2. 车间监控对象与需求分析

需求分析是SCADA项目成败的第一道关口。很多车间监控系统上线后“不好用”，根源往往不在组态或通信，而在于前期没有把监控对象、数据点、实时性和可靠性要求梳理清楚。本节围绕“监控什么、要什么指标、怎么写成规格”三个问题展开，并给出可直接套用的调研方法。

一、典型车间设备与工艺对象

车间监控对象通常分为四层：设备层（电机、变频器、阀门、气缸、机器人、AGV）、单元层（加工单元、装配单元、检测单元、包装单元）、公用工程层（空压机、冷却水、除尘、配电柜、照明）、环境与安全层（温湿度、烟感、门禁、急停回路）。以一条典型机加工车间为例，可梳理出如下对象清单：

• 数控机床 8 台：监控运行/待机/报警状态、主轴转速、进给倍率、程序号、刀具寿命。
• 机器人工作站 2 套：监控节拍、关节温度、报警代码、安全门状态。
• 空压机 2 台：监控排气压力、排气温度、加载/卸载状态、运行小时。
• 冷却水泵 3 台：监控启停、电流、出口压力、故障信号。
• 车间环境：4 个温湿度测点、2 个烟感、1 套急停回路。

对象梳理的关键是“可观测、可控制、可关联”：每个对象要能对应到具体的物理测点或通信地址，否则后续无法组态。

二、监控参数与数据点分类

数据点可按用途分为四类，分类直接决定采集周期和存储策略：

以一台空压机为例，其数据点可细化为：运行状态（DI）、排气压力（AI，0～1.6 MPa）、排气温度（AI，0～120 ℃）、加载状态（DI）、运行小时（累计量）、故障代码（整型）。一个中等规模车间，数据点总量通常在 800～3000 点之间，需在需求阶段估算规模，用于选型和授权核算。

三、实时性、可靠性与安全性需求

实时性要区分“人眼可接受”和“控制闭环需要”。监控画面刷新 1 s 内即可满足操作员观察；但急停、安全门等安全信号必须走硬线或安全PLC，不能依赖SCADA轮询。报警从产生到画面弹出，建议不超过 2 s。

可靠性需明确三个指标：通信中断后的自动重连时间（建议≤10 s）、历史数据断点续传能力、服务器冗余方式（冷备/热备）。对于关键设备，应要求采集网关具备本地缓存，网络恢复后补传。

安全性包括操作权限分级（操作员/工程师/管理员）、控制指令二次确认、操作日志审计、以及SCADA网络与办公网隔离。涉及远程控制的点位，必须明确“谁可以控、控什么、是否需要现场确认”。

四、需求规格说明书编写方法

SRS不必写成厚文档，但必须可验证。推荐按“对象—点位—指标—验收”四段式组织，每条需求都要有编号和验收方法。例如：

REQ-012  空压机排气压力监控
对象：1#空压机
点位：AI，地址 Modbus 40001，量程 0~1.6 MPa
采集周期：2 s
显示：趋势曲线保留 30 天
报警：>1.4 MPa 高报，>1.5 MPa 高高报
验收：断开模拟量输入，画面应在 3 s 内显示断线并报警

编写时注意：需求要写“可观测的结果”，而不是“实现方式”。例如写“报警响应≤2 s”，而不是“使用某品牌报警控件”。

五、案例车间需求调研实战

以某机加工车间为例，调研分三步走。第一步现场走线：按设备编号逐台记录铭牌、通信接口（如西门子S7-1200走S7协议、空压机走Modbus RTU）、已有仪表和可引出信号。第二步访谈操作员与维修工：问三个问题——“你平时最关心哪几个数？”“哪些故障最耽误生产？”“现在怎么判断设备是否正常？”把回答转成数据点和报警条件。第三步核对与确认：将整理出的点位表返回车间，由设备主管逐项确认量程、报警值和优先级。

完成调研后，应输出一份可评审的SRS，并组织一次由工艺、设备、电气、IT四方参加的评审会。评审重点不是文字是否漂亮，而是：点位是否齐全、量程和报警值是否合理、实时性指标是否可测、安全权限是否明确。只有这些确认后，才进入选型和组态阶段。