供水数据采集

通常SCADA系统分为两个层面，即客户/服务器体系结构。服务器与硬件设备通信 ，进行数据处理和运算。而客户用于人机交互，如用文字、动画显示现场的状态，并可以对现场的开关、阀门进行操作。还有一种“超远程客户”，它可以通过Web发布在Internet上进行监控。硬件设备(如PLC)一般既可以通过点到点方式连接，也可以以总线方式连接到服务器上。点到点连接一般通过串口(RS232)，总线方式可以是RS485，以太网等连接方式。

SCADA由很多任务组成，每个任务完成特定的功能。位于一个或多个机器上的服务器负责数据采集 ，数据处理（如量程转换、滤波、报警检查、计算、事件记录、历史存储、执行用户脚本等）。服务器间可以相互通讯。有些系统将服务器进一步单独划分成若干专门服务器，如报警服务器，记录服务器，历史服务器，登录服务器等。各服务器逻辑上作为统一整体，但物理上可能放置在不同的机器上。分类划分的好处是可以将多个服务器的各种数据统一管理、分工协作，缺点是效率低，局部故障可能影响整个系统 [2]  。

SCADA系统中的通信分为内部通信、与I/O设备通信、和外界通信。客户与服务器间以及服务器与服务器间一般有三种通信形式，请求式，订阅式与广播式。设备驱动程序与I/O设备通讯一般采用请求式，大多数设备都支持这种通讯方式，当然也有的设备支持主动发送方式。SCADA通过多种方式与外界通信。如OPC，一般都会提供OPC客户端，用来与设备厂家提供的OPC服务器进行通讯。因为OPC有微软内定的标准，所以OPC客户端无需修改就可以与各家提供的OPC服务器进行通讯。

SCADA系统主要有以下部分组成：监控计算机、远程终端单元（RTU）、可编程逻辑控制器（PLC）、通信基础设施、人机界面（HMI）。

使用SCADA概念可以构建大型和小型系统。这些系统的范围可以从几十到几千个控制回路，具体取决于应用。示例流程包括工业，基础设施和基于设施的流程，如下所述：

工业过程包括制造，过程控制，发电，制造和精炼，并可以连续，间歇，重复或离散模式运行。

基础设施过程可以是公共的或私人的，包括水处理和分配，污水收集和处理，油气管道，电力输送和配电以及风力发电场。

设施流程，包括建筑物，机场，船舶和空间站。他们监视和控制暖气，通风和空调系统（HVAC），通道和能源消耗。

但是，SCADA系统可能存在安全漏洞，因此应对系统进行评估，以识别风险和解决方案，以减轻这些风险。

这是SCADA系统的核心，收集过程数据并向现场连接的设备发送控制命令。 它是指负责与现场连接控制器通信的计算机和软件，这些现场连接控制器是RTU和PLC，包括运行在操作员工作站上的HMI软件。 在较小的SCADA系统中，监控计算机可能由一台PC组成，在这种情况下，HMI是这台计算机的一部分。 在大型SCADA系统中，主站可能包含多台托管在客户端计算机上的HMI，多台服务器用于数据采集，分布式软件应用程序以及灾难恢复站点。 为了提高系统的完整性，多台服务器通常配置成双冗余或热备用形式，以便在服务器出现故障或故障的情况下提供持续的控制和监视。

远程终端单元，也称为（RTU），连接到过程中的传感器和执行器，并与监控计算机系统联网。 RTU是“智能I / O”，并且通常具有嵌入式控制功能，例如梯形逻辑，以实现布尔逻辑操作。

也称为PLC，它们连接到过程中的传感器和执行器，并以与RTU相同的方式联网到监控系统。 与RTU相比，PLC具有更复杂的嵌入式控制功能，并且采用一种或多种IEC 61131-3编程语言进行编程。 PLC经常被用来代替RTU作为现场设备，因为它们更经济，多功能，灵活和可配置。

这将监控计算机系统连接到远程终端单元（RTU）和PLC，并且可以使用行业标准或制造商专有协议。 RTU和PLC都使用监控系统提供的最后一个命令，在过程的近实时控制下自主运行。 通信网络的故障并不一定会停止工厂的过程控制，而且在恢复通信时，操作员可以继续进行监视和控制。 一些关键系统将具有双冗余数据高速公路，通常通过不同的路线进行连接。

人机界面（HMI）是监控系统的操作员窗口。它以模拟图的形式向操作人员提供工厂信息，模拟图是控制工厂的示意图，以及报警和事件记录页面。 HMI连接到SCADA监控计算机，提供实时数据以驱动模拟图，警报显示和趋势图。在许多安装中，HMI是操作员的图形用户界面，收集来自外部设备的所有数据，创建报告，执行报警，发送通知等。

模拟图由用来表示过程元素的线图和示意符号组成，或者可以由工艺设备的数字照片覆盖动画符号组成。

工厂的监督操作是通过HMI进行的，操作员使用鼠标指针，键盘和触摸屏发出命令。例如，泵的符号可以向操作员显示泵正在运行，并且流量计符号可以显示通过管道泵送了多少流体。操作员可以通过鼠标点击或屏幕触摸从模拟器切换泵。 HMI将显示管道中流体的流量实时减少。

SCADA系统的HMI包通常包含一个绘图程序，操作员或系统维护人员用来改变这些点在接口中的表示方式。这些表示可以像在屏幕上的交通灯一样简单，其代表现场中实际交通灯的状态，或者像代表摩天大楼中所有电梯的位置的多投影仪显示器一样复杂，或者全部火车上的火车。

“历史记录”是HMI中的一项软件服务，它在数据库中存储带时间戳的数据，事件和报警，可以查询或用于填充HMI中的图形趋势。历史学家是从数据采集服务器请求数据的客户端 [3]  。