和分析生产数据。
简单来说，SCADA 是工业现场实时监控和数据管理的软件系统。
三、SCADA 系统由哪些部分组成
一个典型的 SCADA 系统主要包括以下部分：
- 现场设备：传感器、仪表、执行器等
- 控制层：PLC（可编程逻辑控制器）、DCS（分布式控制系统）或 RTU
- 通信网络：工业以太网、串口通信、无线通信等
- 上位机软件：SCADA 应用软件
- 数据库系统：本地数据库或 Historian
结构上，SCADA 位于工业自动化架构的上层，介于现场控制层与企业管理层之间。
四、SCADA 的工作原理
SCADA 通过通信驱动程序或 OPC 服务连接到 PLC 和 RTU，并按照设定的扫描周期读取数据。数据经过处理后被展示在监控画面中，同时被写入数据库。系统会实时判断数据是否超限，如果达到报警条件，就触发报警机制。历史数据被用于趋势分析和报表生成，从而支持企业的运行维护和管理决策。
五、SCADA 的应用行业
SCADA 系统在各类工业与基础设施领域广泛使用，包括但不限于：
- 电力系统
- 石油和天然气
- 化工与冶金
- 水处理和供排水系统
- 制造业生产线
- 交通与轨道交通
- 楼宇和能源管理系统
- 食品、制药、包装行业
这些行业中，SCADA 承担着核心的监控和数据管理任务，是关键基础设施的重要组成部分。
六、SCADA 和 HMI、PLC 的关系
工业自动化体系中，SCADA、HMI 和 PLC 常被一起讨论，但它们的功能层级不同：
- PLC 负责底层控制逻辑，是直接与设备交互的控制层
- HMI 是本地人机界面，只用于单机或小型设备的现场操作
- SCADA 扩展了 HMI 的能力，覆盖整个工厂或多个站点，提供数据采集、历史存储、报警系统等完整功能
SCADA 是 HMI 的系统级升级，而 PLC 是控制层的核心。
七、SCADA 在工业互联网时代的地位
随着工业互联网、智能制造和数字孪生等理念的发展，SCADA 正逐渐与云平台、边缘计算、工业大数据系统融合。现代 SCADA 不再只是监控工具，而成为企业 OT（运营技术）与 IT（信息技术）融合的重要桥梁。
未来 SCADA 系统的发展趋势包括：
- 与云平台协同，实现远程监控与数据共享
- 引入边缘网关，提升安全性和实时性
- 与 AI 算法结合，实现预测性维护
- 基于 Web 的跨终端可视化
- 更强的数据分析与业务集成能力
SCADA 系统是现代工业生产不可或缺的监控与数据采集平台。它不仅提供实时监控和报警管理，还承担着数据采集、历史记录、分析和报表等多项关键任务。随着工业互联网的发展，SCADA 正逐步升级为支撑数字化工厂的重要基础设施。
如果你正在进行工业自动化改造、SCADA 选型，或希望连接工业互联网，理解 SCADA 的概念与功能将为系统规划和架构设计打下扎实基础。