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3 SCADA系统的建筑

SCADA系统与现代计算技术的增长和复杂性平行发展。以下部分将提供对SCADA系统的以下三个架构的描述:

•第一代 - 单片
•第二代 - 分布
•第三代 - 网络

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1.天使SCADA系统

当SCADA系统首次开发时,一般的计算概念集中在大型机系统上。网络通常不存在,并且每个集中系统单独。因此,SCADA系统是独立系统,几乎没有与其他系统的连接。

实现以与远程终端单元(RTU)进行通信的广域网(WAN)设计了一种唯一的目的:与现场的RTU进行通信,否则仍然存在。此外,当今使用的WAN协议在很大程度上都是未知数。

SCADA网络中使用的通信协议是由RTU设备供应商开发的,并且通常完全拥有。此外,这些协议通常非常“薄”,并且实际上没有承认超出远程设备内所需的扫描和控制点的任何功能。此外,通常它是不可行的intermix与网络中的RTU通信的其他类型的数据流量。与SCADA主站的连接由系统提供商非常有限。通常通过连接到中央处理单元(CPU)的背板的专利适配器或控制器,通常在总线水平上进行与主机的连接。

这些第一代系统中的冗余是通过使用两个相同的大型机系统,主要和备份在总线电平连接的过程中完成的。备用系统的主要函数是监视主要的,并在检测到的故障时接管。这种类型的待机操作意味着在备用系统上很少或没有处理。图显示了典型的第一代SCADA架构。

2.分配SCADA系统

下一代SCADA系统利用了系统小型化和局域网(LAN)技术的开发和改进,以分配多种系统的处理。多个站,每个站点都有特定的函数,实时连接到LAN和相互共享信息。

这些车站通常是迷你计算机类,比其第一代处理器更小,更便宜。这些分布式站中的一些用作通信处理器,主要与现场设备(如RTU)通信。有些用作操作员接口,为系统运营商提供人机界面(HMI)。其他人用作计算处理器或数据库服务器。在多个系统中,SCADA系统的各个功能的分布为系统提供了更多的处理能力,而不是在单个处理器中可用。连接这些单个系统的网络通常基于LAN协议,无法超出本地环境的限制。

使用的一些LAN协议在自然界中获得专利,其中提供者创建了自己的网络协议或其版本,而不是从架子中提取现有的网络协议。这允许提供者优化其LAN协议以进行实时流量,但有限(或有效地消除)其他提供商的网络连接到SCADA LAN。该图显示了典型的第二代SCADA架构。

通过连接到网络的系统的系统的功能不仅可以增加处理能力,而且还可以提高整个系统的冗余和可靠性。代替在许多第一代系统中使用的简单主/备用交换方案,分布式架构通常在线状态一直在在线状态下保存LAN上的所有电台。例如,如果HMI站发生故障,则可以使用另一个HMI站来操作系统,而无需等待从初级系统到辅助系统的故障转移。过去用于与该领域的设备通信的WAN不会通过SCADA主站的本地站之间的LAN连接的发展而大大修改。这些外部通信网络仍然仅限于RTU协议,并且不适用于其他类型的网络流量。

与第一代系统一样,第二代SCADA系统也仅限于提供或至少由提供者选择的硬件,软件和外围设备。

3.NETWORKED SCADA系统

目前SCADA主站的架构的产生与第二代的架构密切相关,主要差异是开放系统架构,而不是由提供者控制的专利环境。仍有几个联网系统,其中共享主站功能。仍然存在使用提供者拥有的协议的RTU。第三代的主要改进是使用标准和开放协议打开系统的架构,并通过WAN和不仅仅是局域网,使SCADA功能的分配能够分发。

开放标准消除了前几代SCADA系统的一系列限制。使用即用系统的使用使用户可以轻松地将第三方的外围设备(例如监视器,打印机,磁盘驱动器,磁带驱动器等)连接到系统或网络。由于他们已搬到“开放”或“商业上”系统,SCADA提供商逐渐退出了硬件开发业务。这些提供商已经转向System提供商,例如Compaq,Hewlett-Packard和Sun Microsystems,以其在开发基本计算平台和操作系统软件方面的经验。这允许SCADA供应商将其开发集中在他们可以为系统添加特定价值的区域中:SCADA主站的软件。

第三代SCADA系统的主要改进来自WAN协议,例如互联网协议(IP),用于主站和通信设备之间的通信。这允许主站的一部分负责通过WAN与现场设备与现场设备进行通信。供应商正在制作RTU,可以通过以太网连接与主站通信。该图代表了SCADA网络系统。

通过WAN的SCADA功能分布带来的另一个优势是灾难生存性。在第二代系统中,局域网的分布在第二代系统中的分布提高了可靠性,但如果设施的总损失住在SCADA大师,整个系统也可能丢失。经过
在物理上分开的位置分配处理,可以建立一个可以在任何一个位置丢失的SCADA系统。对于将SCADA视为超级关键函数的某些组织来说,这是一个真正的好处。

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