一文读懂SCADA与工业物联网(IIoT)的异同
admin
2023-08-28 23:06:40
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前几日看到微信文章《SCADA 会被工业物联网(IIoT)取代吗?》,标题字里行间透着“火药味”,上来就要砸人饭碗的架势。无奈细细读完,却又深感内容牵强附会,套用语文老师的话来说则是“没有紧扣中心思想”。


后来发现文章原作者是一位外国友人,在网上搜索一番,竟然找到其英文原稿。而英文的标题是:《SCADA can accelerate automation, IIoT implementations》(SCADA可以加速自动化,工业物联网的实施)。


借用“博人眼球的标题”是流量时代赚取“点击率”的惯用手段,笔者对此保留意见,但对SCADA和IIoT作一番对比还是一件很有趣的事情。本文试将二者略做对比,用作茶余饭后的消遣。




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SCADA系统与物联网IOT定义


物联网IIOT的释义


物联网IOT(Internet of Things)是通过射频识别(RFID)等信息传感设备,按约定的协议,利用互联网进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。


物联网的功能特征是全面感知信息、可靠传递信息和智能处理信息,以实现对物体实施智能化的控制与管理。


物联网是工业自动化的必然趋势,将使得工业自动化的分布式、开放化、信息化、规模化等诸多特点得以最大化体现。


物联网的分布式结构确保每一个智能终端能独立运行,互通信息的同时也将系统危险分散;开放化特点则是网络自身具备多种标准接口,便于新的终端节点无缝接入;信息化使得系统信息能够及时对采集数据进行综合处理,借助网络技术实现大闭环;规模化则是降低终端节点的接入成本、购置成本、使用成本,在最优综合成本的前提下完成规模应用。


SCADA的释义


信息化技术的进步必将推动自动化系统的革命。随着信息技术的发展,各个领域的应用也不断成熟,工业自动化系统在总体架构、管理模式、应用技术、综合挖掘等方面均要发生重大变化,进一步向标准化、可扩展、开放化、低成本的总体目标前进。


尤其物联网概念的推出,使得越来越多的企业将目标监控、数据应用、开放互联设计为一套完整的解决方案。


SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)系统是由计算机与网络技术作为支撑,实现对现场数据采集、设备控制、数据测量、参数调节以及信号报警等。


SCADA系统的应用已经非常成熟,其应用已完全超出了基本数据监视控制的范畴。一套完整的SCADA系统已不仅仅是实现简单的数据收集、远程控制功能,而是被赋予了更丰富的内涵。


总的来说,SCADA是一套专有系统,关注于底层设备的采集,监视和控制,而IIoT通常情况是一套PaaS平台,其业务范畴远超过一般的SCADA系统。




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SCADA系统与物联网IOT的异同


基本功能是相同的


◆两者都是从底层设备中采集数据,然后传递到上位机


这里底层设备可以是PLC,DCS,单片机,树莓派,智能仪表,也可以是摄像头,共享单车,智能家居,家电等。而上位机可以是前置机,服务器,云端虚拟主机,甚至只是一个接口服务。


◆除了数据采集,两者都可以向设备下达指令


常见的SCADA指令包括设备启停,下载工艺参数,状态复位等;常见的IIoT指令有共享单车开锁,远程启动空调等。


各自侧重点不一样


◆部署地点不同

SCADA系统一般部署在客户现场,例如数据中心的机房,或者生产线旁的控制柜,原则是离设备越近越好。而IIoT一般把服务和应用部署在云端,在现场靠近设备的地方(甚至嵌在设备内部)部署一些前置采集器(或者边缘终端,数据盒子)。


◆服务对象不同

SCADA系统服务的对象集中在一个相对集中的区域,几台相邻的设备,一条产线,一个车间,一个工厂基本就是上限了。而且一般情况下一套SCADA系统仅仅管理几十到几百台设备。


◆数据类型不同

SCADA采集以设备数据为主,例如温度,压力, 转速,运行状态,产量,停机时间等;而IIoT处理对象除了设备数据以外,也包括了文件,图片,声音,视频等。


◆数据频率不同

SCADA系统需要高速采集数据,1秒的采样周期只是基本要求,极端情况下要求支持1毫秒(Proficy Historian OPC Collector说这个可以有),这样才能精准捕捉到设备高速变化的数据;而一般情况下IIoT的采样周期都大于10秒。


不仅仅是采集速度快,SCADA系统还要求发生异常时,向底层设备快速下达指令,笔者之前的某个项目就要求当收到外部信号时,必需在500毫秒内进行分析判断并写入PLC内存中。这一点对IIoT来说也很难实现。


◆关注的功能点不同

SCADA功能相对简单,关注于数据采集,实时监视和控制,报警,趋势分析,数据报表等。而广义的IIoT在囊括以上功能的同时,还加入了设备管理,运维保养,效率管理,质量管理,售后管理,大数据分析等附加功能。


◆开放程度不同

SCADA的历史更悠久,第一代SCADA诞生于上世纪70年代,不同行业例如钢铁,电力,化工都依赖不同类型的设备,而即使同一种设备,不同的厂家也采用了不同的协议对外发布数据,因此早期的SCADA严重依赖于硬件设备,一套SCADA只能与特定厂家的设备通讯。


后来随着一些独立软件厂商的加入,SCADA系统才逐渐摆脱设备的约束,慢慢走向通用化和平台化。


但是设备驱动依旧五花八门,各家设备厂家依然固执地坚持使用一些专有协议。例如一套基础版的IGS(Industrial Gateway Server)竟然包括了100多种通讯协议,让人情何以堪。


而IIoT起步较晚,其设备厂家比较弱势,而平台相对更有话语权,因此大部分客户都采用一些业界通用的协议例如REST, CoAP, MQTT, AMQP等,当然这对软件开发者来说绝对是福音。


两者在相互学习


从长远来看,两套系统在相互学习,相互融合。


一方面,SCADA系统正在从传统的CS架构逐步向BS架构转型,越来越多的SCADA客户用手机,平板电脑而不是PC机来访问数据。


同时,为了响应集团级客户的要求,SCADA系统也由传统的工厂级逐渐向上层拓展,开始逐步支持总部级,集团级部署,同时这种多层级SCADA还催生了统一的配置中心,用户管理中心,授权中心等与之配套。


此外,部分SCADA系统还正在尝试部署在云端,为用户提供更方便灵活的部署和管理方式。


反之,IIoT除了进一步地提高数据通讯的效率以外,也在积极探索如何将部分服务下沉,直接部署在客户现场终端上,以便快速响应现场设备的需求。


与之同时,除了传统的公有云部署以外,大部分IIoT厂商也在努力尝试私有云或者混合云的架构。


总的来说,SCADA 和物联网都涉及到传感器和数据采集。它们确实在很多方面存在差异,但有着共同的目标。


SCADA 不是一个完整的控制系统,而工业物联网则是由许多设备相互连接而成。它允许对象在不同的网络和架构上被远程控制。


据预测,到2024年,将有600亿台设备接入互联网。


工业4.0是一个新的时代,也是一场革命,它让一切都变得自动化,改变了每一个行业垂直领域的动态。


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