下位机一般都是各种智能节点，都有自己独立的系统软件和由用户开发的应用软件：这些智能采集设备与生产过程中的各种检测和控制设备结合，实时感知现场设备的各种状态信息（如运行、故障、高限位、低限位等）和工艺参数（如温度、压力、电流、电压、烟气中氮氧化物的浓度等）等过程信息，将这些信息转换成数字信号，并通过各种通信方式将下位机信息传递到上位机系统中，并且接收上位机的监控指令（如启动、停止、调速等）

工作原理：它们与生产过程中的各种检测与控制设备结合，实时感知设备的各种状态参数、工艺参数，并将这些状态信息转换成数字信号，通过特定数字通信或数字网络传递到上位机中；同时，下位机也可以根据预先编写的控制程序完成对现场设备的控制。

典型的下位机只要有远程终端单元、PLC、PAC、智能仪表和行业专用控制器（如楼宇自动化系统中的DDC、面向功能安全的安全控制器、电力测控和保护装置）等。

1.1.1 各下位机介绍

（1）远程终端单元(Remote Terminal Unit, RTU)

RTU是一种针对通信距离较长且工业现场环境恶劣而设计的现场数字化测控单元，它将现场检测仪表和执行器与远程监控中心的上位机连接起来，具有远程数据采集、控制和通信功能，同时接收上位机的指令，控制末端执行器的动作。

RTU有一体式和模块化两种结构。其硬件配置主要包括CPU模板、I/O模块、通信接口单元，以及通信机、天线、电源、机箱等辅助设备。

（2）各种中小型PLC

随着工业通信技术的发展，工业以太网和现场总线在以PLC为下位机的系统中的应用也不断增加。以工业以太网连接远程I/O从站与PLC控制主站的方式逐步淘汰了传统的现场总线连接方式。

（3）可编程自动化控制器(Programmable Automation Controller, PAC)

（4）智能仪表

（5）边缘控制器

1.2上位机系统

国外文献常称上位机为“SCADA Server”或MTU(Master Terminal Unit)。上位机系统通常包括SCADA服务器、工程师站、操作员站、Web服务器等，这些设备通常采用以太网联网。

工作方式：上位机通过网络与测控现场的下位机通信，并以各种形式（如声音、图形、报表等）显示给用户，以达到监控的目的。上位机系统还可以接受操作人员的指示，将控制指令发送到下位机中，以达到远程控制的目的。

1.2.1监控中心

每个监控中心通常由完成不同功能的工作站组成一个局域网，具体如下。(1)SCADA服务器——负责收集从下位机传送来的数据，并进行汇总。(2)Web服务器——负责监控中心的网络管理及与上一级监控中心的连接。(3)操作员站——在监控中心完成各种管理和控制功能，通过组态画面监测现场站点，使整个系统平稳运行，并制作工况图、统计曲线、报表等。操作员站通常是SCADA客户端。(4)工程师站——对系统进行组态和维护，修改控制逻辑等。

1.2.2上位机系统的功能

(1)数据采集和状态显示。

SCADA系统的首要功能就是数据采集，即首先通过下位机采集测控现场的数据，然后上位机通过通信网络从众多的下位机中采集数据，进行汇总、记录和显示。通常情况下，下位机不具有数据记录功能，只有上位机能完整地记录和保持各种类型的数据，为各种分析和应用打下基础。上位机系统通常具有非常友好的人机界面，人机界面可以以各种图形、图像、动画、声音等方式显示设备的状态信息、参数信息、报警信息等。

(2)远程监控。

在SCADA系统中，上位机汇集了现场的各种测控数据，这是远程监视、控制的基础。由于上位机采集数据具有全面性和完整性，监控中心的控制管理也具有全局性，能更好地优化整个系统，使其合理运行。特别是对于许多常年无人值守的现场，远程监控是安全生产的重要保证。远程监控的实现不仅表现在管理设备的开/停及其工作方式（如手动或自动）上，还可以通过修改下位机的控制参数来实现对下位机运行的管理和监控。

(3)报警和报警处理。

SCADA系统上位机的报警功能对尽早发现和排除测控现场的各种故障、保证系统正常运行起着重要作用。上位机可以以多种形式显示发生的故障的名称、等级、位置、时间及对报警信息的处理和应答情况。上位机系统可以同时显示和处理多点报警，并且对报警的应答做记录。

(4)事故追忆和趋势分析。

对上位机系统的运行记录数据（如报警与报警处理记录、用户管理记录、设备操作记录、重要参数记录与过程数据记录）对于分析和评价系统运行状况来说是必不可少的。对于预测和分析系统的故障，快速找到事故的原因并找到恢复生产的方法是十分重要的，这也是评价一个SCADA系统功能强弱的重要指标之一。

1.3 数据通信网络

包括上下位机的网络系统以及连接上下位机的通信网络等

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