在生存競爭的壓力下,適者生存,不適者被淘汰;物種所保留的有利性狀在世代傳遞過程中逐漸變異,經過性狀分異和中間類型消失便形成新種。
——達爾文
在地球漫長的歷史長河中,環境的不斷變化,推動了生命的不斷進化。在“誕生、演化、消亡”的輪回中,從無機物到有機物,從原始菌類到低級海洋生命...一直到恐龍...人類,在優勝劣汰的自然法則面前,優勢性狀不斷積累疊加,使得新生命的環境適應能力更加頑強,智慧力更加強大。相比漫長的地球生命進化史,人類文明就是長河中的一滴浪花,現代技術就是浪花跳躍瞬間的奪目光芒。然而這一瞬間建立起的工業與科技優勢,足以讓人類笑傲所有地球上存在過的“生命”。如今智能工業時代的到來,數字化、網絡化和智能化技術的發展,為工業深化發展帶來了無限可能,同時也形成了新的挑戰,而克服挑戰的唯一方法,就是科技力的再進化。
隨著智能制造的持續深入,物聯網、大數據、云計算以及邊緣計算等新一代數字化技術快速融入到工業,傳統工業迎來了無限可能。新的制造模式和商業模式的出現,在推動工業制造轉型的同時,也給企業帶來巨大的挑戰。在智能工廠構建過程中,企業車間設備需要互聯互通,生產過程狀態數據需要及時的采集與分析,各個自動化控制系統要實現一體化集成,這都需要“更高階“的SCADA系統予以支撐。傳統SCADA雖然能讓企業方便地監控散布在各地的生產過程和設備儀表,然而隨著工業智能化落地場景的不斷增多,面對日趨增長的數字化和智能化互聯協作需求,傳統SCADA系統卻力有不逮。在此背景趨勢下,SCADA系統也開始不斷創新和優化。從當下SCADA系統應用趨勢看,其發展可概括為5個方向,即大數據、大集成、虛擬化、智能化和云平臺。大數據就是為未來企業的物聯網和智能工廠建設搭建控制數據平臺;大集成指的是根據發展的需要擴展系統或者將多個系統集而為一,能夠將大量的生產數據和設備儀表信息無縫集成,方便控制和監測;虛擬化能夠讓用戶減少硬件和維護;智能化有助于生產操作的高效化和管理決策的科學化;云平臺支持SCADA的遠程運行。例如,霍尼韋爾就與微軟合作,為企業的物聯網和智能工廠建設搭建了開放的控制數據平臺,使得SCADA系統能夠在云端運行。羅克韋爾與Stratus合作,在ftServer平臺部署SCADA虛擬化解決方案,通過靈活的連接和從車間到企業的可靠信息共享,提供很好的延展性。通過將SCADA部署到云端,不僅能提供更低的入門成本,省去大額資本支出。從人力維護角度來看,IT設備減少了,需要投入的IT運維人員也減少了。通常情況下,IT運維人員只有少量的與VPN網關設備相關的現場工作,比如處理云與企業網絡或現場設備之間的私有網絡。這減少了雇傭稀有IT人才所帶來的麻煩。此外,利用虛擬化技術部署,一方面可以讓用戶減少主機的數量和維護量,另一方面可以使SCADA功能完全為云技術開放,可以基于云平臺進行操作,充分滿足智能工廠對數字化、互聯、協同和智能的要求。
SCADA作為一種行業需求覆蓋廣泛,技術應用十分成熟的工業系統,在工業發展中扮演著十分重要的角色。特別在遠動系統中占重要地位,既可以對現場的運行設備進行監視和控制,以實現數據采集、設備控制、測量、參數調節以及各類信號報警等各項功能,即我們所知的"四遙"功能。如今也能通過物聯網、云計算以及邊緣計算,將數據采集和監視控制能力從遠端延伸到邊緣端,實現對遠程分布式系統的“超遠程”監控。這一過程現在是如何實現的?SCADA系統組成包括監控計算機、遠程終端單元(RTU)、可編程邏輯控制器(PLC)、通信基礎設施、人機界面(HMI)。其中,監控計算機是SCADA系統的核心,負責收集過程數據并向現場連接的設備發送控制命令,這些現場連接控制器就是RTU和PLC,包括運行在操作員工作站上的HMI軟件。隨著工業智能化轉型升級的持續深入,SCADA將不再只是一個僅僅用于數據采集和監視控制的系統,而是正在成為工業大數據的“匯聚地”,它即可以作為工業互聯網平臺的底層,肩負起現場數據采集和設備監控的重任,也能為平臺的數據分析提供堅實的支撐。日趨重要的能力,讓其牢牢的占據智能互聯時代的“C”位,不容任何閃失。但根據領先工業自動化廠商的經驗,隨著時間的推移和數據持續增長,SCADA系統會變得不太穩定,從而引發操作、安全性和維護等方面的問題。目前傳統SCADA系統所采用的雙機熱備和集群方案,只能保證故障發生不蔓延、擴散,屬于災難恢復方案,只能部分解決連續工作的問題。因此,如何提升SCADA系統的可用性、可操作性和安全性,成為企業推進工業智能化轉型升級過程中必須解決的問題。
為應對挑戰,近年包括羅克韋爾、西門子、通用電氣、艾默生以及ABB等在內的全球工業自動化領導廠商,都致力于通過與Stratus公司合作,將其ftServer容錯服務器和ztC Edge工業邊緣計算系統用于SCADA系統部署,主要用來替代傳統服務器,提升工業環境下服務器平臺的可靠性和可用性。通常SCADA系統分為兩個層面,即客戶機/服務器體系結構。服務器與硬件設備通信,進行數據處理和運算。而客戶機用于人機交互,如用文字、動畫顯示現場的狀態,并可以對現場的開關、閥門進行操作。目前,ztC Edge和ftServer兩大產品可分別用于替換客戶機和服務器,以其高冗余節點架構提供高達99.9999%的可用性,能確保SCADA系統每年的非計劃停機時間在幾秒鐘,基本能杜絕任何形式的宕機。Stratus公司的目標是,故障預防的專家,而不是故障恢復專家,將任何形式的故障完全“扼殺在搖籃”之中,即便是硬件故障,也不影響業務連續性。那么,Stratus是如何做到的?實際上,為保證系統的高容錯能力,ftServer和ztC Edge均采用的是單一系統的兩個緊湊堅固的冗余節點組成,如果其中一個節點出現故障,則可自動實現系統切換。
例如,ftServer服務器是由兩臺刀片服務器組成的一體機,在這種情況下,企業只需要購買一個操作系統和數據庫license,所有應用系統由兩臺服務器自動運行。其中,有一臺服務器出現故障,例如掉電時另一臺服務器可以繼續運行,不會造成任何損失,更換設備可以直接熱插拔。通過在單一操作系統內實現CPU、內存、芯片組、磁盤、I/O部件的冗余設計,加上獨家DMR Lockstep(鎖步)技術、故障自動切換機制、故障部件熱插拔替換等,可以做到零切換時間,防止宕機發生。

如果只考慮單機硬件成本,單臺容錯服務器可能會比單臺配置相當的傳統服務器要貴。但保證業務的連續和可用性,傳統服務器就必須做復雜的雙機熱備,不僅部署實施復雜,而且成本遠高于單臺ftServer容錯服務器,這樣一來,Stratus產品的優勢就顯現出來了。不僅如此,再從TCO看,容錯成本與雙機差不多卻擁有更高的可靠性,出現問題時比雙機更短的轉換時間。對于管理員來說,ftServer容錯服務器的安裝、部署、等操作更容易,步驟更少,維護起來更簡便。
同樣,ztC Edge也是由兩個節點組成,它們自動鏡像內存中的所有數據和寫入磁盤的所有數據,以提供更好的保護。即便節點發生故障,系統會自動使該故障節點上運行的任何VM在其他節點上重新啟動,以確保服務的連續性,即使是在另一層樓或另一建筑的節點,它也會自動完成這一切,無需任何用戶干預。

由于Stratus通過產品的架構創新,極大地提高了平臺的可用性。目前,全球各大工業自動化領導廠商都在強化與Stratus的合作,將其作為重要的產業合作伙伴融入到各自的平臺生態建設,而基于ftServer服務器打造的SCADA解決方案也不負眾望,常年保持在99.9999%的超高可用性,并被推廣應用到制藥、能源、水管理、餐飲、石油和天然氣、化學品、消費品、汽車等行業,為這些行業打造“永遠在線”SCADA。