工业互联网创新应用与实践（项目驱动） 课件 第三篇 项目备战-SCADA系统应用

工业互联网创新应用与实践（项目驱动）第三篇

项目备战-SCADA系统应用目录content任务一SCADA系统结构012一、SCADA系统基础介绍二、SCADA系统项目管理任务二SCADA系统设计一、SCADA系统组态编辑器二、SCADA系统MQTT通信02第三篇

项目备战-SCADA系统应用第三篇

项目备战-SCADA系统应用在智能电梯领域，数据可视化技术作为核心驱动力。通过将传感器实时数据、运行历史日志及故障记录，转化为直观的图形界面，实现对电梯全生命周期的数字化管理，其核心价值主要体现在3个维度：智能监测预警：AI算法深度剖析运行数据，精准预判故障隐患，实时预警困人、超载等危险行为，筑牢电梯安全防线。维保效率升级：可视化界面可快速定位故障点，掌握故障详情，大幅缩短响应时间，提升维修效率。数据驱动智控：通过对客流高峰分布、能耗变化曲线等可视化分析，动态调整电梯运行策略，实现资源的最优配置。依托“数据采集—智能分析—精准施策”的闭环管理体系，使电梯安全性能提升60%，运维成本降低30%。任务一SCADA系统结构/01任务一SCADA系统结构任务一SCADA系统结构一、SCADA系统基础介绍（一）SCADA系统核心功能

SCADA系统是工业自动化核心技术，可实时采集、处理、监控工业现场数据，实现生产流程全自动化管理。SCADA系统核心功能：1.数据采集基于Modbus、MQTT等通信协议，实时获取各类现场设备数据。2.数据处理与存储采集滤波去噪、格式转换，平均值、最大值、最小值计算等逻辑处理数据，提炼有效信息。将历史数据存储于数据库，为趋势分析、故障追溯、报表生成提供数据支撑。3.实时监控与可视化

依托人机界面（HMI），以图形、图表、动画等可视化形式，实时呈现现场设备运行状态。超出预设阈值或设备出现异常，触发报警机制，通过声音、灯光闪烁、短信推送等方式，及时通知相关人员。4.远程控制借助SCADA系统远程下达指令，实现对现场设备启停控制、阀门开度、电机转速等参数调节。系统权限管理机制，通过多级权限认证，保障控制操作安全与合法，防止误操作和非授权访问。5.报表与数据分析自动生成生产、能耗、设备运行记录等多类报表，支持用户自定义报表格式与数据导出。任务一SCADA系统结构（二）SCADA系统组成架构SCADA系统采用分布式架构，由四大核心层次构成。1.现场设备层部署传感器、执行器、PLC、RTU等设备。直接采集生产过程中的温度、压力等数据，并执行控制指令。2.通信层依托以太网、串口、无线通信等多元网络技术，结合Modbus、OPCUA等通信协议，搭建起现场设备与监控系统之间的高速数据通道。3.监控层系统核心枢纽，包含SCADA服务器与HMI工作站。服务器承担数据采集、存储、逻辑运算及报警管理；HMI工作站则以可视化界面为操作窗口，支持人机交互与远程控制。4.管理层通过与ERP、MES等管理系统对接，为生产计划编排、资源优化调度及绩效精准分析提供数据依据。任务一SCADA系统结构二、SCADA系统项目管理（一）SCADA系统登录SCADA系统采用云平台部署模式，可通过官方网址实时获取最新登录入口。登录操作：在系统登录界面输入配套资料中的授权账号及密码，即可完成身份验证。（二）SCADA系统项目管理登录成功后，系统将自动跳转至项目管理页面，展示所有可视化项目。任务一SCADA系统结构在此页面，对项目执行查询、新增、导入、导出、修改、复制、分享、删除等多样化操作。1.查询在搜索框输入关键词，即可快速筛选出相关项目。2.新增和导入单击“新增”按钮，创建新项目；将鼠标悬停在“新增”按钮上，显示“导入”选项，单击后可上传外部项目文件完成导入操作。任务一SCADA系统结构3.导出支持将项目导出为压缩包格式，便于分享传输，供他人导入使用。4.修改

可对项目内UI控件布局、属性参数、脚本逻辑等内容进行编辑调整。5.复制一键生成项目副本，高效复用现有项目配置。6.分享生成项目专属链接，通过分享链接可邀请他人访问项目。7.删除选择项目后执行删除操作，移除不再需要的项目。任务二SCADA系统设计/02任务二SCADA系统设计任务二SCADA系统设计一、SCADA系统组态编辑器

项目新增或导入操作后，单击“修改”按钮，进入项目的组态编辑模式。（一）菜单功能介绍1.“画面”菜单单击“画面”菜单，以下功能选项，支持对界面与模板全流程管理。新建：创建空白界面或基于预设模板快速生成新画面。打开：加载单个或多个已保存的画面/模板文件。关闭：关闭当前正在编辑的画面/模板。关闭全部：批量关闭所有已打开的画面及模板。保存：实时存储当前画面/模板的编辑内容。另存为：将当前画面复制为新文件，支持重命名与路径自定义。保存全部：一次性保存所有打开的画面及模板修改。任务二SCADA系统设计2.“开始”菜单单击“开始”菜单后，呈现以下功能模块，覆盖基础操作、图形绘制及布局排版等功能。“操作”功能区（基本操作）：支持撤销、重做、删除、复制、粘贴、剪切等编辑操作。“绘图元素”功能区（基本形状）：选择工具、椭圆、文本标签、直线、管道、折线、多边形、矩形、圆角矩形等基础图元。“布局”功能区（对齐方式）：提供左对齐、右对齐、上对齐、下对齐、垂直居中、水平居中、垂直等间距、水平等间距8种对齐方式。排版功能区（排版操作）：支持上移、下移、置顶、置底等层级调整，以及等宽、等高、等大小的尺寸统一操作；具备组合、拆分、生成图符、取消图符等高级排版功能。3.“插入”菜单单击“插入”菜单后，控件绘制功能模块，支持各类基础与高级控件的快速调用。“基础控件”功能区：提供按钮、图片、值显示、Svg控件等常用基础组件。“高级控件”功能区：集成图文图表、3DView控件等功能性组件，可用于构建动态数据可视化界面及三维场景仿真。任务二SCADA系统设计4.“视图”菜单单击“视图”菜单后，将展开包含缩放控制、窗口显示及项目配置的功能模块。“缩放”功能区：支持放大、缩小、原始大小还原及百分比数值调节4种缩放模式。“窗口”功能区资源库：控制左侧栏是否显示资源库面板，内含丰富图片资源供界面设计调用。对象浏览器：切换左侧栏是否展示项目内所有对象，方便快速定位目标元素。属性编辑器：控制右侧栏属性面板的显示状态，可实时修改选中控件的参数配置。工具：决定右侧栏是否显示工具面板，集成插入菜单中的全部控件以便快捷调用。图符：控制左侧栏图符面板的显示，支持常用图元的快速拖动使用。“配置”功能项目浏览器：单击后弹出独立窗口，集中管理项目数据源、变量、画面等核心配置。脚本：弹出专用窗口，支持创建自定义脚本及函数，拓展系统逻辑功能。组网：打开组网窗口，可设置数据订阅与发布规则，实现跨设备数据交互。任务二SCADA系统设计（二）图文展示在画布中添加图片、文字和图表等常用控件，快速实现多样化的信息可视化展示。1.添加按钮添加按钮时，单击“插入”菜单，选中“按钮”选项，将光标移动到画布指定位置，再次单击鼠标，快速完成按钮添加。打开“属性编辑器”后，对按钮的各项属性调整，如位置、外观、字体等。2.添加图片

在SCADA系统的资源库中，内置图片素材可供直接调用，支持从本地上传自定义图片可视化展示。单击“插入”菜单中“图片”按钮，打开图片上传窗口。从本地文件中选择目标图片后，单击“打开”按钮完成导入。图片以100%原始比例呈现在画布中，通过属性编辑器对图片各项属性进行设置。任务二SCADA系统设计3.添加文本在软件中添加文本方式主要有以下两种：通过“开始”菜单—“文本”标签：适合添加静态文字，内容固定不变。通过“插入”菜单—“值显示”：适合添加动态数值，可随数据源自动更新。4.添加柱状图SCADA系统添加柱状图控件，进入“插入”菜单，单击“柱状图”，在画布指定位置再次单击，即可添加。提供趋势图、表格等多种数据展示控件，通过“插入”菜单选择对应控件，在画布中单击定位，实现数据可视化呈现。控件默认静态显示，需绑定变量实现数据动态更新。任务二SCADA系统设计5.按钮控制LED打开项目浏览器→

创建新变量，自定义名称→

数据类型设为开关量（描述选填）→

点击保存变量旁红色叹号：未绑定数据源→单击变量完成绑定。绑定数据源后保存，变量红色叹号消失；关闭项目浏览器，返回组态编辑器。画布添加组件：通过“插入”菜单加按钮，从资源库开关分类加指示灯。指示灯可见性配置：点击界面红框处，选择目标变量即可。任务二SCADA系统设计按钮事件配置：点击界面红框处，选择目标变量绑定按下/抬起事件。设置完成后点预览，按下按钮指示灯亮，松开则熄灭。任务二SCADA系统设计二、SCADA系统MQTT通信（一）MQTT基础MQTT（消息队列遥测传输）是专为物联网设备、远程传感器及低功耗网络设计的轻量级即时通信协议，具有低带宽占用的显著优势。该协议基于发布/订阅模式构建，即使网络环境不稳定的情况下，依然能实现数据的高效传输。任务二SCADA系统设计2.MQTT的架构组成客户端：通信终端实体，可兼具发布者、订阅者身份，部署于IoT设备或应用程序中；核心功能为建立连接、管理主题订阅/退订、收发消息，以及处理QoS机制和心跳保活。

代理服务器：协议核心组件，接收客户端连接与消息发布请求，按主题路由消息至订阅端；管理客户端会话状态，支持离线消息存储，保障通信可靠连续。主题：主题消息分类标识，采用层级化命名（类似文件路径，如home/room1/temperature），通过/分隔层级，实现消息精准路由与订阅管理。1.MQTT的核心特点轻量级设计协议头仅2字节，消息体最小0字节，适配传感器、嵌入式芯片等资源受限设备。支持TCP/IP传输，可通过UDP封装进一步降低资源消耗。发布/订阅模式基于主题（topic）解耦通信，包含发布者（发消息）、订阅者（收消息）、代理服务器（中转消息）三方。支持一对多、多对多通信，适配大规模设备互联场景。可靠性机制三种QoS等级：QoS0（最多一次，开销最小）、QoS1（至少一次，确保到达）、QoS2（恰好一次，无丢失无重复）。遗言（LWT）功能：设备异常离线时，代理服务器自动发布预设状态消息。保活机制客户端定期发送心跳包维持连接，避免网络波动导致的离线误判。支持自定义超时时间，超时未收心跳则触发LWT机制。任务二SCADA系统设计3.MQTT通信演示MQTTX是开源MQTT客户端工具，兼容macOS/Linux/Windows系统。图形化操作界面，支持快速创建多组MQTT连接、实时收发消息及监控网络流量。通信流程演示：安装MQTTX：

搜索进入官方网站，下载对应系统的安装包（支持Windows、macOS、Linux），按常规exe程序步骤完成安装。创建连接：启动MQTTX，单击“+”创建新连接，自定义名称，默认服务器地址和端口，单击“连接”即可。网络连接正常，系统自动连接MQTTX官方代理服务器，界面显示“已连接”。启动第二个MQTTX实例，连接名称修改为“测试2”。单击蓝色ClientID按钮，按首次步骤操作后点击“连接”。任务二SCADA系统设计通信测试订阅主题：测试1订阅mytest2，测试2订阅mytest1。

发送消息：测试1向mytest1发消息，测试2向mytest2发消息，实现双向通信。验证：界面显示消息接收成功，即通信链路正常。任务二SCADA系统设计（二）MQTT配置SCADA系统集成MQTT代理服务器，地址为125.39.141.131，端口号为1883。提供账号和密码验证连接。1.注册设备序列号进入项目浏览器后，单击MQTT添加设备。自定义名称与型号，序列号作为客户端用户名。不允许重复序列号，建议采用“sn+日期+序号”的命名规则，例如，sn06101。启动MQTTX软件，创建新连接配置：ClientID：sn06101。用户名：sn06101。密码：sn06101。服务器地址：125.39.141.131。端口号：1883。配置完成后单击“连接”，验证通过后建立连接。MQTTX成功连接SCADA代理服务器，完成设备序列号注册与验证。任务二SCADA系统设计2.话题限制SCADA系统MQTT代理服务器仅允许白名单话题通信：注册话题：设备与系统通信交互，未按规则命名将被拒绝处理。{SerialNumber}/DeviceInfo：写入设备基础信息（设备型号、运行状态等）。{SerialNumber}/TagConfiguration：写入配置参数信息（数据采集点、控制逻辑等）。通信话题：设备与系统双向通信，按规则使用。{SerialNumber}/TagValues：支持任意客户端发布或订阅，用于传输设备实时数据（传感器数值、状态参数等）。{SerialNumber}/MQTTSetValueCommand/#：组态软件下发控制命令，采用通配符“#”支持多层级扩展（参数设置、动作触发等）。3.设备信息写入话题格式：{SerialNumber}/DeviceInfo（如sn06101/DeviceInfo）。数据格式：采用JSON格式封装设备信息。例如：在MQTTX中向话题sn06101/DeviceInfo发布包含设备名称、型号等JSON数据。发送成功后，刷新项目浏览器，可在数据源中查看设备信息。任务二SCADA系统设计4.配置信息写入主题格式：{MQTTClientId}/TagConfiguration（如sn06101/TagConfiguration）数据格式：采用JSON格式封装配置参数。任务二SCADA系统设计JSON数据中的TagData字段可按示例格式进行扩展：MQTTX中选择已连接客户端，向sn06101/TagConfiguration话题发布包含标签配置信息JSON数据。发送成功后，刷新项目浏览器，可在数据源中查看到Values分组。任务二SCADA系统设计5.创建变量并绑定数据源

项目浏览器中创建一个名为var_test的目录，在该目录下创建两个数据类型均为模拟量的变量，如var0和var1。选择变量var0，将其数据源绑定至MQTT