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数据通信是完成数据编码、传输、转换、存储、处理的过程，是计算机技术与通信技术相结合的产物。测控现场的仪表、控制装置与上/下位机的数据通信是确保系统安全运行的重要保证和先决条件。与一般的控制系统相比，SCADA系统固有的测控点分散、测控范围广的特点决定了整个通信子系统在SCADA系统的运行过程中起到了更加重要的作用。
在SCADA系统中，通常包含以下数据通信过程。
（1）现场测控点仪表、执行器与下位机的通信。
现场测控点仪表、执行器与下位机的通信多数采用平行接线，即采用硬接线方式把每个测控点连接到控制系统的I/O设备上。这种点对点的布线方式在现场总线技术出现后显得落后，特别是在测控点十分分散时。目前，SCADA系统的现场测控点多采用现场总线与平行接线混合的方式。下位机系统配置现场总线接口，在测控点相对集中的设备附近设置现场I/O站，现场I/O站与下位机系统采用现场总线通信。在一些布线不方便的地方，也会采用短程无线通信技术。
（2）下位机系统与SCADA服务器（上位机）的远程通信。
在SCADA系统的通信子系统中，上位机与下位机之间的通信最为复杂。这主要是因为下位机的数量较多，下位机的系统结构与型号等呈现多样化；此外，上位机与下位机的物理距离通常较大，可能为几百米、几千米、几百千米，甚至更远。通常在一个大型的SCADA系统中，上位机与下位机的通信形式多种多样，从通信介质来看，既有有线通信，也有无线通信，其中，以无线通信为主，以有线通信为辅。
（3）监控中心不同功能的计算机之间的通信。
在SCADA系统监控中心配置各种功能的计算机和服务器，它们各自承担一定的作用，同时要进行快速数据交换和信息共享。为了实现此目的，监控中心的计算机普遍采用以太网连接，采用高速交换机及带宽为100Mbps甚至更高的传输介质。过去，以太网的主要缺点是其采用的CSMA/CD规范并不能保证严格的时间确定性需求，近年来开发的一些新技术已经较好地解决了将以太网应用于工业通信所存在的问题，工业以太网在工业现场的应用得到大力发展。
（4）监控中心与上层应用及远程客户的通信。
SCADA系统是企业信息系统的一部分，必然要和外部应用通信。例如，对于制造业，SCADA系统要和MES进行通信。此外，由于Internet的普及和发展，以及B/S结构在远程服务方面的优势，基于Internet的远程监控应用越来越多。因此，在上位机监控中心要配置Web服务器，以响应远程客户端的用户访问。
随着企业越来越多地使用移动终端进行设备检修、报警管理、信息查询，以实现一定的管理和监控功能，工厂的监控系统也要支持这类基于无线通信的App应用。这对SCADA系统的通信基础设施、监控软件及相关的信息安全等又提出了新要求。
根据业务需求的不同，无线数据传输系统可以分为无线计算机局域网系统和无线遥控遥测系统，用无线方式实现远程数据采集、监视与控制，相对于架设专用电缆（或光缆），具有造价相对低廉、施工快捷、运行可靠、维护简单等优点。
无线数据传输最早采用短波、超短波等电台加Modem的方式，用于气象、海关、民航等专用部门的CRT数据终端间的数据收发，数据传输量小，数据传输速率在2400bps以下。
随着计算机的普及和自动化领域的拓宽，无线数据传输因安装使用灵活、方便而得到越来越广泛的应用。在SCADA系统中，下位机与上位机通常距离较远，采用的主要无线通信技术有常规频段模拟电台加Modem、常规频段数字电台、模拟或数字集群、GSM短信息和GPRS等。部分大型系统还会采用微波和卫星通信方式。
在SCADA系统中，还存在短距离无线通信的应用，即在应用现场通过短距离无线通信把传感器的检测信号传输给现场下位机。典型的短距离无线通信技术有红外线、蓝牙、ZigBee、WirelessHart等。
数据是指对数字、字母及其组合意义的一种表达方式。在SCADA系统中，通信数据与监控系统的各种信息紧密相关，如用数字1表示电机处于工作状态，用数字0表示电机处于停止状态；而对于温度、压力、物位、流量、电流、电压等变量，可以用一定数值范围的数字来描述，如表征量程为0℃～500℃炉温的4～20mA电流信号经过12位A/D转换后变为十进制的0～4095。
数据通信系统是指以计算机为中心，通过数据传输信道将分布在各处的数据终端设备连接起来，以实现数据通信的系统。实际的数据通信系统是千差万别的，可以是两台计算机点对点近距离数据传输，可以是工业现场智能设备与控制器之间的数据通信，也可以是分布在各地的数百台甚至更多的计算机互相传输数据。
数据通信系统由数据信息的发送设备、接收设备、传输介质、传输报文、通信协议等组成。图2.1所示为香农定义的广义通信系统模型。其中，信源为待传输数据信息的产生者。发送器将信息变换为适合在信道上传输的信号，而信宿的作用与之相反。信道是指发送器与接收器之间用于传输信号的物理介质，又称传输介质。经过传输，在接收器处收到的信号在接收器处变为信息。通信传输过程会受到噪声的干扰，而噪声往往会影响接收者正确地接收和理解所收到的信息。为了把接收到的信息还原为原有信息，并为接收者所理解，需要一套实现约定的协议。协议是数据通信规则的集合，如果没有协议，那么两台设备即使连接也无法通信。
图2.1 香农定义的广义通信系统模型
发送设备、接收设备和传输介质是通信系统的硬件。发送设备用于匹配信源和传输介质，即将信源产生的数据经过编码变换为信号形式，送往传输介质；接收设备需要完成发送设备的反变换，即从带有干扰的信号中正确恢复出原有信号，并进行解码、解密等操作。
传输信道可以是简单的两条导线，也可以是由传输介质、数据中继、交换设备、存储设备、管理设备构成的网络。传输信道是为收发双方的数据流提供传输介质的信道，传输信道由两部分组成：一部分是传输介质，另一部分是其他数据处理设备。传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两种，有线传输介质有双绞线、同轴电缆和光纤等，无线介质为空气。传输手段有微波、红外线、激光等，由光纤、同轴电缆、双绞线等有线传输介质构成有线线路，由微波接力或卫星中继等方式通过大气层传输构成无线通信。有线通信具有性能稳定、受外界干扰少、维护方便、保密性强等优点，但其敷设工程量大、一次性投资大。而无线通信利用无线电磁波在空气中传输信号，无须敷设有形介质，一次性投资相对较小，建立通信较灵活，但受空气、环境等的影响较大，保密性较弱。
（1）传输模式。
传输模式是指数据在信道上传输所采取的方式。在计算机内部的各个部件之间，计算机与各种外部设备之间，计算机与计算机之间，计算机与智能控制设备之间，智能控制设备与智能控制设备之间，都以通信的方式传递数据信息。传输模式可以分为不同的类型，如果按数据代码传输的顺序，可以分为并行传输与串行传输；按数据传输的同步方式，可以分为同步传输与异步传输；按数据传输的流向和时间关系，可以分为单工数据传输、半双工数据传输与全双工数据传输；按照数据信号的特点，可以分为基带传输、频带传输和数字数据传输。
（2）同步技术。
在数据通信系统中，通信系统的接收设备与发送设备的数据序列在时间上必须取得同步，以准确地接收发来的每位数据。在通信过程中，收发两端的协调一致性是实现信息传输的关键，要求接收设备按照发送设备所发送的每个码元的重复频率及起止时间来接收数据，而且接收时要不断校准时间和频率，这一过程称为同步过程。在数据通信系统中，主要有载波同步、位（码元）同步和群（码组、帧）同步。
载波同步、位同步是数据通信系统接收数据码元所需要的同步技术。位同步是指接收端对每位数据都要和发送端保持同步，可分为外同步法和自同步法。最典型的自同步法就是曼彻斯特编码。另外，在数据传输系统中，为了有效地传递数据报文，通常还要将传输的信息分成若干组或打包，这样接收端要准确地恢复这些数据报文，就需要进行组同步、帧同步或信息包同步，这类同步称为群同步。
对数据通信系统来说，最基本的同步是收发两端的时钟同步，这是所有同步的基础。为了保证数据准确传递，要求系统定时信号满足以下条件。
①接收端的定时信号频率与发送端的定时信号频率相同。
②定时信号与数据信号间保持固定的相位关系。
（3）基带传输和频带传输。
基带传输是指原始信号不经调制，直接在信道上传输，即直接将计算机（或终端）输出的二进制的电压（或电流）基带信号（“1”或“0”）传送到电路进行传输。基带传输比较简单，广泛用于短距离的数据传输，传输电路为双绞线、对称电缆等。目前大部分计算机局域网都采用基带传输。
频带传输是指把二进制信号通过调制解调器变换成具有一定频带范围的模拟信号进行传输。信号到达接收端后，把接收信号解调成原来的数字信号。数字调制技术可分为两种类型：一种是利用模拟方法去实现数字调制，即将数字信号视为特殊的模拟信号来处理；另一种是利用数字信号的离散和有限取值的特点，用基带脉冲对载波波形的某些参量进行控制，使这些参量随基带脉冲变化，从而达到调制的目的。由于大多数的数字数据通信系统都采用正弦波信号作为载波，而正弦信号只有振幅、频率和相位3个关键参数。因此，正弦波数字信号调制就有3种基本方法：幅键控法（ASK）、频移键控法（FSK）、相移键控法（PSK）。频带传输可分为窄带传输（只传输一路信号）和宽带传输（同时传输多路信号）。在SCADA系统中，当上位机和下位机之间的传输距离较远时会采用频带传输。频带传输可以实现多路复用，提高传输信道的利用率。
（4）通信线路的工作方式。
单工通信是指通信只在一个方向上进行，在发送端和接收端之间有明确的方向性；如计算机向显示器传输数据采用的就是单工通信方式。
半双工通信是指通信可以在两个方向上进行，但不能同时进行传输，必须轮流进行。
全双工通信是指通信可以在两个方向上同时进行。当设备在一条线路上发送数据时，它也可以接收到其他数据。进行全双工通信时，收发两端都要安装调制解调器。
在线路上传输的二进制数据可以采用并行模式传输或采用串行模式传输。在并行模式下，每个时钟脉冲有多位数据被传输；而在串行模式下，每个时钟脉冲只发送一位数据。而且，并行传输只有一种方式，而串行传输有两种方式——同步传输和异步传输。
（1）并行传输。
并行传输（Parallel Transmission）是指将由“1”和“0”组成的二进制数，按 n 位组成一组，在发送时将 n 位二进制数同时发送，即将数据以成组的方式在两条以上的并行信道上同时传输。在传输过程中，使用 n 条线路同时发送 n 位二进制数，每位二进制数都有自己独立的线路，并且一组中的 n 位二进制数都能够在同一个时钟脉冲从一台设备传送到另一台设备上。例如，采用8条导线并行传输一个字节的8个数据位，另外用一条“选通”线通知接收端接收该字节，接收端可对并行通道上各条导线的数据位信号并行取样。最常见的并行传输的例子是计算机和外围设备之间的通信，CPU、存储器和设备控制器之间的通信。虽然并行传输具有速度快的优点，但是由于其通信成本较高，因此不适合长距离的数据传输。
（2）串行传输。
串行传输（Serial Transmission）是指使数据流以串行方式在一条信道上一位接一位地传输。串行传输仅需要一根通信线路就可以在两个通信设备之间进行数据传输，方法简单，易于实现，而且成本较低。通常情况下，采用串行传输的线路，在设备内部都采用并行通信方式，这就需要在发送方和通信线路之间，以及通信线路和接收端之间的接口进行数据转换。串行传输的缺点是需要外加同步措施，每次只能传输一位数据，所以速度较慢。
在串行传输时，接收端为从串行数据码流中正确地划分出发送的一个个字符所采取的措施，称为字符同步。根据实现字符同步的方式的不同，串行传输分为异步传输和同步传输。
虽然串行传输速度慢，但是它的抗干扰能力强，传输距离远，因此许多监控设备一般都配有串行通信接口，在SCADA系统中也广泛使用串行通信方式进行监督控制与数据采集。
同步传输是指以一定的时钟节拍来发送数据信号。这个时钟可以是由参与通信的设备或器件中的一台产生的，也可以是由外部时钟信号源提供的。时钟可以有固定频率，也可以间隔一个不规则的周期进行转换。所有传输的数据位都和这个时钟信号同步。在同步传输时，不是独立地发送每个字符，而是连续地发送位流，并且不需要每个字符都有自己的开始位和停止位，而是把它们组合起来一起发送，这些组合称为数据帧，简称为帧。
在异步传输中，每个节点都有自己的时钟信号，每个通信节点必须在时钟频率上保持一致，并且所有的时钟必须在一定误差范围内相吻合。在异步传输中，并不要求收发两端在传送信号的每个数据位时都同步。例如，在单个字符的异步传输中，在传输字符前设置一个启动用的起始位，预告字符信息代码即将开始；在信息代码和校验信号结束后，设置一个或多个停止位，表示该字符已结束。在起始位和停止位之间，形成一个需要传送的字符，起始位对该字符内的各数据位起同步作用。
同步传输通常要比异步传输快且传输效率更高，但是异步传输实现起来比较容易，对线路和收发器的要求较低，实现字符同步也比较简单，收发两端的时钟信号不需要精确同步，异步传输的缺点是多传输了用于同步目的的字符，降低了传输效率。
在数据通信过程中，由于各种干扰及传输线路本身等因素，在传输过程中不可避免地会发生错误，为了提高通信系统的传输质量而采取的检测与校正方法就是差错控制。在计算机网络中，差错控制通常是在数据链路层进行的。通过差错控制可以减少通信过程中的传输错误。差错检查的目的是让报文分组中包含使接收端发现差错的冗余信息，但它不能确定是哪一位出错，也不能纠正传输中的差错；而差错纠正的目的是让报文中每个传输的报文分组中带有足够的冗余信息，使接收端能发现并自动纠正差错。差错纠正在功能上优于差错检测，但实现起来更复杂，造价更高。差错检测原理简单、容易实现、编码与解码速度快，应用广泛。
差错控制方式有两类：一类是当接收端检测到接收的数据有差错时，接收端自动纠正差错；另一类是接收端检测出差错后不是自动纠错，而是反馈给发送端一个表示错误的应答信号，要求重发，直到正确接收为止。目前常用的差错控制方式有以下3种。
（1）反馈纠错。
反馈纠错是指发送端发送的码字具有检错能力，接收端先根据协议检测所接收的码字是否有错误，再通过反馈信道把判决结果反馈给发送端，要求发送端重传差错信息，直到正确接收为止。这种方法的优点是检错码简单、易于实现、冗余编码少，可以适应多种不同的信道，对突发差错更加有效。
（2）前向纠错。
前向纠错是指发送端将信息码元按照一定的规则加上监督信息，构成纠错码，纠错码的纠错能力有限。当接收的码字中有差错且在该码字的纠错能力之内时，接收端会自动纠错。与反馈纠错相比，前向纠错不需要反馈信道，可以进行单向通信，译码实时性高，控制电路简单；但所需要的编译码设备复杂、冗余位多、编码效率低，当差错超过码字的纠错能力时无法纠错。
（3）混合纠错。
混合纠错是反馈纠错与前向纠错两种方式的结合。当接收端收到码字后判断有无差错，若差错在编码的纠错能力之内，则自动纠错；若差错超过编码的纠错能力，则通过反馈信道命令发送端重发，以纠正错误，直到正确接收为止。
差错检测就是监视收到的数据并判别是否发生了传输错误。差错检测仅仅识别出错现象而不识别错误在哪儿。差错检测常用的方法有以下两种。
（1）奇偶校验码。
奇偶校验码是一种最简单、实用的检错码，是指通过增加冗余位来使码字某些位中“1”的个数保持为偶数或奇数的编码方式。异步通信系统中使用偶校验和奇校验这两种方法。在奇偶校验中，一个单独的位（奇偶校验位）被加在每个字符上，以使一个字符中“1”的总数要么是奇数（奇校验），要么是偶数（偶校验）。奇偶校验可能会漏掉大量的错误，但是应用起来很简单。
（2）循环码（Cyclic Redundancy Check，CRC）。
纠错码虽然能纠正数据的错误，但是纠错码的冗余位比检错码多得多，也就是说，它的编码效率比检错码低得多，会使网络传输效率降低。而CRC码是一种检错率高、编码效率高的检错码，它除了能检查出离散错，还能检查出突发错。
CRC码的原理：任何由二进制数位组成的代码，都可以和一个只有“1”和“0”为系数的多项式建立一一对应关系。例如，如果要发送的信息 M （ x ）的二进制代码为1110101，则 M （ x ）= x 6 + x 5 + x 4 + x 2 + x 0 。
由此可见，
k
位要发送的信息位，可对应于一个
k
-1次多项式。如果传送的码字总长为
n
，则
n
=
k
+
r
，
r
是冗余位的位数。在数据传输过程中，生成某一个多项式
G
（
x
），当
G
（
x
）为
n
位时，其冗余位最多为
n
-1位，对应一个
n
-1次多项式
R
（
x
）。在校验时，发送方和接收端根据
的原理，在发送方将
M
（
x
）与
R
（
x
）一起发送，则接收端满足
，所以接收端只要满足余数为0即可。
接收端的校验过程就是用 G （ x ）来除接收到的码字多项式的过程。假设接收端收到的数据位串是100100001，其生成的多项式所对应的数据位串是1101。接收端校验过程如下：用100100001除1101，若余数为0，则说明传输正确；若余数不为0，则表示有差错。