一文了解SCADA系统的前世今生看国内外企业如何瓜分市场

　　SCADA.SCADA是Supervisory ControI And Data AcquiSition System 的缩写，即数据采集与监控系统，是工业过程自动化和信息化不可或缺的基本系统。

　　在实际生产中，如果生产过程分布很近，那么我们可以采用就近控制的办法，就地接线，就地监视，就地控制，对于复杂的过程生产采用DCS系统控制的比较多，也有采用PLC的或者专业控制器。而对于生产各个环节分布距离非常远、生产单位分散的，比如距离几公里、几十公里、几百公里甚至几千公里的，如变电站、天然气管线、油田、自来水管网等生产系统，为了实现科学生产，随着技术的发展，人们慢慢发展出远程采集监视控制系统，称为SCADA系统。以实现对工业现场进行本地或远程的自动控制，对生产工艺执行情况进行全面的实时的监控，为生产和管理提供必要的数据支撑，即SCADA著名的“四遥”功能。

　　SCADA系统可以广泛应用于电力、冶金、石油、化工、天然气、水利、能源管理、市政、烟草、煤矿等行业的生产调度中心、能源管控中心、远程维护中心、企业数据中心的部署与建设。目前在电力系统中的应用更为广泛，发展技术也最为成熟。

　　SCADA系统四代更迭的历程

　　SCADA系统自诞生之日起就与计算机技术的发展紧密相关，SCADA系统发展到今天已经经历了四代的更迭历程，4代更迭主要是让SCADA系统完成从集中式SCADA系统阶段到分布式SCADA系统阶段，最终发展到网络式SCADA系统阶段。

　　第一代是基于专用计算机和专用操作系统的SCADA系统。这一阶段持续到20世纪70年代。

　　第二代是80年代基于通用计算机的SCADA系统，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。

　　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，因而系统维护控制工程网版权所有，升级以及与其它联网构成很大困难。

　　第三代是按照开放的原则，基于分布式计算机网络以及关系据库技术的能够实现大范围联网的SCADA系统。这一阶段各种最新的计算机技术汇集进SCADA系统中，是我国SCADA系统发展最快的阶段。

　　第四代是SCADA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技术等技术，继续扩大SCADA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系统软件从70年代诞生，从基于专用计算机和专用操作系统到基于通用计算机、分布式计算机网络和数据库技术，能够实现大范围联网，SCADA系统软件已经发展为第三代以上。SCADA系统软件呈现出向开放的体系结构，在20世纪90年代中期， SCADA制造商与解决方案提供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DNP3 LAN/WAN，这使得用户在开发系统时，可以更方便地从各种厂商的产品中加以选择，来实现优化的“混合匹配”。到了20世纪90年代后期，各个I/O制造商继续向着开放性的方向发展，更多偏向于采用像MODBUSRTU/ASCII那样开放的消息结构。2000年以后，随着以太网在工业领域应用被普遍接受，大多数SCADA系统软件市场仍然接受了以太网技术。

　　随着SCADA系统的更迭演进，工业互联网技术日益渗透到第三代SCADA系统软件，SCADA系统软件已经扩展到对移动的过程、装置和流程的数据进行采集和监控，可实现无时不有、无处不在的SCADA。

　　SCADA系统的特性

　　SCADA的功能在行业内被大家简称为“四遥”，即围绕生产数据实时采集、生产设备过程监控、生产设备异常报警、数据分析、报表及仪表盘展示四个方面。SCADA系统对生产过程中采集的数据是以产品为中心，对人、机、料、法、环、检测、研发进行关联分布，是以生产设备运行过程中所产生的数据为核心的。它的特性主要有4个方面：

　　1、支持5000多种通讯协议，满足市场上99.99%的控制器、仪器仪表的通讯要求。可打通自动化硬件系统与信息化软件系统信息传递。

　　2、将办公网络IP与工业设备IP进行硬件隔离，避免IP冲突。

　　3、实时监控直观展示生产动态，对现场设备实现直接或间接控制，满足可视化管理的需求。

　　4、进行数据统计分析，并通过仪表盘进行展示。

　　SCADA系统的5个主要构成元素

　　SCADA系统包含5个子系统，分别为HMI(人机界面)、(计算机)监控系统、RTU(远程终端控制系统)、PLC和通信网络。

　　1、HMI(人机界面)：HMI元素的功能是以易于理解的图形方式显示收到的信息，并归档收到的所有数据。

　　2、(计算机)监控系统：可以采集数据，也可以提交命令监控程序的进行。

　　3、RTU(Remote Terminal Unit，远程终端控制系统)：RTU可连接许多程序中用到的传感器，它的功能是收集现场信息，并且在通信软件的帮助下将该信息传送到监控系统。

　　4、PLC(programmable logic controller，可编程逻辑控制器)：适用于工业现场的测量控制，现场测控功能强，不提供人机界面。SCADA是调度管理层控制工程网版权所有，PLC是现场设备层。因为其价格便宜CONTROL ENGINEERING China版权所有，用途广泛，也常用作现场设备，取代特殊功能的远程终端控制系统，

　　5、通信网络：是提供监控系统及RTU(或PLC)之间传输数据的管道。

　　SCADA系统的三大优点

　　1、帮助企业实时采集到生产过程中的各类数据，代替了人工作业的同时CONTROL ENGINEERING China版权所有，也避免了一定的因人员工作失误所带来的损失，不仅提高了工作效率，也能实时监测到生产过程中的所有不正常数据，为产品的质量又提供了一层保障。

　　2、SCADA系统提供每台设备生产数据，使得生产情况直观明了，方便企业管理层人员对生产情况进行分析，同时帮助企业优化生产，使生产计划变得更科学与更合理。

　　3、实现对产品、生产进度、生产效率、质量信息、设备运行等管理过程的数字化与智能化改善，优化生产过程的数字化管控能力。

　　SCADA系统的三大行业应用

　　SCADA可谓现代工业发展的支柱，其应用领域非常广泛，主要应用在项目型行业中，大致可以分为三类：

　　◆ 第一类是过程工业：包括加工制造、发电、装配、炼油、石化等；

　　◆ 第二类是市政基础设施：包括自来水厂和供水管网、废水和污水处理、输油和输气管线、输电和供电、大型通信系统及城市报警系统等；

　　◆ 第三类是公共设施：包括对中大型建筑物、机场、码头及地铁等的空调监控、能源管理和安保监控等。

　　SCADA系统的国内外企业市场格局

　　全球市场洞察公司最新调查报告称，到2026年，全球SCADA市场价值将超过500亿美元。在多个行业中，工业4.0解决方案的日益普及为市场创造了积极的前景。RTU细分市场将获得更大份额的SCADA市场，因为它具有低成本、易于实施和更强的可扩展性等多种优势。到2026年，由于全球智能电网投资的增加，电力行业将实现最高增长。

　　SCADA市场的主要领导企业包括艾默生电气、施耐德电气、ABB、罗克韦尔自动化、欧姆龙、西门子、霍尼韦尔、Partita IVA、横河电机、三菱电机和东芝基础设施系统与解决方案公司。

　　国内SCADA企业主要有力控、台达电子、研华、安控、昆仑纵横、紫金桥软件等。

　　根据公开资料显示，目前，中国SCADA的市场格局基本上是国产品牌行业应用占比60%左右，在在市政、石油、基础设施等应用领域形成了相对稳定成熟的市场；外资品牌市占率40%，在电子半导体、轨道交通、烟草、食品饮料、水处理等行业应用广泛。

　　图片来源：OFweek

　　在2019年SCADA市场行业分布中，由市政、公共设施、化工组成的TOP3行业占据近一半市场份额，占比高达40%以上。TOP10行业中市政、化工、冶金市场份额同比增长20%-30%，增速位居前列；矿业、石油 、公共基础设施增速较快，市场表现较好。

　　SCADA系统未来发展方向展望

　　一、产品平台化：下游用户和产品供应商均倾向于将SCADA作为基础平台产品，在此基础上集成管理控制、定位报警等多元化功能，最大化开发SCADA软件相应功能。

　　二、网络化：随着科技的进步，以及目前人工智能的快速发展控制工程网版权所有，最终用户往往要求软件工程师足不出户就能监控到所有的程序，这就要求设备数据的实时采集、更新存储、监控分析等功能软件都能及时跟踪监控。

　　三、跨系统化：为了适应目前操作系統的多样性，未来的SCADA软件也需要具备跨多种操作系统应用的功能，提升其应用的灵活性。

　　四、开放化：未来软件的特点具有开放性，软件采用“标准化技术”，比如ActiveX、OL技术(Obiect Linking And Embedding)、VBA、OPC(OLE forProcess Control)等技术。当用户在实际应用的时候，如软件的现有功能不能满足要求，用户可以根据自己的需求进行二次开发。

　　五、应用领域多元化：随着当前中国社会经济、高新技术的快速发展控制工程网版权所有，人类社会将逐步进入信息化和智能化时代，SCADA在农业、工业、交通、实验室等众多领域得到广泛应用。

　　当前，我国新基建浪潮推动数字化基础设施建设走向发展黄金期，通信、交通、电力等多个社会民生领域的数字化建设催生一批新项目，形成全产业链带动效应，项目型市场进一步拉动SCADA应用需求。综合来看，随着产业结构优化的不断深入、工业4.0解决方案的日益普及等，SCADA市场未来发展前景仍被看好。