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通信是SCADA系统结构的决定因素
彭瑜 发表于:2014年05月23日  来自:默认分类  

分析SCADA系统三代的演进,我们明显地发现通信系统的迅猛发展极大地影响着SCADA的体系结构。不但过去是这样,今后还是这样。当互联网技术已经日益渗透到第三代SCADA系统,产生了基础性的影响的今天,我们对代表未来互联网发展的一个方向—物联网将如何影响SCADA系统产生了浓厚的兴趣和好奇。

通信是SCADA系统结构的决定因素

不同的行业所运用的SCADA系统往往带有该行业的特征,所采集的参数又五花八门,有物理参数、化学参数、环境参数等等。例如铁路系统和电力系统所监控的范围很大,输油/输气管线的SCADA系统其RTU的环境条件恶劣、无人值守,流域水文、水情的监控SCADA系统要求依气候、季节的变化会有大幅度的改变。

应用于工厂的SCADA系统往往要求高的实时性和确定性。相对于此,环境监控的SCADA系统就要求要低一些。

这些差别都会在很大程度上影响SCADA系统的硬件和软件。影响最大的应该是SCADA的通信系统和通信方式:有线还是无线,局域网还是宽域网,应用层协议等等。

SCADA系统架构经历了三代的发展,即:

●单独型SCADA系统;

●分散型SCADA系统;

●网络型SCADA系统;

第三代SCADA是网络型系统,其特征是运用开放的体系结构,而非由供应商控制的专用环境。SCADA系统利用开放的标准和协议,通过宽域网WAN而不是局域网LAN将功能分散。如互联网那样的WAN协议,可以非常方便的用来在主站与各种各样的通信设备进行通信。

由于使用标准的协议,许多联网型的SCADA系统都可对互联网进行存取控制工程网版权所有,因此难以避免潜在的漏洞,而遭受远程的黑客攻击。但从另一角度看,只要进行及时的维护和升级,标准协议和信息安全技术的运用又为SCADA系统的信息安全的改善提供了良好基础。

SCADA系统的发展趋向

SCADA系统向开放的体系结构发展对以PLC(或远程终端RTU)和HMI/SCADA软件构成的SCADA系统有一种“混合匹配”(mix-and-match)的趋势,即不单单依赖于一家供应商的产品。

●RS485:在90年代中期,数据采集I/O制造厂商一般都提供像RS485(物理层)这样适当距离而应用层则为专用协议的设备。选用这种专用解决方案的用户通常会发现,当他们需要系统扩展或改善性能时,选择余地受到限制。

●IEC60870-5-101/104、IEC61850、DNP3:为了克服这个困境,SCADA制造商和解决方案提供服务商越来越多地选择了开放的通信协议,如IEC60870-5-101/104、IEC61850、DNP3串行和DNP3LAN/WAN。

这使得用户在开发系统时可以更方便从各种厂商的产品中加以选择,来实现优化的“混合匹配”。

●MODBUSRTU/ASCII:到了90年代后期,各个I/O制造厂商继续着向开放性方向发展,不过他们更多偏向于采用像MODBUSRTU/ASCII那样的开放的消息结构。

●MODBUSTCP/IP:到了2000年以后,随着以太网在工业应用被普遍接受,大多数的I/O制造厂商完全能提供开放的通信接口和应用接口,如MODBUSTCP/IP。对于电力系统所需的SCADA系统还需要具备事件记录的功能,其时间标签的精确度为ms级,为此必须使用射频时钟对RTU同步或对分散的射频时钟进行同步。

●以太网和TCP/IP:SCADA系统紧跟标准化的网络技术后,以太网和TCP/IP正在取代老的专用标准。虽然对于少量的应用场合,基于数据帧的网络通信在确定性、同步、环境的适应性等方面的问题限制了以太网使用,大多数SCADA市场仍然接受了以太网技术。

●互联网:“软件即是服务”近年来在软件工业发展很快,有些SCADA系统供应商能够提供运用互联网的远程监控平台iSCADA、SCADAonInternet。对于实时性要求不太高的终端用户,利用这一平台可大大减少在现场安装和调试类似RTU的设备,还可在现有互联网信息安全技术的基础上保证信息安全。

SCADA系统越来越向泛在(ubiquitous)的方向发展了。很多SCADA供应商都有瘦客户机、互联网门户网站、基于互联网的产品。最终用户极大地增进了他对过程可视化和监控的方便性。最近几年来物联网技术和应用在全球掀起了热潮。由此也使人们在考虑如何在SCADA领域应用物联网的技术。如果这二者真的结合起来,只要有需要,完全可以实现无时不有、无处不在的SCADA了。

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