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作为生产过程和事务管理自动化最为有效的一类自动化系统，SCADA系统的结构如图1.13所示，主要包含以下3部分。
（1）分布式的数据采集系统，也就是通常所说的下位机。
（2）过程监控与管理系统，即上位机。
（3）数据通信网络，包括上位机网络、下位机网络、将上位机和下位机连接的通信网络。上位机、下位机中的“上、下”实际是指这些测控设备与现场的距离的远近程度。
图1.13 SCADA系统的结构
SCADA系统的这三部分的功能与作用不同，但这三部分的有效集成构成了功能强大的SCADA系统，完成了对整个过程的现场直接控制和远程监控。
SCADA系统采用了“管理集中、控制分散”的集散控制思想，因此，即使上位机和下位机的通信中断，现场的测控装置也能正常工作，从而确保受控的物理过程的安全和可靠运行。
下位机一般来讲是各种智能节点，这些下位机都有自己独立的系统软件和由用户开发的应用软件。这些智能节点不仅可以完成数据采集功能，还能完成对设备或过程的直接控制。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）。
下位机的使用也有典型的行业特性。主要的下位机有远程终端单元、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。近年来，随着工业互联网和边缘计算的兴起，新型的边缘控制器产品也不断出现，其功能已超越了传统下位机的范畴。
无论选用何种形式的下位机，其地位和作用都是一样的，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。
由于在SCADA系统中，上位机和下位机的通信可能中断，因此要求下位机系统具有自主控制能力。此外，对于I/O模块，也要求其具有安全值设置等功能。如PLC和一些RTU的I/O模块可以设置初始状态或程序停止运行时的输出状态。
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作为体现“测控分散、管理集中”思路的产品，在提高信号传输可靠性、减轻主机负担、减少信号电缆用量、节省安装费用等方面具有一系列优点。
RTU的主要作用是进行数据采集及本地控制，当进行本地控制时，作为系统中一个独立的工作站，RTU可以独立完成连锁控制、前馈控制、反馈控制、PID等工业上常用的控制调节功能；当进行数据采集时，作为一个远程数据通信单元，RTU可以完成或响应本站与中心站或其他站的通信和遥控任务。
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。I/O模块上的I/O通道是RTU与现场信号的接口，这些接口在符合工业标准的基础上有多种样式，满足多种信号类型。I/O模块一般都插接在RTU的总线板槽上，通过总线与CPU相连。这种结构易于I/O模块的更换和扩展。除I/O通道外，RTU的另一个重要接口是RTU的通信端口，RTU具有多个通信端口，以便支持多个通信链路。RTU能执行的任务流程取决于下载到CPU中的程序，早期，RTU产品主要是梯形图编程语言，甚至支持C语言编程。目前的RTU编程语言多数采用IEC61131-3国际标准规范语言。
与常用的PLC相比，RTU具有如下特点。
（1）同时提供多种通信端口和广泛的协议支持。RTU产品往往在设计之初就预集成了多个通信端口，包括以太网和串口（RS-232/RS-485）。这些端口满足远程通信和本地通信的不同要求，包括与中心站建立通信，与智能设备（流量计、报警设备等）、就地显示单元和终端调试设备建立通信。RTU产品采用Modbus RTU、Modbus ASCII、Modbus TCP/IP等标准协议，具有广泛的兼容性。面向电力等领域的RTU都支持DNP 3.0或IEC60870-5-101/4协议。一些新型产品还具有GSM/GPRS和视频模块，支持MQTT协议，数据可以直接上云平台。RTU产品的通信端口一般具有可编程特性，支持对非标准协议的通信定制。
（2）提供大容量程序和数据存储空间。RTU产品的一个重要特征是能够在特定的存储空间连续存储/记录数据，这些数据可标记时间标签。当通信中断时，RTU就地记录数据，通信恢复后，可补传和恢复数据。
（3）具有高度集成的、更紧凑的模块化结构设计。紧凑的、小型化的产品设计简化了系统集成工作，适合无人值守站点或室外应用的安装。高度集成的电路设计提高了产品的可靠性，同时具有低功耗特性，还可以简化备用供电电路的设计。
（4）更适应恶劣环境下的应用。PLC要求环境温度为0℃～55℃，安装时不能放在发热量大的元件下面，四周通风散热的空间应足够大。为了保证PLC的绝缘性能，空气的相对湿度应小于85%（无凝露）。否则会导致PLC部件的故障率提高，甚至损坏。RTU产品就是为适应恶劣环境而设计的，通常RTU产品的设计工作环境温度为-40℃～60℃。某些RTU产品具有DNV（挪威船级社）等认证，适合在船舶、海上平台等潮湿环境下应用。
正是RTU完善的功能使得RTU产品在SCADA系统中得到了大量应用。国内外有许多公司从事相关产品的研发和生产，但不同厂家的RTU通常自成体系，有自己的组网方式和编程软件，开放性较差。目前主要的RTU产品有美国SIXNET公司的VersaTRAK IPm、SiteTRAK RTU、Remote TRAK RTU等系列产品；MOX公司的OC、Unity和IoNix控制器；艾默生过程管理公司的ROC800、FB107；OPTO 22公司的OPTOMUX及SNAP；澳大利亚埃波罗（ELPRO）公司的EP105一体化RTU；北京安控科技股份有限公司的Super E40、E50；北京华迅通信电子技术公司的eNET无线RTU等。
RTU产品有鲜明的行业特性，不同行业的产品在功能和配置上有很大的不同。RTU主要运用在电力系统中，在其他需要遥测、遥控的应用领域也得到了广泛应用，如在油田、油气输送、水利等行业，RTU也有一定的使用。图1.14所示为油气行业常用一体化与模块式RTU，图1.15所示为电力行业常用RTU。
图1.14 油气行业常用一体化与模块式RTU
图1.15 电力行业常用RTU
在电力自动化系统中，还有更加专业的现场终端设备，包括馈线终端设备（FTU）、配变终端设备（TTU）和开闭所终端设备（DTU）。
FTU是装设在馈线开关旁的开关监控装置。这些馈线开关指的是户外的柱上开关，如10kV线路上的断路器、负荷开关、分段开关等。一般来说，要求1台FTU监控1台柱上开关，主要原因是柱上开关大多分散安装，若遇到两者同杆架设的情况，则可用1台FTU监控两台柱上开关。
TTU监测并记录配电变压器的运行工况，根据低压侧三相电压、电流采样值，每隔1～2分钟计算一次电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、功率因数、有功电能、无功电能等运行参数，记录并保存一段时间（一周或一个月）上述数组的整点值，电压、电流的最大值、最小值及其出现时间，以及供电中断时间、恢复时间。配网主站通过通信系统定时读取TTU测量值及历史记录。TTU的构成与FTU类似，由于只有数据采集、记录与通信功能，而无控制功能，因此其结构要简单得多。
DTU一般安装在常规的开闭所（站）、户外小型开闭所、环网柜、小型变电站、箱式变电站等处，完成对开关设备的位置信号、电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电能量等数据的采集与计算，对开关进行分合闸操作，实现对馈线开关的故障识别、隔离和对非故障区间的恢复供电。部分DTU还具备保护和备用电源自动投入的功能。
典型的小型PLC产品有三菱的FX3U及FX5U、西门子的S7-200Smart及S7-1200、欧姆龙的CPM系列、罗克韦尔的MicroLogix等。一些中大型的SCADA系统的下位机会选用中大型PLC产品，如三菱的Q系列、西门子的S7-300和S7-1500、罗克韦尔的ControlLogix、施耐德的Quantum和M580系列等。由于这些产品性价比高、可靠性高、产品种类极为丰富、编程方便，因此在各种SCADA系统中得到越来越广泛的应用。
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。
近年来，主要的工业控制厂家都推出了一系列PAC产品，包括罗克韦尔自动化的ControlLogix5000系统、艾默生过程管理公司的PACSystem 3i和7i（从通用电气公司收购而来）、施耐德的PAC和ePAC、倍福Beckoff公司的CX1000、泓格科技的WinCon/LinCon系列和PAC-7186EX、研华公司的ADAM-5550KW和APAX-5000系列等。这些生产PAC设备的厂家可以分为两类，一类是传统的PLC厂商，另一类是以生产工业PC和配套工业控制产品起家的厂商。测控仪器领域大厂——美国NI公司把用LabVIEW编程的Compact FieldPoint称作PAC，不过该产品不支持IEC61131-3的编程方式，严格来说，它并不是典型的PAC。相比而言，其他在传统PLC和基于PC的控制设备基础上衍生而来的产品更符合PAC的要求。
PLC、PAC和基于PC的控制设备是目前几种典型的工业控制设备，PLC和PAC从坚固性和可靠性上要高于PC，但PC的软件功能更强。一般认为，PAC是高端的工业控制设备，其综合功能更强，当然，其价格也比较贵。例如，倍福公司采用基于PC的控制技术的PAC产品，使用高性能的现代微处理器及支持多种编程语言的一体化集成软件开发平台，将PLC、可视化、运动控制、机器人技术、安全技术、状态监测和测量技术集成在同一个控制平台上，可提供具有良好开放性、高度灵活性、模块化和可升级的自动化系统，不仅可以作为控制器使用，还集成了监控功能，整体功能十分强大。当独立使用PLC或PC不能提供很好的解决方案时，该类产品是一个较好的选择。
城市公用事业系统（如对水、电、气的远程监控，对热电企业的热网计量，对蒸汽计量的远程监控）大量采用SCADA系统。与其他一些工业过程的SCADA系统相比，它们更加侧重数据采集、信息集中管理与远程监管，对远程控制功能的要求较低。在这类SCADA系统中，大量使用各种现场仪表作为下位机，如智能流量计量表、冷量热量表、智能巡检仪等。还可以采用各种智能控制仪表与模拟仪表配套计量。采用智能控制仪表后，下位机系统具有更强的控制功能，若不需要控制功能，则可以直接将具有通信接口的现场仪表作为下位机。近年来，以无线抄表方式构成的城市公用事业SCADA系统就是这类应用的发展示例。在这类应用中，采集终端先通过无线方式采集分散的用户仪表数据，再通过有线方式或无线方式与上层集中器或SCADA服务器通信。
近年来，随着IT与OT的融合需求不断增加，以及云计算、大数据的兴起，如图1.16（a）所示的传统的数据采集、传输与处理方案不能很好地满足新需求。在数据源附近具有更强的数据处理与控制功能、人机界面功能、通信功能和信息安全功能，且易于部署、升级和维护的新的解决方案逐步出现，如图1.16（b）所示。这类解决方案不仅克服了传统解决方案的不足，还避免了工业数据传输到云平台时出现的通信瓶颈、信息安全和实时处理能力不足等问题。
图1.16 两类从边缘到云端的解决方案
新型解决方案的核心是边缘设备，边缘设备增强的计算等功能实现了数据在网络边缘侧（也是现场设备侧）的分析、处理与存储，不仅减少了对云端的依赖，还提高了数据的安全性。边缘计算对数据的本地处理、控制与通信的要求超出了传统的PLC等现场控制器的能力。因此，一种满足工业现场使用环境，集成PLC（包含本地和远程I/O）、PC（包含人机界面）、工业网关（包含部分信息安全功能）、机器视觉、设备联网等功能于一体的设备逐步出现。该设备能同时实现多重控制（过程控制、逻辑控制、运动控制）、数据采集与发布、实时运算、数据库连接与云端连接，并成为IT与OT融合的重要桥梁，这样的边缘设备称为边缘控制器（Edge Controller）。
边缘控制器的出现大大降低了数据传输节点的设备的数量，并简化了传输流程，使IT与OT的融合更加便捷，使系统的安全性和可靠性得以提高。目前，美国OPTO 22公司的groov EPIC、我国台湾研华公司的WISE-5580边缘控制器等产品都得到了应用。贝加莱公司根据用户的不同需求，推出了3类边缘控制器产品。在未来SCADA系统的开发中，边缘控制器有很大的应用潜力。
美国OPTO 22公司于2018年推出了groov EPIC（边缘可编程工业控制器）。该产品在硬件上采用工业四核ARM处理器和固态存储，集成双独立Gb以太网口、HDMI、USB、串口和Wi-Fi适配器，集成高分辨率彩色触摸屏，集成电源模块和I/O模块底板。该产品在软件上采用开源Linux操作系统及一系列控制/计算等编程环境、HMI开发和运行环境等，具体如下。
（1）基于Web的软件工具groov MANAGE，实现现场或远程配置，部署和调试功能。
（2）基于流程图的PAC Control编程环境，支持脚本及可视化调试，有450多个指令集。
（3）CODESYS V3开发环境及CODESYS runtime，支持IEC61131-3的5种语言。
（4）用于创建安全的操作界面软件groov View，用于EPIC触摸屏、移动或PC的Web浏览器。
（4）提供OPC-UA驱动的Ignition Edge，支持罗克韦尔、西门子和施耐德等的控制器。
（5）MQTT传输工具及Sparkplug载荷，用于进行有效的数据通信。
（6）开源Node-RED，用于连接云应用、数据库、数据流等API。
（7）RESTful API，用于EPIC控制器。
基于边缘控制器的从边缘到云端的工业互联网解决方案如图1.17所示。可以看出，边缘控制器在控制层面融合了传统控制器的功能，在监控层面实现了传统PC的功能，在网络通信层面实现了工业网关的功能；对OPC UA和MQTT等协议的支持满足了物联网应用对数据通信的需求；对SQL Server等数据库的支持满足了批处理等应用对数据访问的需求；对Node-RED、C/C++、Java和Python等语言的支持满足了IT与OT工程师开发各类应用程序时对编程语言的需求。
图1.17 基于边缘控制器的从边缘到云端的工业互联网解决方案
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。实际的SCADA系统上位机系统到底如何配置还要根据系统规模和要求而定，最小的上位机系统只要有一台PC即可。为了提高可靠性，上位机系统还可以实现冗余，即配置两台SCADA服务器，当一台SCADA服务器出现故障时，系统自动切换到另外一台SCADA服务器工作。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。处理数据后，告知用户设备的状态（报警、正常或报警恢复），这些处理后的数据可能被保存到数据库中，也可能通过网络系统被传输到不同的监控平台上，还可能与别的系统（如MIS、GIS）结合形成功能更加强大的系统；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。
结构复杂的SCADA系统可能包含多个上位机系统。即系统除了有一个总监控中心，还包括多个分监控中心。如对西气东输监控系统这样的大型系统而言，就包含多个地区监控中心，它们分别管理一定区域的下位机。采用这种结构的好处是系统结构更加合理、管理更加分散、可靠性更高。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。
一些企业的调度中心可以以SCADA系统上位机的功能为基础构建，详见本书第8章的案例介绍。
通过完成不同功能的计算机及相关通信设备、软件的组合，整个上位机系统可以实现如下功能。
（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。
上位机系统硬件主要包括计算机、服务器、网络与通信设备等。这里讨论一下上位机系统的计算机到底是选用工控机还是商用机。
在SCADA系统发展初期，上位机系统普遍采用工控机。因为工控机在商用机上进行了改装与加固，以适应工业应用的要求，主要体现在以下几个方面。
（1）结构设计更合理——与商用机相比，多数工控机都具有无源底板，采用CPU卡件的形式实现商用机的底板功能。普遍使用全钢结构的标准机箱，机箱上带有滤网、减振器和加固压条等装置，配备多个冷却风扇，使机箱内部保持空气正压。
（2）可靠性高——工控机对主要的硬件设备，如电源、主板、机箱等都采取了特别的强化措施，其平均无故障时间可以达到数万小时。
（3）适应恶劣环境——工控机在电磁干扰严重、电源电压波动较大、振动幅度大、温度变化较大及粉尘较多的恶劣环境下也能正常运行。
然而，近年来，随着商用机的可靠性的不断增强，以及商用机与工控机之间较大的价格差距，SCADA系统选用商用机作为上位机已经十分普遍。对可靠性要求高的场合可以采用热备等方式。由于工作人员通过操作员站实现监控操作，这就要求操作员站及其系统软件具有高稳定性和高可靠性，能够快速地从故障中恢复。目前普遍使用工作站作为操作员站主机，并配置高性能CPU、内存、RAID冗余硬盘结构及光盘驱动器等大容量外部数据存储设备。
通信网络可以实现SCADA系统的数据通信，是SCADA系统的重要组成部分。与一般的过程监控相比，通信网络在SCADA系统中扮演的作用更为重要，这主要是因为SCADA系统监控的过程大多具有地理分散的特点。在一个大型SCADA系统中，包含多种层次的网络，如设备层总线、现场总线，在控制中心中有局域网，而连接上位机和下位机的通信形式更是多种多样，既有有线通信，也有无线通信。有些重要系统还采用卫星设备。从图1.1中也可以看出SCADA系统通信的层次性和复杂性。与SCADA系统通信相关的知识详见本书第2章。
检测仪表和执行器是控制系统非常重要的设备，没有准确的现场信号和执行器的准确动作，再好的控制算法都不能实现高性能控制。工业控制系统最容易出现故障的部分就是传感器和执行器。可将检测仪表和执行器看作下位机系统的一部分，由于它们在SCADA系统中起重要作用，因此在这里单独进行介绍。
SCADA系统中监控的参数按照数据类型可以分为模拟量、数字量和脉冲量等，模拟量包括温度、压力、物位、流量等典型过程参数和其他各种参数，而数字量包括设备的启/停状态等。在不同的应用中，参数的类型相差很大，如在环境监控中，要大量采用各种分析仪表进行环境参数分析；在电力系统中，则要检测电流、电压、功率等参数。为了实现对这些参数的检测与监控，首先要通过各种检测仪表把这些参数转换为电量信号，然后把仪表输出与计算机的各种I/O接口连接，最终实现把模拟量转换为数字量，并被计算机采集。为了简化检测仪表与各种I/O设备的连接，通常要求检测仪表的输出是各种标准信号，如对于模拟量，采用4～20mA的标准电流信号，这些信号十分适合远距离传输。若检测仪表输出的不是标准信号，则可以通过相应的变送器将检测仪表输出信号转换为标准信号。相比而言，数字量的输入/输出要简单得多，实现起来较容易。
检测仪表在组成上包括检测元件（敏感元件或传感器）和转换电路。检测元件直接响应工艺变量，并转换为一个与之成对应关系的输出信号，这些信号可以是位移、电压、电流、电阻、电荷、频率、光量、热量等。当采用热电偶测温时，检测仪表将被测温度转换为热电势信号；当采用热电阻测温时，检测仪表将被测温度转换为电阻信号。由于一些检测仪表输出的是非标准信号，因此，还需要通过变送器把该信号转换为标准的电流信号或电压信号。当然，由于热电偶与热电阻在工业现场被大量使用，一般厂家的下位机系统有专门的热电偶与热电阻模块，因此也可以配置这类模块，而不需要进行信号转换。
通常要根据工艺特点，从测量精度、量程、仪表价格、使用环境、维护、备件等方面来进行仪表选型。随着技术的发展，新型检测仪表不断出现，许多过去难以测量的变量现在得以有较好的解决方案。由于非接触式检测仪表具有不少突出优点，因此目前在仪表选型上会优先考虑选用非接触式仪表。例如，污水处理厂的进水泵房液位检测目前已基本用超声波液位计代替了传统的投入式液位计。
执行器也称执行设备。执行器接收下位机（控制器）的输出，改变操纵变量，使生产过程或设备按照预定要求正常运行。在不同的行业中，执行器的类别不一样，如在生产过程监控中，出于生产安全方面的考虑，各种气动执行器得到广泛应用，典型的就是气动调节阀，还有各种气动开关阀门。而在制造业中，各种步进电机、变频器、伺服电机等调速设备得到广泛应用。执行器是控制系统的重要执行设备，要根据执行器的特点、现场使用要求（如使用环境、工艺介质特点、调节精度、调节速度）等进行合理选择。
气动执行器、电动执行器、液动执行器的比较如表1.1所示。
表1.1 气动执行器、电动执行器、液动执行器的比较
SCADA系统的发展经历了集中式SCADA系统、分布式SCADA系统和网络式SCADA系统三个阶段。与集中式SCADA系统结构对应的是所有的监控功能依赖于一台主机（Mainframe），采用广域网连接现场RTU和主机，其网络协议比较简单，开放性差，功能较弱。分布式SCADA系统结构充分利用了局域网技术和计算机PC化的成果，可以配置专门的通信服务器、SCADA服务器和操作员站，操作员站采用组态软件开发人机界面。网络式SCADA系统结构以各种网络技术为基础，控制结构更加分散化，信息管理更集中。系统普遍以客户机/服务器（Client/Sever，C/S）结构和浏览器/服务器（Browser/Server，B/S）结构为基础，多数系统结构上包含这两种结构，但以C/S结构为主，B/S结构主要用于支持Internet应用，以满足远程监控的需要。与第二代SCADA系统相比，第三代SCADA系统在结构上更加开放，兼容性更好，可以无缝集成到全厂综合自动化系统中。
由于SCADA系统的规模可以从几百点到几万点，用户对SCADA系统的需求是多样的，因此对其系统结构提出了很高的要求。SCADA系统应该具有良好的可扩展性，能够灵活构建其系统结构，可以适应从单机应用到多机多网等多种功能。例如，最简单的SCADA系统为单网单机，即一台计算机可以完成所有功能。比较复杂的SCADA系统是多网多机系统，这样的系统既可以完成所有的SCADA功能，又可以保障其可靠性、容错性。
目前出现的新型边缘控制器丰富了传统的SCADA系统的结构形式，也增加了传统的SCADA系统及其他工业控制系统的数据采集方式。边缘控制器直接部署在下位机附近，进行数据采集和现场控制，把数据送到云平台，通过云平台的远程监控与管理软件实现监控功能，或利用云平台的强大计算功能进行对数据的深度分析与处理。
在C/S结构中，客户机和服务器之间的通信以“请求-响应”的方式进行。客户机先向服务器发送请求，服务器再响应这个请求，如图1.18（a）所示。
图1.18 C/S结构和B/S结构
C/S结构最重要的特征如下：它不是一个主从环境，而是一个平等的环境，即在C/S结构中，各计算机在不同的场合既可能是客户机，也可能是服务器。在C/S应用中，用户只关心完整地解决自己的应用问题，而不关心这些应用问题由系统中的哪台或哪几台计算机来完成。能为应用提供服务的计算机，当其被请求服务时就成为服务器。一台计算机可能提供多种服务，一种服务也可能由多台计算机组合完成。与服务器相对应，提出服务请求的计算机在当时就是客户机。从客户应用的角度来看，这个应用的一部分工作在客户机上完成，其他部分的工作则在服务器（一个或多个）上完成。如在SCADA系统中，当SCADA服务器向PLC请求数据时，它是客户机，而当其他操作员站向SCADA服务器请求服务时，它就是服务器。显然，这种结构可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到客户端和服务器端来实现，降低了系统的通信开销。
需要说明的是，目前在移动端大量使用的App移动应用也属于C/S结构。App属于客户端，用户要想使用App，必须下载该App安装包到移动设备上并进行安装。传统互联网的使用使得C/S结构的应用减少，但在移动互联时代，C/S结构的应用又体现了新的特点。
随着Internet的普及和发展，以往的主机/终端和C/S结构都无法满足当前的全球网络开放、互联、信息随处可见和信息共享的新要求，于是就出现了B/S结构。
B/S结构的最大特点：用户可以通过浏览器访问Internet上的文本、数据、图像、动画、视频点播和声音信息，这些信息都是由许许多多的Web服务器产生的，每个Web服务器又可以通过各种方式与数据库服务器连接。在大型SCADA系统中，一般专门配置数据库服务器，该服务器中安装实时/历史数据库。
B/S结构的最大优点：客户机统一采用浏览器，这不仅让用户使用起来更方便，而且使得客户端不存在维护的问题。当然，软件开发和维护的工作不是自动消失了，而是转移到了Web服务器端。可以采用基于Socket的ActiveX控件或Java Applet程序等不同方式实现客户端与远程服务器之间的动态数据交换。ActiveX控件和Java Applet都驻留在Web服务器上，用户登录服务器后将其下载到客户机。Web服务器在响应客户程序的过程中，若遇到与数据库有关的指令，则交给数据库服务器解释执行，并返回给Web服务器，Web服务器再返回给浏览器。
对于大型分布式SCADA系统而言，B/S结构的引入有利于解决远程监控中存在的问题，已经得到主流的SCADA系统供应商的支持。不过考虑到网络安全等问题，B/S结构的应用实际上并未普及。即使是进行远程监控，仍然通过VPN等方式来实现，而不是直接不加防护就进行远程监控。此外，在企业信息网上，还按照信息安全规范进行防护，如设置非军事区（DMZ）、配置防火墙和网闸、进行安全审计等安全服务。
1）B/S结构的优点和缺点
B/S结构除了具有开发简单、共享性强的优点，还具有以下优点。
（1）具有分布性特点，可以随时随地进行查询、浏览等业务处理。
（2）业务扩展简单方便，通过增加网页即可增加服务器的功能。
（3）维护简单方便，只需要改变网页，即可实现同步更新。
B/S结构的缺点如下。
（1）个性化特点明显降低，无法实现具有个性化的功能要求。
（2）页面动态刷新、响应速度明显降低。
（3）功能弱化，难以实现传统模式下的特殊功能要求。
2）C/S结构的优点和缺点
C/S结构的优点如下。
（1）由于客户端实现了与服务器的直接相连，没有中间环节，因此响应速度快。
（2）操作界面漂亮、形式多样，可以充分满足客户自身的个性化需求。
（3）C/S结构的管理信息系统具有较强的事务处理能力，能实现复杂的业务流程。
C/S模式的缺点如下。
（1）需要专门的客户端安装程序，分布功能弱，主要针对点多面广且不具备网络条件的用户群体，不能够实现快速部署和配置。
（2）兼容性差，对于不同的开发工具，具有较大的局限性。若采用不同工具，则需要重新改写程序。
（3）开发成本较高，需要具有一定专业水准的技术人员才能完成。
一般而言，B/S结构和C/S结构具有各自的特点，都是流行的SCADA系统结构。在Internet应用、维护与升级等方面，B/S结构比C/S结构要强得多；但在运行速度、数据安全、人机交互等方面，B/S结构不如C/S结构好。