以近期國內采礦行業(yè)成功實施的一個大型SCADA系統(tǒng)項目為例，試著幫助大家加深對SCADA應用中通訊技術的認識。

系統(tǒng)主干采用SDH專網，總體的帶寬為2.5Gb，網絡同時集成了實時數據通訊、視頻監(jiān)控、網絡調度電話及辦公OA系統(tǒng)。

主控中心服務器、分控站的操作員站采用RSLinx通訊軟件與分控站、子控站的PLC控制系統(tǒng)通訊。RSLinx軟件采用基于通用以太網平臺的EtherNet/IP通訊協(xié)議與控制器通訊。

EtherNet/IP指的是"以太網工業(yè)協(xié)議"（EthernetIndustrialProtocol）。它定義了一個開放的工業(yè)標準，將傳統(tǒng)的以太網與工業(yè)協(xié)議相結合。該協(xié)議最早由羅克韋爾自動化在上世紀90年代研發(fā)，后來交由開放設備網絡供應商委員會ODVA管理。目前EtherNet/IP作為開放標準在ODVA有超過2000家認證供應商。

EtherNet/IP是基于標準以太網的實時工業(yè)通訊協(xié)議，所有標準的以太網通信模塊，如PC接口卡、電纜、連接器、集線器和交換機都能與EtherNet/IP一起使用。EtherNet/IP在傳輸層以上采用通用工業(yè)協(xié)議CIP。

在EtherNet/IP面世之前，CIP作為大型的獨立于網絡的標準，已經與ControlNet和DeviceNet一起使用了很多年。ControlNet,DeviceNet和EtherNet/IP具有相同的應用協(xié)議，因而使用通用的設備規(guī)范和目標庫。這就使得不同廠商的復雜設備間能夠即插即用地進行操作。EtherNet/IP傾向用于網絡實時控制應用。借助CIP協(xié)議，以太網可以集成到設備級，能給用戶提供諸多便利，通用的配置、跨越幾個網絡收集和控制數據、以TCP/IP連到全球互聯網或公司內部網，最終在所有工作層面上提供連續(xù)的信息流。

變電所后臺綜保電調系統(tǒng)的20個RTU四遙信號的采集，采用了通用電力SCADA協(xié)議IEC60870-5-104。它實際上是IEC60870-5-101協(xié)議的網絡應用，為兩個具有永久連接電路的主站與子站間基本遠動信息的傳輸提供了一套通信協(xié)議集。IEC60870-5-104支持多主站和對等操作，對于遙信、遙測等信息，支持輪詢方式；而對于變位信息，則由發(fā)生數據變化的設備主動上報，無需主站去詢問。

由于該項目對于各站點之間的協(xié)同及連鎖保護的要求較高，要求SCADA系統(tǒng)實現高精度的時間同步，系統(tǒng)采用專用的GPS網絡時間服務器，接收衛(wèi)星信號并提供NTP網絡對時服務。服務器及客戶端計算機可以與網絡時間服務器通過NTP對時，局域網對時精度可達1ms。對于控制器系統(tǒng)，選定首站的交換機作為NTP客戶端從時間服務器獲取時間。該交換機同時作為IEEE1588（精確對時協(xié)議，對時精度可以達100ns，自帶網絡傳輸延時補償）時間服務器，所有控制器作為IEEE1588客戶端與該交換機進行對時。

IEEE1588定義了為網絡測量和控制系統(tǒng)提供精確時鐘同步的協(xié)議標準，因為運營商、電力、制造、運輸等行業(yè)的各類系統(tǒng)都需要一個能在低成本、易部署的以太網上為其提供高精度時鐘同步的方法。PTP是IEEE1588的核心協(xié)議，設備之間通過運行PTP協(xié)議，交互PTP報文，實現時間和頻率的同步。

項目中采用的FactoryTalkViewSE軟件可以與Logix控制器標簽數據庫一體化集成，用戶可以在軟件里直接使用PLC控制器標簽，大幅減少傳統(tǒng)SCADA軟件標簽數據庫的組態(tài)及校對工作量，同時減少了數據通訊的接口層次，大大提高了系統(tǒng)的實時性。

另外FactoryTalkViewSE軟件支持基于PLC設備的報警和事件功能?？梢栽贚ogix控制器內定義報警信息，在報警發(fā)生時，以事件消息的方式把帶有控制器時間標簽的數據信息主動上報到FactoryTalkViewSE軟件，報警信號的時間精度可以達到毫秒級。

該項目采用了兩套50,000點的FactoryTalkHistorianSE實時歷史數據庫，其內核引擎采用了PI實時歷史數據庫，和PI首創(chuàng)的螺旋門壓縮算法，可以在1秒內讀寫上百萬條歷史數據，并實現對海量歷史數據的高速檢索和訪問。

項目中采用的FactoryTalkVantagePoint智能化制造軟件，具備設備建模的能力，可以基于ISA95標準建立生產模型，按設備、生產單元、工藝段、廠站、企業(yè)樹形結構組織實時數據及關系型數據。

同時，這款軟件是基于B/S（瀏覽器/服務器）架構的，可以生成管理系統(tǒng)門戶網站。用戶可以使用Excel插件，基于實時歷史數據庫及關系型商業(yè)數據庫中保存的數據，很方便的生成各類自定義報表，并發(fā)布成網頁；也可以使用專業(yè)的電子面板工具，生成各類實時動畫式刷新的電子面板畫面。

VantagePoint的前身為Incurity，Wonderware公司曾OEM該產品作為InSQL歷史數據庫的客戶端軟件及Wonderware的信息化門戶解決方案。后來這家公司被RockwellAutomation收購。

該產品在中國電廠SIS系統(tǒng)、燃氣管網調度管理系統(tǒng)等大型SCADA項目中有過廣泛且成熟的應用。

希望通過以上簡短的案例分享，能夠幫助大家更好的理解SCADA應用中的通訊技術。

在實際的應用中，SCADA軟件往往與PLC來自于不同廠商。一般情況下，主流PLC廠商總是會采用自家主推的通訊協(xié)議，SCADA軟件要直接支持所有PLC廠商的通訊協(xié)議是比較困難的，因此通常需要借助OPC技術來實現連接。而傳統(tǒng)的OPC技術因為DCOM權限設置及早期的DCOM穩(wěn)定性問題廣為工程師們所詬病。

目前PLC廠商都在加速推進將最新的OPCUA統(tǒng)一架構技術集成到新一代的PLC產品當中。SCADA軟件未來可以直接通過OPCUA連接所有主流廠商的PLC，將大大簡化工程師的通訊配置工作；另外通過OPCUA可以和企業(yè)的用戶權限認證服務器集成，解決以往的SCADA通訊安全問題。