SCADA系统是众多行业实现工厂集中监控的重要保证，但是，仍然有不少人并不清楚SCADA系统应用的“大局”。而理解“大局”在这些项目中又至关重要，因为每个项目都涉及来自不同供应商的多个控制系统的集成。
在过去的一年里，我有幸有机会在污水处理厂和海水淡化厂的几个EPC（工程-采购-施工）项目中工作。在我管理整个仪表和自动化范围时，我有机会会见了许多为供应商、客户、ICA专业分包商和咨询公司工作的仪表和控制专家。
一些是非常专业的仪表工程师，但他们不知道PLC逻辑对过程变量的精确缩放程度，也不知道通信协议和网络接口之间的区别。一些只专注于一家供应商的SCADA和PLC的SCADA程序员却不知道OPC服务器是什么，一些人可以写下一个完美的PLC程序，而他们对SCADA软件标签的工作原理以及它们与OPC项目的区别一无所知。
今天，我们通过这个系列的文章，希望能大家提供一个简单的一步一步的信息之旅的说明，从仅仅是物理变量（流量、水平、压力……等等）开始，逐步介绍信息的几个阶段和信息的“转换”，直到到达SCADA屏幕上的展示。
下图显示了SCADA系统内信息流的概述，本篇文章和以下文章将对其进行详细说明。
为了简单起见，我们将使用下图所示的一个简单过程示例，一个装满液体的储罐，我们希望控制其温度，我们通过打开一个电磁阀使蒸汽通过加热盘管来加热液体，我们通过关闭阀门并使液体自然冷却来冷却液体。
我们有一个PLC来执行这项工作（当然还有许多其他工作），温度变送器和电磁阀都连接到PLC中适当的I/O模块，PLC通过某种网络连接到计算机，计算机上安装了SCADA软件包。最后但并非最不重要的一点是，另一台计算机通过局域网连接到第一台计算机，这台计算机应该运行SCADA软件的客户端版本。
我们将只关注一个变量，因为我们试图跟踪它的行程，从现场到SCADA屏幕，在我们的示例中，我们将使用储罐温度。然后，我们将按照我们的步骤返回到控制信号指令电磁阀的过程。
在这个领域，你会听到很多术语，变换器，传感器，传感元件，甚至更多。不要让这些术语迷惑你，因为你只需要关注定义。
传感器、传感器或传感元件是将物理量（如温度或压力）转换为电子测量量（如mV、µa或欧姆）的基本装置。
在我们这里的示例中，我们使用热电偶T型温度传感元件（传感器），该元件产生与-200°C和+350°C之间的温度范围相对应的mV信号，热电偶插入热电偶套管中，该套管提供保护并将其安全地安装到储罐中。然后，输出信号被送入我们的温度变送器。
变送器是一种电子设备，它将传感器输出转换为以伏特或毫安为单位测量的“标准电信号”，并能够在相对较长的距离（几百米）内传输该信号。
大多数情况下，术语测量仪器将变送器和传感器组合在一个装置中。此外，在一些特殊情况下，将“传感器”一词用于组合传感器和变送器，例如紧凑型压力传感器，但由于缺乏经验，您仅需查看数据表中的输出信号即可分辨出差异。请注意，本文中我们没有讨论智能仪器。
在本例中，我们使用头戴式温度变送器（下图中的红色接头），该变送器接收热电偶的mV信号，并配置为产生4-20mA信号，该信号对应于0°C至100°C之间的温度范围。
通过双绞线，温度变送器信号运行了几百米，现在它位于PLC面板的底部入口，我们通常不会将信号直接连接到PLC模拟输入模块，它必须首先通过集线柜。
集线提供了一种将输入电缆连接、识别和隔离至控制面板的简单方法，虽然集线功能与输入信号的值无关，但它提供了以下几个优点：
关于PLC输入模块的讨论有很长的路要走，所以让我们集中在我们这里的示例上，PLC模拟输入（AI）模块使用模数转换器电路将标准电模拟信号转换为原始二进制值。
为了这个例子，让我们考虑我们有12位，4个通道，4-20mAI模块。
·将每个信号的值放置在单独的位置或“地址”中，并将其标识为AI0、AI1、AI2和AI3，PLC CPU及其存储的控制程序可以访问该地址。
请注意，PLC处理位、字节（8位）、字（16位）或双字（32位）的数字信息。如上图所述，该AI模块对四个通道（AI0到AI3）使用4个字，每个字只使用12位，其余4位不使用。
·20mA将表示为1111111111，对应于4095的十进制值。
·4mA和20mA之间的任何值将在0和4095之间线性表示；简单的交叉乘法可以确定与任何mA值对应的十进制值。
请注意，在此阶段之前，所有过程变量都以相同的方式表示（一个介于0和4095之间的数字），而不考虑物理变量的实际范围或单位。这就是缩放进入画面的地方。
缩放是将AI寄存器中的原始模拟二进制值转换为其相应的有意义工程值，并将该值放入PLC内存中的已知内存位置“寄存器”中的数学运算，以供进一步使用或操作。
尽管一些PLC型号仅通过AI模块的软件配置提供缩放功能，但大多数PLC要求用户编写程序来实现缩放功能，其中一些PLC甚至在库中提供特定的功能块来实现缩放功能。
简而言之，这是一个简单的交叉乘法方程。不要让任何人用别的东西来说服你。他们将讨论不同的数据类型，浮点与整数，没关系，我们将在另一篇文章中介绍，但现在，这是所有你需要知道的。
标度变量现在位于一个内存位置或一个寄存器中，该寄存器有一个由程序员选择的地址，因此对于我们的例子，温度值现在在（MW100）中等待我们进一步操作，在我们的例子中，是通信。
下一篇中，我们将从网络通信、OPC服务器等角度来继续数据与信息的旅程。
1.Smart200&V90伺服系统：已更新15课
原文始发于微信公众号（剑指工控）：数据与信息之旅 从现场到SCADA再到现场
