大标签数的SCADA系统需要适当的规划

许多涉及遥测的SCADA系统，特别是在水/废水行业中，每个站点的数据量很少。例如，一个有100个站点的废水收集系统可能只有1000到2000个标签。(这些数据点可以是“水平”这样的模拟值，也可以是“泵运行”这样的数字值。

通过来自MultiTrode的Steve Carson 二九年四月一日

许多涉及遥测的SCADA系统，特别是在水/废水行业中，每个站点的数据量很少。例如，一个有100个站点的废水收集系统可能只有1000到2000个标签。(这些数据点可以是“水平”这样的模拟值，也可以是“泵运行情况”这样的数字值。)然而，随着系统集成商逐步实现了更多的集成控制系统，标签数量显著上升。要构建并成功管理这种规模的系统，需要适当的规划。

Parasyn是一家位于澳大利亚布里斯班的系统集成商，在大型SCADA系统方面拥有丰富的经验。而且，对于一个系统集成商来说，Parasyn在SCADA技术的新领域不断进行研发，这有点不同寻常。“SCADA系统不能开箱即用;你必须考虑到最终的足迹，”Parasyn董事总经理托尼•普尔(Tony Poole)表示。他说，正确的起点是业务产出。

SCADA系统要求应包括以下方面的详细规范:

访问时间—用于报警通知和报警确认;
resolution-e.g数据。，对于每个数据点，日后报告或分析所需的死区或时间分辨率类型;
可视化tools-e.g。，图形界面上的数据点数目与所需的更新时间;
报告需求——需要的报告类型和运行它们的频率。

普尔说:“一旦我们确定了这一点，我们就可以开始设计系统并测试每个元素，以确保它在现实条件下正常工作。”这些要素包括通信、驱动器、SCADA(或HMI)和历史学家。如何管理跨所有平台的数据流的方法是应用程序性能和业务成功的关键。”时间序列数据及其与历史学家的关系尤其具有挑战性。

时间戳

构建高效且可扩展的SCADA系统的一个基本元素是数据，这些数据在现场有日期和时间戳。实时运行的SCADA系统要求全年365天100%可用性，因为您不能错过任何事件。没有从现场获得日期/时间戳的数据要求SCADA系统立即获取、存储和处理数据。这从一开始就不可能实现，随着任何系统变得更大，延迟和系统延迟也会增加。

如果系统首先在现场使用日期和时间戳，然后在整个系统中使用这个原始的或本地的日期/时间戳，那么它有一个很大的优势——系统的某些部分可以容忍显著的延迟，而不会导致数据质量的任何恶化。满足这些要求的常用现场协议是DNP3。

在不影响SCADA性能的情况下进行数据挖掘是SCADA管理人员的基本要素。Poole说:“SCADA系统可以有效地聚合数据，但是要在不导致SCADA应用程序本身的性能和系统稳定性问题的情况下将这些数据取出来要困难得多。”“这就是为什么历史学家是必不可少的。”

历史学家

历史学家捕捉数据并将其提供给趋势和报告客户。这使得SCADA系统的HMI部分可以发挥其最大的作用，即成为实时可视化和报警工具。不幸的是，尽管历史学家在过去几年中有了很大的进步，但他们中的许多人仍然不支持来自核心的时间戳数据。如果它们确实支持时间序列数据，通常是通过“工程解决方案”。

更著名的历史学家，如PI和eDNA，确实支持有时间戳的数据，但也有相应的价格标签。但是，从较便宜的历史记录开始可能比较困难，因为随着标记计数的增加，系统变得难以管理。

对于关系数据库来说，大量的标记数量是非常有问题的，它根本无法跟上标记数量和相对数据量的增加。较大的历史记录具有带有关系数据库包装器的专有结构;也就是说，它们可以通过标准报告工具作为关系数据库访问，但是核心已经为最快的数据采集进行了优化。

人机界面功能

一个设计良好的HMI的重要考虑因素包括:每个屏幕上的数据点数量;加载屏幕所需的响应时间;屏幕更新的响应时间;当屏幕需要更新时，HMI如何获取数据(即，缓存概念以及这是如何受到内部数据库和设备驱动程序结构的影响);以及随着系统和系统并发使用的增长，如何管理安全性。

Web客户机的刷新方式通常(但并不总是)与SCADA服务器不同，尽管Web客户机非常流行，但它们也存在固有的问题。最重要的一点是，Web客户机不一定是实时应用程序，这意味着它不会随着底层数据的变化而更新。另一个缺点有时在于供应商的Web客户机技术。在“完整的HMI客户端”所能做的事情与Web客户端所支持的事情之间似乎经常存在脱节。

开发人员必须针对将要使用的HMI客户端类型设计系统。仅仅使用TCP端口将数据传输到Web应用程序并不意味着它是有效或安全的。使用SCADA技术的一些安全好处是该技术本质上是专有的。客户机的数量和对SCADA服务器的加载影响是需要考虑的一个重要方面——特别是对于标记计数大的系统，特别是对于具有大量流量的繁忙网络。

支持终端服务的HMI应用程序提供了出色的界面，克服了使用不同技术实现相同用户体验的问题。额外的好处包括使用ICT管理人员熟悉的标准安全特性和网络管理概念。从本质上讲，这允许SCADA服务器与公司系统隔离，并以更传统和熟悉的方式限制和管理客户端访问。

带宽

随着系统规模的增加(由于每个站点有更多的数据或更多的站点上线)，带宽通常会成为一个瓶颈。然而，增加通信带宽通常会导致其他瓶颈，不一定是真正的解决方案。

Parasyn Controls首席运营官David Greally解释了一个客户是如何克服带宽问题的。“一个大型水务部门正在努力解决通信速度慢的问题，同时将更多的网站上线。他们的解决方案是首先关闭所有模拟值的收集，然后是所有数字状态，只留下报警报告。当我们第一次开始使用这个客户端时，他们建议使用更快的无线电来提高数据吞吐量。我们引入了有时间戳的数据，尽管他们仍然有1200波特的无线电网络，但他们得到了所有的模拟和数字数据以及警报。相比之下，这是一个巨大的系统。”

这是时间戳数据的另一个好处，Greally补充道:“带宽需求可以低得多，因为只报告更改的数据。设计是不可替代的，包括如何有效地管理数据。”

对于考虑在SCADA系统中增加标签数(数据点)的控制工程师来说，一个常见的反应是这样的:“嗯，这听起来不错，但是要获得更大的SCADA许可证又要花费5000美元!”较小的比例还可能考虑到他们可能需要升级服务器——要么更换当前的服务器，要么增加1或2 gb的内存。事实上，构建一个大型标签计数SCADA系统所涉及的远不止这两个附加功能。但是，通过正确的理解和规划，实现具有大量标记数的SCADA系统不必涉及大量返工和计划外成本。

作者信息

史蒂夫·卡森是MultiTrode的集团营销经理，MultiSmart泵站管理器的制造商。这些单元是泵控制器或升降站plc / rtu的替代品，为SCADA系统增加了额外的监测和控制能力。