Қадағалауды бақылау және деректерді жинау (SCADA)
SCADA жүйесі – нақты уақыт режимінде технологиялық процесті бақылау мен басқаруды автоматтандыру үшін бағдарламалық қамтамасыз етуді құруды қамтамасыз ететін құрал бағдарламасы. SCADA көмегімен жасалған бағдарламаның негізгі мақсаты технологиялық процесті басқаратын операторды осы процесс туралы толық ақпаратпен және оған әсер етудің қажетті құралдарымен қамтамасыз ету болып табылады.
SCADA ЖҮЙЕСІНІҢ НЕГІЗГІ МІНДЕТТЕРІ:
- Датчиктерден деректерді жинау және оларды операторға оған ыңғайлы формада, оның ішінде уақыт бойынша параметрлердің өзгеру графиктерін ұсыну;
- Жетектерді қашықтан басқару;
- Автоматты басқару алгоритмдері үшін тапсырмаларды енгізу;
- Автоматты бақылау және басқару алгоритмдерін енгізу (көбінесе бұл міндеттер контроллерлерге жүктеледі, бірақ SCADA жүйелері де оларды шешуге қабілетті);
- Төтенше жағдайларды тану және операторды процестің жай-күйі туралы хабардар ету;
- Процесс барысы және өнімді өндіру туралы есептерді қалыптастыру.
SCADA жүйесінің сенімділігіне, жылдамдығына және эргономикасына процесті басқарудың тиімділігі ғана емес, оның қауіпсіздігі де байланысты.
ҚАНДАЙ SCADA КОМПОНЕНТТЕРІ ЖҰМЫСЫНДА ЕҢ МАҢЫЗДЫ ЖӘНЕ НЕГЕ?
Сода өндіретін өнеркәсіптік кәсіпорынның басқару жүйесі бөлімінің мамандары негізінен мониторинг және бақылау, процесс параметрлерін мұрағаттау, хабарламалар және есеп берудің ішкі жүйесі сияқты компоненттерді пайдаланады деп мәлімдейді.
Бақылау және бақылау, шын мәнінде, басқару жүйесі не үшін орнатылады. Параметрлердің, хабарламалардың және есептердің мұрағаты технологиялық процесті, оператордың әрекеттерін және т.б. бағалау және талдау үшін қажет. Сондай-ақ олар үшін маңызды SCADA негізгі құралдарының бірі – деңгейлер бойынша басқаруға қол жеткізу құқықтарын саралау (оператор, технологиялық инженер, технологиялық басқару инженері).
Процесті басқару жүйелері мен кәсіпорынды басқару жүйелерін біріктіру тенденциясына байланысты SCADA-ны жоғары деңгейлі жүйелер үшін деректер көзі ретінде пайдалану қажеттілігі артуда. Кейбір SCADA барлық процесс деректерін біріктіруге арналған сервер ретінде де, осы деректерге негізделген есептерді шығаруға арналған сервер ретінде де әрекет ете алады.
Егер басқару жүйесі бір өндірушінің (мысалы, Siemens SIMATIC) PLC негізінде құрастырылған болса, онда контроллерлер мен SCADA арасындағы деректер алмасу кірістірілген байланыс протоколы драйверлерінің көмегімен жүзеге асады. Кейбір OEM тәуелсіз SCADA жүйелері нарықтағы көптеген (бірақ барлығы емес) контроллерлер мен смарт құрылғылар үшін драйверлер жинағын ұсынады. Өзара әрекеттесудің ең әмбебап тәсілі - OPC стандартына сәйкес әзірленген драйверлерді пайдалану. Мұндай OPC серверлерін контроллер өндірушілері немесе тәуелсіз әзірлеушілер әзірлей алады және кез келген SCADA жүйесімен бірге қолданылады. OPC серверлерімен тиімді жұмыс істеу үшін SCADA оларды аралық интерфейстер арқылы емес, «Жүйе ядросындағы OPC» технологиясы арқылы тікелей пайдалануы керек. Кейбір SCADA тігінен біріктірілген: олар еркін бағдарламаланатын контроллерлерге арналған бағдарламалау жүйелерін қамтиды. Сондай-ақ олар контроллермен байланысу үшін ішкі драйверлерді пайдаланады. Мұндай SCADA әртүрлі өндірушілердің жабдықтарын пайдаланып басқару жүйесін құруға мүмкіндік береді.
SCADA ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ЖҮЙЕ ДЕҢГЕЙЛЕРІ
Процестерді автоматтандыру жүйелері әдетте 3 деңгейге бөлінеді: төменгі, орта және жоғарғы. Олардың үстінде жалпы өндірісті басқару деңгейі.
Төменгі деңгей– бұл сенсорлар мен жетектердің өздері
Орташа деңгей– контроллерлер. Орташа деңгейде не болады:
- кіріс деректерін қабылдау;
- бастапқы деректерді өңдеу;
- жетектерге басқару әрекеттерін автоматты түрде жасау және беру;
Жоғарғы деңгей – бұл SCADA деңгейі. Бұл деңгейде не болады:
- орта деңгейде алынған ақпаратты жинау, өңдеу және сақтау;
- ағымдағы және мұрағаттық ақпаратты операторға ыңғайлы формада визуализациялау (мнемоникалық диаграммалар, графиктер, трендтер, хабарламалар журналдары);
- оператор командаларын енгізу;
- технологиялық процестің нәтижелері бойынша есептерді қалыптастыру;
- жоғарғы деңгеймен ақпарат алмасу.
Кәсіпорындарды басқару
Кәсіпорынды басқару екі деңгейде жүзеге асырылады:
MES (Manufacturing Execution Systems) – нақты уақыттағы өндірісті басқару жүйесі. Бұл деңгей технологиялық процестердің өндірістік тапсырмаларын жоспарлау, жиынтық есептерді құру және процесті терең талдау (мысалы, болжау, энергетикалық және материалдық балансты құру және т.б.) үшін қолданылады. Бұл мақсаттар үшін SCADA құралдарын да пайдалануға болады.
ERP (Enterprise Resource Planning) – кәсіпорынның әкімшілік, қаржылық және әкімшілік қызметін автоматтандырылған басқару жүйесі. Бұл деңгейде басқа мамандандырылған жүйелер қолданылады, мысалы, SAP R3.
SCADA ФУНКЦИЯЛАРЫ
■ Мнемоникалық диаграммалар
Мнемоникалық диаграмма - бұл сенсор мәндерін, жетектердің күйін және басқа параметрлерді визуализациялаумен технологиялық диаграмманың графикалық көрінісі (SCADA-ға енгізілген графикалық редакторды пайдалану). Визуализация үшін сандар мен жазулар түріндегі мәндерді көрсету ғана емес, сонымен қатар көрсетілетін графикалық объектілердің көрнекі қасиеттерін өзгерту де қолданылады. Мысалы, ыдыстағы сұйықтықтың деңгейі өзгереді, ал оның түсі температураға байланысты өзгереді (динамизация). Жетектеуші механизмдер қандай да бір графикалық белгімен (мысалы, түспен) өз күйін көрсетіп қана қоймай, сонымен қатар олардың жұмысын анық көрсете алады - мысалы, сорғы қалақтарының айналуы, конвейер таспасының қозғалысы және т.б. (анимация).
■ Мұрағаттар
Контроллерлерден алынған SCADA деректері мұрағаттарда сақталады. Мәліметтерді алдын ала өңдеуге болады (сүзгіленген, орташаланған, қысылған және т.б.). Көбінесе тұрақты жазу емес, сезімталдық шегін («өлі аймақ») пайдаланып өзгерту арқылы жазу пайдаланылады. Сақтау ұзақтығы SCADA-да әрбір параметр үшін жеке конфигурацияланады және бірнеше жылға дейін болуы мүмкін.
■Трендтер
Тренд – бұл уақыт бойынша параметрдегі өзгерістердің графикалық көрінісі. SCADA жүйелеріндегі тенденциялар мұрағатта сақтаудың бүкіл ұзақтығы бойынша параметрдегі өзгерістерді көрсете алады. Операторға уақыттың масштабын да, параметрдің өзін де өзгерту мүмкіндігі беріледі. Дамыған жүйелерде трендте графикті талдау, оны белгіленген мәнмен немесе басқа параметрмен салыстыру, тегістеу немесе сүзгілеу, оқиғалар графигіндегі белгілер (мысалы, шекараларды бұзу) немесе жад бетбелгілері және т.б. үшін трендке енгізілген әртүрлі құралдар бар. Көбірек.
■ Кестелер
Технологқа мұрағаттарды графикалық түрде емес, кесте түрінде қарау жиі ыңғайлы. Әдетте бұл кестелерді қарап қана қоймай, басқа жүйелерге экспорттауға болады.
■ Диаграммалар
Әдетте, SCADA кейбір параметрлердің басқаларға тәуелділігін уақыт өте келе көруге мүмкіндік береді. Бұл функция технологтар арасында трендтерге қарағанда аз сұранысқа ие болғанымен.
■ Гистограммалар мен диаграммалар
Параметрлерді көрсетудің тағы бір кең таралған тәсілі гистограммалар (бағаналық диаграммалар) болып табылады.
■
Хабарламалар
Хабарламалар операторды осы оқиғалар орын алған реттілікпен объектідегі оқиғалар туралы хабардар ететін мәтіндік жолдар болып табылады. Олар экранда пайда болады немесе арнайы бөлінген аумақта көрсетіледі.
■
Хабар журналдары
Хабарлар журналдары хабарламалардың тізімдерін пайда болған және мұрағатта сақталған ретімен көрсету үшін пайдаланылады. Әдетте, әртүрлі процесс аймақтары, әртүрлі хабар санаттары және әртүрлі басымдықтар үшін әртүрлі журнал даналары пайдаланылады.
■ Қол жеткізу құқықтарын басқару
Оператордың белгілі бір әрекеттерді орындауы үшін оған әкімші тиісті құқықтарды беруі керек – мысалы, жетекті басқару құқығы немесе реттеушінің тапсырмасын өзгерту құқығы. Ауысымның басында оператор жүйеге тіркеледі және ол оған тек әкімші рұқсат еткен әрекеттерді орындауға мүмкіндік береді.
■Оператор әрекетінің журналы
Технологиялық процесті басқару өте маңызды міндет болып табылады, сондықтан оператордың барлық әрекеттері төтенше жағдайлар кезінде талдауға болатын арнайы журналға бақылау үшін жазылады.
■ Есепті құру
Ыңғайлы есептерді әзірлеу ортасы пішімделген және ақпаратқа бай есептерді оңай және жылдам дайындауға мүмкіндік береді.
SCADA ЖҮЙЕСІНІҢ СИПАТТАМАСЫ
- Операциялық жүйенің үйлесімділігі;
- Толық функционалдылық;
- Ашықтық;
- Масштабтау мүмкіндігі;
- Өндірістік хаттамаларды қолдау (драйвердің жеке жүйесі);
- OPC стандартымен үйлесімді (DA, HDA, UA);
- Интернетке қол жеткізуді қолдау;
- Мәліметтер базасын қолдау;
- Кірістірілген бағдарламалау тілдері;
- Қауіпсіздік мүмкіндіктері мен сенімділігі;
- Басқару жүйелеріне интеграциялау;
- Техникалық көмек;
- Даму мен дамудың қарапайымдылығы;
- Техникалық қызмет көрсетудің қарапайымдылығы;
- Бағасы.
ШЕТЕЛДІК SCADA ЖҮЙЕЛЕРІ
Ресейдегі ең танымал шетелдік SCADA:
– WinCC (Siemens, Германия);
– InTouch (Wonderware, АҚШ);
– RSView32 (Rockwell Automation, АҚШ);
– Genesis64 (Iconics, АҚШ);
– Vijeo Citect (Schneider Electric, Франция).
ОТАНДЫҚ SCADA ЖҮЙЕЛЕРІ
Ең танымал отандық SCADA модельдері:
– MasterSCADA (InSAT, Мәскеу);
– ТРЕКС РЕЖИМІ (AdAstra, Мәскеу);
– Круг2000 (Круг, Пенза).
Көптеген батыстық SCADA-дан айырмашылығы, барлық орыс тілінде IEC61131-3 стандартының тілдерін, соның ішінде функционалды блоктардың тілін пайдаланатын кірістірілген контроллер бағдарламалау құралдары бар. Сонымен қатар, егер SCADA өзі Windows ортасында компьютермен үйлесімді компьютерлерде жұмыс істеуге арналған болса, онда контроллерлерге арналған атқарушы жүйе Logix басқа платформаларында да жұмыс істей алады, мысалы, ARM архитектурасы бар процессордағы Linux.
OPC стандартына аталған жүйелердің барлығы қолдау көрсетеді, дегенмен, «Бақылау режимі» жүйесінде өз драйверлерін пайдалануға баса назар аударылады, ал MasterSCADA драйверлерді пайдалануды қолдаса да, «OPC in жүйелік ядро» технологиясын ұсынады және OPC серверлерін әзірлеуге арналған жеке құралдар пакетін ұсынады.
Шетелдік және отандық SCADA салыстырмалы сипаттамасы
Барлық заманауи SCADA, отандық және шетелдік бағдарламалардың осы класы үшін толық функционалдық мүмкіндіктері бар, сондықтан оларды функциялар тізімі негізінде салыстыру соңғы жылдары мағынасын жоғалтты. Ресейлік SCADA-ның басты артықшылығы - олардың ресейлік нарыққа бастапқы бағдарлануы (орыс тілінде, аудармасыз құжаттама, техникалық қолдау, баға деңгейі). Әрбір кәсіпорын немесе тіпті қолданба үшін бірнеше SCADA-ны бағасы жағынан да, мүмкіндіктері бойынша да салыстырған жөн деп қорытынды жасауға болады. Барлық дерлік SCADA-ның сынақ нұсқасы бар, бұл оның тапсырмаға жарамдылығын тексеруге мүмкіндік береді.
«KIPinfo» редакциясы
«KIPinfo» электронды журналы No17 2013 ж
Танымал тауарлар
Мақалада кең таралған SCADA жүйелері қарастырылады, олардың сипаттамалары сипатталады, сонымен қатар кейбір көрсеткіштер бойынша салыстырулар жасалады..
«ИНЕКО-А» ЖШС, Мәскеу
«ГИПРОГАЗцентр» ААҚ, Нижний Новгород
Газ өнеркәсібі техникалық және функционалдық сипаттамалары бойынша ерекшеленетін көптеген технологиялық қондырғыларды қамтиды. Олар үшін басқару жүйелерін әртүрлі SCADA жүйелерін пайдаланатын көптеген компаниялар әзірлейді.
GIPROGAZcenter (Нижний Новгород) орталық жобалау институтының мәліметтерін және автордың әртүрлі менеджмент жүйелерін әзірлеу мен енгізудегі 36 жылдан астам тәжірибесін (соның ішінде 16 жыл бойы құрылыстың бас мердігері болып табылатын «ИНЕКО-А» жауапкершілігі шектеулі серіктестігінің директоры қызметін атқарған) мәліметтерді пайдалану. жүйелерді басқаруды дамыту, технологиялық жабдықты және бақылау-өлшеу құралдарын қайта құру, есептеуіш кешенді орнату, объектіні коммерциялық пайдалануға беру), кейбір SCADA жүйелерін және олардың сипаттамаларын қарастырамыз.
Оператор мен басқару жүйесі арасындағы адам-машина интерфейсін қамтамасыз ету үшін компьютерлерде SCADA типті қолданбалы бағдарламалық қамтамасыз ету орнатылғанын еске түсірейік.
Қазіргі заманғы SCADA жүйелері - бұл функциялар мен интерфейстер тұрғысынан жақсы үйлестірілген бағдарламалық өнімдер. Желілік жүйелерде SCADA қолдана отырып, әртүрлі функционалдық мақсаттағы станциялар жүзеге асырылады: серверлер, клиенттік станциялар, бақылау (бақылау) станциялары, негізінен басшыларға арналған, деректерді мұрағаттау станциялары және т.б.
SCADA жүйелерінің функционалдық базалық профилі алғашқы басқарушы компьютерлер кезінде қалыптасты. Уақыт өте келе компьютерлік техниканың дамуымен жүйелердің функционалдығы кеңейе бастады (түрлі-түсті дисплейлер, анимация құралдары, дауыстық сигнал беру және т.б. пайда болды). Ашық жүйелер концепциясының пайда болуымен оператор станцияларына арналған SCADA жүйелеріне арналған бағдарламалық қамтамасыз ету әртүрлі өндірушілердің бағдарламалық және аппараттық құралдарымен еркін әрекеттесетін тәуелсіз өнімге айналады. Бағдарламалық өнімді өндірушілердің бұл мамандануы SCADA жүйелерінің функцияларының кеңеюіне де ықпал етті. Желіні қолдау функциясы пайда болды және әртүрлі өндірушілердің SCADA жүйелері мен контроллерлері арасындағы байланыс құралдарының дамуы басталды. Әртүрлі бағдарламалық және аппараттық платформалары бар контроллерлердің үлкен саны әзірлеушілерді SCADA жүйелеріне жаңа драйверлерді әзірлеуге арналған көптеген дайын драйверлер мен құралдарды қосуға мәжбүр етті.
SCADA жүйелеріне қойылатын талаптарға байланысты олардың функционалдық тізбесі анықталған және барлық дерлік пакеттерде енгізілген (айырмашылықтар техникалық іске асыру мүмкіндіктері мен бағасы бойынша мүмкін):
Төменгі деңгейдегі құрылғылардан (құралдар және т.б.) бастапқы ақпаратты жинау;
Бастапқы ақпаратты өңдеу;
Технологиялық және жабдық параметрлерін мнемоникалық диаграммаларды, графиктерді, кестелерді және т.б. Дисплей экранында қажетті мәліметтерді немесе технологиялық желілердің бөлімдерін шақыру;
Технологиялық процестер мен объектілерді қашықтықтан басқару;
Төтенше жағдайға дейінгі және төтенше жағдайлар туралы персоналға хабарлау (жарық және дыбыс сигналдары). Төтенше жағдайларды тіркеу және мұрағаттық мәліметтерді жинақтау (кез келген кезеңге, тіпті бір жылға дейін болуы мүмкін);
Ағымдағы және жинақталған (мұрағатталған) деректерді графиктер (тенденциялар) түрінде беру;
Ақпаратты оны кейінгі өңдеу мүмкіндігімен сақтау (әдетте, ең жоғары басымдылықтағы дерекқорларға интерфейстер арқылы жүзеге асырылады);
нақты бағдарламалаусыз автоматтандыру жүйесін бағдарламалық қамтамасыз етуді жасауға мүмкіндік беретін автоматтандырылған әзірлеу;
Қолданбалы бағдарламаларды орындау, басқарудың жаңа алгоритмдерін құру;
SCADA жүйесінің барлық функцияларын өзгерту (датчиктерді, жетектерді қосу немесе жою және олардың сипаттамаларын өзгерту, технологиялық айнымалылардың параметрлерін өзгерту, контроллерлерге немесе жаңа контроллерлерге жаңа модульдерді қосу, кез келген мнемоникалық диаграммаларды, трендтерді, құжаттамаларды реттеу және құру);
Жоғарғы деңгейдегі жүйеге қажетті деректерді беру (және алу);
Диагностикалық процедураларды және оларды тіркеуді және олар туралы операторға автоматты түрде есеп беруді қамтамасыз ету;
Технологиялық процестердің және бүкіл жүйенің сенімділігін қамтамасыз ету («ыстық» резервтік көшірмеге толық қолдау көрсету, резервке және қалпына келтіруге автоматты көшу, резервтік көшірмені конфигурациялау қосымша бағдарламалаусыз жүзеге асырылуы керек, негізгі серверді қалпына келтіргеннен кейін тренд деректерін автоматты синхрондау);
Рұқсат етілмеген қол жеткізуден қорғау (миллионнан астам комбинацияларды қамтамасыз ететін белгілі бір аумақты құпия сөзбен қорғау; олардың басымдылығын ескере отырып, әрбір пайдаланушы үшін аймақтар мен деңгейлерді анықтау).
Компьютер қуатының ұлғаюымен SCADA жүйелері масштабталады, яғни. бірнеше жүзден жүздеген мыңға дейінгі кіріс/шығыстарды қолдай алады, сондай-ақ жалпы күрделі өндірістік процестерді басқара алады. Өндірісті басқару деңгейіне арналған арнайы бағдарламалық өнімдер пайда бола бастады. Оларда маңызды рөлді материалды ағындарды қайта бөлуге дейінгі шешімдерді қолдау функциясы (ірі өнеркәсіптерде, мысалы, мұнай-химия немесе Астрахань немесе Орынбор газ өңдеу зауытында күкірт алудың Клаус процесі) модельдеу арқылы нәтижелерді бағалау арқылы ойнайды. құралдар.
Технологиялық процестерді тікелей басқару функциялары (автоматты реттеу және логикалық басқару) ДК-үйлесімді контроллерлерге арналған қолданбалы бағдарламалық пакеттерде және тікелей басқару функцияларын компьютерде жүзеге асыру үшін жүзеге асырылады.
Процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесін құру кезінде SCADA жүйесін пайдалану мүмкіндігін бағалау кезінде келесі негізгі тармақтарды ескеру қажет:
Деректер көлемі (өнімділік, стандартты желілік протоколдар мен деректер пішімдерін қолдау);
Пайдаланудың қарапайымдылығы (пайдаланушы интерфейсін стандарттау, деректер мен процестерді сипаттау тілінің қолжетімділігі мен ыңғайлылығы);
Орыс тілінде пакеттің сипаттамасы және пайдалану жөніндегі нұсқаулық;
Техникалық қамтамасыз ету деңгейі (қолжетімділігін ескере отырып);
Шетелдегі және Ресейдегі қондырғылар саны (әсіресе өнеркәсіптік автоматтандырылған басқару жүйелерінде қолдану мүмкіндігі);
Бағдарламалық өнімнің бағасы.
Бүгінгі таңда ресейлік нарықта кең таралған SCADA жүйелері:
1_In Touch (Wonderware, АҚШ);
2_FIX (Intellution, АҚШ);
3_Genesis (Iconics Co, АҚШ);
4_Citect (CI Technology, Австралия);
5_Factory Link (United States Data Co, АҚШ);
6_ReaIFlex (BJ Software Systems, АҚШ);
7_Sitex (Jade Software, Ұлыбритания);
8_WinCC (Siemens, Германия);
9_ Trace Mode (AdAstrA, Ресей);
10_RTWin (SWD Real Time Systems, Ресей);
11_Cimplicity (GE Fanuc, АҚШ);
12_RSView (Rockwell Automation, АҚШ);
13_SARGON (NVT - Avtomatika, Ресей);
14_MIK$Sys (MEPhI, Ресей).
Сонымен қатар, GIPROGAZcenter (Нижний Новгород) жобалау институтының мәліметтері бойынша сіз негізгі басқару орталығы деңгейінде газ өнеркәсібінде қолданылатын жүйелерді қоса аласыз:
15_Monitor Pro (Schneider – Electric, Германия);
16_Operate IT (ABB Automation Systems GmbH, Германия);
17_GAMOS (PS/AG, Германия).
Біздің нарықта SCADA жүйелерінің әртүрлілігі болғандықтан, олардың біреуін таңдау мәселесі туындайды. Бұл таңдау көп критериалды жағдайларда шешім қабылдау міндетіне ұқсас өте күрделі міндет болып табылады. Бір мағыналы шешім қабылдау үшін тым көп көрсеткіштер, критерийлер және сандық бағалаулар аз.
Пайдаланушы тұрғысынан SCADA жүйелерін бағалау критерийлерінің шамамен тізімін қарастырайық, оны көрсеткіштердің үш тобына бөлуге болады: техникалық, пайдалану және экономикалық сипаттамалар.
SCADA жүйесі енгізілген негізгі бағдарламалық-аппараттық платформаларды қарастырайық.
Компьютерді таңдау үшін оның платформасын (бір операциялық ортада жасалған қолданбалы бағдарлама таңдалған SCADA пакеті қолдайтын кез келген басқа нұсқада орындалуы мүмкін), операциялық жүйені, процессор жиілігін, жедел жады мен дискі жадының қажетті көлемін білу қажет. Сонымен қатар, сіз жеке станцияның ақпараттық қуатын білуіңіз керек - кіріс/шығыстың максималды саны, енгізу/шығару жылдамдығы, жүйенің ауқымдылығы және т.б.
Бұрын бағдарламалық қамтамасыз ету платформасы нақты уақыттағы QNX операциялық жүйесіне негізделген. Қазіргі уақытта SCADA жүйелерінің көпшілігі MS Windows платформаларында жүзеге асырылады. Мұндай жүйелер адам мен машина интерфейсінің ең толық және оңай кеңейтілетін құралдарын ұсынады. Microsoft корпорациясының операциялық жүйелер нарығындағы позициясының одан әрі нығаюын ескере отырып, тіпті көп платформалы SCADA жүйелерін әзірлеушілер өздерінің SCADA жүйелерін Windows платформасында одан әрі дамытуды басымдық ретінде қарастыра бастағанын атап өткен жөн. Нақты уақыттағы операциялық жүйелерге негізделген SCADA жүйелерін әлі де қолдайтын кейбір компаниялар өздерінің фокустарын Windows платформасына негізделген жүйелерге ауыстыра бастады.
SCADA жүйелерінен компьютерге қойылатын талаптарды қарастырайық. Олар, мысалы, келесідей болуы мүмкін: жиілігі 300 - 800 МГц Pentium 2/3, жедел жады 64/128 МБ. және 150 - 300 МБ бос дискілік кеңістік. iFIX үлкенірек оперативті жад көлемін қажет етеді - мин. 96 МБ, жақсырақ 128 МБ. Енгізу/шығару нүктелерінің көбірек санына арналған жүйелер үшін неғұрлым «байыпты» конфигурация қажет болуы мүмкін.
Желіні қолдау құралдары
Заманауи автоматтандыру жүйелері интеграцияның жоғары дәрежесімен сипатталады (Мен мұны әсіресе газ өнеркәсібінде басқару жүйелерін әзірлеу және енгізудегі 30 жылдық жұмысымнан білемін. Ал газ өнеркәсібі объектілерінде бұл жүйелер кез келген уақытта ең озық болды. - дегенмен, олар алдымен импортталып сатып алынды): ішінде Олар жетектерді, ақпаратты жазатын және өңдейтін жабдықты, оператордың жұмыс станцияларын, дерекқор серверлерін және тіпті тәуелсіз басқару нысандарын қамтуы мүмкін. Осы гетерогенді ортада тиімді жұмыс істеу үшін SCADA жүйесі желілік қызметтің жоғары деңгейін қамтамасыз етуі керек. Стандартты хаттамаларды (NetBIOS, TCP/IP және т.б.) пайдалана отырып, стандартты желілік орталарда (ArcNet, Ethernet және т.б.) жұмыс істеуді қолдағаны жөн, сонымен қатар өнеркәсіптік интерфейстер класындағы ең танымал желілік стандарттарға қолдау көрсетуді қамтамасыз етеді ( Profibus, CANbus, LON, Modbus және т.б.). Қарастырылып отырған барлық дерлік SCADA жүйелері бұл талаптарды бір дәрежеде қанағаттандырады, бірақ қолдау көрсетілетін желі интерфейстерінің жиынтығы әртүрлі.
Қолдау көрсетілетін дерекқорлар
Мәліметтер қорының жұмыс істеуі үшін (жинау, операциялық талдау, сақтау, қысу, қайта жіберу және т.б.) олар деректер қорының түріне тәуелсіз ANSI SQL синтаксисін пайдаланады. Осылайша, қолданбалар іс жүзінде оқшауланған, бұл қолданбалы тапсырманың өзіне үлкен өзгерістерсіз мәліметтер базасын өзгертуге, ақпаратты талдау үшін тәуелсіз бағдарламаларды жасауға және деректерді өңдеуге бағытталған жетілген бағдарламалық қамтамасыз етуді пайдалануға мүмкіндік береді.
Кірістірілген пәрмен тілдері
SCADA жүйелерінің көпшілігінде күрделі қосымшаларды әзірлеуге мүмкіндік беретін кіріктірілген бағдарламалау тілдері (жоғары деңгейлі тілдер) бар: айнымалы мәннің өзгеруіне байланысты оқиғаларға адекватты жауап беру; кейбір логикалық шарттың орындалуымен; пернелер тіркесімін басу арқылы, сондай-ақ бүкіл қолданбаға немесе бөлек терезеге қатысты берілген жиілікпен белгілі бір фрагментті орындау арқылы.
SCADA жүйелерінің алғашқы нұсқаларында мұндай тілдер болмады немесе бұл тілдерде функциялардың нашар жиынтығы орындалды. SCADA жүйелерінің заманауи нұсқаларында функционалдылықты екі бағытқа бөлуге болады:
Технологтар (немесе операторлар) үшін;
Жүйе интеграторы үшін. Бұл жағдайда VBasic тәрізді тілдер жиі қолданылады.
Кірістірілген тілдердің мүмкіндіктерін толық пайдалану әзірлеушінің тиісті деңгейін талап етеді.
Графикалық мүмкіндіктер
SCADA-да визуализация үшін әртүрлі графикалық пайдаланушы интерфейстері пайдаланылады, олардың әрқайсысында анимация функцияларының белгілі бір жиынтығы бар графикалық объектіге бағытталған редакторы бар. Қолданылатын векторлық графика таңдалған қарапайым (стандартты графикалық белгілердің кітапханалары: сызықтар, тіктөртбұрыштар, мәтін көлемі және т.б.) және күрделі объектілермен (күрделі графикалық объектілердің кітапханасы) кең ауқымды операцияларды орындауға, сонымен қатар жылдам жаңартуға мүмкіндік береді. анимация құралдарының көмегімен экрандағы суреттер (динамикалық редактор).
Жүйелердің ашықтығы
Бағдарламалық жүйе ашық болып табылады, егер ол үшін пайдаланылатын деректер пішімдері мен процедуралық интерфейс анықталса және сипатталса, оған «сыртқы», дербес әзірленген компоненттерді қосуға және пакетті ең аз шығынмен нақты қажеттіліктерге бейімдеуге мүмкіндік береді.
Кейбір басқару жүйесін әзірлеушілер өздерінің (таңдалған SCADA жүйесімен қамтамасыз етілмеген) бағдарламалық модульдерін жасайды және оларды құрылатын басқару жүйесіне қосады. Демек, егер жүйе ашық болса, бұл белгілі бір жүйелік қызметті (графикалық функцияларға қол жеткізу, мәліметтер қорымен жұмыс істеу функциялары және т.
Бүгінгі таңда SCADA жүйелері төменгі деңгейдегі жабдықты таңдауды шектемейді, өйткені драйверлердің немесе енгізу/шығару серверлерінің үлкен жиынтығы бар және жаңа төмен деңгейлі құрылғылар үшін өздерінің бағдарламалық модульдерін немесе драйверлерін (стандартты бағдарламалау тілдерін қолдану арқылы әзірленген) жасау үшін жақсы дамыған құралдары бар. Бірақ бұл жеткіліксіз.
SCADA жүйелерінде сыртқы әлеммен байланыс үшін қолданылатын негізгі механизм стандартты DDE (Динамикалық деректер алмасу) механизмі және ішкі хаттаманың көмегімен алмасу (тек әзірлеушіге белгілі) болып қалды. Бірақ өнімділік пен сенімділіктегі шектеулерге байланысты ол нақты уақытта ақпарат алмаса алмады. Сондықтан Microsoft DDE механизмінің орнына процестер арасында деректерді берудің неғұрлым тиімді және ең бастысы сенімді құралы – OLE (Object Linking and Embedding) механизмін ұсынды. OLE механизміне RS View, iFix, In Touch, Factory Link және т.б. қолдау көрсетіледі. OLE негізінде өнеркәсіптік басқару жүйелері нарығына бағытталған жаңа OPC стандарты (OLE for Process OLE) пайда болды.
Көптеген компаниялар (автоматтандырылған процестерді басқару жүйелерінің құрылымындағы компанияның тресттері сияқты) SCADA жүйелері үшін драйверлерді, ActiveX нысандарын және басқа бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеуде. Мұны SCADA жүйесін таңдау кезінде де ескеру қажет, өйткені бұл жүйені кәсіби емес бағдарламашылар қолдану аясын кеңейтеді.
Жоғарыда аталған технологияларды жүзеге асыру үшін Windows ОЖ үшін арнайы кітапханалар мен құралдар жүйелері әзірленді. Бұл үшін тек нақты стандарттарды пайдалану өте көп еңбекті қажет етпейді, сонымен қатар бағдарламашылардың жоғары кәсібилігін талап етеді және Windows емес платформалар үшін қиын.
RTOS платформаларындағы SCADA жүйелерімен салыстырғанда Windows 3.xx/95 платформасындағы SCADA жүйелерінің маңызды кемшіліктерінің бірі нақты уақытты қолдаудың жоқтығы болып табылады. Windows NT пайда болған кезде жағдай өзгерді. Бірқатар компаниялар Windows NT-ті нақты уақыттағы қиын операциялық жүйеге айналдыру әрекетін жасады, мысалы, Ventur Com (RTX - Real Time Extension ішкі жүйесі). Оның iFix жүйесіндегі RTX-4.1 (Ventur Com) API жиынтығы сізге:
Нақты уақыттағы тапсырмаларды толық бақылауды жүзеге асыру;
Тапсырмалар арасында деректер алмасудың стандартты құралдарын пайдалану;
RTX тапсырмаларын басқару үшін 128 басымдықтың бекітілген жүйесін пайдаланыңыз;
Win 32 API интерфейсінен стандартты функцияларға қол жеткізіңіз.
SCADA жүйелерінің операциялық сипаттамалары
Өнімді әзірлеу және қолданбалы жүйені әзірлеу жылдамдығы SCADA жүйесінің операциялық сипаттамаларына байланысты және сайып келгенде, бүкіл басқару жүйесінің құрамдас бөліктерінің құнына күшті әсер етеді.
Кейбір сипаттамаларға қысқаша тоқталайық. Біріншіден, басқару жүйесін әзірлеуші SCADA жүйесінің құжаттамасының сапасын қарастырады: бастапқы құжаттарды сипаттаудың толықтығы, анықтығы және анықтығы; Орыстандыру және оның деңгейі (экрандар, кеңестер, анықтама жүйесі, символдардың барлық түрлері және т.б.).
Содан кейін ұсынылған жүйенің сатылымға дейінгі нұсқасымен танысып, жұмыс істей отырып, ол диалогтың қолжетімділігіне назар аударады: экрандағы қажетті ақпараттың анықтығына, анықтамалық жүйені пайдаланудың қарапайымдылығына, ақпараттандыруға назар аударады. операциялық нұсқаулар және т.б.
Келесі көрсеткіш оның жұмыс істеуі кезінде жүйені қолдау деңгейі болады: деректер банкіне өзгерістер енгізу мүмкіндігі, жүйені тоқтатпай дұрыс экрандар, ақаулар мен ақаулар кезінде жүйелік диагностика құралдарының толықтығы, әртүрлі жүйе функцияларын кеңейту мүмкіндігі. , жүйені орнату кезіндегі еңбек сыйымдылығы, операциялық құжаттаманың анықтығы мен толықтығы және т.б. Бұл басқарудың жоғарғы деңгейіне қажетті ақпаратты жеткізуді қамтуы мүмкін (мысалы, жедел-өндірістік қызмет пен Солтүстік-Ставрополь жерасты газ қоймасындағы басқару орталығы) және кері.
Соңғы негізгі сипаттама SCADA жүйесін қолдаудың қолжетімділігі мен сапасы болады: әзірлеуші компанияның қызметтері, техникалық қызмет көрсету (соның ішінде жүйе құрылған жерде тек бағдарламашы-әзірлеушілермен жүргізілуі керек кеңестер, сонымен қатар, кейде, сайтта жүзеге асыру орнында ), мамандарды оқыту, нұсқаларды жаңарту шарттары.
Экономикалық сипаттамалар
Бұл сипаттамалар келесі компоненттердің құнында көрсетіледі:
Аппараттық платформа;
Жүйелер (әзірлеу құралдары және орындау ортасы);
Жүйені дамыту;
Жүйені меңгеру (пайдаланушыны оқыту);
Қолдау (кеңес беру, ашықтық дәрежесі, бейімделу және өнім нұсқаларын өзгерту, басқа қызметтер);
Компаниялардың прейскуранттарында берілген SCADA жүйесінің бастапқы бағасына сүйене отырып, сіз кейбір факторларды пайдалана отырып, олардың төмендеуін талқылай аласыз:
Компанияны таңдау, ең алдымен, жүйенің бағасына байланысты. Бұл ретте бағаны анықтау механизмі әртүрлі: In Touch-та ол әзірленетін қолданбалы бағдарламада қолданылатын айнымалылар санына байланысты; Қарапайымдылықта ол жүйе қолдауы тиіс енгізу/шығару арналарының санымен анықталады, ал Factory Link параметрінде оның негізгі құны жоғары, бірақ арналар санына шектеу қойылмайды. Құнды бағалау кезінде оны орнату үшін қажетті минималды және ұсынылған компьютерлік ресурстар ескеріледі. Сонымен қатар, кейбір жүйелерде, мысалы, WinCC, жарамды айнымалылар саны қол жетімді ЖЖҚ көлеміне пропорционалды түрде байланысты.
Бастапқы бағаны сатушы компания басшылығымен келіссөздер жүргізгеннен кейін бірден төмендетуге болады. Автор бір кездері Орынбор және Астрахань кешендері бойынша (басқару жүйесі бойынша) сатып алу комиссияларының (алдымен газ өнеркәсібі министрлері С.Н. Оруджев, содан кейін В.С. Черномырдин бекіткен) мүшесі болды және жинақталған тәжірибе оны жасады. Шетелдік компаниялардың басшыларымен ресейлік компанияларға қарағанда тезірек өзара түсіністікке қол жеткізуге болады. Біз ресейлік дилерден бірден екі SCADA пакетін сатып алғымыз келгенде бағаға ие болдық (бірақ бізге бір пакет бір жылда қажет болуы мүмкін) және, әрине, жеңілдік аламыз деп үміттендік. Біз оны алмадық, компанияның қызметтерінен бас тарттық және басқа компанияны таптық (тіпті төмен бағамен). Компанияның нарықтық сенімділігін (сонымен қатар оның өнімдерінің сапасын, оның қызметкерлерін, қызметкерлерінің біліктілігін және т.б.) біле отырып, сіз сатып алу «тәуекелінің» құнын төмендете аласыз;
SCADA жүйесін пайдаланып қолданбалы бағдарламаларды әзірлеу құны дәстүрлі бағдарламалауды қолданумен салыстырғанда айтарлықтай төмендейді. Орындау жүйелерінің құны әдетте әзірлеу жүйесінің құнының 40 - 60% құрайды;
SCADA жүйесін меңгеру құны салыстырмалы түрде төмен (өте білікті бағдарламашылардың жалақысы);
SCADA жүйесінің өтелу құны осы жүйеге негізделген жобалардың санына, бүкіл жобаның жалпы құнына және т.б. Шамамен 2 - 3 жобаны іске асыру SCADA жүйесін сатып алу үшін төлеуге болады.
Кейбір SCADA жүйелерінің көрсеткіштері
iFix SCADA жүйесі
iFix SCADA жүйесі (Intellution, АҚШ) Windows NT 4.0/2000 операциялық жүйесімен жұмыс істейді, жүйе шағын және орта кәсіпорындарды басқарудың автоматтандырылған жүйелерін әзірлеуге арналған, яғни. газ өнеркәсібіне қолдануда – басқару орталығы/гидравликалық жару деңгейінен өндірістік желілік басқару деңгейіне дейін (LPM). «Газпром» ЖШС-да осы SCADA жүйесін енгізу де бұл ақпаратты растайды (www.intellution.com сайтындағы материалдар негізінде).
iFix үшін процесс параметрлерінің саны бойынша лицензиялардың градациясы келесідей: 75, 150, 300, 900, шектеусіз.
Жүйе технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін құруда қолданылатын барлық заманауи негізгі ақпараттық технологияларды қолдайды (ORS - контроллерлермен және үшінші тарап жүйелерімен байланыс үшін, ODBC - мәліметтер базасымен байланысу үшін). Кәсіпорын деңгейіндегі жетілдірілген мұрағаттық деректер қоймасын жасау үшін iHistorian бағдарламалық құралы пайдаланылады, ол iFix-пен біріктірілген Microsoft SQL серверіне негізделген пакет. iFix жүйесі графикалық элементтердің кең кітапханасын қамтиды. Дегенмен, прототиптік кітапхана жоқ. Сондықтан басқару пәрмендері мен оларға арналған диалогтық терезелер қолмен конфигурациялануы керек. Ішкі бағдарламалау тілі ретінде Visual Basic for Application қолданылады.
Жүйенің құралдары Интернет-браузер негізінде жұмыс кеңістігін ұйымдастыру үшін веб-технологияларды пайдалануға мүмкіндік береді.
DCS деңгейінде iFix SCADA жүйесін пайдалану мүмкіндігін ескере отырып, Intellution тек Windows NT Embedded (Windows NT Embedded ОЖ), Windows CE және DOS негізіндегі бағдарламалау контроллері үшін iFix-пен біріктірілген бағдарламалық қамтамасыз етуді қамтамасыз ететінін атап өткен жөн. Бұл тәсіл контроллерлер ауқымын енгізілген ДК желісімен шектейді (мысалы, сегізбұрыш, Fast Well және т.б.).
SCADA жүйесінің Trace Mode
Trace Mode SCADA жүйесі (Adastra, Ресей) Windows 98/NT 4.0/2000 операциялық жүйесімен жұмыс істейді. Жүйе ең алдымен контроллерлермен жұмыс істеуге бағытталған, яғни. гидравликалық жару сияқты шағын технологиялық нысандар үшін технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін құру үшін, бұл бізге белгілі Trace Mode қолданбаларымен расталады.
Бақылау режимі үшін процесс параметрлерінің саны бойынша лицензиялардың градациясы келесідей: 75, 150, 300, 800, шектеусіз. Жүйе барлық заманауи ақпараттық технологияларды қолдайды. OPC технологиясын үшінші тарап өндірушілерінің контроллерлері мен жүйелерін қосу үшін пайдалануға болады. ODBC мәліметтер базасына қол жеткізу үшін қолданылады. Біздің жеке дизайндағы драйверлер Lemikon, Emikon және т.б. сияқты контроллерлерді қосуды қамтамасыз етеді (көбінесе Ресейде жасалған, бұл, өкінішке орай, сенімділікті төмендетеді). Өзіңіздің веб-серверіңізге негізделген автоматтандырылған жұмыс станцияларын құру үшін Web технологиясын пайдалануға болады.
Trace Mode қолданбалы бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеу идеологиясы контроллерлер мен жұмыс станцияларын түпкілікті бағдарламалау үшін оңтайландырылған, бұл процесстерді басқарудың жоғары деңгейлі автоматтандырылған жүйелерін дамытуды қиындатады, мұнда контроллердің белгілі бір түріне қатаң байланыстыру қажет емес. Бұл тәсіл әртүрлі көздерден алынған деректерді біріктіру қажет болғанда қосымша қиындықтар тудырады.
SCADA жүйесі WinCC
WinCC SCADA жүйесі (Siemens GmbH, Германия) Windows NT 4.0/2000 операциялық жүйесімен жұмыс істейді. Жүйе CC/KS деңгейінде және денсаулық сақтау мекемесі деңгейінде автоматтандырылған басқару жүйелерін дамытуға бағытталған (компанияның «Көгілдір ағын» жобасы бойынша ұсыныстары аналог ретінде қабылданды).
WinCC үшін процесс параметрлерінің саны бойынша лицензиялардың градациясы келесідей: 75, 300, 900, 1500, шектеусіз. Жүйе барлық заманауи негізгі ақпараттық технологияларды қолдайды. Компания ұсынатын нұсқалардың үлкен саны денсаулық сақтау мекемелерінің DP деңгейінде процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерінің кез келген мәселелерін шешуге мүмкіндік береді, соның ішінде деректерді ертерек сақтау және есептеу мәселелерін шешу үшін арнайы мұрағаттау серверін ұйымдастыру. Ішкі бағдарламалау тілі ретінде ANSI C үйлесімді тілі пайдаланылады.
Жүйе SIMATIC өнім желісінің өкілі болып табылады, ол S5 және S7 серияларының SIMATIC контроллерлері үшін бағдарламалау бағдарламалық жасақтамасымен интеграцияның жоғары деңгейін қамтамасыз етеді. Бұл ДКС үшін технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесін құрудың сөзсіз артықшылығы.
SCADA жүйесі Monitor Pro
SCADA жүйесі Monitor Pro (Schnaider-Electric, Германия) Windows NT 4.0/2000 операциялық жүйесімен жұмыс істейді. Жүйе басқарудың бөлінген құрылымы бар орта кәсіпорындарды басқарудың автоматтандырылған жүйелерін әзірлеуге арналған.
Процесс параметрлерінің саны бойынша лицензиялардың градациясы келесідей: 64, 256, 1024, 4096, шектеусіз. Жүйе барлық негізгі заманауи ақпараттық технологияларды қолдайды. ODBC технологиясын қолдаудан басқа, жүйе ORALCE, SYBASE және Microsoft SQL Server дерекқорларымен жұмыс істеуге арналған арнайы драйверлерді қамтиды, бұл сізге деректер пішімі мен пәрмендерінің барлық мүмкіндіктерін пайдалануға мүмкіндік береді. Жеткізу сонымен қатар статистикалық деректерді өңдеу және есеп беру функцияларының кең ауқымын қамтиды. Жүйе құралдары сізге Pocked PC қолдауын қоса, Интернет-шолғыш негізінде жұмыс кеңістігін ұйымдастыру үшін веб-технологияларды пайдалануға мүмкіндік береді. Ішкі бағдарламалау тілі ретінде Visual Basic for Application қолданылады.
Компания MODICON желісінің контроллерлерін бағдарламалау үшін бағдарламалық қамтамасыз етуді жеткізеді. Контроллерлердің алгоритмдік қолдау форматы 5 контроллердің бағдарламалау тілін сипаттайтын IEC 61131-3 стандартына сәйкес сертификатталған. Жүйе барлық 5 тілді қолдайды. Бағдарламалық қамтамасыз ету Monitor Pro SCADA жүйесімен үздіксіз біріктірілген. Контроллер дерекқорын SCADA серверінің дерекқорына автоматты түрде экспорттауға қолдау көрсетіледі.
MODICON SCADA жүйесі мен контроллерлері Ресейдің мұнай өнеркәсібінде кеңінен қолданылады (3000 дан астам).
OperateIT SCADA жүйесі
OperateIT SCADA жүйесі (ABB Automation Systems GmbH, Германия) Windows NT 4.0/2000/XP операциялық жүйесімен жұмыс істейді. Жүйе процестерді басқарудың бөлінген автоматтандырылған жүйелеріне арналған қосымшаларды әзірлеуге бағытталған.
Процесс параметрлерінің саны бойынша лицензия градациясы келесідей: 75, 150, 300, 900, 1500, 5000, шектеусіз. Жүйе барлық заманауи негізгі ақпараттық технологияларды қолдайды. Сонымен қатар, технологиялық жабдық (жабдық түрі, сенсор, қызмет ету мерзімі, соңғы жөндеуден кейінгі уақыт және т.б.) туралы деректерді сақтауға және автоматты түрде жаңартуға мүмкіндік беретін бірегей Aspect Object технологиясы енгізілді. Жүйе клиент-сервер технологиясы негізінде бөлінген басқару жүйелерін құруға мүмкіндік береді. Web-технологияларды қолдануға болады. Ішкі бағдарламалау тілі ретінде Visual Basic пайдаланылады, ол VBA (Visual Basic for Application) қолданудан айырмашылығы «табиғи код» түрінде қосымша функцияларды жасауға мүмкіндік береді. Бұл мүмкіндік жылдамырақ қосымшаларды әзірлеуге мүмкіндік береді, бұл нақты уақыт режимінде тапсырмалар, соның ішінде есептеулер үшін өте маңызды. Жүйе графикалық прототиптердің кең кітапханасын қамтиды, оның ішінде басқару және блоктау диалогтық терезелері бар. HistoryIT бағдарламалық құралы кәсіпорын масштабындағы мұрағат серверін ұйымдастыру және статистикалық деректерді өңдеу функцияларының кеңейтілген жинағын пайдалану үшін пайдаланылады.
OPC технологиясы контроллерлермен және жүйелермен байланысу үшін қолданылады. Сонымен қатар, Advant, Freelance 2000, RTU сияқты контроллер желілеріне «тікелей» қолдау көрсетіледі. Компания OperateIT жүйесімен тығыз біріктірілген бағдарламалау контроллері үшін ControlIT бағдарламалық құралын жеткізеді. OperateIT жүйесі Maestro NT жүйесінің ең жақсы қасиеттерін қамтиды (оның негізінде ол жасалған). Maestro NT жүйесі «Газпром» ААҚ өндірістік кәсіпорындарында қолданылады.
Осылайша, опциялардың әртүрлілігі (және сәйкесінше, SCADA жүйесінің функционалдық мазмұны) осы бағдарламалық қамтамасыз етуді DP SSPU деңгейінде де, DP DCS деңгейінде де автоматтандырылған процестерді басқару жүйесін құру үшін пайдалануға мүмкіндік береді.
SCADA жүйесі GAMOS
GAMOS SCADA жүйесі (PS/AG, АҚШ) Open VMS операциялық жүйесімен жұмыс істейтін Альфа платформасында жұмыс істейді. Бұл, бір жағынан, жүйенің сенімділігін арттыратын, екінші жағынан, жүйенің өзіндік құнын және техникалық қызмет көрсету құнын (компоненттер, тиісті мамандардың болуы) айтарлықтай арттыратын Unix тәрізді жүйе.
«Debis» сатып алған T-Systems компаниясы өзінің SCADA жүйесін KS/HCI/CDP деңгейінде автоматтандырылған басқару жүйелерінде пайдалану үшін орналастырады (аналог ретінде Blue Stream жобасының материалдары алынды).
Open VMS операциялық жүйесін пайдалану белгілі бір шектеулер қояды. Мысалы, есептілік пен бухгалтерлік құжаттаманы жасау және өңдеу үшін «стандартты» кеңсе қосымшаларын (MS Word, MS Excel) пайдалану қиынға соғады. Графикалық интерфейсте Windows операциялық жүйесі бар IBM-үйлесімді компьютерлерді пайдаланушылар үшін әдеттен тыс кейбір мүмкіндіктер болады.
Жоғарыда аталған SCADA жүйелерінен (платформа мен операциялық жүйені қоспағанда) негізгі айырмашылығы жеткізуде газ құбырының жұмысын модельдеу блоктарының болуы болып табылады. Алайда, Солтүстік Ставрополь жерасты газ қоймасы (СГҚ) жағдайында газ құбыры жүйесінің сызықты емес құрылымы бар екенін ескере отырып, осы нысан үшін осы модельдеу жүйесін пайдалану мүмкіндігі негізделмейді (немесе қосымша растауды қажет етеді). Талдау кезінде ССГС жұмыс жағдайына үлгіні бейімдеу бойынша жұмыс құнын да ескеру қажет.
SCADA жүйелерінің көрсеткіштері бойынша қорытындылар
1) Функционалдық принциптері бойынша қарастырылатын барлық жүйелер жалпы алғанда ұқсас.
2) Бағдарламалау технологиясы автоматтандырылған процесті интуитивті қабылдауға жақын. Нысанға бағытталған қуатты бағдарламалау бұл пакеттерді үйренуді жеңілдетеді және пайдаланушылардың кең ауқымына қол жетімді етеді.
3) Барлық жүйелерді бір дәрежеде ашық деп санауға болады, олар өз дизайнының функцияларымен толықтыру мүмкіндігін, өз драйверлерін әзірлеуге арналған ашық хаттаманың болуын, дамыған желілік қолдауды, ActiveX объектілерін қосу мүмкіндігін және қол жетімділікті қамтамасыз етеді. стандартты деректер қоры.
4) SCADA жүйелеріне негізделген қолданбалы жүйені құру классикалық бағдарламалау саласындағы қажетті білімдер жиынтығын күрт төмендетеді, бағдарламашыларға өз күштерін қолданбалы бағдарламаларды әзірлеуге шоғырландыруға мүмкіндік береді.
5) SCADA жүйелері әртүрлі компаниялардың ондаған және жүздеген драйверлерін қолдауда көшбасшы болып табылады.
6) Жүйелер үшін сенімділік көрсеткіштері шамамен бірдей, әсіресе барлық дерлік SCADA жүйелерінде Windows NT немесе Windows 2000 жұмыс істейтінін ескере отырып. Ерекшелік OpenVMS операциялық жүйесі бар Alpha платформасында жұмыс істейтін GAMOS жүйесі болып табылады. Windows NT платформасында SCADA жүйелерін жасаушылардың жүйелік тапсырмаларда нақты уақыт кеңейтімін (RTH) пайдалану мүмкіндігі бар.
7) Біріктірілген өндірісті автоматтандыру жүйелеріне және оның әрбір деңгейіне SCADA пакеттерін қосудың ұлғаюы байқалатынын атап өткен жөн.
Егер өңделген параметрлерінің саны 20-25 мыңнан аспайтын газ қоймасы сияқты көп деңгейлі объектіні толық автоматтандыру үшін SCADA жүйесін пайдалануды қарастыратын болсақ, онда бұл өте шынайы (жүйелер өңдей алады). кем дегенде 64 мың параметр). Сондықтан SSGS үшін SCADA жүйесін таңдау көбінесе техникалық талаптарға тікелей қатысы жоқ критерийлерге байланысты. GIPROGAZ орталығы мен «Кавказтрансгаз» ЖШҚ Аспаптар және бақылау департаменті мамандарының пікірінше, SCADA жүйелерінің мүмкіндігінше аз түрін қолданған жөн, яғни. Газ тарату пункттерінде немесе басқару пункттеріндегі күшейткіш компрессорлық станцияларда қолданылатын жүйені қолданған жөн. Осылайша, басқару орталығы үшін iFix жүйесін (Хадум горизонтында INEKO-A LLC пайдаланады) пайдалануға болады. iFix бағдарламасы қазірдің өзінде «Газпром» ААҚ-ның бірнеше нысандарында жұмыс істейді (атап айтқанда, «Волготрансгаз» ЖШС Иваново денсаулық сақтау мекемесінде).
В.В. Радкевич,
«ИНЕКО-А» ЖШС, Мәскеу,
А.В. Реунов,
«ГИПРОГАЗцентр» ААҚ, Нижний Новгород,
SCADA- жүйе құрал ретіндепроцестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін жобалау
Касьянова Екатерина Николаевна
Өнеркәсіптік автоматтандыру кафедрасының 2 курс студенті,
Васильева Наталья Геннадьевна
ғылыми жетекші, ассистентөнеркәсіптік автоматтандыру кафедрасы,
«Уфа мемлекеттік авиациялық техникалық университеті» жоғары кәсіптік білім беру федералды мемлекеттік бюджеттік оқу орнының Кумертау қаласындағы филиалы
Заманауи өндіріс автоматтандырусыз жасай алмайды. Технологиялық процестерді автоматты басқару жүйелері (APCS) еңбек өнімділігін арттырады, өндіріс қауіпсіздігін қамтамасыз етеді, өнім шығымдылығын арттырады, ақаулардың пайызын азайтады, ресурстарды үнемдейді және технологиялық жабдықтың қызмет ету мерзімін 10–15 жылға ұзартуға мүмкіндік береді. Бірақ ең бастысы, технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелері өнімнің сапасына кепілдік береді және бұл өнімнің нарықта қаншалықты бәсекеге қабілетті болатынын анықтайды.
SCADA жүйелері кәсіпорындар үшін технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін әзірлеуде ең көп қолданылатын жүйелер болып табылады. Олар қазіргі заманғы автоматтандырылған процестерді басқару жүйелерінің құрамдас бөлігі болып табылады немесе оны визуализация ортасы деп те атайды. SCADA жүйесі өлшенетін және бақыланатын ақпаратты визуализациялаудың, сондай-ақ деректер мен командаларды бақылау және басқару жүйесіне берудің барлық негізгі функцияларын жүзеге асырады.
SCADA жүйесі аспаптық және атқарушы кешендерден тұрады. Құралдар жинағы технологтар, операторлар, диспетчерлер және т.б. үшін автоматтандырылған жұмыс станциялары үшін арнайы бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеуге арналған. атқарушы кешен әзірленген бағдарламалық жасақтаманы белгілі бір операциялық ортада жүзеге асырады.
SCADA жүйелері келесі негізгі мүмкіндіктерді қамтамасыз етеді:
- технологиялық процесті басқару мүмкіндігін қамтамасыз ететін түймелерді, айналмалы басқару элементтерін және басқа басқару құралдарын ұсынады;
- процесс туралы ақпаратты бейнелеу мүмкіндігін қамтамасыз ететін әртүрлі көрсеткіштер мен графиктердің жиынтығын ұсынады;
- есептердің және мұрағаттардың әртүрлі түрлерін құру мүмкіндігін қамтамасыз етеді;
- алгоритмдерді құрудың жеңілдетілген тілін ұсынады, бұл жоғары деңгейлі тілдерде бағдарламалау тәжірибесі жоқ технологтар үшін процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін құруға мүмкіндік береді;
- әзірленген алгоритмдер мен технологиялық процестерді құжаттау құралдарын ұсынады;
- аналогтық және дискретті сигналдарды енгізу мен шығаруды қамтамасыз ететін жабдықтың драйверлері;
- бір желіге қосылған компьютерлер арасында деректер алмасуға, желіде есептерді жариялауға немесе интернет арқылы қашықтағы компьютерден процесті басқаруға мүмкіндік беретін желі функциялары.
Ресейде SCADA – TRACE MODE жүйесі енгізілмеген сала жоқ шығар. Дегенмен, көптеген кәсіпорындарда процесс параметрлерін бақылау, деректерді мұрағаттау және төтенше жағдайларда шешім қабылдау үшін барлық жауапкершілік әлі де шешім қабылдаушылардың кәсібилігі мен субъективтілігіне жүктеледі. «ҚұмАПП» ААҚ-дағы гальваника цехы да ерекшелік емес. Гальваникалық жабынды қолдану үшін технологиялық процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесін жобалап көрейік: TRACE MODE SCADA жүйесі арқылы анодты тотығу.
Процесті басқарудың автоматтандырылған жүйелерінің артықшылықтары айқын, бірақ бұл жүйелер өте қымбат, сондықтан барлық кәсіпорындар мұндай «сәнді» көтере алмайды. Қыруар шығынсыз өндірісті қалай жаңғыртуға болады? Бұл әрбір басшының алдында тұрған міндет. Бұл мақала TRACE MODE SCADA жүйесін қолдану арқылы оны шешу жолдарының бірін ұсынады.
Анодты тотығу алюминий мен оның қорытпаларын коррозиядан қорғаудың негізгі әдістерінің бірі болып табылады. Жоғары қорғаныш қасиеттерімен қатар, анодты пленка сонымен қатар жоғары жабысқақ қасиеттерге ие, бұл оны бояу мен лак жабу үшін жақсы негіз етеді.
Анодты жабындардың физикалық-механикалық қасиеттері көптеген технологиялық параметрлерге байланысты: температура, ерітінді деңгейі және рН, электролиттің қышқылдығы мен температурасы, ток тығыздығы, технологиялық процестің ұзақтығы.
Анодты тотығудың технологиялық процесі келесі операциялардан тұрады:
- ою;
- жылы сумен шаю;
- жарықтандыру;
- анодтау;
- суық ағынды сумен шаю;
- ыстық сумен жуу;
- анодты пленканы толтыру.
Барлық заманауи SCADA жүйелері оператор мен машина арасындағы диалогты жеңілдететін графикалық интерфейсті құруға мүмкіндік береді. SCADA жүйелерінің ішінде жеке графикалық объектілерді құруға, олармен әртүрлі операцияларды орындауға, кескінді құрайтын объектілердің масштабын өзгерту, жылжыту, айналдыру және түсін өзгерту арқылы кескін динамизмін қамтамасыз етуге мүмкіндік беретін векторлық графика кең таралған.
TRACE MODE графикалық ортасы сызықтар, полисызықтар, қисықтар, тіктөртбұрыштар, жалпақ фигуралар, үш өлшемді фигуралар сияқты графикалық примитивтерді құруға арналған құралдарды, сонымен қатар әртүрлі түймелерді, трендтерді, қосқыштарды, мән мәндерін көрсетуге арналған құрылғыларды, жүгірткі контроллерін және диаграммалар. Бірқатар графикалық примитивтер динамикалық кескіннің қасиеттерін конфигурациялауға мүмкіндік береді, бұл кескінді динамикалық (толтыру, контур және т.б.) жасауға мүмкіндік береді. Көптеген нысандар тінтуірдің сол жақ батырмасын басқанда немесе босатқанда белгілі бір әрекеттің орындалуын конфигурациялауға мүмкіндік береді. Көптеген графикалық объектілер параметрдің белгілі бір диапазонға жататындығына байланысты жабық фигураның толтыру түсін өзгертуге мүмкіндік береді. Жоғарыда аталған құралдарды электроплантациялау процесін басқарудың автоматтандырылған жүйесін құру үшін қолдану нәтижелері 1-суретте көрсетілген.
1-сурет – Оператор жұмыс орнының графикалық экранының көрінісі
Динамикалық және статикалық кескіндердің үйлесуі экранда технологиялық процестің интуитивті бейнесін алуға мүмкіндік береді. 2-суретте көрсетілген мнемоникалық диаграмма статикалық және динамикалық кескінді қамтиды.
Статикалық кескін құбырлар, сорғылар және контейнерлер арқылы ұсынылған. Динамикалық кескін контейнердің бөлігімен ұсынылған, ол ондағы сұйықтық деңгейін көрсетуге мүмкіндік береді.
2-сурет – Шаю ваннасының мнемоникалық диаграммасы
Бұл операциядан бері объект ретінде шаю ваннасы таңдалды
жуу, өйткені ол технологиялық процесс кезінде кем дегенде төрт рет қайталанады, сонымен қатар ваннадағы деңгей булану (жылы суда шаю), бөлшектердің бетіндегі сұйықтықты кетіру нәтижесінде өзгеруі мүмкін.
Технологиялық параметрдің уақыт бойынша өзгеру динамикасын осы параметрдің уақыт бойынша өзгеруінің тәуелділігі түрінде ұсыну ыңғайлы. Осы себепті белгілі бір параметрдің уақыт бойынша өзгеруін көрсетуге мүмкіндік беретін объектілер SCADA жүйелерінде кеңінен қолданылады. Мұндай объектілер трендтер деп аталады. Нақты уақыттағы тренд нақты уақытта параметрдің өзгеруін көрсетеді. Әдетте, трендтерде «артқа» оралуға және бұрын өндірісте не болғанын көруге немесе «ағымдағы уақытқа» оралуға мүмкіндік беретін айналдыру жолағы бар. Сұйықтық деңгейін көрсету тенденциясы 3-суретте көрсетілген.
3-сурет - Сұйықтық деңгейін көрсететін тренд.
Көптеген салаларда апаттар мен жабдықтың істен шығуын болдырмау үшін бір немесе басқа параметрді бақылау қажет. SCADA жүйелері өндірістік процесс параметрлерінің мәндерін басқаруға мүмкіндік береді. Алайда, көптеген жағдайларда параметрлерді бақылау жеткіліксіз болып табылады, ол операторға төтенше жағдай туралы, параметр мәнінің апаттық мәнге жақындығы туралы хабарлау және орын алған барлық төтенше жағдайлардың есебін жүргізу қажет; Барлық заманауи SCADA жүйелері, соның ішінде ТРАСЕ РЕЖИМІ дабылдармен және оқиғалармен жұмыс істеуге мүмкіндік береді.
Жүйе бақыланатын параметр мәндерінің әртүрлі диапазондарын орнату арқылы аналогтық дабылдарды конфигурациялауға мүмкіндік береді. Қарастырылып отырған жүйеде сұйықтық AVU деңгейіне жеткенде, дабыл қосылады. Оны модельдеу үшін lamp_alarm_red0 бейнеклипі пайдаланылды.
Сонымен қатар, ТРАCE РЕЖИМІ оқиға немесе дабыл мен санат арасындағы сәйкестікті орнатуға мүмкіндік береді. Санат хабарламаның пайдаланушысы үшін маңыздылық дәрежесін көрсетеді. Санаттарды орнату опциясы 4-суретте көрсетілген.
4-сурет – Хабарлама сөздігі санаттарын орнату опциясы
Дабылдар мен оқиғаларды арнайы нысанды - дабыл есебін немесе өндіріс күйінің есебін пайдалану арқылы көрсетуге болады. Оқиға немесе дабыл туралы ақпаратты дабыл есебі деп аталатын мәтіндік файлда сақтауға болады (5-сурет).
5-сурет – Дабыл есебі опциясы
SCADA жүйесі технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін жобалау құралы ретінде келесі артықшылықтарға ие:
жобаны әзірлеу жылдамдығы; оқудың қарапайымдылығы;
қолдау көрсетілетін байланыс құралдары;
күрделі деректерді өңдеуге арналған функциялардың болуы; әзірлеуші үшін ашықтық дәрежесі (қолданушының бағдарламалық модульдерін қосу үшін COM және ActiveX қолдауы, сонымен қатар OPC, ODBC, OLE DB);
техникалық құжаттаманың сапасы (толықтығы, ұсынудың анықтығы, қателер саны);
Түзету үшін жабдықты эмуляциялау режимінің болуы;
CorelDraw немесе Photoshop сияқты сыртқы редакторларды пайдаланудан бас тартуға мүмкіндік беретін ішкі графикалық редакторлардың болуы;
стандартты графикалық файл пішімдерін қолдау;
техникалық қолдау сапасы (пайдаланушының сұрақтарына жауап беру уақыты, техникалық қолдау көрсету желісінің болуы).
Әдебиеттер тізімі:
Ефимов И.П., Солуянов Д.А. SCADA - Trace Mode жүйесі. Ульяновск: Ульяновск мемлекеттік техникалық университеті, 2010 ж. – 158 б.
Лопатин А.Г., Киреев П.А. SCADA негізіндегі басқару жүйелерін әзірлеу әдістемесі - Бақылау режимі жүйелері: Оқу құралы / Ресей химия-технологиялық университеті. Менделеева Д.И., Новомосковск институты Новомосковск, 2007. – 112 б.
Пявченко Т.А. SCADA жүйесінде технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін жобалау. «Автоматтандырылған ақпараттық және басқару жүйелері» және «Біріктірілген жобалау және басқару жүйелері» техникалық пәндері бойынша оқу құралы. Таганрог: ТРТУ баспасы. 2007.–78 б.
SCADA жүйесі не істей алуы керек?
Процесті басқарудың автоматтандырылған жүйелері көп жағдайда ұйымдық-техникалық жүйелер болып табылатыны сөзсіз, бұл адам (оператор) орындайтын функциялардың болуын білдіреді.
Бірнеше онжылдықтар бұрын бұл функциялар негізінен бақылау-өлшеу аспаптары мен процесті тікелей қолмен басқарудан тұрды.
Компьютерлендіру толқындары өндіріс секторына жеткенде, компьютерлер оператордың жұмыс үстелінде пайда бола бастады, мұнда оператор мен процесс арасындағы өзара әрекеттестік SCADA деп аталатын бағдарламалық қамтамасыз ету арқылы жүзеге асырылды.
Сұраққа әлі нақты жауап жоқ: арнайы SCADA бағдарламалық қамтамасыз етуді пайдалану қажет пе? Айта кету керек, мұндай бағдарламалық жасақтаманы өз жобаларында қолданатындар да «идеалды» SCADA жүйесі қандай болуы керек және ол қандай талаптарға сай болуы керектігі туралы консенсусқа ие емес. Өнеркәсіптік автоматтандыру жүйелерін жобалауда біртұтас дұрыс көзқарас жоқ сияқты, бұл сұрақтарға бірыңғай жауап жоқ.
Белгілі бір объектінің автоматтандырылған процестерін басқару жүйесінің бөлігі ретінде жұмыс істейтін SCADA бағдарламалық қамтамасыз етуді және сәйкес бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеуге арналған бағдарламалық құралдар кешенін, SCADA жүйелерін әзірлеу құралдарын бағалау критерийлерін және олардың жарамдылығын ажырату қажет белгілі бір қолданбалы тапсырманы орындау үшін технологиялық процесті басқарудың автоматтандырылған жүйесінің жоғарғы деңгейдегі қолданбалы бағдарламалық қамтамасыз етуіне қойылатын талаптардан біршама өзгеше жазықтықта жатуы керек. Соған қарамастан бағдарламалық қамтамасыз етудің екі түрі де бір-бірімен өте тығыз байланысты (мысалы, аспаптық жүйенің жұмыс уақытының құрамдастары объектілік бағдарламалық құралда тікелей пайдаланылады), сондықтан біз оларды SCADA жүйелері деп атаймыз.
Алдымен, белгілі компанияның кеңінен қайталанатын өнімі немесе кәсіпорынның басқару жүйесі бөлімінің мамандары олардың нақты қажеттіліктері үшін жасағанына қарамастан, кез келген SCADA жүйесіне тағайындалған негізгі функцияларды қарастырайық.
Банальды болудан қорықпай, тағы да орыс тіліне «SCADA жүйесі» (Supervisory Control And Data Acquisition System) - деректерді жинау және жедел диспетчерлік басқару жүйесі түсінігін аударайық. Атаудың SCADA жүйесіне тағайындалған екі негізгі функциясы бар екенін атап өткім келеді:
бақыланатын технологиялық процесс туралы мәліметтерді жинау,
Жиналған деректер мен ережелер (критерийлер) негізінде жауапты тұлғалар жүзеге асыратын технологиялық процесті бақылау, олардың орындалуы технологиялық процестің барынша тиімділігі мен қауіпсіздігін қамтамасыз етеді.
«I»P автоматтандырылған басқару жүйелерінің дәстүрлі аппараттық құрылымына сәйкес өнеркәсіптік автоматтандыру жүйелерінің бағдарламалық иерархиясындағы SCADA жүйелері келесі негізгі функцияларды қамтамасыз етеді.
- 1. Төменгі деңгейдегі контроллерлер мен сенсорлардан басқарылатын технологиялық параметрлер туралы ақпаратты қабылдау.
- 2. Алынған ақпаратты мұрағатқа сақтау.
- 3. Алынған ақпаратты екінші реттік өңдеу.
- 4. Технологиялық процестің жүру барысын графикалық бейнелеу, сондай-ақ алынған және мұрағатталған ақпаратты оқуға оңай формада көрсету.
- 5. Оператор командаларын қабылдау және оларды төменгі деңгейдегі контроллерлер мен жетектерге беру.
- 6. Басқарылатын технологиялық процеске байланысты оқиғаларды және жүйені пайдалану мен техникалық қызмет көрсетуге жауапты персоналдың әрекеттерін тіркеу.
- 7. Төтенше жағдайлардағы персонал әрекетін тіркей отырып, бақыланатын технологиялық процеске және технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесінің бағдарламалық-техникалық құралдарының жұмыс істеуіне байланысты анықталған авариялық жағдайлар туралы пайдаланушы және қызмет көрсетуші персоналға хабарлау.
- 8. Мұрағаттық мәліметтер негізінде есептер мен басқа есеп құжаттарын қалыптастыру.
- 9. Кәсіпорынды басқарудың автоматтандырылған жүйесімен ақпарат алмасу (немесе, қазір әдетте, біріктірілген ақпараттық жүйе).
- 10. Белгіленген алгоритмдерге сәйкес технологиялық процесті тікелей автоматты басқару.
Егер біз негізгі функцияларды қысқаша сипаттауға тырысатын болсақ, SCADA жүйесі технологиялық процесс туралы ақпаратты жинайды, оператормен интерфейсті қамтамасыз етеді, процесс тарихын сақтайды және қажетті мөлшерде процесті автоматты түрде басқарады деп айта аламыз.
Мұнда берілген SCADA жүйелері орындайтын функциялар тізімі абсолютті толықтықты талап етпейді.
Сонымен қатар, кейбір функциялардың болуының өзі және оларды жүзеге асыру ауқымы жүйеден жүйеге айтарлықтай өзгереді. Көбінесе оператордың өзара әрекеттесу функцияларына (визуализация және т.б.) баса назар аударылатын бағдарламалық жасақтама MMI (Man Machine Interface) немесе HMI (Human Machine Interface) пакеттері деп аталады.
Автоматты басқару сияқты функцияға назар аударған жөн. Барлық белгілі аспаптық SCADA жүйелері дерлік технологиялық процесті тікелей автоматты басқару мүмкіндігін қамтамасыз еткенімен, технологиялық процесті басқару жүйесін жасаушы бір компьютерде автоматты басқару және оператор интерфейсі функцияларын біріктірудің орындылығын жобалау кезеңінде мұқият қарастыруы керек. Бұл комбинация аппараттық құралдарды үнемдеуге мүмкіндік берсе де, оның бірқатар жағымсыз салдары да болуы мүмкін.
Біріншіден, оператор станциясының операциялық жүйесі (қазіргі уақытта ең танымал Windows) белгілі бір технологиялық процесс үшін қажетті SCADA жүйесінің реакциясының жылдамдығын және/немесе детерминизмін қамтамасыз етпейтіні анықталуы мүмкін.
Екіншіден, оператордың ұқыпсыз әрекеттері немесе рұқсат етілмеген бағдарламалық жасақтаманы іске қосу оператор станциясының толық «бұзылуына» және «қатып қалуына» әкелуі мүмкін. Windows NT үшін кейбір нақты уақыттағы кеңейтімдер мұндай ақаулардан қорғайды деп мәлімдегенімен, бұл жадты басқару жүйесіне апат әсер етпеген кезде ғана дұрыс. Бірақ тіпті «жұмсақ мұздату» жағдайында да, компьютерді қайталап «ыстық» қайта іске қосу өте қиын және оператордың қолы Windows жүйесінің «көк экранын» көргенде, инстинктивті түрде «Қалпына келтіру» түймесіне жетеді, оған қарсы кез келген нақты уақытта. кеңейтімдер қуатсыз.
Әрине, инерциялық жүйелердің жеткілікті үлкен класы бар (мысалы, жылыжайдағы ауа температурасын басқару жүйесі), онда басқару компьютерін қайта іске қосуға жұмсалған бірнеше минут ешқандай жағымсыз салдарға әкелмейді. Жүйенің мұндай түрі үшін бақылау таймерімен тиісті қорғанысы бар барлығы бір компьютерлік шешім өте қолайлы болуы мүмкін.
Бұрын аталған функцияларды кез келген жоғары деңгейлі жалпы мақсаттағы тілде жасалған қолданбалы бағдарлама (қолданбалы бағдарламалар жиынтығы) орындай алатыны анық. Сонымен қатар, жылдамдық, ресурс қарқындылығы және бағдарламалық қамтамасыз ету тиімділігінің басқа көрсеткіштері бойынша мұндай бағдарлама мамандандырылған аспаптық SCADA жүйелерін қолдану арқылы жасалған ұқсас бағдарламалық жасақтамадан да озып кетуі мүмкін.
Бағдарламалық жасақтаманы өзіңіз жазу немесе ол үшін аспаптық SCADA жүйесін пайдалану туралы шешім қабылдағанда. Алдымен келесі сұрақтарға жауап беру керек.
Жоба қаншалықты үлкен?
Мерзімдері қандай?
Бағдарламалық жасақтама бөлігін құруға қанша адам қатысады, бағдарламалық жасақтаманы жасаушылардың біліктілігі қандай және олардың осы салада тәжірибесі бар ма?
Жүйені одан әрі дамытудың келешегі қандай (атап айтқанда, ақпараттық сыйымдылық, қолданыстағы операторлық жұмыс станцияларын жаңарту және жаңаларын қосу бойынша)?
Жүйені пайдалану кезінде, оның ішінде оның жұмыс алгоритмдеріне өзгертулер енгізу кезінде қызмет көрсететін персоналдың саны мен біліктілігі қандай?
Негізінде, осы сұрақтарға жауаптар және 3,4,5-тармақтар бойынша шығындар сметасы көп жағдайда процестерді автоматтандырылған басқару жүйесінің жоғарғы деңгейі үшін математиканы не жазу керектігін айтуға мүмкіндік береді. SCADA жүйелері, ең алдымен, процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелері үшін жоғары деңгейлі бағдарламалық қамтамасыз етуді тиімді әзірлеу құралы болып табылатынын атап өткім келеді. Сондықтан SCADA пакетінің провайдерлеріне өз өнімдерін сатып алғаннан кейін пайдаланушыға білікті бағдарламалау мамандарын мүлде тартудың қажеті жоқ деп сенбеу керек.
Сонымен қатар, көп жағдайда SCADA жүйелері шын мәнінде әзірлеушіден қазіргі заманғы жалпы мақсаттағы процедуралық бағдарламалау тілдерін білуін талап етпей, процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелері үшін жоғары деңгейлі бағдарламалық қамтамасыз етуді құру процесін айтарлықтай жылдамдатуға мүмкіндік береді. Автоматтандырылған технологиялық процестің қыр-сырын әдетте бағдарламалау дағдысы жоқ технолог немесе технологиялық персоналдың басқа өкілі ғана түсінетіні ешкімге құпия емес. SCADA жүйесі тек әзірлеушіге ғана емес, сонымен қатар жасалып жатқан автоматтандырылған процесті басқару жүйесінің соңғы пайдаланушысына да қолжетімді болуы керек, өйткені жүйенің сыртқы түрі анықталады және оны әзірлеуші де, пайдаланушы да өзгерте алады.
Қолжетімділіктен басқа, SCADA жүйесі барынша ашықтықпен сипатталуы керек. Көбінесе SCADA жүйелерінде енгізу/шығару жабдығымен деректер алмасудың өте ерекше механизмдері болады. Сонымен қатар, бірқатар SCADA жүйелерінде енгізу/шығару құрылғыларына кіріктірілген қолдау бар, бұл бір жағынан әзірлеушіге/пайдаланушыға жүйе құрастырылатын техникалық құралдарды таңдауда шектейді, ал екінші жағынан. қолмен, торапта қол жетімді контроллерлерге қолдау көрсетуді және объектімен байланыс құрылғыларын, сондай-ақ контроллерлер мен құрылғылардың жаңадан пайда болған сериялары мен үлгілерін жүзеге асыруды қиындатады.
SCADA жүйесіне аппараттық қолдау енгізілгенде тағы бір жағымсыз сәт бар. Мәселе мынада, әртүрлі жабдық түрлері үшін драйверлерді дербес жазуға тура келетін SCADA жүйесінің өндірушілері қызмет көрсетілетін жабдықтың барлық функционалдығын қолдайтын жоғары сапалы драйверді өте сирек жасай алады. Сонымен қатар, мұндай драйверлерде тереңдетілген тестілеудің болмауына байланысты жобаны әзірлеу кезеңінде немесе одан да жаманы, тапсырыс беруші жүйені пайдалану кезінде анықталатын тітіркендіргіш қателер бар. Нәтижесінде қателерді түзетуге және жаңа драйверлерді әзірлеуге үлкен күш жұмсалады, ал шын мәнінде тиімді және қатесіз драйверді тек аппараттық құрал өндірушісі ғана жаза алады. Әлбетте, SCADA пакетін өндіруші ең алдымен қателерді дер кезінде жойып, SCADA пакетінің өзінің функционалдығын жақсартуы керек.
Инвестицияланған қаражатты қалыпты бағалау және тиімді пайдалану – жүйенің құны, әзірлеу шығындары және технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйелерін құру, техникалық қызмет көрсету және дамыту бойынша жұмыстардың құны минималды болуы керек. Барлық басқа нәрселер тең болған жағдайда, бұл талап SCADA жүйесін таңдауда ең маңызды және, мүмкін, шешуші болып табылады. SCADA жүйелерін әзірлеушілер әрқашан өз өнімдерін сатудан максималды пайда алуға тырысады (бұл түсінікті), өз бизнесін орындау уақыты жүйелерін және көптеген әр түрлі функционалдық толық құрамдас бөліктерді сату, ақылы оқыту негізінде құру. ақылы жаңартулар және ақылы қолдау. Бұл жағдайда бағдарламалық жасақтаманы әзірлеудің әдісі мен құралдарын таңдауға жауапты жүйелік интегратор компаниясының немесе кәсіпорынның TTI автоматтандырылған басқару жүйесі тобының менеджерінің міндеті әзірлеуге, техникалық қызмет көрсетуге арналған болжамды уақыт пен қаржылық шығындарды бағалау болып табылады. және әр түрлі әзірлеу құралдарын пайдалана отырып, құрылған автоматтандырылған технологиялық басқару жүйесін кейіннен дамыту.
Тағы бір айта кететін жайт. Алдыңғы талқылауларда деректерді жинау және жедел диспетчерлік басқару бағдарламалық құралын іске қоса алатын операциялық жүйелер туралы айтылмаған. Бірнеше жыл бойы өнеркәсіптік автоматтандыруға арналған әртүрлі басылымдарда кейбір SCADA жүйелерін талқылау DOS операциялық жүйесінің қаншалықты нашар екендігі, Windows қаншалықты сенімсіз екендігі, QNX немесе OS-9 қаншалықты жақсы екендігі туралы талқылауларға дейін қысқарды. Операциялық жүйе параметрлеріне қойылатын талаптар қолданбалы тапсырма арқылы анықталуы керек екенін атап өткім келеді. Жоғары деңгейдегі автоматтандырылған процестерді басқару бағдарламалық қамтамасыз ету жағдайында, сонымен қатар жүйенің құрамдас бөлігі оқиғаларға реакция уақыты детерминирленген емес және жиі ұзақ болатын адам екенін ескеру керек. Сонымен қатар, әлемдік бағдарламалық қамтамасыз ету нарығының даму тенденцияларын елемеуге болмайды.
Кез келген автоматтандырылған жүйенің ең жоғарғы деңгейі, әрине, адам. Дегенмен, қазіргі заманғы техникалық әдебиеттерде жоғарғы деңгей деп жартылай автоматты басқару жүйесінің басқару блогының рөлін атқаратын аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз ету кешені түсініледі, оның ядросы ДК немесе одан да қуатты компьютер болып табылады. Адам операторы жүйеге басқарудың жоғарғы деңгейінің функционалдық буындарының бірі ретінде кіреді. Бұл тәсілдің оң және теріс жақтары бар. Оң жағы - бұл жағдайда оператордың жауапкершілігі алдын ала анықталған және одан технологиялық процесті егжей-тегжейлі білу талап етілмейді. Басқаша айтқанда, процесті тек білікті технолог басқара алмайды. Теріс аспектілер процеске әсер етудің төмендеуіне байланысты басқару икемділігінің төмендеуінің салдары болып табылады.
Осыған байланысты процесті басқару жүйесін әзірлеушілер қосымша талаптарды ескеруі керек. Процестің аппараттық құрамдас бөлігін ескеріп қана қоймай, жабдықтың жұмыс режимдерін таңдап қана қоймай, сонымен қатар сенімді және дұрыс жұмыс істейтін бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеу қажет. Әрине, оңтайлы нұсқа жұмысты әзірлеушілердің бір тобы технологиялық схемаға, жабдықты таңдауға және жөндеуге, бағдарламалық жасақтаманы әзірлеуге жауапты болатындай етіп ұйымдастыру болып табылады. Бұл жағдайда әзірлеушілер белгілі бір процестің технологиясында, арнайы жабдықты пайдалануда және күрделі басқару, сервистік және байланыс бағдарламаларын жазуда бірдей күшті болуы керек. Алайда мұндай команданы таңдау қиын болуы мүмкін.
Процесті басқару жүйесінің бағдарламалық құрамдас бөлігін әзірлеуді жеңілдету үшін қазір MMI (Адам-машина интерфейсі) және SCADA (қадағалауды басқару және деректерді жинау) бағдарламалары қолданылады. Бұл пакеттерді пайдалану автоматтандырылған басқару жүйесінің бағдарламалық қамтамасыз етуді автоматтандырылған әзірлеуге мүмкіндік береді; нақты уақыт режимінде технологиялық процесті бақылауды және бақылауды жүзеге асыру; процесс туралы ақпаратты ыңғайлы формада алу және өңдеу.
SCADA жүйелерін пайдаланудың ең қызықты және бір қарағанда қарапайым кезеңі монитор экранында технологиялық процесті модельдеу болып табылады. Windows жүйесіне ұқсас жүйенің графикалық интерфейсі интуитивті және қарапайым. Жетектерді, электр қозғалтқыштарын, клапандарды, резервуарларды, құбырларды және процесте қолданылатын басқа жабдықты орнату бір рет шерту арқылы жүзеге асырылады. Жабдық параметрлерін процесс қажеттіліктерімен байланыстыру да оңай және оны бірнеше рет басу арқылы жасауға болады. Жаһандық және «тактикалық» процестің параметрлері кестелер немесе деректер қоры түрінде ұйымдастырылған пішіндерге енгізіледі. Стандартты технологиялық басқару элементтері орнатылып, басқару сенсорлары сұралады. Содан кейін «Бастау» түймесін басып, технологиялық процесті бастауға болады. Бұл теорияда немесе белгілі бір SCADA жүйесінің мүмкіндіктерін көрсету кезінде орын алады. Бірақ іс жүзінде бәрі күрделірек.
SCADA жүйелерін қолдана отырып, процесті басқару жүйелерін әзірлеу процеске және SCADA нақты пакетіне қарамастан келесі негізгі қадамдарды қамтиды:
- тұтастай жүйе архитектурасын дамыту. Процесті басқару жүйесі клиент-сервер архитектурасында құрастырылған. Автоматтандырудың жеке блоктарының функционалдық мақсаты және олардың өзара әрекеті анықталады;
- әрбір автоматтандыру түйіні үшін қолданбалы басқару жүйесін құру (дәлірек айтқанда, осы түйінді автоматтандырылған басқару алгоритмі);
- төтенше жағдайларды талдау және жою;
- процестерді басқару жүйелерінің деңгейлері арасындағы өзара әрекеттесу мәселелерін шешу; байланыс желілерін, алмасу хаттамаларын таңдау; әртүрлі ішкі жүйелердің логикалық өзара әрекеттесуінің алгоритмдерін әзірлеу;
- жүйені ықтимал кеңейту немесе жаңғырту мәселелерін шешу;
- оператор интерфейстерін құру;
- жүйені бағдарламалық және аппараттық жөндеуден өткізу.
Бұл мәселелердің барлығы технологиялық процесті басқару жүйесінің жоғарғы деңгейін жобалау және құру сатысында шешілуі керек, әйтпесе технологиялық процестің әртүрлі функционалдық модульдерін идеологияда біртұтас басқару жүйесімен байланыстыру қиын болатын жағдайлар туындауы мүмкін. техникалық іске асыру. SCADA жүйесін пайдалану жоғарыда аталған жобалау мен жөндеудің барлық кезеңдерін сәтті орындауға мүмкіндік береді.
SCADA жүйелері қалай жұмыс істейді
SCADA пакеттері бірнеше бағдарламалық блоктардан тұрады: кіру және басқару модульдері, дабылдар, нақты уақыттағы деректер базалары, деректер базалары және енгізу/шығару және апаттық модульдер.
SCADA жүйелеріне қойылатын негізгі талап нақты уақыт режимінде дұрыс жұмыс істеу болып табылады. Сонымен қатар, беру және өңдеудегі негізгі басымдық технологиялық процестен келетін немесе оған келетін және оның прогрессіне әсер ететін сигналдарға беріледі. Олар дискіге қол жеткізуден немесе тінтуірді жылжыту немесе терезелерді кішірейту сияқты оператор әрекеттерінен де жоғары басымдыққа ие. Осы мақсаттар үшін көптеген пакеттер нақты уақыттағы ОЖ операциялық жүйелерін қолдану арқылы жүзеге асырылады, бірақ соңғы уақытта көбірек әзірлеушілер SCADA өнімдерін Microsoft Windows NT платформасында жасайды, оған RTX (Real Time Extension) қатты нақты уақыттағы ішкі жүйелерді біріктіреді. Бұл тәсіл арқылы Windows NT жүйесін көп деңгейлі жүйелерді құру кезінде бір ОЖ ретінде пайдалануға, стандартты Win32 API функцияларын пайдалануға және біріктірілген ақпараттық жүйелерді – автоматтандырылған басқару жүйелерін құруға болады.
SCADA жүйелеріндегі деректер көздері келесідей болуы мүмкін.
- Контроллермен байланысуға арналған драйверлер. Байланыс драйверлерінің сенімділігі өте маңызды. Жүргізушілер ақаулар кезінде деректерді қорғау және қалпына келтіру құралдары болуы керек, байланыс үзілгені туралы оператор мен жүйені автоматты түрде хабардар етіп, қажет болған жағдайда дабыл қағуы керек.
- Реляциялық мәліметтер қоры. SCADA жүйелері деректер қорының түрінен тәуелсіз хаттамаларды қолдайды, соның арқасында ең танымал ДҚБЖ деректер көзі ретінде әрекет ете алады: Access, Oracle және т.б. Бұл тәсіл технологиялық процестің параметрлерін жылдам өзгертуге және оның нақты процесстен тыс барысын талдауға мүмкіндік береді. -уақыт жүйелері, әртүрлі тәсілдермен, осы мақсат үшін арнайы құрылған бағдарламалар.
- Стандартты DDE (Динамикалық деректер алмасу) интерфейсі немесе нысандарды қосуға және ендіруге мүмкіндік беретін OLE (Объектілерді байланыстыру және енгізу) технологиясын қамтитын қолданбалар. Бұл деректер көзі ретінде Microsoft Excel сияқты кейбір стандартты кеңсе қолданбаларын пайдалануға мүмкіндік береді.
Жіберілетін мәліметтерді енгізу және шығару арнайы функционалды блоктар жүйесі ретінде ұйымдастырылған. Процесс туралы ағымдағы ақпарат арнайы енгізу-шығару деректер қорларында сақталады. Енгізу блоктары ақпаратты қабылдайды және оны одан әрі талдау және өңдеу үшін қолайлы пішінге айналдырады. Өңдеу блоктары бақылау және бақылау алгоритмдерін жүзеге асырады, мысалы, PID басқару, кешіктіру, жинақтау, статистикалық өңдеу; Сандық деректерде логикалық алгебра операциялары және т.б. орындауға болады Шығару блоктары жүйеден объектіге басқару сигналын береді. Объектілермен байланысу үшін RS-232, RS-422, RS-485 және Ethernet кеңінен қолданылатын интерфейстер қолданылады. Тасымалдау жылдамдығын арттыру үшін төмен жылдамдықты желілерде кептелістерді болдырмайтын деректерді кэштеудің әртүрлі әдістері қолданылады. Басқаша айтқанда, егер екі түрлі клиент бір уақытта серверден бірдей деректерді сұраса, ол контроллерге екі емес, тек біреуін ғана жібереді, деректерді кэштен екінші клиентке қайтарады.
Технологиялық процестерді басқарудың автоматтандырылған жүйесін құрудағы ең маңызды сәт - басқару жүйесінің өзінде де, технологиялық процесте де төтенше жағдайлардың сенімділігі мен жедел әрекет етуін қамтамасыз ететін басқару жүйесін ұйымдастыру. SCADA жүйелерінің көпшілігінде технологиялық процесте дабыл сигнализациясы және төтенше жағдайларды өңдеу басымдығы жоғары жеке модульге бөлінген. Басқару жүйесінің сенімділігіне ыстық резервтік көшіру арқылы қол жеткізіледі. Сіз бәрін резервтей аласыз: сервер, оның жеке тапсырмалары, желілік қосылымдар және жабдықпен жеке (немесе барлық) қосылымдар. Артық болу интеллектуалды алгоритм бойынша жүзеге асады: желіде екі есе жүктеме жасамау үшін негізгі сервер жабдықпен әрекеттеседі және жүйенің ағымдағы күйін жадта сақтайтын резервтік серверге мерзімді түрде хабарламалар жібереді. Егер негізгі сервер сәтсіз болса, сақтық көшірме сервері негізгі сервер жұмыс істей бастағанша жұмыс істейді. Осыдан кейін бірден негізгі сервердің дерекқорлары резервтік сервер деректерімен жаңартылады және басқару негізгі серверге оралады.
Барлық SCADA жүйелері одан әрі кеңейту мен жетілдіруге ашық және осы мақсаттарға арналған кірістірілген жоғары деңгейлі тілдерге ие, көбінесе Visual Basic немесе пайдаланушы жазған бағдарлама кодтарын қосуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, басқа компаниялардың әзірлемелерін, ActiveX нысандарын және стандартты Windows DLL файлдарын жүйелерге қосуға болады. Бұл технологияларды енгізу үшін арнайы құралдар мен мамандандырылған интерфейс әзірленді.
SCADA жүйесін әртүрлі желілермен біріктіруге болады: басқа SCADA жүйелері, кәсіпорынның кеңсе желілері, жазу және сигнализация желілері (мысалы, қауіпсіздік және өрт дабылдары) және т.б. Осы гетерогенді ортада тиімді жұмыс істеу үшін SCADA жүйелері стандартты NETBIOS және TCP/IP протоколдарын пайдаланады. TCP/IP хаттамасы туралы жай ғана еске түсіру SCADA жүйелерінің Интернетте де жұмыс істей алатынын көрсетеді, әсіресе процесс туралы оперативті және статикалық ақпаратты веб-сайттарға беру барған сайын маңызды бола түсуде.
Қорытындылай келе, процесті басқару жүйесі түсінігі бастапқыда SCADA-ға қарағанда кеңірек екенін айтқым келеді. Әдебиеттерде кейде SCADA жүйелері, яғни процесті басқару жүйелері туралы айтатын болса, бұл мүлдем дұрыс емес. SCADA операторға процесті басқарудың жоғарғы деңгейінде ақпараттық қызметтерді ұсынуға мүмкіндік беретін жүйелер ретінде арнайы әзірленген. Бірақ олар жоғарыдан төменге дейін толық автоматтандырылған басқаруды қамтамасыз ете алмайды, себебі бұл жай ғана дербес компьютерде орнатылған бағдарламалық өнім. Және кез келген технологиялық процесс, сонымен қатар, әртүрлі нақты жабдықты қажет етеді және ол виртуалды ортада емес, нақты өмірде орын алады.
Дегенмен, жеткілікті күрделіліктегі автоматтандырылған басқару жүйелерін құрудың қазіргі тәжірибесі технологиялық басқару жүйелерін жобалауда SCADA жүйелерін қолдану әзірлеушілердің өмірін айтарлықтай жеңілдететінін және оларға жүйелерді пайдалану кезінде сенімді және жоғары сапалы бақылауды ұйымдастыруға мүмкіндік беретінін көрсетеді.