制造行业中的SCADA 系统应用观察

　　据调研机构MarketsandMarkets发布的报告显示，全球SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系统市场规模预计将以8.3%的年复合增长率，从2024年的112美元增长至2029年的166亿美元。其中，制造业中人工智能和物联网的部署激增，是驱动SCADA市场增长的主要因素之一。

　　SCADA系统，即数据采集与监视控制系统。它是一种设计用于监测和控制复杂系统/流程的自动化系统，可从现场设备收集数据，并对数据进行实时处理，以发送调节或控制工业设备或流程的指令，是工厂机械与传感器、阀门、泵和电机等输入设备之间的接口。

　　SCADA 系统要义

　　SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关。根据百度百科的资料描述，SCADA系统发展至今已经经历了三代：

　　第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统，如电力自动化研究院为华北电网开发的SD176系统，以及日本日立公司为我国铁道电气化远动系统所设计的H-80M系统。这一阶段是从计算机运用到SCADA系统时开始到70年代。

　　第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统，在此阶段中广泛采用VAX等其它计算机以及其它通用工作站，操作系统一般是通用的UNIX操作系统。在这一阶段，SCADA系统在电网调度自动化中与经济运行分析，自动发电控制（AGC）以及网络分析结合到一起构成了EMS系统（能量管理系统）。第一代与第二代SCADA系统的共同特点是基于集中式计算机系统，并且系统不具有开放性，因而系统维护，升级以及与其它联网构成很大困难。

　　90年代按照开放的原则，基于分布式计算机网络以及关系数据库技术，能够实现大范围联网的EMS/SCADA系统被称为第三代。这一阶段也是我国SCADA/EMS系统发展最快的阶段，各种最新的计算机技术都汇集进SCADA/EMS系统中。

　　目前，第四代SCADA/EMS系统的基础条件已经诞生。该系统的主要特征是采用Internet技术、面向对象技术、神经网络技术以及JAVA技术等，继续扩大SCADA/EMS系统与其它系统的集成，综合安全经济运行以及商业化运营的需要。

　　SCADA系统在结构上体现为上、下位机的结构，下位机完成设备的直接控制，而上位机侧重于信息集中管理，上、下位机通过通信网络连接。由于SCADA系统的控制对象分布可能极为分散，因此，SCADA系统的通信通常比DCS（集散控制系统）要复杂，通信的形式也会多种多样。

　　相较于其它计算机控制系统，SCADA系统集中了PLC（可编程逻辑控制器）系统的现场测控功能强，和DCS系统的组网通讯能力两大优点，性能价格比高，特别适合于测控点极为分散，对控制的要求不是特别高的场合(电力SCADA等除外)。

　　对制造业的助力

　　基于SCADA系统在监督控制和数据采集方面的特性，长久以来它一直被广泛应用于能源、石油和天然气、水和废水处理以及制造业等领域，其在提高运营可见性、控制和效率方面具有优势。

　　以制造业为例，SCADA系统可在以下具体环节中对整个制造流程进行优化和提升：

　　智能生产调度——SCADA系统可以通过实时监测和数据采集，协调优化生产计划，实现自动化调度和生产控制。

　　质量控制——SCADA系统可以实时监测各种生产参数，如温度、压力和流量等，为生产工艺的质量控制提供可靠的技术保障。

　　生产过程可视化——通过SCADA系统的人机界面可以直观地观察各种生产过程的状态，并可以进行控制，从而实现生产流程的可视化和自动化。同时，通过生产过程数据的分析和处理，可以快速发现生产过程中的问题，及时调整和优化生产计划。

　　系统集成——SCADA系统可以将数据集成到同一平台，对生产数据进行分析和处理，从而实现生产过程的可视化和质量控制。

　　智能诊断和预警——SCADA系统可以通过实时监测和数据分析，发现生产过程中的异常情况和问题，及时提出诊断或进行预警。

　　通常情况下，SCADA系统作用的测控现场都是处于无人或少人值守。因此，采用SCADA系统还可以获得以下成果：

　　• 提高生产和运行管理的安全性能和可靠程度；

　　• 降低生产人员面临恶劣工作环境的可能性，保证了工作过程中第一位的人员的安全性；

　　• 通过生产过程的集中控制和管理，提高企业作为一个整体效率的竞争能力，提高产品质量和生产的效率；

　　• 系统通过对设备生产趋势的保留和处理，可提高预测突发事件的能力，在紧急情况下的快速反应和处理能力，可极大地减少生命和财产的损失，从而可带来潜在的社会和经济效益。

　　市场未来趋势

　　近年来，随着智能化技术的迅猛发展，以及智能制造趋势的持续推动，SCADA系统的市场规模不断扩大，据MarketsandMarkets的预计，在未来五年内，一方面流程工业将是SCADA系统市场增长的主力军；另一方面，SCADA系统在亚洲市场将实现更高的增长速度。

　　1）流程工业应用加深

　　在制造商优化生产成本和流程的压力不断增加的推动下，流程工业的SCADA系统采用率正在激增。在石油和天然气、化工、金属和采矿，以及食品和饮料等各行业，为实现复杂活动实时可视性的需求不断增长，推动了这一趋势的发展。SCADA系统为石油和天然气公司提供了远程监控设施的能力，使其能够深入了解日常库存水平和设备健康状况。这种远程监控能力有助于解决现场数据收集合格人员可能短缺的难题。此外，SCADA系统还能提高这些设施的整体安全性和运行效率，最终最大限度地降低工人的安全风险。

　　2）亚太地区市场快速增长

　　当前，亚太地区能成为SCADA的新兴市场，主要是得益于其经济的快速发展以及SCADA系统在电力、电力设施、过程自动化和通信等不同行业的应用不断升级。近年来，亚太地区汽车、纺织、电力和制药等行业的制造工厂激增，进一步扩大了对自动化解决方案的需求。这一趋势的背后是亚太地区对自动化的日益重视，以满足对高质量产品和提高生产率的日益增长的需求。此外，该地区石油和天然气行业的迅猛发展也刺激了对自动化产品的需求，从而推动了SCADA系统市场在整个区域内的增长。

　　当前，全球范围内SCADA系统市场的主要参与者包括施耐德电气（法国）、西门子（德国）、ABB（瑞士）、艾默生电气公司（美国）以及罗克韦尔自动化（美国）等。这些公司不仅拥有全面的产品组合，还拥有强大的地理覆盖范围，在整个SCADA系统市场上具备一定的影响力。

　　2024年2月，罗克韦尔自动化推出了嵌入式边缘计算模块（Embedded Edge Compute Module），将罗克韦尔自动化的PC或计算功能与Logix的优势整合在一起。该边缘解决方案提供了基本的可扩展性和远程支持功能，以增强现代工作团队的能力。

　　2024年2月，艾默生电气公司推出了其产品阵容的全新成员--PACSystems IPC 2010紧凑型工业PC（IPC），该产品专为满足各种机器和离散部件制造自动化任务的需求而设计。适配的解决方案可满足制造设施和OEM机器制造商的需求，结合IPC后，可以有效支持其工业物联网（IIoT）工作和其他数字化转型计划，同时保持成本效益。

　　（本文综合整理自MarketsandMarkets、百度百科）