通常SCADA系統(tǒng)分為兩個(gè)層面，即客戶/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)。服務(wù)器與硬件設(shè)備通信 ，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和運(yùn)算。而客戶用于人機(jī)交互，如用文字、動(dòng)畫顯示現(xiàn)場(chǎng)的狀態(tài)，并可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的開關(guān)、閥門進(jìn)行操作。還有一種“超遠(yuǎn)程客戶”，它可以通過(guò)Web發(fā)布在Internet上進(jìn)行監(jiān)控。硬件設(shè)備(如PLC)一般既可以通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)方式連接，也可以以總線方式連接到服務(wù)器上。點(diǎn)到點(diǎn)連接一般通過(guò)串口(RS232)，總線方式可以是RS485，以太網(wǎng)等連接方式。

SCADA由很多任務(wù)組成，每個(gè)任務(wù)完成特定的功能。位于一個(gè)或多個(gè)機(jī)器上的服務(wù)器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集 ，數(shù)據(jù)處理（如量程轉(zhuǎn)換、濾波、報(bào)警檢查、計(jì)算、事件記錄、歷史存儲(chǔ)、執(zhí)行用戶腳本等）。服務(wù)器間可以相互通訊。有些系統(tǒng)將服務(wù)器進(jìn)一步單獨(dú)劃分成若干專門服務(wù)器，如報(bào)警服務(wù)器，記錄服務(wù)器，歷史服務(wù)器，登錄服務(wù)器等。各服務(wù)器邏輯上作為統(tǒng)一整體，但物理上可能放置在不同的機(jī)器上。分類劃分的好處是可以將多個(gè)服務(wù)器的各種數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、分工協(xié)作，缺點(diǎn)是效率低，局部故障可能影響整個(gè)系統(tǒng) [2]  。

SCADA系統(tǒng)中的通信分為內(nèi)部通信、與I/O設(shè)備通信、和外界通信?？蛻襞c服務(wù)器間以及服務(wù)器與服務(wù)器間一般有三種通信形式，請(qǐng)求式，訂閱式與廣播式。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序與I/O設(shè)備通訊一般采用請(qǐng)求式，大多數(shù)設(shè)備都支持這種通訊方式，當(dāng)然也有的設(shè)備支持主動(dòng)發(fā)送方式。SCADA通過(guò)多種方式與外界通信。如OPC，一般都會(huì)提供OPC客戶端，用來(lái)與設(shè)備廠家提供的OPC服務(wù)器進(jìn)行通訊。因?yàn)镺PC有微軟內(nèi)定的標(biāo)準(zhǔn)，所以O(shè)PC客戶端無(wú)需修改就可以與各家提供的OPC服務(wù)器進(jìn)行通訊。

SCADA系統(tǒng)主要有以下部分組成：監(jiān)控計(jì)算機(jī)、遠(yuǎn)程終端單元（RTU）、可編程邏輯控制器（PLC）、通信基礎(chǔ)設(shè)施、人機(jī)界面（HMI）。

使用SCADA概念可以構(gòu)建大型和小型系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的范圍可以從幾十到幾千個(gè)控制回路，具體取決于應(yīng)用。示例流程包括工業(yè)，基礎(chǔ)設(shè)施和基于設(shè)施的流程，如下所述：

工業(yè)過(guò)程包括制造，過(guò)程控制，發(fā)電，制造和精煉，并可以連續(xù)，間歇，重復(fù)或離散模式運(yùn)行。

基礎(chǔ)設(shè)施過(guò)程可以是公共的或私人的，包括水處理和分配，污水收集和處理，油氣管道，電力輸送和配電以及風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)。

設(shè)施流程，包括建筑物，機(jī)場(chǎng)，船舶和空間站。他們監(jiān)視和控制暖氣，通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)（HVAC），通道和能源消耗。

但是，SCADA系統(tǒng)可能存在安全漏洞，因此應(yīng)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行評(píng)估，以識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)和解決方案，以減輕這些風(fēng)險(xiǎn)。

這是SCADA系統(tǒng)的核心，收集過(guò)程數(shù)據(jù)并向現(xiàn)場(chǎng)連接的設(shè)備發(fā)送控制命令。 它是指負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)連接控制器通信的計(jì)算機(jī)和軟件，這些現(xiàn)場(chǎng)連接控制器是RTU和PLC，包括運(yùn)行在操作員工作站上的HMI軟件。 在較小的SCADA系統(tǒng)中，監(jiān)控計(jì)算機(jī)可能由一臺(tái)PC組成，在這種情況下，HMI是這臺(tái)計(jì)算機(jī)的一部分。 在大型SCADA系統(tǒng)中，主站可能包含多臺(tái)托管在客戶端計(jì)算機(jī)上的HMI，多臺(tái)服務(wù)器用于數(shù)據(jù)采集，分布式軟件應(yīng)用程序以及災(zāi)難恢復(fù)站點(diǎn)。 為了提高系統(tǒng)的完整性，多臺(tái)服務(wù)器通常配置成雙冗余或熱備用形式，以便在服務(wù)器出現(xiàn)故障或故障的情況下提供持續(xù)的控制和監(jiān)視。

遠(yuǎn)程終端單元，也稱為（RTU），連接到過(guò)程中的傳感器和執(zhí)行器，并與監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。 RTU是“智能I / O”，并且通常具有嵌入式控制功能，例如梯形邏輯，以實(shí)現(xiàn)布爾邏輯操作。

也稱為PLC，它們連接到過(guò)程中的傳感器和執(zhí)行器，并以與RTU相同的方式聯(lián)網(wǎng)到監(jiān)控系統(tǒng)。 與RTU相比，PLC具有更復(fù)雜的嵌入式控制功能，并且采用一種或多種IEC 61131-3編程語(yǔ)言進(jìn)行編程。 PLC經(jīng)常被用來(lái)代替RTU作為現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，因?yàn)樗鼈兏?jīng)濟(jì)，多功能，靈活和可配置。

這將監(jiān)控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)連接到遠(yuǎn)程終端單元（RTU）和PLC，并且可以使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或制造商專有協(xié)議。 RTU和PLC都使用監(jiān)控系統(tǒng)提供的最后一個(gè)命令，在過(guò)程的近實(shí)時(shí)控制下自主運(yùn)行。 通信網(wǎng)絡(luò)的故障并不一定會(huì)停止工廠的過(guò)程控制，而且在恢復(fù)通信時(shí)，操作員可以繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)視和控制。 一些關(guān)鍵系統(tǒng)將具有雙冗余數(shù)據(jù)高速公路，通常通過(guò)不同的路線進(jìn)行連接。

人機(jī)界面（HMI）是監(jiān)控系統(tǒng)的操作員窗口。它以模擬圖的形式向操作人員提供工廠信息，模擬圖是控制工廠的示意圖，以及報(bào)警和事件記錄頁(yè)面。 HMI連接到SCADA監(jiān)控計(jì)算機(jī)，提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以驅(qū)動(dòng)模擬圖，警報(bào)顯示和趨勢(shì)圖。在許多安裝中，HMI是操作員的圖形用戶界面，收集來(lái)自外部設(shè)備的所有數(shù)據(jù)，創(chuàng)建報(bào)告，執(zhí)行報(bào)警，發(fā)送通知等。

模擬圖由用來(lái)表示過(guò)程元素的線圖和示意符號(hào)組成，或者可以由工藝設(shè)備的數(shù)字照片覆蓋動(dòng)畫符號(hào)組成。

工廠的監(jiān)督操作是通過(guò)HMI進(jìn)行的，操作員使用鼠標(biāo)指針，鍵盤和觸摸屏發(fā)出命令。例如，泵的符號(hào)可以向操作員顯示泵正在運(yùn)行，并且流量計(jì)符號(hào)可以顯示通過(guò)管道泵送了多少流體。操作員可以通過(guò)鼠標(biāo)點(diǎn)擊或屏幕觸摸從模擬器切換泵。 HMI將顯示管道中流體的流量實(shí)時(shí)減少。

SCADA系統(tǒng)的HMI包通常包含一個(gè)繪圖程序，操作員或系統(tǒng)維護(hù)人員用來(lái)改變這些點(diǎn)在接口中的表示方式。這些表示可以像在屏幕上的交通燈一樣簡(jiǎn)單，其代表現(xiàn)場(chǎng)中實(shí)際交通燈的狀態(tài)，或者像代表摩天大樓中所有電梯的位置的多投影儀顯示器一樣復(fù)雜，或者全部火車上的火車。

“歷史記錄”是HMI中的一項(xiàng)軟件服務(wù)，它在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)帶時(shí)間戳的數(shù)據(jù)，事件和報(bào)警，可以查詢或用于填充HMI中的圖形趨勢(shì)。歷史學(xué)家是從數(shù)據(jù)采集服務(wù)器請(qǐng)求數(shù)據(jù)的客戶端 [3]  。