一,、系統(tǒng)概念
　　信息技術(shù)的發(fā)展必將推動(dòng)自動(dòng)化系統(tǒng)的革命,。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用也不斷成熟,，工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)在總體架構(gòu),、管理模式、應(yīng)用技術(shù),、綜合挖掘等方面均要發(fā)生重大變化,，進(jìn)一步向標(biāo)準(zhǔn)化、可擴(kuò)展,、開放化,、低成本的總體目標(biāo)前進(jìn)。尤其物聯(lián)網(wǎng)概念的推出,，使得越來越多的企業(yè)將目標(biāo)監(jiān)控,、數(shù)據(jù)應(yīng)用、開放互聯(lián)設(shè)計(jì)為一套完整的解決方案,。
　　物聯(lián)網(wǎng)IOT（Internet Of Things）是通過射頻識別（RFID）等信息傳感設(shè)備,，按約定的協(xié)議，利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行信息交換和通訊,，以實(shí)現(xiàn)智能化識別,、定位、跟蹤,、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò),。物聯(lián)網(wǎng)的功能特征是全面感知信息、可靠傳遞信息和智能處理信息,，以實(shí)現(xiàn)對物體實(shí)施智能化的控制與管理,。
　　SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為支撐，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集,、設(shè)備控制,、數(shù)據(jù)測量、參數(shù)調(diào)節(jié)以及信號報(bào)警等,。SCADA系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟,，其應(yīng)用已完全超出了基本數(shù)據(jù)監(jiān)視控制的范疇。一套完整的SCADA系統(tǒng)已不僅僅是實(shí)現(xiàn)簡單的數(shù)據(jù)收集,、遠(yuǎn)程控制功能,，而是被賦予了更豐富的內(nèi)涵。
　　二,、系統(tǒng)特點(diǎn)
　　1,、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)
　　物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)平臺，依賴射頻自動(dòng)識別（RFID）技術(shù),，實(shí)現(xiàn)終端節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)識別和信息的互聯(lián)與共享,。物聯(lián)網(wǎng)可分為三層：一是感知層，即物聯(lián)網(wǎng)的皮膚和五官識別物體,，采集信息,；二是網(wǎng)絡(luò)層，即物聯(lián)網(wǎng)的神經(jīng)中樞和大腦信息傳遞和處理,；三是應(yīng)用層,，即物聯(lián)網(wǎng)與行業(yè)專業(yè)技術(shù)的深度融合，與行業(yè)需求結(jié)合,，實(shí)現(xiàn)行業(yè)智能化,。

　　2,、SCADA系統(tǒng)
　　通用SCADA系統(tǒng)可分為3層。第1層為數(shù)據(jù)采集層,，由RTU與一次儀表構(gòu)成,，完成現(xiàn)場原始數(shù)據(jù)的采集與預(yù)處理。根據(jù)設(shè)計(jì)需求還可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)存儲,，以保證通訊中斷后數(shù)據(jù)的連續(xù)性,；第2層為數(shù)據(jù)監(jiān)控層。在這層將利用各種軟件遠(yuǎn)程仿真現(xiàn)場,，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控,、實(shí)時(shí)報(bào)警。該層可根據(jù)對應(yīng)的管理模式再分為分控中心,、總控中心等,，還可根據(jù)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行大量歷史數(shù)據(jù)的存儲；第3層為數(shù)據(jù)應(yīng)用層,。在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)對已采集數(shù)據(jù)的分析,、整理，并根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)多種形式的發(fā)布,。業(yè)界很多公司分別在數(shù)據(jù)采集層,、數(shù)據(jù)監(jiān)控層、數(shù)據(jù)應(yīng)用層都擁有極其穩(wěn)定的產(chǎn)品和豐富的系統(tǒng)集成經(jīng)驗(yàn),。

　　3,、其它分層
　　對于工業(yè)自動(dòng)化的體系結(jié)構(gòu)，還有一種分層理論也是3層,。第一層,，以PCS（過程控制系統(tǒng)）為代表的基礎(chǔ)自動(dòng)化層。主要包括控制軟件,、測量技術(shù),、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、數(shù)據(jù)融合與數(shù)據(jù)處理技術(shù),、DCS,、FCS、傳感技術(shù),、特種執(zhí)行機(jī)構(gòu)等等,；第二層，以MES（生產(chǎn)過程制造執(zhí)行系統(tǒng)）為代表的生產(chǎn)過程運(yùn)行優(yōu)化層,。主要內(nèi)容包括建模與流程模擬技術(shù),、先進(jìn)計(jì)劃與調(diào)度技術(shù)、實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù)、動(dòng)態(tài)成本與管理技術(shù)等等,；第三層,，以ERP（企業(yè)資源管理）為代表的企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營優(yōu)化層。主要內(nèi)容包括企業(yè)資源管理,、供應(yīng)鏈管理,、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)倉庫技術(shù),、設(shè)備資源管理、企業(yè)電子商務(wù)平臺等等,。
　　4,、共同特點(diǎn)
　　SCADA系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)以及其它工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng),，都屬于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物,。根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展趨勢分析，其將逐步取代部分SCADA系統(tǒng),。通過分析2類系統(tǒng)的架構(gòu)體系,，二者具備如下一些共同的特征：
　　1）體系結(jié)構(gòu)分層。兩類系統(tǒng)均具備清晰完整的層次結(jié)構(gòu),，便于設(shè)計(jì)者,、使用者理解。SCADA系統(tǒng)的3層與物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的3層都具備明確的定義及層間分界,，但3層間功能上也有一些重疊,。靠近現(xiàn)場的層由于采用現(xiàn)場總線技術(shù),，使得設(shè)備檔案及診斷信息更為豐富,；中簡層體現(xiàn)更多的是運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控、設(shè)備管理,；而最上位的應(yīng)用層可以涉及數(shù)據(jù)深度應(yīng)用,、設(shè)備維護(hù)計(jì)劃、備品備件管理,、設(shè)備資產(chǎn)管理等,。
　　2）一次儀表數(shù)據(jù)采集。兩類系統(tǒng)都需要有現(xiàn)場原始數(shù)據(jù)的采集,，其準(zhǔn)確性及數(shù)據(jù)可用性完全取決于該一次表的數(shù)據(jù)采集,。在IOT中，對控制功能的體現(xiàn)更為突出,。在SCADA系統(tǒng)中,，常規(guī)的控制策略主要為單回路控制、串級調(diào)節(jié),、比率調(diào)節(jié),、均勻調(diào)節(jié),、前饋調(diào)節(jié)、自動(dòng)選擇調(diào)節(jié),、分程調(diào)節(jié),、非線性調(diào)節(jié)等，實(shí)現(xiàn)功能仍以PID調(diào)節(jié)為基礎(chǔ),，輔以一定的功能塊及控制算法,。IOT中的常規(guī)控制得以擴(kuò)展使用，各功能塊之間可多重串接,、并聯(lián)連接,、選擇性連接、自動(dòng)補(bǔ)償,、自動(dòng)跟蹤,、無擾切換等，多配方自動(dòng)改變參數(shù)或功能塊連接方式,，使得自動(dòng)化應(yīng)用變得透明,、簡單。
　　3）對通訊網(wǎng)絡(luò)的依賴,。兩類系統(tǒng)均需要依賴網(wǎng)絡(luò),，而物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)則更加依賴無線通訊網(wǎng)絡(luò)。由此可見,，保證無線通訊是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的必要條件,。無線通訊主要的特點(diǎn)是安裝便捷、應(yīng)用靈活,、低成本,、易于擴(kuò)展等，最主要是適用于多種協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),，包括802.11a,、802.11b、最新混合標(biāo)準(zhǔn)802.11g,。
　　4）數(shù)據(jù)處理應(yīng)用,。原始數(shù)據(jù)采集后，兩類系統(tǒng)對所得的數(shù)據(jù)都進(jìn)行了綜合應(yīng)用處理,。通過結(jié)構(gòu)可以看出,，物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)對數(shù)據(jù)處理更深入。企業(yè)海量的生產(chǎn)數(shù)據(jù)是企業(yè)經(jīng)營決策的重要依據(jù),，對于采購管理,、成本控制、提高經(jīng)營的經(jīng)濟(jì)效益具有重要的參考價(jià)值，對于控制生產(chǎn)成本,、擴(kuò)大利潤,，從而保證企業(yè)利潤目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。由此可見,，數(shù)據(jù)的深度處理后,，對指導(dǎo)全企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營，具有十分重要的意義,。
　　三,、過渡方案
　　物聯(lián)網(wǎng)是工業(yè)自動(dòng)化必然的發(fā)展趨勢，將使得工業(yè)自動(dòng)化的分布式,、開放化,、信息化、規(guī)?；戎T多特點(diǎn)得以最大化體現(xiàn),。物聯(lián)網(wǎng)的分布式結(jié)構(gòu)確保每一個(gè)智能終端能獨(dú)立運(yùn)行,，互通信息的同時(shí)也將系統(tǒng)危險(xiǎn)分散,；開放化特點(diǎn)則是網(wǎng)絡(luò)自身具備多種標(biāo)準(zhǔn)接口，便于新的終端節(jié)點(diǎn)無縫接入,；信息化使得系統(tǒng)信息能夠及時(shí)對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理,，借助網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)大閉環(huán)；規(guī)?；瘎t是降低終端節(jié)點(diǎn)的接入成本,、購置成本、使用成本,，在最優(yōu)綜合成本的前提下完成規(guī)模應(yīng)用,。
　　由于物聯(lián)網(wǎng)完全是一個(gè)開放的網(wǎng)絡(luò)，涉及行業(yè)機(jī)密或是國家安全的SCADA系統(tǒng),，將仍然保持現(xiàn)有狀態(tài),。所以，物聯(lián)網(wǎng)取代部分SCADA系統(tǒng)是必然的一個(gè)趨勢,。根據(jù)兩類系統(tǒng)的對比,，無論是新建物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，還是基于SCADA系統(tǒng)的改造,，可以參考如下方案：
　　1）SCADA系統(tǒng)建設(shè)模式非常成熟,，現(xiàn)有的案例、方案均具備非常高的參考價(jià)值,。物聯(lián)網(wǎng)做架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),，可參考SCADA系統(tǒng)架構(gòu)。在滿足企業(yè)的生產(chǎn)管理需求后，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)先進(jìn)控制,、在線優(yōu)化,、在線性能監(jiān)控、在線設(shè)備臺帳管理等信息化技術(shù)的集成,。
　　2）網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)選擇時(shí),，感知層（或采集層）均采用無線設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)應(yīng)用層則可采用光纖通訊等快速網(wǎng)絡(luò),。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要充分考慮靈活,、高速、多冗余,、高性能,、高安全等特點(diǎn)，可靈活使用線性結(jié)構(gòu),、環(huán)形結(jié)構(gòu),、星型結(jié)構(gòu)、倒掛樹結(jié)構(gòu)及各種組合等網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),。由于網(wǎng)絡(luò)中任意二個(gè)設(shè)備之間提供了多重通訊路徑,，從而使得通訊不會受單節(jié)點(diǎn)故障的影響，將會極大提高通訊的冗余性能和可靠性,。
　　3）加設(shè)終端狀態(tài)監(jiān)測點(diǎn),。SCADA系統(tǒng)中，對儀表等設(shè)備特征,、狀態(tài)關(guān)注較少,，但根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的要求，對所有的終端監(jiān)測都是必要的,，所以對未設(shè)計(jì)監(jiān)測的終端加設(shè)監(jiān)測點(diǎn),。工業(yè)自動(dòng)化一般使用的現(xiàn)場儀表主要包括溫度儀表、壓力儀表,、物位儀表,、流量儀表、在線過程分析儀,、執(zhí)行器等?，F(xiàn)場儀表的穩(wěn)定工作是真實(shí)數(shù)據(jù)的保證，所以除常規(guī)的運(yùn)行功能外,，監(jiān)測儀表的工作狀態(tài)是非常有必要的,。
　　4）加大數(shù)據(jù)的深度挖掘，提供豐富穩(wěn)定的數(shù)據(jù)接口,。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)是一個(gè)開放的系統(tǒng),，為保證所涉及終端信息的互通,，與外圍其它網(wǎng)絡(luò)會有大量數(shù)據(jù)交換。而SCADA系統(tǒng)是一個(gè)相對獨(dú)立的系統(tǒng),，與其它系統(tǒng)接口相對較少,。一個(gè)成功的自動(dòng)化系統(tǒng)，應(yīng)該是一個(gè)具備多種標(biāo)準(zhǔn)接口的系統(tǒng),。操作系統(tǒng)的選擇,、現(xiàn)場產(chǎn)品的選擇，都將決定標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)的可能性,。同時(shí),，標(biāo)準(zhǔn)化的程序接口還保證了不同廠家軟硬件產(chǎn)品的數(shù)據(jù)交換，而不必?fù)?dān)心他們之間的通訊,。這也是應(yīng)用規(guī)?；那疤帷?br /> 　　5）加強(qiáng)反控功能的穩(wěn)定性,。SCADA系統(tǒng)更多的關(guān)注的監(jiān)視功能,，而相對控制較弱。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)要求全網(wǎng)信息互通,，但為保證全網(wǎng)的終端監(jiān)測數(shù)據(jù)平衡,，需要根據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行一些反控。在現(xiàn)在控制理論的推動(dòng)下,，各種智能化算法應(yīng)運(yùn)而生,。除業(yè)界熟知的PID控制,，多變量預(yù)測已完成生產(chǎn)實(shí)踐階段,。物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)強(qiáng)大數(shù)據(jù)的集合，并且數(shù)據(jù)是動(dòng)態(tài)更新的,。所以,，適當(dāng)采用多變量預(yù)測控制與PID串級控制相結(jié)合的方案，可以非常有效地實(shí)現(xiàn)反控功能的穩(wěn)定性,。
　　物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的普及是不可阻擋的,。其改變的不僅是生產(chǎn)過程的優(yōu)化，還將是管理模式的重大轉(zhuǎn)變,。物聯(lián)網(wǎng)充分結(jié)合先進(jìn)的工藝裝備技術(shù),、現(xiàn)代管理技術(shù)、以先進(jìn)控制與優(yōu)化技術(shù)為代表的信息技術(shù),，為工業(yè)自動(dòng)化提供整體解決方案,，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化運(yùn)行、優(yōu)化控制與優(yōu)化管理,，從而成為提高企業(yè)競爭力的核心高技術(shù),。