SCADA系統作為工業自動化領域的關鍵組成部分，成為了工業企業推進數字化轉型的有力抓手。本文將重點介紹SCADA系統的發展歷程、系統構成及工作原理、發展趨勢，分析其行業應用差異，以及與物聯網和組態軟件的區別，梳理其在不同行業的典型應用，并闡述其市場格局，盤點國內外主流SCADA系統廠商，旨在幫助讀者更深入系統地了解SCADA這一領域。

SCADA全稱為“Supervisory Control And Data Acquisition”，即數據采集與監督控制系統，是一種基于計算機技術、控制技術、通信與網絡技術的工業自動化控制系統。SCADA系統作為工業自動化領域的關鍵組成部分，一頭連著復雜而繁忙的工業現場，另一頭連著企業的制造執行系統，其通過對設備和生產過程的數據采集、實時監控和控制，在提高生產效率、優化管理決策上發揮著重要作用，成為了工業企業推進數字化轉型的有力抓手。如今，SCADA系統已經在石油化工、鋼鐵冶金、生物醫藥、食品飲料、汽車、電子等行業得到廣泛應用。

本文將重點介紹SCADA系統的發展歷程、系統構成及工作原理、發展趨勢，分析其行業應用差異，以及與物聯網和組態軟件的區別，梳理其在不同行業的典型應用，并闡述其市場格局，盤點國內外主流SCADA系統廠商，旨在幫助讀者更深入系統地了解SCADA這一領域。

01、SCADA系統概述

SCADA系統用于對測控點分散的各種過程或設備進行實時數據采集，對本地或遠程設備進行自動控制，以及為MES等上層系統提供必要的數據接口，并接受上層系統的調度和管理，實現對設備運行過程的全面實時監控、管理和控制。

SCADA系統并非單純的軟件或硬件，而是一套軟硬件深度集成的工業控制系統。其核心功能由軟件實現，如數據可視化監控、數據處理與分析、報警等，但這些功能的落地，離不開底層硬件設備和通信網絡的支撐。軟件定義功能邊界，硬件夯實物理基礎，通信網絡則是連接兩者的“高速公路”，它們相輔相成，協同配合，共同實現SCADA系統的功能。

完整的SCADA系統具有軟件和硬件雙重屬性。

🔷 軟件屬性：負責數據的處理和展示，是系統的“大腦”，包括HMI組態軟件、數據庫等。

🔷?硬件屬性：負責數據的采集和控制，是系統與物理世界交互的“觸手”，包括可編程邏輯控制器（PLC）、遠程終端單元（RTU）等。

SCADA系統在工業現場處于承上啟下的核心樞紐位置，它既是與企業上層管理軟件交互的關鍵橋梁，也是連接生產現場底層硬件設備的“神經中樞”。

🔷?與上層軟件的關系：通常與MES系統集成，是生產數據的“中轉站”和“分析前哨”。

🔷?與底層硬件的關系：與PLC、RTU等硬件緊密相連，是數據采集與控制指令下發的關鍵通道。

02、SCADA系統發展歷程

SCADA系統的發展歷史可追溯到20世紀60年代，其誕生與計算機技術的發展密切相關。早期，SCADA系統僅具備簡單的數據采集與基本的監控功能，以單機形態存在。然而，隨著計算機技術的不斷進步，特別是微處理器的問世，讓RTU等核心部件的性能得到了顯著提升，SCADA系統因此獲得了更強大的數據處理和傳輸能力，其應用領域也由點到面，迅速拓展至石油、化工等更多的行業。而后，通信技術從有線邁向無線，從單一走向多元，以太網和無線網絡得到廣泛應用，為SCADA系統帶來了遠程監控能力的飛躍，實現了跨區域設備的互聯互通和集中化管理。

盡管SCADA系統誕生較早，但它并非過時的概念，其核心功能與架構仍在持續進化，與時代同行。例如，運用邊緣計算技術，將數據處理和分析下沉到在靠近數據源的邊緣設備，減少云端計算壓力和數據傳輸延遲，提高系統實時響應能力。運用人工智能（AI）技術，實時分析數據流，識別設備異常或工藝偏差，預測設備故障。運用3D圖形技術、虛擬現實（VR）和增強現實（AR）技術，為操作人員提供更直觀、沉浸式的操作體驗。SCADA系統與這些新興技術深度融合，賦予了自身前所未有的數據挖掘、智能分析以及遠程協同控制的能力，技術的協同關系（非替代關系）使其在工業自動化領域保持無限的生命力和廣闊的發展前景。

總體而言，SCADA系統的發展經歷了單體系統、分布式系統、網絡化系統以及多系統融合四個階段。如今，SCADA系統通過技術升級與功能擴展，已從傳統的“監控工具”演變為工業數據服務的樞紐?。

03、?SCADA系統構成、工作原理及多維辨析

SCADA系統主要由上位機、下位機以及通信網絡3個部分構成。

🔷 上位機：SCADA系統的核心，主要負責數據處理、存儲管理、數據展示、指令下達、信息交互，側重于過程監控與管理。上位機通過網絡與現場的下位機進行通信，對數據進行匯總、處理、存儲，并以聲音、圖形、報表等形式展示給用戶，以達到監控的目的。同時，上位機還負責接受操作人員的指示，將控制指令發送至下位機執行，實現遠程控制。

🔷?下位機：通常部署在現場設備上，負責采集現場物理量數據，進行數據預處理、存儲、傳輸，接收指令并執行動作，側重于現場測控與數據采集。其作用是與生產過程中的各種檢測與控制設備結合，實時感知設備的各種狀態參數、工藝參數，并將這些狀態信息轉換成數字信號，通過通信網絡傳遞到上位機中。除此之外，下位機還承擔根據控制程序、操作指令對現場設備進行控制的任務。

🔷?通信網絡：是SCADA系統的“高速公路”，負責數據高效可靠的傳輸。包括上位機網絡、下位機網絡、上位機與下位機連接的通信網絡。在大型SCADA系統中，通常包含多層次的網絡，如設備層總線、現場總線，在控制中心中有局域網。通信網絡包括有線網絡（如以太網、串口通信），無線網絡（如GPRS、4G/5G、Wi-Fi），重要數據還采用衛星通信。不同通信方式依成本、傳輸距離、可靠性等因素適配不同應用場景。

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SCADA系統定位為數據的采集與監控，其工作原理可拆解為數據采集、數據傳輸、數據處理、數據存儲四大環節，各環節相互協作，形成完整的閉環控制系統，實現對工業現場的實時監測與遠程調控。

🔷 數據采集：RTU通過數字/模擬量輸入通道與各類傳感器相連，實現對現場設備狀態及運行參數的實時感知。其中，數字量輸入通道用于采集如設備的開/關狀態、報警信號等具有兩種明確狀態的信號，這些信號通過光電隔離等技術接入RTU，被轉換為二進制數字信號進行處理；模擬量輸入通道則負責采集連續變化的物理量信號，如溫度、壓力、電壓、電流信號等。

🔷?數據傳輸：采集的數據在傳輸過程中，會被封裝成特定的數據包格式，包含數據內容、源地址、目的地址以及校驗信息等。不同的通信協議規定了數據包的具體格式、傳輸規則以及錯誤處理機制。例如，Modbus協議是SCADA系統中廣泛應用的一種通信協議，分為Modbus RTU（用于串口通信）和Modbus TCP（用于以太網通信）兩種類型。Modbus協議定義了上位機與RTU之間的通信方式，上位機通過發送查詢指令請求RTU中的數據，RTU接收到指令后進行解析，并將相應的數據以響應幀的形式返回給上位機。

🔷?數據處理：上位機收到來自RTU的數據后，會進行數據解碼、有效性校驗、修復、轉換等操作。上位機將接收到的數據包按照相應的通信協議進行解析，提取出原始數據。然后對數據進行有效性校驗，檢查數據是否超出合理范圍、是否存在異常值等。對于異常數據，系統會進行標記并采取相應的處理措施，如發出報警信號或進行數據修復。為便于操作人員直觀了解現場設備運行狀態，上位機會將處理后的數據進行轉換與呈現。例如，將采集到的溫度、壓力等數據轉換為實際工程單位，并通過HMI以圖表、曲線、儀表盤等形式進行展示。

🔷?數據存儲：上位機將歷史數據存儲至數據庫中，如關系型數據庫（MySQL、Oracle等）或專門的工業實時數據庫（InfluxDB、pSpace等），這些數據庫能夠高效存儲海量的時間序列數據，并支持快速查詢與分析。

由于流程與離散行業的特性不同，SCADA系統在功能需求、數據采集、控制邏輯、通信需求和可靠性要求等方面存在差異。在離散制造業，更關注SCADA系統的靈活性、可維護性和數據準確性；而在流程制造業中，則更強調SCADA系統參數控制的精確性、實時性和數據的安全性。

?物聯網平臺是一種基于云計算、大數據、通信等技術，實現設備互聯互通、數據管理、應用開發與服務的綜合性軟件平臺。而組態軟件專注于人機交互界面設計，提供可視化編程環境，用戶無需編寫大量代碼，通過簡單的拖拽、配置操作，將數據與界面元素綁定，實現數據圖形化動態展示和交互操作。雖然它們與SCADA系統一樣都致力于實現設備數據采集和遠程監控，但在功能定位、系統架構、通信協議、數據規模、實時性、可靠性和應用場景上展現出截然不同的特性。具體如圖5所示。

盡管SCADA系統和組態軟件存在諸多區別，但它們在工業自動化中并非相互獨立，而是相輔相成的關系。組態軟件可以作為SCADA系統的人機交互界面，為其提供更直觀、易用的操作界面。許多SCADA系統都內置了組態功能，或者支持與第三方組態軟件集成，以提升用戶體驗。

04、SCADA技術發展趨勢

隨著數字技術的迅猛發展，SCADA系統正處于變革的風口浪尖。這場由前沿技術驅動的革新，不僅重塑著SCADA系統的技術架構，更催生出全新且影響深遠的發展趨勢。具體表現如下：

🔷 云邊協同。云邊協同融合了云計算與邊緣計算優勢，為SCADA系統賦予更卓越的性能。云計算為SCADA系統提供強大的數據存儲和計算能力，能夠實現數據的遠程存儲、分析和管理，從而降低硬件成本和維護難度。邊緣計算則使數據在靠近數據源的設備層進行初步處理和分析，降低數據傳輸延遲，提高系統的實時性和響應速度。

🔷?人工智能應用。人工智能和機器學習算法可對SCADA系統收集的大量數據進行挖掘和分析，實現設備故障預測、生產過程優化、輔助決策等功能。例如，通過對設備運行數據的學習和分析，建立故障預測模型，提前預測設備故障，減少停機時間；還可優化生產流程，提高生產效率和質量。

🔷?虛擬現實應用。通過3D圖形技術、虛擬現實（VR）與增強現實（AR）技術的應用，打破時間與空間限制，為SCADA系統的操作體驗帶來革命性變化。例如，在大型工廠設備維護場景中，維修人員佩戴AR眼鏡，可直觀看到設備內部結構與故障點，從而快速定位問題并開展維修工作，大幅提高維修效率。

🔷?云原生架構逐漸普及。云原生架構具有可擴展性強、靈活性高、易于部署和維護等優點，將越來越多地應用于SCADA系統。基于云原生架構的SCADA系統可實現資源的動態分配和伸縮，更好地適應不同規模和復雜度的工業應用場景。

🔷?系統運維智能化。借助云計算、物聯網等技術，SCADA系統的遠程運維將更加便捷和高效。運維人員可遠程對系統的運行情況進行監控、配置、故障診斷和修復等操作，降低運維成本，提高運維效率。利用大數據分析、人工智能等技術，通過建立智能運維模型，對系統的運行狀態進行實時監測和分析，自動發現和診斷故障，為系統運維人員提供運維建議。

🔷?SCADA即服務模式興起。基于SCADA即服務模式，用戶可根據自身需求通過訂閱的方式使用SCADA系統的功能和服務，無需自行建設和維護復雜的硬件和軟件基礎設施。這種模式可降低用戶的初始投資成本和運維風險，提高資源利用效率。

🔷?網絡安全防護強化。面對日益嚴峻的網絡安全威脅，SCADA系統將采用更先進的網絡安全技術。例如，加密技術會被更深入地應用于保護關鍵數據的傳輸和存儲，防止數據被竊取或篡改，確保數據的保密性和完整性。此外，通過建立行為模型和異常檢測機制，能夠及時發現潛在的安全威脅和異常行為模式，實現對網絡攻擊的快速預警和精準防范。

🔷?標準化進程加快。采用統一的標準和協議，如OPC UA over TSN，成為SCADA系統發展的重要趨勢。這一舉措將打破不同廠家設備與系統間的信息壁壘，提高互操作性，有效解決工業通信“方言混雜”的局面。

05、SCADA系統在工業領域的應用

在工業自動化領域，SCADA系統已成為不可或缺的關鍵技術。它通過數據采集、實時監控、數據分析和自動化控制，極大地提升了工業生產的效率、可靠性和安全性，在石油化工、生物醫藥、鋼鐵冶金、汽車等工業領域得到廣泛應用。SCADA系統在制造業的典型應用場景如下：

🔵 生產過程監視與管控

- 生產流程監視：實時監視現場整個生產過程的運行狀態，為資源優化配置和調度提供基礎支撐。

- 生產調度優化：通過與MES等系統集成，優化調度，合理調配生產資源，如協調設備啟停順序、平衡各產線負荷等。

🔵?設備監控與維護

- 設備運行監控：實時監測設備的運行狀態，如設備的振動、溫度、壓力、電流等參數。

- 設備遠程控制：遠程操作和控制分布在不同地點的生產設備，如啟動、停止、調整參數等。

- 設備故障診斷與預測：利用人工智能算法對設備歷史數據和實時數據進行趨勢分析，預測設備未來的運行狀態和潛在故障。

🔵?質量監測與管理

- 質量數據監測：實時監測生產過程中的質量指標，如液位高度、重量、pH值、水分含量等。

- 質量追溯與分析：記錄與存儲生產過程中的各種數據和操作信息，通過與MES、QMS等系統的集成，完成質量問題的精準追溯和質量變化趨勢分析。

🔵?能源與安環管理

- 能耗監控與分析：實時監測生產設備的能耗數據，分析不同時段、不同生產環節的能源使用情況。

- 安全監控與報警：實時監測生產過程中的安全參數，如有毒有害氣體濃度、高溫、火災等，及時發出報警信號。

- 環保數據監測：實時監測和記錄生產過程中的環保數據，如廢水、廢氣的排放量和濃度等。

1.石油化工行業應用

在石油化工行業，SCADA系統主要用于生產過程實時監控、設備遠程控制與管理、安全監測與應急響應、優化生產調度與管理。

例如，國內某石化企業在石油加氫裂化工藝采用了SCADA解決方案，實現生產過程實時監測和遠程控制，生產現場無人值守。通過SCADA系統監控各類儲罐、各級反應器和分餾塔的液位，并且通過儀表盤查看電機頻率等。在完成運行工況遠程監視的同時，實現遠程控制指令的下發與執行，實現不同位置的泵和閥門之間互鎖控制，確保生產運營安全可靠。

2.生物醫藥行業應用

在生物醫藥行業，SCADA系統主要用于生產過程數據采集與實時監控、工藝控制、審計追蹤、設備維護與管理、環境參數監控。

例如，某大型生物制藥企業應用SCADA系統，實時采集設備運行參數，精確調控反應器內的溫度、pH值、溶解氧濃度、攪拌速度等各種工藝參數，實現細胞培養全過程的實時監測與記錄。借助SCADA系統，企業實現遠程控制現場設備的啟動和停止，實現審計追蹤和報警管理。通過系統企業能夠獲取整個批次的全部關鍵性數據，可將不同時段、不同批次、不同類型數據庫的數據進行抽取展示，滿足曲線批次對比分析的管理需求。同時，系統還對原料的投入量、產品的產出量等數據進行同步采集，為后續生產過程的分析與優化提供全面且準確的數據基礎，助力管理人員及時掌握生產動態，做出合理決策。

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3.鋼鐵冶金行業應用

在鋼鐵冶金行業，SCADA系統主要用于生產過程監控與調度優化、質量管控與追溯、設備運行狀態的集中管理、能源消耗的優化控制、安全監測與應急響應等。

例如，某鋼鐵企業應用SCADA系統，實現煉鐵環節高爐、轉爐等關鍵設備運行狀態的實時監控，確保生產過程的穩定進行。在煉鋼環節，通過系統對爐溫和成分進行精確控制，提高鋼水質量；在軋鋼環節，通過系統對軋機、熱處理爐等設備進行集中控制，保證產品尺寸和性能的穩定。通過SCADA系統實時采集生產現場的設備運行數據、工藝參數等信息，為生產調度提供準確的數據支持。通過分析數據變化趨勢，預測設備可能出現的故障，從而提前進行維護，提高設備利用率。

4.汽車行業應用

在汽車制造行業，SCADA系統通常與MES等其他系統集成應用，主要用于生產數據采集與設備監控、產線自動化控制、生產過程質量檢測與追溯、設備故障預警與維護、能源管理與節能減排。

例如，某汽車整車廠應用SCADA系統，采集沖壓、焊接、涂裝、總裝環節生產過程參數（如沖壓壓力、焊接電流/電壓、送絲速度、涂料流量、扭矩等），并與MES系統共享，實現透明化生產。基于采集的設備運行狀態數據，建立設備故障預測模型，提前預警設備故障，實現設備預測性維修維護。基于采集的生產設備與公用設施能耗數據，進行用能分析以優化能源使用，合理安排設備的啟停時間，并為高耗能設備的節能改造提供了決策依據，實現了能源精細化管理，降低了能源消耗與生產成本。

06、全球與中國SCADA系統市場格局

隨著全球工業化進程的加速和產業升級需求的迫切，全球SCADA系統市場正在經歷顯著增長，不同地區呈現出市場不均衡、差異化的特征。國際巨頭憑借技術、經驗和品牌優勢主導高端市場，本土廠商則聚焦細分領域和本地化服務，在特定行業和區域嶄露頭角，各市場玩家圍繞技術、產品、應用和服務展開激烈競爭。

從全球地區分布來看，北美是SCADA系統市場的領導者，其龐大的汽車、電子及能源行業不僅對系統的需求體量巨大，且要求極為嚴苛，有力推動了該地區市場的發展。歐洲市場穩定增長，這得益于德國、英國、法國等國家在工業自動化領域具有較高的技術水平和市場需求，以及歐洲對可再生能源的重視和推廣。亞太地區因其快速增長的制造業和對自動化、數字化解決方案的需求，市場增長速度較快，尤其是中國成為全球SCADA系統市場的重要增長點。中東、非洲和南美洲等地區的SCADA系統市場目前相對較小，但隨著這些地區經濟的發展和工業化進程的推進，對SCADA系統的需求也將逐漸增加，市場潛力較大。

從全球競爭格局來看，全球大部分SCADA系統市場由國際廠商掌控，市場份額集中度較高。據公開數據顯示，西門子、施耐德電氣、ABB、羅克韋爾自動化、艾默生五大國際廠商全球市場份額總和超35%。這些企業普遍歷史悠久，他們利用自身的技術優勢和品牌影響力，參與制定了行業、國際技術標準，產品得到了客戶的廣泛認可和應用，并在高端市場占據主導地位。例如，西門子的SIMATIC WinCC產品具備高度的開放性、可擴展性和卓越的互操作性，能夠無縫對接不同廠商的各類復雜設備與系統，能夠滿足大型跨國企業、關鍵基礎設施項目等對系統可靠性和復雜功能的嚴苛要求，在石油、天然氣、能源等大型工業領域擁有眾多鐵桿客戶和標桿項目。施耐德電氣InTouch Unlimited產品以其操作便捷、部署靈活、支持物聯網設備，以及支持與邊緣計算設備協同工作的特性吸引了大量用戶，在能源、電力和制造業中得到廣泛應用。

從國內市場規模來看，隨著智能制造和數字化轉型的深入推進，我國SCADA系統市場表現出強勁的增長勢頭。據公開數據顯示，2020年我國SCADA系統市場規模為124億元，2023年市場規模已達176.6億元，同比增長約13%。在國家全面推進工業企業SCADA系統更新換代政策的引導下，未來我國SCADA系統市場需求將得到釋放，行業發展空間將進一步擴大，市場規模將繼續保持穩定增長態勢。

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從國內市場競爭格局來看，我國SCADA系統市場呈現出國內外廠商激烈角逐的多元化競爭局面。在高端市場，絕大部分由國際廠商壟斷；而在中低端市場，本土廠商憑借性價比和本地化服務等優勢占據了主導地位，并在逐步實現國產化替代。

雖然我國SCADA系統研發起步較晚，是工業軟件的短板領域，但一些本土廠商通過不斷的積累和產品創新，以擴大自身市場份額和提升競爭力。其中，中控技術、傲拓科技、亞控科技、力控科技、紫金橋軟件等企業發展迅速，他們能夠針對國內市場的特點和需求，提供定制化的解決方案；并快速響應客戶需求，提供及時的技術支持和售后服務，占據了國內市場約60%的份額。尤其在電力、石油、化工等行業，其產品應用廣泛且市場地位穩固，與國際廠商形成了有力的競爭。值得一提的是，中控技術通過將國產AI模型DeepSeek接入SCADA系統，實現異常檢測、趨勢預測、能效優化、自適應控制等功能，實現了系統從單純的“數據監控”向“智能決策中樞”的轉變，在功能性和智能化水平上拉近了與國際品牌的距離。

此外，國內還有一些專注于特定細分領域或區域市場的企業，他們憑借差異化的產品特性、獨特的行業解決方案以及對本地市場的深入了解，在局部市場也擁有一定的競爭優勢。如寶信軟件提供以鋼鐵冶金行業為代表的流程型制造數字化、智慧化綜合解決方案，實現了國外工控軟件的國產化替代。華大智寶面向能源領域研發了全國產化SCADA系統，首次成套應用取得突出成效，為該領域的智能化監控升級提供了實踐范例。

為了全面了解SCADA系統的市場格局，本文搜集了國內外SCADA系統主流廠商，整理形成了SCADA系統廠商圖譜。具體內容如下：

結語

SCADA系統作為連接工業設備與管理系統的橋梁，以其卓越的數據采集與集成、實時監控與高效的遠程控制能力，不僅極大地提高了工業生產的效率和質量，更為企業的經營管理和決策優化提供了強有力的數據支撐。

如今，SCADA系統與人工智能、物聯網、云計算等新興技術的融合應用，實現了其從單一功能向多元化、智能化平臺華麗轉身，使其成為工業自動化領域不斷向前的重要力量。未來，隨著技術的不斷進步和應用場景的不斷拓展，SCADA系統將在工業自動化領域繼續發揮更加廣泛而深入的作用，為廣大工業企業可持續發展注入新的活力和動力。

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