现代化远程工业监控和数据采集系统

监督控制和数据采集 (SCADA) 系统已经问世 40 多年，在可编程逻辑控制器 (PLC) 和工业计算机( IPC）。

物联网和云计算技术的出现正在改变现代监督控制和数据采集系统，这些技术可以在比以往更广泛的技术中提供可扩展性、增强的互操作性和更好的安全性。这种转变正在构建被称为第四代监督控制和数据采集的系统，也是被称为第四次工业革命的更广泛技术推动的一部分。

监督控制和数据采集系统通常用于通过使用传感器、可编程逻辑控制器、工业计算机、网络数据通信和图形用户界面来管理和监控物理过程。它们的广泛采用使它们与大量日常流程相结合，从管理天然气和电力的传输和运输，到交通管理系统和其他智能交通网络和功能的运行。

然而，借助物联网和云计算技术，这些系统的许多新应用程序和升级已经被设计和开发，以进一步将监督控制和数据采集系统集成到未来。

4代监督控制和数据采集系统

第一代监督控制和数据采集

第一个监督控制和数据采集系统运行在较大的小型计算机、比大型机小得多的计算机系统和当时也可用的微型计算机上。这些监督控制和数据采集系统没有联网，因为网络服务尚不存在，因此，早期的监督控制和数据采集系统是完全独立的，无法进一步连接到其他可用或什至不可能的系统。当备用主机系统连接到所有远程终端单元站点时，第一代监督控制和数据采集系统变得冗余，然后在主主机系统出现故障时使用。

第二代监督控制和数据采集

第二代监督控制和数据采集系统具有分布在多个站点上的信息和命令处理，然后使用专有通信协议通过大区域网络连接这些站点。这意味着可以近乎实时地共享信息，并且每个连接的站点都负责特定的任务或操作。此时，监督控制和数据采集系统的安全性通常被忽视，因为除了开发人员之外，很少有人对这些系统有足够的了解来分析它们并评估它们免受攻击的安全性。与第一代父模型相比，第二代监督控制和数据采集系统还节省了一些成本。

第三代监督控制和数据采集

与任何功能技术或应用程序一样，成本节约仍然是第三代监督控制和数据采集系统开发背后的推动力，因为对网络设计的日益关注意味着监督控制和数据采集系统可以在多个区域网络中进一步扩展，一种架构称为过程控制网络。使用网络架构，复杂的监督控制和数据采集系统能够减少到最简单的组件，并通过标准化的通信协议进行连接。这反过来又允许在更远的地理距离上实施更复杂的监督控制和数据采集系统的企业和组织进一步节省成本。

第四代监督控制和数据采集

回到更近的时代，第四代监控和数据采集系统主要是由云计算的进步和物联网的持续增长推动的。使用物联网和云计算技术，如 WebHMI 和 HTML5，第四代监督控制和数据采集系统能够实时报告远距离远程站点的状态，并利用云计算环境实施更先进的控制算法。监督控制和数据采集系统的安全性也受到了极大的关注，部分原因是对物联网和云计算的安全问题。这反过来又使许多开发商和制造商对监督控制和数据采集、云和物联网系统采用“安全设计”方法。

第四代监督控制和数据采集的驱动程序

物联网和云计算的出现从根本上改变了处理各种不同工业和商业部门的方式，不仅是监督控制和数据采集系统本身，还有各种其他监控、监督控制、监视、安全和管理流程。在监督控制和数据采集系统中不断实施物联网和基于云的技术的主要问题之一是监督控制和数据采集系统管理分散数据的方式。在典型的非物联网监督控制和数据采集系统中，数据存储在特定的可编程逻辑控制器内存地址中。然而，当使用具有集成物联网技术的监督控制和数据采集系统时，数据可能来自大量不同的传感器、数据库和控制器。

为解决这个问题提出的解决方案之一是数据建模。使用这种方法，连接到系统的所有不同设备和单元的虚拟表示在监督控制和数据采集系统内部构建。这些表示包括地址映射数据以及系统其他部分可能需要的其他有用信息。监督控制和数据采集与人工智能和无线通信技术等其他技术一样，也是正在进行的自动化革命中的重要系统。随着 5G 无线通信网络和网络安全高级人工智能分析等技术的不断实施和发展，第四代监督控制和数据采集系统和未来的系统可能与第一代系统看起来非常不同。