外观
西门子变电站自动化架构图谱：从 SICAM PAS 到 SIPROTEC V
核心判断：西门子的公开材料并不是一条产品整齐换代的单线历史，而是两条相互交织的演进线：一条是 SICAM 站控与自动化，从分布式服务器部署走向可在 IPC、服务器和虚拟化环境中运行的软件平台；另一条是 SIPROTEC 保护与间隔控制，从物理 IED、过程总线和集中式保护控制，进一步走向 SIPROTEC V 服务器化保护。工程配置、自动测试和网络安全贯穿两条线。
本文把此前搜集到、且能够辨认为“架构图”的材料集中整理。为了便于理解，使用“分系统控制 → 整站协同 → 软件定义”作为分析框架；这不是 Siemens 官方公布的“三代产品”命名，也不意味着旧产品在某一年被新产品整体替换。
先区分两个公司主体
SIPROTEC、SICAM、RUGGEDCOM 和 Electrification X 主要属于 Siemens AG / Smart Infrastructure 的电气化与自动化产品线；Noedra、变电站 EPC 和 PAC 集成服务图属于 Siemens Energy。两者不能仅因都带有 Siemens 名称而当成同一套产品架构。
一张表看清演进关系
| 分析阶段 | 典型架构 | 硬件形态 | 软件与产品 | 关键变化 |
|---|---|---|---|---|
| 分系统控制 | 控制中心—SCC—PAS Full Server/DIP—间隔设备 | 多台专用或工业计算机，保护仍在物理 IED | SICAM PAS、SICAM SCC、SIPROTEC | 功能按服务器、协议接入节点和 IED 分散部署 |
| 整站协同 | 控制中心—站控层—IEC 61850 站总线—IED—过程总线/MU | 站控计算机、IED、交换机、时钟、MU | SICAM 8/A8000/S8000、SIPROTEC 5、DIGSI 5 | IEC 61850、统一模型、时间同步和整站工程把分系统连起来 |
| 过渡形态 | 集中式保护控制（CPC）与物理 IED 混合 | 专用集中式控制硬件或冗余计算平台 | 集中式保护/间隔控制应用 | 功能集中，但未必采用虚拟机，也未必与硬件解耦 |
| 软件定义 | 服务器/IPC—实时 OS 或虚拟化层—多个软件功能实例 | 通用或变电站加固服务器，主/备部署 | SIPROTEC V、SICAM S8000、SICAM 8 应用 | 软件与硬件生命周期开始解耦，配置、测试、版本和安全成为核心 |
这张表还回答了一个容易混淆的问题：集中式控制位于数字站和全面软件定义之间，但集中化不等于虚拟化。 一台专用 CPC 把多个间隔功能集中起来，仍可能是“功能绑定专用硬件”；只有当功能被封装成可部署的软件实例，并由实时平台、虚拟机或容器承载，才进入软件定义范畴。
1. 官方历史总图：从硬接线到数字过程总线
读图。 Siemens 将变电站自动化历史画成四代：20 世纪 60 年代的标准电缆、1985 年的点对点连接、2004 年的 IEC 61850 数字站总线，以及“Today”的过程总线与 IoT。最重要的结构变化不是服务器数量，而是信息入口逐步从并行铜缆变为站总线，再下沉到过程总线和合并单元。
边界。 这是一张数字化通信与系统层次演进图，没有呈现虚拟机、服务器化保护或 SIPROTEC V，因此不能单独用来证明保护虚拟化。
原始出处： Siemens，《The Digital Substation》，PDF 第 13 页（文件页索引 12），图题 “Evolution of Substation Automation”。
2. 第一阶段：传统 SICAM PAS 的分布式站控
传统系统并非“没有软件”，而是软件与计算机角色绑定得更紧：SICAM SCC 负责 HMI，PAS Full Server 承担站控核心，DIP（Device Interface Processor）扩展协议和设备接入，保护与控制功能主要留在间隔层 IED。
2.1 Full Server + DIP：按接入规模分布式扩展
图中控制中心经企业网络到站内，SCC、Full Server、DIP 和间隔设备沿 Ethernet TCP/IP 与串口接入。这里的“分布式”是 PAS 应用与设备接入工作负载分布到多台计算机，不是今天语境下的虚拟化。
原始出处： Siemens，《SICAM PAS Overview》，文档号 E50417-X8976-C431-C8，Edition 05.2023，PDF 第 23 页，Figure 1-2。
2.2 冗余站控与小型站同机部署
上半部分展示冗余 SICAM SCC、冗余 Full Server 和双连接间隔设备；下半部分说明小型应用可以把 SICAM PAS 与 SICAM SCC 放在同一台计算机。它证明“合并部署”早已存在，但这种同机部署仍不等于虚拟化。
原始出处： Siemens，《SICAM PAS Overview》，Edition 05.2023，PDF 第 24 页，Figures 1-3、1-4。
2.3 中大型站：Full Server 与多个 DIP
中型应用将 SCC 与 PAS 分机；大型应用由 Full Server 加最多两个 DIP 扩展。传统架构的伸缩方式是“增加角色明确的计算机节点”，而软件定义架构更倾向在标准平台上增加软件实例或计算资源。
原始出处： Siemens，《SICAM PAS Overview》，Edition 05.2023，PDF 第 25 页，Figures 1-5、1-6。
历史归档图：2005、2007 与 2019（点击展开）
这些图用于证明 PAS 的长期部署逻辑，不作为现行选型依据。2005、2007 资料来自公开第三方镜像，原文版权页和图面显示为 Siemens 材料，但在线来源等级低于 Siemens 官方支持站。
出处： Siemens 项目资料《SICAM PAS System Description》，文内日期 2005-01-10；公开镜像：PDFCoffee。图示控制中心、HMI、Full Server、DIP 与多类间隔设备。
出处： 同上，《SICAM PAS System Description》（2005），Hot-Hot redundancy 架构页；公开镜像同上。
出处： Siemens，《SICAM PAS》演示材料，文件生成时间 2007-09-11；公开镜像：PDFCoffee。资料为历史演示稿，不代表当前版本。
出处： Siemens，《SICAM SCC Bedien- und Beobachtungssystem》，V9.04，文档号 E50417-H8900-C501-B3.01，Edition 05.2019，PDF 第 354 页。
3. 第二阶段：IEC 61850 把整站连成一个工程对象
3.1 物理 IED 数字站
这张图把客户主数据中心、控制中心、站控层、间隔层和过程层串起来：站总线承载 IEC 61850/IEC 104 等通信，过程网络承载 SV、GOOSE、PRP 和 PTP，保护继电器、控制继电器、故障录波和电能质量仍由不同物理装置承担。
它代表“整站协同”的关键基线：数据、网络和工程开始统一，但保护功能仍主要绑定物理 IED。
原始出处： Siemens Smart Infrastructure Hrvatska，《Virtualizirana zaštita & upravljanje》，CIGRE 2025 演示稿第 15 页。
3.2 CIGRE 2026 现场产品拓扑
现场产品墙把 SICAM HMI、S8000、A8000、GridPass、SIPROTEC 5 和 Reyrolle 接到站总线，并把控制中心与 Electrification X 放在上层。它更像“站控与产品组合图”，没有展示服务器化保护。
原始出处： CIGRE Paris Session 2026，Siemens 展台 A164，现场照片 078，拍摄归档；展会与展品主题可交叉核对 Siemens 的 CIGRE 2026 专题页。
第二块产品墙清楚区分 IEC 61850-8-1 站总线与 IEC 61850-9-2 过程总线，并展示 PTP Grandmaster、SIPROTEC 5、6MU85 合并单元和工程/投运/运维工具。这是 SIPROTEC V 的基础条件：现场量测和 I/O 需要先以标准化过程接口进入网络。
原始出处： CIGRE Paris Session 2026，Siemens 展台 A164，现场照片 080；CIGRE 官方会议信息。
4. 第二代与第三代之间：集中式控制
集中式保护控制（Centralized Protection and Control，CPC）解决的是“多个间隔功能是否必须各占一台装置”；虚拟化解决的是“功能是否能与某一台硬件解耦”。二者有关联，但不是同一概念。
CIGRE/IEEE 行业参考图：IED → CPC → 冗余 CPC → 服务器化（点击收起）
照片 190。 从机电/固态继电器、IED、IEC 61850 到站控系统的历史背景图。原幻灯片明确引用 IEEE Power System Relaying Committee WG K15 的 2015 报告，因此它是 CIGRE/IEEE 行业参考，不是 Siemens 产品代际图。
照片 194。 物理 IED、过程总线和备份 CPC 共存，说明集中式控制通常先以混合架构进入。
照片 197。 应用层、平台层、驱动层和硬件层被明确分开，FIH（Function Independent from Hardware）从系统拓扑问题变成软件接口问题。
照片 198。 冗余 CPC 加冗余过程接口单元，功能高度集中但图中没有 VM 或容器，属于“集中化但不一定虚拟化”的典型证据。
照片 199。 用设备数量、安装测试、维护、可靠性、更新和成本对五种架构评分；它强调集中化收益与共同失效风险要同时评估。
照片 200。 到这里才出现 VM、Container、Virtual Switch、Hypervisor、Host RTOS 和 Container Daemon，进入明确的虚拟化/容器化语义。
六图共同出处： CIGRE Paris Session 2026 技术报告现场屏摄，2026-08-25，照片 190、194、197—200。课件页眉为 CIGRE，部分页面引用 IEEE PSRC WG K15；这些照片与 Siemens 展区素材相邻归档，但不能据此认定为 Siemens 原创产品架构。
5. 第三阶段 A：站控系统虚拟化
5.1 CIGRE 2026 的“传统—虚拟化”直接对比
左侧 Conventional System 在站控层分设 Service、Monitor、Control、Security 等工业计算机；右侧把这些工作负载收敛到一台 Industrial PC 上，由 Hypervisor 承载 VM1—VM6。下方网络交换机、保护和现场设备仍保留。
因此这张图证明的是 站控层工作负载虚拟化，不能外推为“所有保护 IED 都已经消失”。这也是传统系统与虚拟化系统最直接的一张对比图。
原始出处： CIGRE Paris Session 2026，Siemens 展台 A164，现场照片 509；屏幕页标题 “Power Automation Solutions – Virtualization / Conventional to Virtualized”，图内标注 © Siemens 2026。
5.2 虚拟化必须放进安全分区与恢复架构
这张图把虚拟化平台放到 Substation Control Zone / Trusted Zone 内，并把 Service PC、日志、RBAC、证书管理、路由/防火墙、SICAM SCC、SICAM PAS/PQS、A8000、时钟和 SIPROTEC 5 纳入同一安全蓝图。右侧措施还覆盖补丁、备份恢复、恶意软件防护、数据完整性和安全远程访问。
它提示了虚拟化后的真正系统边界：减少计算机并不等于减少责任，反而需要把身份、证书、日志、补丁和恢复作为平台级能力。
原始出处： CIGRE Paris Session 2026，Siemens 展台 A164，现场照片 511；屏幕页标题 “Siemens Secure Substation Blueprint and Migration Service”，图内标注 Siemens EA OT Cybersecurity Services、© Siemens 2026 / CIGRE 2026。
6. 第三阶段 B：SICAM 8 把同一软件能力放到不同硬件
6.1 SICAM 8 平台家族
SICAM 8 把 Device Manager、S8000 软件、EGS 边缘硬件、A8000 嵌入式硬件和 Linux 放在同一平台图里。这里最关键的不是某一型号，而是“同一自动化平台可跨不同承载形态”。
原始出处： Siemens Smart Infrastructure Hrvatska，《Virtualizirana zaštita & upravljanje》，CIGRE 2025 演示稿第 40 页。
6.2 “SICAM A8000 or SICAM S8000 on IPC” 的整体架构
这张图把控制中心、站控层和现场层完整连接起来：
- SICAM A8000：软件运行在 Siemens 的嵌入式、模块化自动化硬件上；
- SICAM S8000 on IPC：相近的 SICAM 8 应用运行在工业 PC（Industrial PC）上；
- Virtualized SICAM S8000：进一步运行于控制中心或数据中心的虚拟化环境，可按需要冗余；
- 站控 HMI、IoT Gateway 与多种现场应用仍通过分层网络组合。
因此 “A8000 or S8000 on IPC” 不是两代产品互相替换，而是在同一功能位置选择不同承载：前者强调加固嵌入式硬件，后者强调软件部署与算力伸缩。
原始出处： Siemens Smart Infrastructure Hrvatska，《Virtualizirana zaštita & upravljanje》，CIGRE 2025 演示稿第 47 页。产品补充：SICAM S8000 官方页。
7. 第三阶段 C：SIPROTEC V 把间隔保护变成服务器软件
7.1 从物理 IED 到主/备服务器
与第 15 页相比，第 16 页把间隔层的多台保护、控制和录波装置替换为主硬件服务器与冗余服务器，过程层合并单元和过程网络仍然存在。这是“保护功能上移”的核心变化。
原始出处： Siemens Smart Infrastructure Hrvatska，《Virtualizirana zaštita & upravljanje》，CIGRE 2025 演示稿第 16 页。
7.2 软件栈：硬件、实时 Linux、核心系统和间隔应用
从下到上依次是变电站级计算机、实时 Linux、变电站核心系统、按间隔部署的 SIPROTEC 5 保护软件和 Web UI；工程侧继续使用 DIGSI 5 与 System Configurator。软件定义的价值由此变得具体：保护算法、运行平台、UI 与工程工具各自形成边界。
Siemens 2026 年发布信息称 SIPROTEC V 可在一套服务器方案中整合最多 60 台硬件 SIPROTEC 5 的功能。该数字以及 CAPEX、空间、碳排和生命周期节省均是厂商公布的方案指标，应在具体项目中结合间隔类型、冗余和测试范围验证。
原始出处： Siemens Smart Infrastructure Hrvatska，CIGRE 2025 演示稿第 17 页；产品发布：Siemens Press，2026-02-03；SIPROTEC V 官方页。
8. 工程与测试：软件化之后必须补上的闭环
iPA Suite Configurator 把工程数据交给 Tester；自动化测试框架结合 Digital Twin、数字/模拟 I/O 仿真、ITM Tester Module 和 Omicron 设备，覆盖 IEC 61850 GOOSE、硬接线和交叉接线检查。
这张图不是运行时架构，而是 工程验证架构。当多个保护功能共享服务器后，平台变更、应用变更和接口变更必须能被分层测试，否则硬件减少会转化成更大的共同变更风险。
原始出处： CIGRE Paris Session 2026，Siemens 展台 A164，现场照片 513；屏幕页 “Integrated Power Automation Suite Tester — Enabling future of Automated Testing”，图内标注 © Siemens 2026。
9. Siemens Energy：另一条 EPC、集成与 SCADA 平台线
9.1 PAC 工程与系统集成
该图从控制中心、站控、IEC 61850-8-1、过程总线、合并单元到数字一次设备，强调设计、项目执行、过程总线、硬件供应、网络安全和控制中心连接的一体化交付。它是 Siemens Energy 的工程与集成服务图，不能直接当成 SICAM/SIPROTEC 的产品 BOM。
原始出处： CIGRE Paris Session 2026，Siemens Energy 展示，现场照片 536，图内标注 © Siemens Energy 2026；补充资料：Substation EPC / Noedra Node brochure。
9.2 Noedra SCADA 软件层
Noedra SCADA 由加固 Linux/Windows 与工业硬件构成基础层，中间是 HMI、标准自动化、数据管理和通信协议，顶部再叠加专用控制、分析与优化库。这是 Siemens Energy 的 SCADA 平台分层，不应据此推断 SIPROTEC V 或 SICAM S8000 的内部实现。
原始出处： CIGRE Paris Session 2026，Siemens Energy 展示，现场照片 537，图内标注 © Siemens Energy 2026；补充资料同上。
10. 如何理解这几代变化
层次变化
传统 PAS 把控制中心、站控服务器和间隔设备连接起来；数字站通过 IEC 61850 把站总线和过程总线标准化；集中式控制把多个间隔功能上移；服务器化之后，站控、保护和工程平台的边界变成可管理的软件边界。
硬件变化
硬件没有简单消失，而是重组：
- 大量角色固定的站控计算机，可收敛为 IPC/服务器上的 VM；
- 多台物理保护 IED，可在适用场景中收敛为主/备 SIPROTEC V 服务器；
- MU、交换机、时间同步、过程接口和跳闸链路仍是物理系统；
- 冗余从“每台设备一套”转为服务器、网络、应用和过程接口的组合设计。
软件变化
软件从“设备固件或某台服务器上的程序”变成有明确接口、资源、版本和部署边界的应用。SICAM S8000 体现站控软件跨 IPC/虚拟化承载，SIPROTEC V 体现保护功能软件化；iPA Suite、DIGSI 5、System Configurator、数字孪生和安全蓝图负责把这些运行应用纳入可验证生命周期。
11. 结论：西门子的演进不是一条线，而是四层同时变化
可以把全部架构图压缩为四条同步发生的变化：
- 通信层：硬接线、串口 → Ethernet、IEC 61850 站总线 → 过程总线、SV/GOOSE/PTP；
- 控制层：分散 IED → 混合 CPC → 冗余集中式控制 → 服务器化保护；
- 计算层：角色固定的多台计算机 → IPC/服务器 → VM/容器与可伸缩软件平台；
- 工程治理层：单设备组态 → 整站模型 → 自动测试、数字孪生、安全分区、版本与恢复。
所以，“分系统控制 → 整站协同 → 软件定义”可以作为理解路线，但产品映射应写得更准确：
- 传统站控线：SICAM PAS + SICAM SCC + 物理 SIPROTEC；
- 整站数字化线：SICAM 8 / A8000 / S8000 + SIPROTEC 5 + IEC 61850 站/过程总线；
- 站控软件化线：SICAM S8000 on IPC / Virtualized SICAM S8000；
- 保护软件化线：SIPROTEC V 主/备服务器；
- 工程与安全线：DIGSI 5、System Configurator、iPA Suite、Digital Twin、Secure Substation Blueprint。
更进一步的产品判断、虚拟化技术原理和业主验收问题，可继续阅读《软件定义保护与控制：变电站 PAC 如何摆脱专用硬件》。本轮搜集的原始材料、官方链接和本地归档说明，另见独立文章《西门子电力自动化资料库》。
来源索引与证据等级
| 编号 | 原始材料 | 年份 | 本文图片 | 性质 |
|---|---|---|---|---|
| S1 | Siemens, The Digital Substation，PDF 第 13 页 | 未标注 | 四代演进 | Siemens 官方 PDF 原页 |
| S2 | Siemens, SICAM PAS Overview, E50417-X8976-C431-C8，PDF 23—25 | 2023 | PAS 分布式、冗余、规模化 | Siemens 官方支持站 PDF 原页 |
| S3 | Siemens Smart Infrastructure Hrvatska, CIGRE 2025 演示稿，15—17、40、47 | 2025 | 物理 IED、SIPROTEC V、SICAM 8 | Siemens 地区公司演示稿，由 CIGRE Croatia 托管 |
| S4 | Siemens CIGRE 2026 专题页与新闻稿 | 2026 | 产品主题与 SIPROTEC V 指标 | Siemens 官方网页 |
| S5 | CIGRE Paris Session 2026 现场照片 078、080、509、511、513 | 2026 | 数字站、站控虚拟化、安全、测试 | 展会现场一手照片 |
| S6 | CIGRE 2026 报告现场照片 190、194、197—200 | 2026 | FIH/CPC/VM/容器参考架构 | CIGRE/IEEE 行业参考，不归为 Siemens 产品图 |
| S7 | Siemens Energy 现场照片 536、537 与 Noedra brochure | 2026 | PAC 集成、Noedra SCADA | Siemens Energy，不归为 Siemens AG 产品图 |
| S8 | SICAM PAS 2005/2007 历史资料、SICAM SCC V9.04 Manual | 2005—2019 | 历史部署图 | 归档原页；前两份在线镜像非原厂托管 |
纳入与排除规则
本文纳入此前收集且能表达系统层次、软件栈、部署、冗余或工程数据流的架构图。相同页面的连拍、纯产品实物照、营销价值页和文字缺失的 2004 年渲染页未重复收入；它们仍保留在原始照片档案中。所有现场图只证明展会展示内容，不等同于独立认证或投运业绩。