SCADA系统的设计与开发要比一般的PLC控制系统要复杂许多。SCADA系统的设计与开发主要包括3个部分的内容：上位机系统设计与开发、下位机系统设计与开发、通信网络的设计与开发。SCADA系统的设计与开发具体内容会随系统规模、被控对象、控制方式等不同而有所差异，但系统设计与开发的基本内容和主要步骤大致相同。一个完整的SCADA系统设计与开发步骤，如图
SCADA系统需求分析与总体设计
在进行设计前，首先要深入了解生产过程的工艺流程、特点；主要的检测点与控制点及它们的分布情况；明确控制对象所需要实现的动作与功能；确定控制方案；了解业主对监控系统是否有特殊的要求；了解用户对系统安全性与可靠性的需要；了解用户的使用和操作要求；了解用户的投资概算等。
在了解这些基本信息后，就可以开始总体设计。首先要统计系统中所有的I/O点，包括模拟量输入、模拟量输出、数字量输入、数字量输出等，确定这些点的监控要求，如控制、记录、报警等，
表给出了模拟量输入信号列表数字量输入信号列表。在此基础上，根据监控点的分布情况确定SCADA系统的拓扑结构，主要包括上位机的数量和分布、下位机的数量和分布、网络与通信设备等。在SCADA系统中，拓扑结构很关键，一个好的拓扑结构可以确保系统的监控功能被合理分配，网络负荷均匀，有利于系统功能的发挥和稳定运行。拓扑结构确定后，就可以初步确定SCADA系统中上位机的功能要求与配置，上位机系统的安装地点和监控中心的设计；确定下位机系统的配置及其监控设备和区域分布；确定通信设备的功能要求和可能的通信方式及其使用和安装条件；在这3个方面确定后，编写相应的技术文档，和业主及相关的技术人员对总体设计进行论证，以优化系统设计。至此，SCADA系统的总体设计就初步完成了。
有所降低。所以，一般在CPU时间允许的情况下，尽量采用软件实现，如果系统控制回路较多、CPU任务较重，或某些软件设计比较困难，则可考虑用硬件完成。这里可以举一个例子，在三菱电机FX和Q系列控制系统中，有专门的温度控制硬件模块，即该模块内有PID等控制算法。因此，在进行温度控制时，可以直接采用这样的模块，这就是硬件控制方案。若不采用这样的模块，而是利用PID指令编写温度控制程序并下载到CPU中，就属于采用软件的方式实现温度控制。此外，PLC控制也是一种典型的用软件来替代硬件控制的方案。
总体设计后将形成系统的总体方案。
总体方案确认后，要形成文件，建立总体方案文档。系统总体设计文件通常包括以下内容。
（1）主要功能、技术指标、原理性方框图及文字说明。
（2）SCADA系统总体通信网络结构、性能与配置。
（3）上、下位机的配置、功能及性能，数据库的选用。
（4）主要的测控点和控制回路；控制策略和控制算法设计，例如，PID控制、解耦控制、模糊控制和最优控制等。
（5）系统的软件功能确定与模块划分，主要模块的功能、结构及流程图。
（6）安全保护设计，联锁系统设计。
（7）抗干扰和可靠性设计。
（8）机柜或机箱的结构设计，电源系统设计。
（9）中控室设计，操作台设计。
（10）经费和进度计划的安排。
对所提出的总体设计方案要进行合理性、经济性、可靠性及可行性论证。论证通过后，便可形成作为系统设计依据的系统总体方案图、表和设计任务书，以指导具体的系统设计、开发与安装工作。SCADA系统类型确定与设备选型
与其他的控制系统相比，SCADA系统的设备选型范围更广，灵活性更大。在进行设备选型前，首先要确定所选用的系统类型。由SCADA系统解决方案的多样性，因此，要通过深入地分析，在满足用户需求的前提下，为用户选择一个性/价比较高的系统，让最终用户满意。
1．系统类型的确定
一般而言，SCADA系统上位机选择通常是商用计算机或工控机，再配置服务器。主要的不同体现在下位机和通信网络。主要的下位机有以下几种。
（1）PLC或PAC——适合于模拟量比较少，数字量较多的应用。
（2）各种RTU——适合于监控点极为分散，且每个监控点I/O点不多的应用。
（3）具有通信接口的仪表——适合于以计量为主的应用，如热电厂热能供应计量和监控等。
（4）PLC与分布式模拟量采集模块混合系统——适合于模拟与数字混合系统，用户对系统价格比较敏感，且模拟量控制要求不高的应用。
（5）其他各种专用的下位机控制器，如本书9.4.3节介绍的抽油机控制器。
当然，对于一些小的系统可以采取集中监控方式，即硬件选用商用机或工控机计算机，再配置各种数据采集板卡或远程数据采集模块，应用软件采用通用软件，如Visual Basic、Visual C++等开发。
上述下位机系统中，多数都具有系列化、模块化、标准化结构，有利于系统设计者在系统设计时根据要求任意选择，像搭积木般地组建系统。这种方式能够提高系统开发速度，提高系统的技术水平和性能，增加可靠性，也有利于系统维护。
与一般的计算机控制系统相比，SCADA系统中通信方式最为多样和复杂，其包含的通信网络和层次也比较多，特别是对于大型SCADA系统。通信系统的详细选型与设计可以参考本书第2章。
2．设备选型
SCADA系统的设备选型包括以下几个部分。
1）上位机系统选型
上位机系统选型主要选择监控主机、操作计算机、服务器及相应的网络、打印、UPS等设备。计算机品牌较多，可以选择在CPU主频、内存、硬盘、显示卡、显示器等各方面满足要求的品牌计算机。当然，若对可靠性要求更高，可以选择工控机。一般而言，工控机的配置要比商用机的配置要低一些（同样配置的工控机与商用机比较，工控机的上市时间更晚）。设计人员可根据要求合理地进行选型。监控中心的计算机多配置大屏幕显示器。在许多大型SCADA系统监控、调度中心，一般都配置有大屏幕显示系统或模拟屏，以方便对系统的监控和调度，但这些设备要专门的厂家来设计制造。
上位机在选型时还要考虑组态软件、数据库和其他应用软件，以满足生产监控和全厂信息化管理对数据存储、查询、分析和打印等的要求。
2）下位机选型
根据所确定的下位机类型，选择相应的产品。下位机产品的选择范围极广，现有的绝大多数产品都能满足一般SCADA系统对下位机的功能要求。建议选择主流厂商的主流产品，这样维护、升级、售后服务都有保证，系统开发时能有足够的技术支持和参考资料。而且这类产品用量大，用户多，其性能可以得到保证。
下位机选择时，要特别注意下位机的控制器模块的内存容量、工作频率（扫描时间）、编程方式与语言支持、通信接口和组网能力等，以确保下位机有足够的数据处理能力、控制精度与速度，方便程序开发和调试。下位机的选择还要考虑到所选用的组态软件是否支持该设备。
在进行I/O设备选择时，要注意I/O设备的通道数、通道隔离情况、信号类型与等级等。对于模拟量模块还要考虑转换速率与转换精度。下位机系统数字量I/O设备选型时，对于输出模块，要注意根据控制装置的特性选择继电器模块、晶体管模块还是晶闸管，要注意电压等级和负载对触点电流的要求；对于输入模块，要注意是选源型设备还是漏型设备（如果有这方面的要求）。另外，还要注意特殊功能模块与通信模块的选择。
