随着信息技术的迅猛发展，工业生产正面临着巨大变革。“数字化工厂”、“智慧工厂”、“物联工厂”等概念，已成为工业4.0时代备受瞩目的热门话题，其中常以SCADA（数据采集与监视控制系统）和IIoT（工业物联网）作为应对工业4.0挑战的解决方案，用来提升工业生产效率和创造竞争优势。然而，在探讨应用时，很多人对于SCADA与IIoT的区别存在疑问，经常提出类似“IIoT 是否可以取代SCADA？”、“是否能够将SCADA和IIoT两者集成？”以及“IIoT与SCADA之间主要区别？”等问题。本文特对SCADA与IIoT进行比较，以浅析其异同。

一、定义概念

1、SCADA系统定义

SCADA（Supervisory Control and Data Acquisition）系统是指监控与数据采集系统，它是一种用于实时监控、控制和数据采集的系统。SCADA系统通常由远程终端单元（Remote Terminal Units，简称RTU），以及与RTU相连的监视主站或操作员界面组成。它可以通过传感器、仪表和控制器等设备，实时采集并传输现场数据，同时实现对设备、过程和系统进行监视、控制和管理。SCADA系统广泛应用于工业自动化、电力、水务、交通等领域。

SCADA系统包括以下两个层次：

1. 监控层：是SCADA系统中的上层，负责监视、控制和管理整个系统。它通常由操作员界面（HMI）或监视主站组成，用于显示系统状态、实时数据、警报信息以及提供操作和控制功能。监控层提供用户界面，使操作员能够监控和控制各种过程或设备，根据需要进行调整和干预。

2. 控制层：是SCADA系统的下层，包括各种控制设备和执行单元，用于实现对现场设备、过程或系统的控制操作。控制层接收来自监控层的指令和控制信号，并通过连接的传感器、仪表等，对现场设备进行控制、调节和操作。控制层通常包括远程终端单元（RTU）或可编程逻辑控制器（PLC），它们负责数据采集、信号传输和执行控制功能。

2、工业物联网（IIoT）定义

工业物联网（Industrial Internet of Things，简称IIoT）是指在工业领域中应用物联网技术。它是将传感器、仪器设备和其他工业设备连接到互联网，并实现设备之间的数据交换和相互联通。通过实时数据采集、监测和分析，提高生产效率、降低成本、优化资源利用，实现更可靠、安全和可持续的工业运营。

工业物联网主要包含以下要素：

1、连接性：IIoT通过将物理设备和传感器连接到云平台或本地网络，实现设备之间的数据交换和远程访问。

2、数据采集与分析：IIoT通过传感器和设备实时采集大量数据，包括温度、压力、湿度等各种参数。这些数据可以在云平台或本地服务器上进行分析和处理，以提供有关设备状态、生产过程、预测维护等方面的见解。

3、自动化与智能化：IIoT运用机器学习、人工智能和自动化控制算法，实现对设备和工业过程的智能化控制和优化。它可以通过自主调整参数、自动化决策和预测维护，提高生产效率、降低能耗和减少故障率。

边缘网关和智能设备将采集的数据直接传输到数据通信基础设施，将其转换为相关机器的可操作信息，用于实现预测性维护和优化业务流程。

综上SCADA系统和IIoT定义所述：

SCADA系统是指监控与数据采集系统，主要关注底层设备的数据采集、监视和控制。

IIoT是指通过将传感器、设备和网络连接起来，实现工业领域的设备互联和数据交换。结合云计算、大数据分析、人工智能等技术，构建出一套完整的解决方案，包括硬件设备、软件平台和应用程序等，其业务范围远远超出了一般的SCADA系统。

二、架构特征

1、SCADA系统架构

SCADA系统常见的架构类型有：中央集中式、分布式、网络式等，具有集散控制系统特征：分散的数据采集和控制能力，以及集中的管理和决策支持功能。通过将采集和控制功能分布在现场设备上，SCADA系统实现了对物理过程的实时监测和控制；而通过集中管理和决策支持功能，系统将采集到的数据传输到中央控制站点，以便进行数据分析、故障诊断和优化决策。典型的SCADA系统架构如下图所示，由采集设备、通信传输和控制管理中心三部分组成。

 2、工业物联网（IIoT）架构

常见的工业物联网架构分为：感知层、网络层、网关层、云平台层、应用层等。

1、感知层：感知层是工业物联网系统的最底层，用于获取数据。它包括各种传感器、测量设备、PLC等，用于实时采集和监测现场的环境参数、设备状态等信息。

2、网络层：网络层负责连接和传输感知层采集的数据。它包括有线和无线通信网络，例如以太网、Wi-Fi、蓝牙、LoRa等。网络层确保数据在各个节点之间的可靠传输，并提供相应的网络安全和数据隐私保护。

3、网关层：网关层将感知层采集的数据进行处理、分析和转换，并与云平台或上层系统进行交互。网关可用于数据的预处理、协议转换、数据压缩等功能，以提高数据传输效率和减少传输延迟。

4、云平台层：云平台层是工业物联网系统的核心部分，用于存储、处理和管理大规模的物联网数据。它包括云计算、大数据分析、人工智能等技术，可实现数据的实时监控、分析、预测和优化。

5、应用层：应用层是工业物联网系统的最上层，用于提供各类应用和服务。它可以基于云平台提供的数据，实现远程监控、远程配置、故障诊断、生产调度等功能。应用层还可以与企业内部的其他信息系统集成，实现全面的业务流程优化和管 

综上两者的系统架构所述，SCADA系统的架构通常是采用集中式，局限于特定的应用领域。而IIoT采用分布式架构、开放的通信协议和云平台技术，更加灵活和可扩展，能够满足更广泛的工业自动化需求，并具备更强的互连性和数据分析能力。

三、共同特点

SCAD系统和IIoT都是为了提升工业自动化系统的效率、可靠性和可管理性，推动工业数字化转型和智能化发展。两者具备以下主要共同特点：

1、数据采集和监控

SCADA系统和IIoT都要通过传感器等现场设备获取实时数据，以便及时了解工艺状态、设备运行情况和环境参数。

2、实时控制和操作

SCADA系统和IIoT都致力于实现远程控制和操作。通过网络连接和远程访问，工程师和操作员可以在任何地点对设备和工艺进行实时监控和控制，提高操作灵活性和效率。

3、数据分析和决策支持

SCADA系统和IIoT通过对采集到的大量数据进行分析和处理，提供实时和历史数据报告，并为决策制定提供支持和参考。

4、故障监测和维护

SCADA系统和IIoT通过对设备和工艺状态的监测，它们能够及时发现异常和故障，提前做出维护计划，降低停机时间和维修成本。

5、可靠性和安全性

SCADA系统和IIoT都追求提高工业自动化系统的可靠性和安全性。它们通过实时监控和控制、数据备份和冗余设计等手段，减少故障风险和数据丢失的可能性，并加强系统的安全性防护。

四、差异分析

SCADA系统和IIoT是两种在工业自动化领域常见的技术，它们之间既有共同特点，有一些明显的差异，以下为主要差异：

1. 架构差异：SCADA系统采用集中化架构，数据采集、处理和控制主要由中央服务器完成。而IIoT采用分布式架构，多个设备和传感器通过互联网连接，数据处理可以在云平台或边缘设备上进行。

2. 连接性和开放性：SCADA系统通常是封闭的系统，与其他系统和设备的连接性相对较低。相比之下，IIoT鼓励设备间的互联和互通，可以与其他系统进行集成，形成一个更加开放的工业生态系统。

3. 数据处理和分析能力：SCADA系统主要关注实时数据的监测和控制，其数据处理和分析能力相对有限。而IIoT通过云平台的数据处理和分析能力，能够更深入、全面地挖掘数据的潜力，实现更精细化的生产优化和预测

4. 安全性挑战：尽管SCADA系统在传统工业控制环境中已经具备较高的安全性，但随着工业物联网的兴起，IIoT面临更多的网络和数据安全挑战。因此，IIoT在设计和实施时需要更加注重网络安全、数据隐私和设备防护等方面的考虑。

5. 应用领域的广度：SCADA系统主要应用于监控和控制传统的工业过程和设备，例如电力、水处理、制造业等。而IIoT的应用范围更广泛，涵盖了工业自动化的各个领域，包括智能制造、智能能源、智慧城市等。

总体而言，SCADA系统和IIoT在架构、连接性、数据处理和分析能力、安全性挑战以及应用领域的广度方面存在显著的差异。这些差异使得IIoT能够实现更高级的工业自动化和智能化，但在实施过程中也需要综合考虑各种因素，确保系统的稳定性和安全性。

五、未来展望

SCADA系统由于技术架构和相关因素影响，目前大多数SCADA系统与IIoT集成较难，但是SCADA系统供应商也在尝试整合云计算、物联网和大数据等技术，以构建基于SCADA的工业物联网平台。由此可见，工业物联网的发展势不可挡，物联网取代部分SCADA系统将成为必然的发展趋势。

总之，SCADA系统和IIoT将朝着智能化、自动化、数据安全、边缘计算、互操作性、数据分析和预测维护的方向发展。通过引入人工智能和机器学习算法，系统可以实时自动地调整和优化工业进程，提升效率。同时，数据安全和隐私保护将得到重视，包括加强网络安全性、采用严格的身份验证和数据加密措施。边缘计算能力的增强将减少延迟和网络拥塞，实现快速响应和决策。采用开放标准和协议将支持设备和系统的互操作性，促进数据共享和通信。数据分析和预测维护将通过大数据收集和分析，实现预防性维护和提高设备可靠性。

未来，SCADA系统和IIoT将推动工业智能化转型，提升工业过程的质量和效益。