设计大标签计数SCADA系统
本教程为SCADA系统提供最佳实践建议，使其标签(数据点)易于管理。
作者:Steve Carson, MultiTrode
许多涉及遥测的SCADA系统，特别是在水/废水行业，来自每个站点的数据量很少。当来自每个站点的少量I/O通过无线网络发送回SCADA系统时，具有100个站点的废水收集系统可能只有1,000-2,000个标签。(这些数据点可以是像“液位”这样的模拟值，也可以是像“泵运行”这样的数字值)加上一两个处理厂，一个完全集成的系统可能会增加一倍。然而，随着系统集成商使用plc和rtu实现更集成的控制系统，标签数量显着增加。建立和成功管理如此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系统方面有着丰富的经验。而且，对于系统集成商来说，有些不寻常的是，Parasyn不断地在SCADA技术的新领域进行研发。“SCADA系统无法进行开箱即用的扩展;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。
| 如何规划一个标签数量大的SCADA系统 根据输出来规划系统设计。 确定输入以及它们需要如何采样和处理。 制定一个数据管理策略，并考虑大量的测试时间，以确保系统性能在接近您的宝贵资产之前是可接受的。 绝对不要实现一个系统，然后开始研究性能和更新速度，否则结果就会像许多设计糟糕的SCADA系统一样——缓慢! |
对于任何读过主要SCADA平台提供商的宣传册的人来说，这似乎都是有争议的。不幸的是，如果没有更多的定义，“X品牌运行100万点SCADA系统”的说法是毫无意义的。
普尔说:“正确的起点是业务产出。组织想从SCADA系统中得到什么?这些要求可能包括:
访问时间-用于警报通知和警报确认;
数据分辨率-例如，对于每个数据点，需要什么样的死区或时间分辨率以供以后的报告或分析;
可视化工具-例如，图形界面上的数据点数量与更新所需的时间;
报告需求——需要什么样的报告，多长时间运行一次。
如何管理跨所有平台的数据流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数据的关系尤其具有挑战性。
时间戳。建立一个高效和可扩展的SCADA系统的一个基本要素是数据，它是在现场的日期和时间戳。实时的SCADA系统要求100%的可用性——一年365天——因为您不能错过任何事件。没有从现场获得日期/时间戳的数据需要SCADA系统即时获取、存储和处理数据。这从一开始就不可能实现，而且随着任何系统变得更大，延迟和系统延迟也会增加。
首先在字段中使用日期和时间戳，然后在整个系统中使用这个原始或本机日期/时间戳的系统有一个很大的优势——系统的某些部分可以容忍明显的延迟，而不会导致数据质量的任何下降。满足这些需求的常用现场协议是DNP3。
不影响SCADA性能的数据挖掘是SCADA管理人员的基本要素。Poole说:“SCADA系统可以有效地聚合数据，但是要在不引起SCADA应用程序本身的性能和系统稳定性问题的情况下获取这些数据要困难得多。”“这就是为什么历史学家是必不可少的。”
| 选择合适的历史学家
Poole的系统集成公司Parasyn Controls在为工作选择合适的历史学家时，已经投入了大量资金来评估哪些是重要的。他建议，遴选标准至少应考虑以下方面:
最终，历史机充当SCADA和企业决策支持应用程序(包括建模软件、资产管理、ERP等)之间的网关。 |
历史学家。历史学家捕获数据并将其提供给趋势和报告客户。这允许SCADA系统的HMI部分做它最擅长的事情，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里有了很大的进步，但他们中的许多人仍然不支持来自核心的带有时间戳的数据。如果它们确实支持时间序列数据，通常也是通过“工程解决方案”实现的。
像PI和eDNA这样的“大型”历史学家确实支持开箱即用的时间戳数据，但需要相应的价格标签。然而，从较便宜的历史记录开始可能很困难，因为随着标签数量的增加，系统变得难以管理。
大的标记计数对于关系数据库来说是非常有问题的，因为随着标记计数和相对数据量的增加，关系数据库根本无法跟上。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，它们可以被标准报告工具作为关系数据库访问，但是核心已经针对最快的数据获取进行了优化。
人机界面功能。内部数据库和设备驱动程序的结构);以及随着系统和系统并发使用的增长如何管理安全性。
Web客户机通常(但不总是)以不同的方式刷新SCADA服务器，尽管它们非常流行，但它们有固有的问题。最重要的是，web客户端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客户端技术。在“完整的HMI客户端”和web客户端所支持的功能之间似乎经常存在脱节。
开发人员必须为将要使用的HMI客户端类型设计系统。仅仅因为TCP端口用于将数据传输到web应用程序并不意味着web应用程序是高效或安全的。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SCADA服务器上的负载影响是需要考虑的一个重要方面，特别是对于大型标记计数系统，特别是对于具有大量流量的繁忙网络。
支持终端服务的HMI应用程序提供了一个优秀的界面，克服了为相同的用户体验使用不同技术的问题。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客户端访问和管理。
带宽。随着系统规模的增加(由于每个站点的数据增多或更多站点联机)，带宽通常会成为瓶颈。但是，增加通信带宽通常会导致其他瓶颈，并且不一定是真正的解决方案。
Parasyn Controls的首席运营官David Greally解释了一个客户如何克服带宽问题。一家大型水务局在让更多网站上线的同时，还在努力应对通讯速度缓慢的问题。在增量实现的强迫下，他们的解决方案是首先关闭所有模拟值的收集，然后关闭所有数字状态，只留下报警报告。当我们第一次与这个客户合作时，他们建议通过改进或更快的无线电来提高数据吞吐量。我们引入了时间戳数据，尽管他们仍然有“慢”的1200波特无线网络，但他们得到了所有的模拟和数字数据以及警报。相比之下，这是一个庞大的系统。”
这是时间戳数据的另一个好处，Greally补充说:“带宽需求可以低得多，因为只报告更改的数据。没有什么可以替代设计，包括如何有效地管理数据。”
考虑在SCADA系统中增加标签数(数据点)的控制工程师的常见反应是这样的:“嗯，这听起来不错，但要获得更大的SCADA许可证，又要花费5000美元!”较小比例的用户可能还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项。但是，通过正确的理解和规划，实现具有大量标签计数的SCADA系统不必涉及大量的返工和计划外成本。
Steve Carson是MultiTrode的集团营销经理，MultiTrode是MultiSmart泵站管理器的制造商。这些单元是泵控制器或plc / rtu的替代品，为SCADA系统增加了额外的监测和控制能力。
-编辑蕾妮·罗宾斯，高级编辑
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