назад *** Что такое SCADA? Название SCADA – это акроним выражения «Supervisory Control And Data Acquisition», что переводится как, «Диспетчерский контроль и сбор данных». Если отталкиваться от такой интерпретации, то можно с уверенностью заявить, что SCADA появились в тот момент, когда появились первые автоматизированные системы управления технологическим процессом. Сама по себе SCADA система представляет собой программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. Первые SCADA системы представляли собой приборные панели со встроенными стрелочными индикаторами, самописцами и наборами контрольных ламп. Датчики подключались к этим устройствам напрямую через различные усилители и преобразователи сигналов. Работа оператора-диспетчера заключалась в последовательном нажатии различных кнопок и переключателей. Такие панели до сих пор встречаются на различных заводах, фабриках и различных энергетических объектах.
КАКИЕ КОМПОНЕНТЫ SCADA НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫ В РАБОТЕ И ПОЧЕМУ? Специалисты отдела АСУТП промышленного предприятия по изготовлению соды утверждают, что в основном используют такие компоненты, как мониторинг и управление, архивирование технологических параметров, сообщений, подсистему формирования отчетов. Мониторинг и управление, собственно, то, для чего и устанавливается система управления. Архивы параметров, сообщений и отчеты необходимы для оценки и анализа ведения технологического процесса, действий оператора и т.д. Также для них важен один из базовых инструментов SCADA – разграничение прав доступа к управлению по уровням (оператор, технолог, инженер АСУТП). В связи с тенденцией к интеграции систем управления технологическими процессами и систем управления предприятием все чаще возникает необходимость использования SCADA в качестве источника данных для вышестоящих систем. Некоторые SCADA могут выступать и как сервер консолидации всех технологических данных, и как сервер генерации отчетов на базе этих данных. Если система управления, построена на базе ПЛК одного производителя (к примеру, Siemens SIMATIC), то обмен данными между контроллерами и SCADA происходит с помощью встроенных драйверов протоколов связи. Некоторые независимые от производителей оборудования SCADA предлагают набор драйверов ко многим (но не всем) имеющимся на рынке контроллерам и интеллектуальными приборам. Наиболее универсальный способ взаимодействия – это использование драйверов, разработанных в соответствии со стандартом OPC. Такие OPC-серверы могут быть разработаны производителями контроллеров или независимыми разработчиками, а использоваться вместе с любой SCADA- системой. Для эффективной работы с OPC- серверами SCADA должна использовать их напрямую, по технологии «OPC в ядре системы», а не через промежуточные интерфейсы. Некоторые SCADA являются вертикально-интегрированными: в их состав входят системы программирования для свободно-программируемых контроллеров. В них также используются внутренние драйверы для связи с контроллером. Такие SCADA позволяют создать ПТК с использованием оборудования разных производителей. Задачи SCADA-систем: Обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы; Обработка информации в реальном времени; Отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме; Ведение базы данных реального времени с технологической информацией; Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями; Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса; Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.). Структура SCADA Любая SCADA-система включает три компонента: удалённый терминал (RTU – Remote Terminal Unit), диспетчерский пункт управления (MTU – Master Terminal Unit) и коммуникационную систему (CS – Communication System). Удаленный терминал подключается непосредственно к контролируемому объекту и осуществляет управление в режиме реального времени. Таким терминалом может служить как примитивный датчик, осуществляющий съем информации с объекта, так и специализированный многопроцессорный отказоустойчивый вычислительный комплекс, осуществляющий обработку информации и управление в режиме реального времени. Диспетчерский пункт управления осуществляет обработку данных и управление высокого уровня. Он обеспечивает человеко-машинный интерфейс. MTU может быть как одиночным компьютером с дополнительными устройствами подключения к каналам связи, так и большой вычислительной системой. Коммуникационная система необходима для передачи данных с RTU на MTU и обратно. В качестве коммуникационной системы могут использоваться следующие каналы передачи данных: выделенные линии, радиосети, аналоговые телефонные линии, ISDN сети, сотовые сети GSM (GPRS). ФУНКЦИИ SCADA Мнемосхемы Мнемосхема – это графическое изображение технологической схемы с визуализацией значений датчиков, состояния исполнительных механизмов и др. параметров. Для визуализации используется не только отображение значений в виде цифр и надписей, но и изменение визуальных свойств отображаемых графических объектов. Исполнительные механизмы могут не просто показывать свое состояние каким-то графическим признаком (например, цветом), но и наглядно показывать свою работу – например, вращением лопастей насоса, движением ленты конвейера и т.п. (анимация). Архивы Получаемые от контроллеров данные SCADA складывает в архивы. Предварительно данные могут быть обработаны (усреднены, сжаты и т.п.). Часто используется не регулярная запись, а запись по изменению с использованием «мертвой зоны» (Порога чувствительности). Длительность хранения настраивается в SCADA индивидуально для каждого пункта и может составлять до нескольких лет. Тренды Тренд – это графическое отображение изменения параметра во времени. Тренды в SCADA- системах могут показывать изменение параметра за всю длительность его хранения в архиве. Оператору предоставляется возможность изменять масштаб, как времени, так и самого параметра. В развитых системах в тренд встроены различные инструменты анализа графика, сравнения его с другим параметром, сглаживание, фильтрация, отметки на графике событий или закладок для памяти и многое другое. Таблицы Зачастую технологу удобнее просматривать архивы не в графическом виде, а в виде таблиц. Графики Обычно SCADA позволяют смотреть и зависимость одних параметров от других, тоже во времени. Гистограммы и диаграммы Другим распространенным способом представления параметров являются гистрограммы (столбиковые диаграммы). Сообщения Сообщения – это текстовые строки, которые информируют оператора о событиях на объекте в той последовательности, в которой эти события происходят. Они всплывают на экране или отображаются в специально выделенной для этого зоне. Журналы сообщений Журналы сообщений служат для отображения списков сообщений в том порядке, как они появлялись и были сохранены в архив. Как правило, используются разные экземпляры журналов для разных зон процесса, разных категорий сообщений, разных приоритетов. Контроль прав доступа Для того, чтобы оператор мог совершить те или иные действия, ему должны быть администратором предоставлены соответствующие права – например, право управлять исполнительным механизмом, или право изменить задание регулятору. В начале смены оператор регистрируется в системе, и она предоставляет ему выполнять только те действия, которые ему разрешены администратором. Журнал действий оператора Управление технологическим процессом очень ответственная задача, поэтому все действия оператора записываются для контроля в специальный журнал, который может быть проанализирован в случае нештатных ситуаций. Формирование отчета Удобная среда разработки отчетов позволяет легко и быстро подготовить отформатированные и насыщенные информацией отчеты. Основные требования к диспетчерским системам управления К SCADA-системам предъявляются следующие основные требования: Надежность системы (технологическая и функциональная); Безопасность управления; Точность обработки и представления данных; Простота расширения системы. Требования безопасности и надежности управления в SCADA включают следующие: никакой единичный отказ оборудования не должен вызвать выдачу ложного выходного воздействия (команды) на объект управления; никакая единичная ошибка оператора не должна вызвать выдачу ложного выходного воздействия (команды) на объект управления; все операции по управлению должны быть интуитивно-понятными и удобными для оператора (диспетчера). Области применения SCADA-систем Основными областями применения систем диспетчерского управления (по данным зарубежных источников), являются: управление передачей и распределением электроэнергии; промышленное производство; производство электроэнергии; водозабор, водоочистка и водораспределение; добыча, транспортировка и распределение нефти и газа; управление космическими объектами; управление на транспорте (все виды транспорта: авиа, метро, железнодорожный, автомобильный, водный); телекоммуникации; военная область. В настоящее время в развитых зарубежных странах наблюдается настоящий подъем по внедрению новых и модернизации существующих автоматизированных систем управления в различных отраслях экономики; в подавляющем большинстве случаев эти системы строятся по принципу диспетчерского управления и сбора данных. Характерно, что в индустриальной сфере (в обрабатывающей и добывающей промышленности, энергетике и др.) наиболее часто упоминаются именно модернизация существующих производств SCADA-системами нового поколения. Эффект от внедрения новой системы управления исчисляется, в зависимости от типа предприятия, от сотен тысяч до миллионов долларов в год; например, для одной средней тепловой станции он составляет, по подсчетам специалистов, от 200000 до 400000 долларов. Большое внимание уделяется модернизации производств, представляющих собой экологическую опасность для окружающей среды (химические и ядерные предприятия), а также играющих ключевую роль в жизнеобеспечении населенных пунктов (водопровод, канализация и пр.). С начала 90-х годов в США начались интенсивные исследования и разработки в области создания автоматизированных систем управления наземным (автомобильным) транспортом ATMS (Advanced Traffic Management System). Примеры SCADA-систем ЗАРУБЕЖНЫЕ SCADA-СИСТЕМЫ Наиболее популярные в России следующие зарубежные SCADA: – WinCC (Siemens, Германия); – InTouch (Wonderware, США); – RSView32 (Rockwell Automation, США); – Genesis64 (Iconics, США); – Vijeo Citect (Schneider Electric, Франция). ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ SCADA-СИСТЕМЫ Наиболее популярные отечественные модели SCADA: – MasterSCADA (ИнСАТ, Москва); – TRACE MODE (AdAstra, Москва); – Круг2000 (Круг, Пенза). Список литературы
1) https://ru.wikipedia.org/wiki/SCADA 2)https://zen.yandex.ru/media/vivitronika/chto-takoe-scada-sistema-5d60d77fbf50d500ad7c2ef4 3) https://en-res.ru/stati/scada.html