在数字化建设中，设备数据采集、设备控制的相关相关内容均涉及设备通讯功能，这部分是数字化建设中SCADA系统的建设内容，SCADA系统通常处于MES系统、LIMS系统、MOM系统之下，在DCS、PLC、SIS、工控机、生产设备之上，因此SCADA系统一般作为其他系统和设备等沟通工具，承担管理业务和生产设备的数据桥梁的工作。
为了使得SCADA系统可以更好的承接业务系统的业务，SCADA系统建设就需要具备多种能力： 1、业务系统接口通讯能力 SCADA系统作为业务系统和设备的桥梁，业务系统需要可以通过SCADA系统提供的接口，将业务动作进行下发给SCADA系统，SCADA系统接收到业务动作之后，需要将业务动作拆解为设备通讯和控制动作，然后将内容下发给各个设备。在这个过程中，就需要SCADA系统需要具有业务动作的拆解能力。在目前很多行业中，SCADA系统只作一个沟通的桥梁，并不实现业务动作的拆解和分析，因此很多业务动作的拆机被放在MES、LIMS等系统中完成，这样就出现了MES、LIMS、MOM等系统中会有设备动作拆解业务逻辑，而又由于这些业务系统中并没有设备相关的管理模块，因此这部分内容经常会被作为硬编码的动作被放在业务系统的业务执行逻辑中，这样导致的直接后果就是：业务逻辑和设备动作直接相关，两部分内容完全依赖于开发人员的实现，后期的任何变动需要开发人员参与，甚至在仅仅是工步动作的一个顺序调整都需要MES对相应的业务逻辑进行修改。 目前这种方案在大量的MES系统中存在。很多MES系统会将MES系统能和设备进行直接沟通作为产品的卖点进行宣传，使之看上去整体性价比高，而且展示效果很好，但是这种方案一旦设计到设备、产线、工艺变更，则会出现业务完全无法运行的情况。但是不得不说，在目前部分生产企业中，标准的流水线生产是依赖于流水线的工艺、设备，在这个过程中，工艺工序工步、产线设备数量、设备型号基本都是不会再改变的，生产过程中，可能仅仅是工艺的部分参数需要做变更即可，如果改变工艺，一般都是直接投产新的生产产线。在这种标准流程型生产的企业中，SCADA系统和MES系统合并，并且将业务逻辑和设备动作进行耦合是目前通用的方案。 2、设备通讯协议能力 SCADA系统对下需要和各类设备，或是设备的系统进行通讯，这些设备或是系统都具有自身的特点，如DCS、PLC、SIS一般都具有自身的协议，所以SCADA系统中需要相关的模块功能对设备协议通讯进行管理，以保障和多种设备的通讯能力。目前比较常见的方案包括实用系统通用网关规约通讯协议，使用通讯网关硬件设备规约通讯协议两种。 对于软件开发能力较强的公司，通常采用系统通用网关设计方案，即将协议的规约部分开发在系统平台中，设备在和系统平台进行通讯的时候，然后将相关通讯协议转换为通用数据协议，SCADA系统平台对通用数据协议进行解析后，将相关数据进行保存；控制协议也由SCADA系统下发之后，通过系统通用网关进行协议转换，以此来达到对设备进行控制的目的。在这个过程中可以看到，依然需要设备和系统平台可以进行通讯，因此这种方案中通常会使用透传网关、协议转换网关等硬件设备辅助实现。 对于软硬件一体解决方案的公司，通常会采用通讯网关硬件设备规约协议的方案，即和设备的通讯过程并不是系统平台直接完成的，而是有通讯网关硬件设备来完成的，相当于在SCADA系统和设备之间又加入了一个硬件设备，这个硬件设备集成有各种设备通用协议，并且这个硬件设备具备二次开发能力，可以通过开发实现SCADA系统的数据协议对接，以及和硬件设备的通讯。这些形成的方案就是目前物联网中常用的"云-边-端"的方案。这也是我们公司目前采用的方案。这种方案由于和设备通讯部分被集成到各个硬件设备中，因此对于SCADA系统平台的业务逻辑部分设计做了进一步分离和解耦，方便实现SCADA系统的业务独立性；同时也因为有边缘设备的参与，系统整体的稳定性也会提高。这个方案的问题就是：由于加入了通讯网关硬件设备，而且此类设备通常会相较于上面系统网关方案中的辅助设备而言，价格会高出不少，从而可能会导致系统建设的总体费用会更高，尤其当接入设备数量众多的时候，这个建设费用会有一个很明显的差别。另外一方面，这种架构方案相当于又多出来一级，因此架构设计、系统开发的难度都会高出不少，导致项目的整体报价也会明显高于第一种方案。针对部分极其在意成本的公司，部分承建公司基本都会采用第一种方案进行建设和实施，第一种方案在以后扩容、兼容性会明显逊于第二种方案，但是扩容、兼容性这种东西都是以后的事情，以后能不能找到承建公司，或是以后要扩容直接再申请新的预算即可，所以第一种方案现在在行业内上依然有不少的市场。 3、数据聚合、处理能力 很多SCADA系统介绍和设计中，数据聚合、数据处理能力并不会列在其中，因为正如我第一条说的，在很多行业业务系统承担了业务逻辑拆解为设备动作的功能，因此这些行业即使使用SCADA系统，也仅仅是为了将业务系统和设备通讯进行解耦，这时候SCADA系统就仅仅作为一个通讯桥梁的工作，将传递过来的设备动作进行"翻译"后，直接传递给设备即可。在这个过程中，是不需要数据聚合以及数据处理的能力。但是依据我第一点中所说的，SCADA系统负责将业务逻辑和设备动作解耦，设备动作的实现在SCADA系统中完成，这时候数据聚合和数据处理就成为SCADA系统中的基础必备功能，因为一个完整的业务逻辑实现必然涉及到数据聚合和处理，将业务逻辑拆解为设备动作后，每一个设备动作的数据就涉及聚合、分析、处理三步，因此我们在进行SCADA系统设计的过程中，数据聚合、数据处理能力会作为SCADA系统的一个必备能力提供，这样一方面应对于以后业务系统的变更和工艺工序的调整，另一方方面也利于以后数字化建设中，新建数字化系统对于SCADA系统的数据需求。 4、其他能力 其他能力我这里就不再重复了介绍了，随便去看一下智能工厂的数据，或是数字化的介绍文章，都会列出来一堆功能，例如设备状态监控等，这些功能个人人为属于基础功能，因此这里不再赘述。
我们将SCADA系统进行最简单、直白的拆分，SCADA系统可以分为两部分的视线：数据采集、设备控制。目前在数字化建设过程中，SCADA系统做数据采集、设备控制的过程中，依然存在着各种困难，我们这里将依据制造工厂的类型分开来说明。
流程型制造工厂其特点就是设备自动化程度高，设备通讯完善，业务流程一般较为固定且统一，针对这种类型的工厂其SCADA系统建设难度主要体现在以下几方面：
离散型制造工厂是很多讲数字化被忽略的一块，部分讲离散制造业数字化转型，就会更多的来说管理数字化、营销数字化、员工数字化，而不会再提及生产数字化，就是因为离散型制造工厂在数字化方面，做到生产的时候，没有什么更好的方案，甚至在很多工厂做完数字化转型后，会发现并没有流程型工厂的那种能拿出手的指标，因为经常可能会发现效率可能没提升，人员工作量没有降低，这让实施数字化的公司，在汇报PPT上怎么写？ 离散型工厂具有的主要特点就是工艺工序分散，其中需要大量的人员参与每个工序，并且工序之间流转也相对独立，这就使得在这个过程中，参与每个工序的人员才是最为主要的，如果一个流程中人的主观能动性占据主导地位，那可以肯定这个流程是最难进行信息化和数字化建设的，因为信息化和数字化建设第一步就是要求是规范性。 一般来说，在离散型制造工厂数字化转型中，大部分建设企业，包括书籍的建议都是做工艺工序的流转监控，而放弃设备部分，或是也仅仅是对很少量的具备通讯协议的设备进行联通后做一些辅助性工作，如：又回到了经典的采集设备运行状态的功能。也正是由于以上原因，在离散型制造行业中，建立SCADA系统也变得更为困难。 我公司长期从事制造业的数字化转型建设，其中离散型的制造工厂也接触很多，如果在这类工厂数字化转型建设过程中放弃设备的部分，数字化建设其实是缺了挺重要的一部分内容：制造数据。因此在多个离散型制造工厂的项目中，我们不断尝试建设使用多种融合方案来实现这类工厂的设备数字化，即SCADA系统。 目前我们的建设思路如下： 1、使用多种融合技术进行数据采集 在离散型制造工厂中，通常我们并不会对生产过程做更多的监控，（除非有特殊要求，例如：曾有企业想要采集员工生产过程中的操作规范数据，而这部分操作都是由人工来完成的，这种通常就需要针对公司现场、业务特点进行针对性设计），因此我们通常为了采集到生产的数据，使用的技术方案包括但不限于：RPA、数据协议分析、爬虫、数据文件解析、OCR 等。多种融合技术方案进行数据采集最大的难点就是每一种方案都需要依据业务特点、以及自己平台做定制化接入，并且这些融合技术经常无法获取外部成熟产品的支持（因为成熟产品很多并不会给底层调用权限），在整个设计和开发过程中需要对每个方案逐个进行分解和接入自己的技术体系。 2、设备改造 设备改造包括但不限于：加装传感器、加装外设、对部分可替换的电子表替换为具备采集功能的仪表等等。设备改造我们一般仅仅对极少量能带来明显效果的设备才提改造建议，设备改造可能会对部分设备产生未知影响。部分工控软件在开发过程中，就完全针对于定制化设备的情况进行针对性开发，可能就因为改变了无关紧要的器件，而导致工控软件无法使用。例如我们曾在某定制设备数据采集过程中，遇到只要给某定制化设备接通网络，其上的工控软件就无法运行，打开后自动退出的情况。其原因推测是因为工控软件在编写的时候，仅考虑到工控机网口连接设备的情况，而没考虑工控机联网的情况，因此当工控机联网后，工控软件对网口进行设备初始化设置，发现设备无响应，遂认为设备故障，工控软件直接退出。 在项目实际建设过程中，我们一般倾向于使用加装传感器方案，例如在设备上增加压力传感器，振动传感器、温湿度传感器等等。加装的传感器可以配合自己的独立工控机或是采集设备，因此不会对原设备产生影响。但是加装传感器仅仅适用于在较少的业务场景下。因为大部分产线设备本身是带有生产、加工的业务控制逻辑，并非是简单的几个传感器采集数据即可能支撑业务进行数据分析的，而且很多场景下对于设备加装传感器，会导致设备原有的使用方式或是设备外形发生改变，从而导致设备使用场景都受到影响，经常会极大的影响原设备的使用。因此在设备加装传感器后，经常会遇到一线生产人员因为加装部分影响生产，从而自行拆除设备的情况。 加装外设。加装外设基本上就是在给业务流程或是设备建立一套小型的数字化方案，如：在某工厂原材料入库登记中，加装高拍仪+图像识别，识别原材料的钢印，直接匹配材料型号和尺寸等信息，极大的减轻了仓库人员入库的工作量。 3、仪表协议解析 这种仪表协议解析并非是正常的采用公共开放协议进行分析，而是在大部分定制化工控设备的设计中，由于设计者本身也会采用工业化产品进行组装，因此我们有时间为了获取部分业务数据，会依据工控设备中的工业化模块进行分析，针对性将其模块中的数据进行读取和分析，以此来获取设备的部分业务数据。例如我们曾在某定制化设备中，识别其转动台模块是其他厂生产的产品，我们通过对接转台生产厂家，从而得到转动台通讯协议，进而可以通过协议来获取转动台的旋转参数，而此数据为业务系统中需要监控的一个及其重要的数据，它是工步流转和产品检验中的基础数据。 4、上位机软件定制 对于部分公司，他们所使用的设备具备数据通讯功能，可以对设备数据进行采集和控制，因此对这类设备，依据他们工艺流程定制开发上位机软件，也是卓有成效的方案。如：在电力电子测试的流程中， 很多测试设备如万用表、示波器、频谱仪等均具有数据通讯能力，针对业务流程做针对性的上位机软件开发，即可实现对整个业务流程的数据采集和控制。 但是这个方案弊端很明显：上位机软件开发极其耗费开发工作量。我们目前也没有特别好的解决办法，目前我们研发了上位机软件框架，通过这个上位机软件框架，可以在一定程度上降低上位机研发的工作量，让研发人员只需要关注于实现工艺工序的逻辑即可，而不必关注于是和平台交互，并且在开发中整体采用通用模块化的方案，可以通过模块的复用尽量降低开发工作量。 5、设备替换升级 对于部分具备设备替换升级的工厂，我们会提出设备替换升级方案，例如：机械游标卡尺升级为带数采功能的数显游标卡尺、机械秤升级为带数采功能的数字秤等。这些通用产品的升级可以使用较小的成本，实现很好的效果，因此针对这类投入成本小，实现效果明显的业务流程，我们经常建议厂家对设备进行替换升级。
因为看到太多介绍SCADA系统内容都仅仅是在罗列一些百度、AI随便可以查到的资料，所以写了这篇分享内容，但是由于写的较为仓促，所以仅仅是将我觉得是核心的部分进行分享，以后会再写一篇更为详细的内容，欢迎大家关注。
