通常SCADA系統(tǒng)分為兩個層面，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)處理和運算。而客戶用于人機交互，如用文字、動畫顯示現(xiàn)場的狀態(tài)，并可以對現(xiàn)場的開關(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)一般既可以通過點到點方式連接，也可以以總線方式連接到服務(wù)器上。點到點連接一般通過串口(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，每個任務(wù)完成特定的功能。位于一個或多個機器上的服務(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、報警檢查、計算、事件記錄、歷史存儲、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)一步單獨劃分成若干專門服務(wù)器，如報警服務(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器上。分類劃分的好處是可以將多個服務(wù)器的各種數(shù)據(jù)統(tǒng)一管理、分工協(xié)作，缺點是效率低，局部故障可能影響整個系統(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。客戶與服務(wù)器間以及服務(wù)器與服務(wù)器間一般有三種通信形式，請求式，訂閱式與廣播式。設(shè)備驅(qū)動程序與I/O設(shè)備通訊一般采用請求式，大多數(shù)設(shè)備都支持這種通訊方式，當(dāng)然也有的設(shè)備支持主動發(fā)送方式。SCADA通過多種方式與外界通信。如OPC，一般都會提供OPC客戶端，用來與設(shè)備廠家提供的OPC服務(wù)器進(jìn)行通訊。因為OPC有微軟內(nèi)定的標(biāo)準(zhǔn)，所以O(shè)PC客戶端無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)控計算機、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)過程包括制造，過程控制，發(fā)電，制造和精煉，并可以連續(xù)，間歇，重復(fù)或離散模式運行。

基礎(chǔ)設(shè)施過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。

設(shè)施流程，包括建筑物，機場，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)對系統(tǒng)進(jìn)行評估，以識別風(fēng)險和解決方案，以減輕這些風(fēng)險。

這是SCADA系統(tǒng)的核心，收集過程數(shù)據(jù)并向現(xiàn)場連接的設(shè)備發(fā)送控制命令。 它是指負(fù)責(zé)與現(xiàn)場連接控制器通信的計算機和軟件，這些現(xiàn)場連接控制器是RTU和PLC，包括運行在操作員工作站上的HMI軟件。 在較小的SCADA系統(tǒng)中，監(jiān)控計算機可能由一臺PC組成，在這種情況下，HMI是這臺計算機的一部分。 在大型SCADA系統(tǒng)中，主站可能包含多臺托管在客戶端計算機上的HMI，多臺服務(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。 為了提高系統(tǒng)的完整性，多臺服務(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），連接到過程中的傳感器和執(zhí)行器，并與監(jiān)控計算機系統(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，以實現(xiàn)布爾邏輯操作。

也稱為PLC，它們連接到過程中的傳感器和執(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編程語言進(jìn)行編程。 PLC經(jīng)常被用來代替RTU作為現(xiàn)場設(shè)備，因為它們更經(jīng)濟(jì)，多功能，靈活和可配置。

這將監(jiān)控計算機系統(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)提供的最后一個命令，在過程的近實時控制下自主運行。 通信網(wǎng)絡(luò)的故障并不一定會停止工廠的過程控制，而且在恢復(fù)通信時，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，通常通過不同的路線進(jìn)行連接。

人機界面（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，以及報警和事件記錄頁面。 HMI連接到SCADA監(jiān)控計算機，提供實時數(shù)據(jù)以驅(qū)動模擬圖，警報顯示和趨勢圖。在許多安裝中，HMI是操作員的圖形用戶界面，收集來自外部設(shè)備的所有數(shù)據(jù)，創(chuàng)建報告，執(zhí)行報警，發(fā)送通知等。

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

工廠的監(jiān)督操作是通過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，泵的符號可以向操作員顯示泵正在運行，并且流量計符號可以顯示通過管道泵送了多少流體。操作員可以通過鼠標(biāo)點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時減少。

SCADA系統(tǒng)的HMI包通常包含一個繪圖程序，操作員或系統(tǒng)維護(hù)人員用來改變這些點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單，其代表現(xiàn)場中實際交通燈的狀態(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中的一項軟件服務(wù)，它在數(shù)據(jù)庫中存儲帶時間戳的數(shù)據(jù)，事件和報警，可以查詢或用于填充HMI中的圖形趨勢。歷史學(xué)家是從數(shù)據(jù)采集服務(wù)器請求數(shù)據(jù)的客戶端 [3]  。