감독 제어 및 데이터 수집(SCADA)
SCADA 시스템은 제어 및 프로세스 제어를 실시간으로 자동화하기 위한 소프트웨어 생성을 제공하는 도구 프로그램입니다. SCADA의 도움으로 생성된 프로그램의 주요 목표는 기술 프로세스를 제어하는 운영자에게 이 프로세스에 대한 완전한 정보와 이에 영향을 미치는 데 필요한 수단을 제공하는 것입니다.
SCADA 시스템의 주요 작업:
- 센서에서 데이터를 수집하고 시간 경과에 따른 매개 변수 변화 그래프를 포함하여 운영자에게 편리한 형식으로 제공합니다.
- 실행 메커니즘의 원격 제어
- 자동 제어 알고리즘에 대한 작업 입력
- 자동 제어 및 관리를 위한 알고리즘 구현(더 자주 이러한 작업은 컨트롤러에 할당되지만 SCADA 시스템도 이를 해결할 수 있음)
- 비상 상황을 인식하고 운영자에게 프로세스 상태를 알립니다.
- 프로세스 진행 및 제품 개발에 대한 보고 작성.
프로세스 제어의 효율성뿐만 아니라 안전성도 SCADA 시스템의 신뢰성, 속도 및 인체 공학에 달려 있습니다.
어떤 SCADA 구성 요소가 작업에 가장 중요하며 그 이유는 무엇입니까?
산업용 소다 공장의 APCS 부서 전문가들은 모니터링 및 제어, 프로세스 매개변수 보관, 메시지 및 보고 하위 시스템과 같은 구성 요소를 주로 사용한다고 주장합니다.
실제로 모니터링 및 제어는 제어 시스템이 설치되는 목적입니다. 기술 프로세스의 수행, 운영자 조치 등을 평가하고 분석하려면 매개변수, 메시지 및 보고서의 아카이브가 필요합니다. 또한 기본적인 SCADA 도구 중 하나인 레벨(운영자, 기술자, 프로세스 제어 엔지니어)별로 제어할 수 있는 액세스 권한을 차별화하는 것이 중요합니다.
프로세스 제어 시스템과 엔터프라이즈 제어 시스템의 통합 추세에 따라 SCADA를 상위 시스템의 데이터 소스로 사용할 필요성이 증가하고 있습니다. 일부 SCADA는 모든 기술 데이터 통합을 위한 서버 역할과 이 데이터를 기반으로 보고서 생성을 위한 서버 역할을 모두 수행할 수 있습니다.
제어 시스템이 한 제조업체(예: Siemens SIMATIC)의 PLC를 기반으로 구축된 경우 내장된 통신 프로토콜 드라이버를 사용하여 컨트롤러와 SCADA 간의 데이터 교환이 이루어집니다. 일부 공급업체 독립적인 SCADA는 시장에 나와 있는 많은(전부는 아님) 컨트롤러 및 스마트 기기용 드라이버 세트를 제공합니다. 가장 보편적인 상호 작용 방법은 OPC 표준에 따라 개발된 드라이버를 사용하는 것입니다. 이러한 OPC 서버는 컨트롤러 제조업체 또는 타사에서 개발할 수 있으며 모든 SCADA 시스템과 함께 사용할 수 있습니다. OPC 서버와 효과적으로 작동하려면 SCADA는 중간 인터페이스가 아닌 시스템의 핵심에서 OPC 기술을 사용하여 직접 사용해야 합니다. 일부 SCADA는 수직적으로 통합되어 있습니다. 여기에는 자유롭게 프로그래밍 가능한 컨트롤러를 위한 프로그래밍 시스템이 포함됩니다. 또한 내부 드라이버를 사용하여 컨트롤러와 통신합니다. 이러한 SCADA를 사용하면 다른 제조업체의 장비를 사용하여 PTK를 만들 수 있습니다.
SCADA를 사용하는 시스템 레벨
프로세스 자동화 시스템은 일반적으로 하위, 중간 및 상위의 3단계로 나뉩니다. 그 위에는 일반적으로 생산 관리 수준이 있습니다.
낮은 수준센서 및 액추에이터 자체
평균 수준- 컨트롤러. 중간 수준에는 다음이 있습니다.
- 입력 수신;
- 기본 데이터 처리;
- 액추에이터에 대한 제어 동작의 자동 형성 및 발급;
최상위 - 이것은 SCADA 수준입니다. 이 수준에는 다음이 있습니다.
- 중간 수준에서 얻은 정보의 수집, 처리 및 저장;
- 운영자에게 편리한 형태로 현재 및 보관된 정보의 시각화(니모닉 다이어그램, 그래프, 트렌드, 메시지 로그)
- 운영자 명령 입력;
- 기술 프로세스 결과 보고
- 상위 레벨과의 정보 교환.
기업 관리
엔터프라이즈 관리는 두 가지 수준에서 수행됩니다.
MES(Manufacturing Execution Systems)는 실시간 생산 관리 시스템입니다. 이 수준은 기술 프로세스에 대한 생산 작업 계획, 요약 보고서 작성, 프로세스에 대한 심층 분석(예: 예측, 건물 에너지 및 재료 균형 등)에 사용됩니다. SCADA 도구는 이러한 목적으로도 사용할 수 있습니다.
ERP(Enterprise Resource Planning)는 기업의 관리, 재무 및 관리 활동을 자동으로 관리하는 시스템입니다. 이 수준에서는 SAP R3와 같은 다른 특수 시스템이 사용됩니다.
SCADA 기능
■ 니모닉
니모닉 다이어그램은 센서 값, 액추에이터 상태 및 기타 매개변수를 시각화하여 기술 체계를 그래픽으로 표현한 것입니다(SCADA에 내장된 그래픽 편집기의 도움으로). 시각화를 위해 숫자 및 비문 형태의 값 표시뿐만 아니라 표시된 그래픽 개체의 시각적 속성 변경도 사용됩니다. 예를 들어, 컨테이너의 액체 레벨이 변경되고 온도에 따라 색상이 변경됩니다(동적화). 액추에이터는 일부 그래픽 기능(예: 색상)으로 상태를 표시할 수 있을 뿐만 아니라 작업을 시각적으로 표시할 수도 있습니다(예: 펌프 블레이드 회전, 컨베이어 벨트 이동 등). (생기).
■ 아카이브
컨트롤러에서 받은 SCADA 데이터는 보관됩니다. 데이터는 전처리(필터링, 평균화, 압축 등)될 수 있습니다. 종종 일반 레코드가 사용되지 않고 민감도 임계값("데드 존")을 사용하는 변경 레코드가 사용됩니다. 저장 기간은 각 매개변수에 대해 개별적으로 SCADA에서 구성되며 최대 몇 년이 될 수 있습니다.
■ 트렌드
추세는 매개변수가 시간 경과에 따라 어떻게 변하는지 그래픽으로 표현한 것입니다. SCADA 시스템의 경향은 아카이브에 저장되는 전체 기간 동안 매개변수의 변화를 보여줄 수 있습니다. 조작자는 시간과 매개변수 자체의 척도를 변경할 수 있는 기회가 주어집니다. 개발된 시스템에서는 그래프 분석, 설정값 또는 다른 매개변수와의 비교, 스무딩 또는 필터링, 그래프에 이벤트 표시(예: 경계 위반) 또는 메모리 북마크 등을 위한 다양한 도구가 트렌드에 내장되어 있습니다. .
■ 테이블
기술자가 아카이브를 그래픽 형식이 아닌 테이블 형식으로 보는 것이 더 편리한 경우가 많습니다. 일반적으로 이러한 테이블은 볼 수 있을 뿐만 아니라 다른 시스템으로 내보낼 수도 있습니다.
■ 그래프
일반적으로 SCADA를 사용하면 시간에 따라 다른 매개변수에 대한 일부 매개변수의 종속성을 확인할 수 있습니다. 이 기능은 트렌드보다 기술자의 수요가 적습니다.
■ 히스토그램 및 차트
매개변수를 나타내는 또 다른 일반적인 방법은 히스토그램(막대 차트)입니다.
■
메시지
메시지는 이러한 이벤트가 발생하는 순서대로 개체의 이벤트에 대해 운영자에게 알리는 텍스트 문자열입니다. 화면에 팝업되거나 특별히 지정된 영역에 표시됩니다.
■
메시지 로그
메시지 로그는 표시되고 보관된 순서대로 메시지 목록을 표시하는 데 사용됩니다. 일반적으로 서로 다른 프로세스 영역, 서로 다른 메시지 범주, 서로 다른 우선 순위에 대해 서로 다른 로그 인스턴스가 사용됩니다.
■ 출입통제
운영자가 특정 작업을 수행하려면 관리자로부터 적절한 권한(예: 액추에이터 제어 권한 또는 컨트롤러의 작업 변경 권한)을 부여받아야 합니다. 교대가 시작될 때 운영자는 시스템에 로그인하여 관리자가 허용한 작업만 수행할 수 있습니다.
■운영자 조치 로그
기술적 프로세스 제어는 매우 책임 있는 작업이므로 제어를 위해 모든 작업자 작업이 특수 로그에 기록되어 비상 상황에서 분석할 수 있습니다.
■ 보고서 생성
편리한 보고 개발 환경을 통해 서식이 지정된 풍부한 보고서를 쉽고 빠르게 준비할 수 있습니다.
SCADA 시스템의 특성
- 운영 체제와 호환 가능
- 전체 기능;
- 개방 상태;
- 확장성
- 산업용 프로토콜 지원(자체 드라이버 하위 시스템)
- OPC 표준(DA, HDA, UA)과 호환 가능;
- 인터넷을 통한 액세스 지원
- 데이터베이스 지원;
- 내장 프로그래밍 언어
- 보호 및 신뢰성 수단;
- 제어 시스템에 통합
- 기술적 지원;
- 개발 및 개발의 용이성;
- 유지 보수 용이성;
- 가격.
외국 SCADA 시스템
러시아에서 가장 인기있는 것은 다음과 같은 외국 SCADA입니다.
– WinCC(독일 지멘스);
– InTouch(Wonderware, 미국);
– RSView32(Rockwell Automation, USA);
– Genesis64 (Iconics, 미국);
– Vijeo Citect(프랑스 슈나이더 일렉트릭).
국내 SCADA 시스템
가장 인기 있는 국내 SCADA 모델:
– MasterSCADA (InSAT, 모스크바);
– 추적 모드(AdAstra, 모스크바);
– Krug2000(펜자 크루그).
대부분의 서양 SCADA와 달리 모든 러시아어에는 기능 블록 언어를 포함하여 IEC61131-3 표준 언어를 사용하는 내장형 컨트롤러 프로그래밍 도구가 포함되어 있습니다. 또한 SCADA 자체가 PC 호환 컴퓨터의 Windows 환경에서 작동하도록 설계된 경우 컨트롤러용 실행 시스템은 ARM 아키텍처 프로세서의 Linux와 같은 다른 Logix 플랫폼에서도 작동할 수 있습니다.
위의 모든 시스템은 OPC 표준을 지원하지만 "Trace Mode" 시스템에서는 자체 드라이버 사용에 중점을 두며 MasterSCADA는 드라이버 사용을 지원하지만 "OPC"에 기반합니다. 핵심” 기술을 제공하며 OPC 서버 개발을 위한 별도의 툴킷을 제공합니다.
국내외 SCADA 비교특성
국내 및 해외의 모든 최신 SCADA는 이 프로그램 클래스에 대한 완전한 기능을 갖추고 있으므로 기능 목록 측면에서 비교하는 것은 최근 몇 년 동안 의미를 잃었습니다. 러시아어 SCADA의 주요 이점은 초기에 러시아 시장에 초점을 맞춘다는 것입니다(러시아어, 번역되지 않은 문서, 기술 지원, 가격 수준). 각 기업 또는 애플리케이션에 대해 가격 및 기능 측면에서 여러 SCADA를 비교하는 것이 바람직하다는 결론을 내릴 수 있습니다. 거의 모든 SCADA에는 해결 중인 작업에 대한 적합성을 확인할 수 있는 평가판이 있습니다.
KIPinfo 편집자
전자잡지 “KIPinfo” 2013년 17호
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이 기사에서는 가장 일반적인 SCADA 시스템에 대해 설명하고 그 특성을 설명하며 일부 지표를 비교합니다..
INEKO-A LLC, 모스크바
OJSC "GIPROGAZcenter", 니즈니노브고로드
가스 산업에는 기술 및 기능적 특성이 다른 수많은 기술 시설이 포함됩니다. 이를 위한 제어 시스템은 다양한 SCADA 시스템을 사용하는 많은 회사에서 개발되고 있습니다.
중앙 설계 기관인 GIPROGAZcenter(Nizhny Novgorod)의 데이터와 다양한 제어 시스템의 개발 및 구현에 대한 저자의 36년 이상의 경험(주요 계약자인 INEKO-A LLC의 이사로 16년 포함)을 사용합니다. 시스템 관리 개발, 기술 장비 및 계측 재구성, 컴퓨터 단지 설치, 상업 운영 대상 시운전)을 위해 일부 SCADA 시스템과 그 특성을 고려할 것입니다.
운영자와 제어 시스템 사이에 인간-기계 인터페이스를 제공하기 위해 SCADA 유형의 응용 소프트웨어가 컴퓨터에 설치된다는 점을 상기하십시오.
최신 SCADA 시스템은 기능 및 인터페이스 측면에서 잘 조정된 소프트웨어 제품입니다. 네트워크 시스템에서 SCADA 도구는 주로 임원용 서버, 클라이언트 스테이션, 관찰(모니터링) 스테이션, 데이터 보관 스테이션 등 다양한 기능적 목적의 스테이션을 구현합니다.
SCADA 시스템의 기능적 기본 프로필은 최초의 제어 컴퓨터에서 형성되었습니다. 시간이 지남에 따라 컴퓨터 기술의 발전으로 시스템의 기능이 확장되기 시작했습니다 (컬러 디스플레이, 애니메이션 도구, 음성 경보 등 등장). 개방형 시스템 개념의 도래로 운영자 스테이션용 SCADA 시스템의 소프트웨어는 다양한 제조업체의 소프트웨어 및 하드웨어와 자유롭게 상호 작용하는 독립적인 제품이 되었습니다. 이러한 소프트웨어 제품 제조업체의 전문화는 SCADA 시스템의 기능 확장에도 기여했습니다. 네트워크 지원 기능이 등장했고 다양한 제조업체의 컨트롤러를 사용하는 SCADA 시스템용 통신 도구 개발이 시작되었습니다. 서로 다른 소프트웨어 및 하드웨어 플랫폼을 사용하는 많은 수의 컨트롤러로 인해 개발자는 SCADA 시스템에서 새로운 드라이버를 개발하기 위해 기성품 드라이버 및 도구를 많이 포함해야 했습니다.
SCADA 시스템에 대한 요구 사항으로 인해 기능 목록은 거의 모든 패키지에서 정의되고 구현됩니다(구현의 기술적 특징 및 가격에 차이가 있을 수 있음).
하위 수준 장치(장치 등)에서 기본 정보 수집
기본 정보 처리
니모닉 다이어그램, 그래프, 표 등을 사용하여 기술 프로세스 매개변수 및 장비의 시각화 디스플레이 화면에서 필요한 데이터 또는 기술 라인 섹션을 호출합니다.
기술 프로세스 및 객체의 원격 제어
사전 비상 및 비상 상황에 대해 직원에게 메시지를 보냅니다(조명 및 소리 경보). 비상 상황 등록 및 보관 데이터 축적(임의 기간 및 최대 1년까지 가능)
현재 및 누적(아카이브) 데이터를 그래프(트렌드) 형태로 제공
사후 처리 가능성이 있는 정보 저장(일반적으로 가장 우선 순위가 높은 데이터베이스에 대한 인터페이스를 통해 구현됨)
실제 프로그래밍 없이 자동화 시스템 소프트웨어를 생성할 수 있는 자동화된 개발
응용 프로그램 실행, 새로운 제어 알고리즘 생성
SCADA 시스템의 모든 기능 변경(센서, 액추에이터 추가 또는 제거 및 특성 변경, 프로세스 변수 설정 변경, 컨트롤러 또는 새 컨트롤러에 새 모듈 추가, 니모닉 다이어그램, 트렌드, 문서 조정 및 생성)
상위 시스템으로 필요한 데이터의 전송(수신)
진단 절차 및 기록을 제공하고 운영자에게 자동 알림을 제공합니다.
기술 프로세스 및 전체 시스템의 신뢰성 보장("핫" 백업에 대한 완전한 지원, 백업 및 복구로의 자동 전환, 추가 프로그래밍 없이 백업 설정을 수행해야 함, 메인 서버 복원 후 추세 데이터의 자동 동기화)
무단 액세스로부터 보호(특정 영역에 대한 암호 보호, 백만 개 이상의 조합 제공, 우선 순위를 고려한 각 사용자의 영역 및 수준 정의).
컴퓨터의 성능이 향상됨에 따라 SCADA 시스템은 확장 가능해집니다. 수백에서 수십만 개의 입력/출력을 지원할 수 있을 뿐만 아니라 일반적으로 복잡한 산업을 관리할 수 있습니다. 생산 관리 수준을 위해 특수 소프트웨어 제품이 등장하기 시작했습니다. 그들에서 중요한 역할은 시뮬레이션 도구를 사용하여 결과를 평가하여 재료 흐름의 재분배 전에 의사 결정 지원 기능에 의해 수행됩니다 (대형 산업, 예를 들어 석유 화학 또는 Astrakhan 또는 Orenburg GPP에서 유황을 얻기 위한 Claus 프로세스). .
기술 프로세스의 직접 제어 기능(자동 조절 및 논리 제어)은 PC 호환 컨트롤러 및 직접 제어 기능의 컴퓨터 구현을 위한 애플리케이션 패키지에서 구현됩니다.
자동화된 프로세스 제어 시스템을 만들 때 SCADA 시스템을 사용할 가능성을 평가할 때 다음 주요 사항을 고려해야 합니다.
데이터 볼륨(성능, 표준 네트워크 프로토콜 및 데이터 형식 지원)
사용 용이성(사용자 인터페이스의 표준화, 데이터 및 프로세스를 설명하기 위한 언어의 가용성 및 편의성)
패키지 설명 및 러시아어로 된 작동 지침;
기술 지원 수준(가용성 고려)
해외 및 러시아의 설치 수(특히 산업 자동화 제어 시스템에 적용 가능)
소프트웨어 제품의 가격입니다.
오늘날 다음 SCADA 시스템은 러시아 시장에서 가장 일반적입니다.
1_인터치(미국 원더웨어)
2_FIX(Intellution, USA);
3_제네시스(Iconics Co, USA);
4_Citect(호주 CI Technology);
5_공장 링크(United States Data Co, USA);
6_ReaIFlex(BJ 소프트웨어 시스템즈, 미국);
7_사이트스(제이드 소프트웨어, 영국);
8_WinCC(독일 지멘스);
9_추적 모드(AdAstrA, 러시아);
10_RTWin(SWD 실시간 시스템, 러시아);
11_Cimplicity(GE Fanuc, 미국);
12_RSView(로크웰 오토메이션, 미국);
13_SARGON(NVT - Avtomatika, 러시아);
14_MIK$Sys(MEPhI, 러시아).
또한 디자인 연구소 GIPROGAZcenter(Nizhny Novgorod)에 따르면 주 제어실 수준에서 가스 산업에 사용되는 시스템을 추가할 수 있습니다.
15_Monitor Pro(슈나이더 - 일렉트릭, 독일);
16_ IT 운영(ABB Automation Systems GmbH, 독일);
17_GAMOS(PS/AG, 독일).
우리 시장에 있는 다양한 SCADA 시스템으로 인해 그 중 하나를 선택하는 데 문제가 발생합니다. 이 선택은 다중 기준 조건에서 의사 결정 문제와 유사한 다소 어려운 작업입니다. 모호하지 않은 결정을 내리기에는 너무 많은 지표, 기준 및 소수의 정량적 평가가 있습니다.
기술, 운영 및 경제적 특성의 세 가지 지표 그룹으로 나눌 수 있는 사용자 관점에서 SCADA 시스템을 평가하기 위한 대략적인 기준 목록을 고려해 보겠습니다.
SCADA 시스템이 구현되는 주요 소프트웨어 및 하드웨어 플랫폼을 고려하십시오.
컴퓨터를 선택하려면 해당 플랫폼(한 운영 환경에서 개발된 응용 프로그램은 선택한 SCADA 패키지가 지원하는 다른 환경에서 실행될 수 있음), 운영 체제, 프로세서 주파수, 필요한 RAM 및 디스크 메모리 양을 알아야 합니다. 또한 개별 스테이션의 정보 용량(최대 입출력 수, 입출력 속도, 시스템 확장성 등)을 알아야 합니다.
이전에는 소프트웨어 플랫폼의 기반이 QNX 실시간 운영 체제였습니다. 이제 대부분의 SCADA 시스템은 MS Windows 플랫폼에서 구현됩니다. 이러한 시스템은 가장 완벽하고 쉽게 확장 가능한 인간-기계 인터페이스 기능을 제공합니다. 운영 체제 시장에서 Microsoft의 입지가 지속적으로 강화됨에 따라 다중 플랫폼 SCADA 시스템 개발자조차도 Windows 플랫폼에서 SCADA 시스템의 추가 개발을 우선 순위로 고려하기 시작했습니다. 실시간 운영 체제를 기반으로 하는 SCADA 시스템을 여전히 지원하는 일부 회사는 Windows 플랫폼이 있는 시스템에 대한 초점을 변경하기 시작했습니다.
SCADA 시스템의 컴퓨터에 대한 요구 사항을 고려하십시오. 예를 들어 주파수가 300 - 800MHz인 Pentium 2/3, RAM 64/128MB일 수 있습니다. 및 여유 디스크 공간 150 - 300MB. iFIX에는 더 많은 RAM이 필요합니다. 최소 96MB, 가급적이면 128MB입니다. 더 많은 I/O 포인트가 있는 시스템에는 보다 "심각한" 구성이 필요할 수 있습니다.
네트워크 지원 도구
최신 자동화 시스템은 높은 수준의 통합으로 구별됩니다(저는 특히 가스 산업에서 제어 시스템의 개발 및 구현에 대한 30년의 작업을 통해 이것을 알고 있습니다. 그리고 가스 산업 시설에서 이러한 시스템은 항상 가장 발전된 시스템이었습니다. 그러나 처음에는 수입으로 구입했습니다.) 액추에이터, 정보를 등록하고 처리하는 장비, 운영자 작업 공간, 데이터베이스 서버, 심지어 독립적인 제어 개체가 포함될 수 있습니다. 이 이기종 환경에서 효과적으로 작동하려면 SCADA 시스템이 높은 수준의 네트워크 서비스를 제공해야 합니다. 표준 프로토콜(NetBIOS, TCP/IP 등)을 사용하여 표준 네트워크 환경(ArcNet, Ethernet 등)에서 동작을 지원하고 산업용 인터페이스 클래스에서 가장 널리 사용되는 네트워크 표준에 대한 지원도 제공하는 것이 바람직하다. Profibus, CANbus, LON, Modbus 등). 고려 중인 거의 모든 SCADA 시스템은 이러한 요구 사항을 어느 정도 충족하지만 지원되는 네트워크 인터페이스 세트는 다릅니다.
지원되는 데이터베이스
데이터베이스 기능(수집, 온라인 분석, 저장, 압축, 전달 등)을 위해 데이터베이스 유형과 독립적인 ANSI SQL 구문을 사용합니다. 따라서 응용 프로그램이 사실상 격리되어 응용 작업 자체의 큰 변경 없이 데이터베이스를 변경할 수 있고 정보 분석을 위한 독립적인 프로그램을 만들 수 있으며 기존의 데이터 처리 지향 소프트웨어를 사용할 수 있습니다.
내장 명령 언어
대부분의 SCADA 시스템에는 복잡한 애플리케이션을 개발할 수 있는 프로그래밍 언어(고급 언어)가 내장되어 있습니다. 변수 값의 변경과 관련된 이벤트에 대한 적절한 응답을 생성합니다. 어떤 논리적 조건의 성취와 함께; 키 조합을 누르거나 전체 응용 프로그램 또는 별도의 창에 대해 지정된 빈도로 특정 조각을 실행합니다.
SCADA 시스템의 첫 번째 버전에는 그러한 언어가 없었거나 이러한 언어가 열악한 기능 세트를 구현했습니다. 최신 버전의 SCADA 시스템에서 기능은 두 가지 방향으로 나눌 수 있습니다.
기술자(또는 운영자)의 경우
시스템 통합자용. 이 경우 VBasic과 같은 언어가 가장 많이 사용됩니다.
내장 언어 기능을 최대한 활용하려면 개발자의 적절한 기술 수준이 필요합니다.
그래픽 기능
SCADA의 시각화를 위해 다양한 그래픽 사용자 인터페이스가 사용되며 각 인터페이스에는 특정 애니메이션 기능 세트가 있는 그래픽 개체 지향 편집기가 있습니다. 사용된 벡터 그래픽을 사용하면 선택한 단순(표준 그래픽 기호 라이브러리: 선, 사각형, 텍스트 볼륨 등) 및 복잡한 개체(복잡한 그래픽 개체 라이브러리)에 대해 광범위한 작업을 수행하고 빠르게 업데이트할 수 있습니다. 애니메이션 도구(역학 편집기)를 사용하여 화면의 이미지.
시스템 개방성
소프트웨어 시스템은 사용된 데이터 형식과 절차적 인터페이스가 정의되고 설명되어 있으면 "외부", 독립적으로 개발된 구성 요소를 연결할 수 있고 최소 비용으로 패키지를 특정 요구 사항에 맞게 조정할 수 있는 경우 개방형입니다.
일부 제어 시스템 개발자는 자체 소프트웨어 모듈(선택한 SCADA 시스템에서 제공하지 않음)을 생성하고 생성 중인 제어 시스템에 포함합니다. 따라서 시스템이 열려 있으면 특정 시스템 서비스(그래픽 기능, 데이터베이스 기능 등에 대한 액세스)를 구현하는 시스템 호출 사양(SCADA 시스템의 의미에서)의 가용성을 의미합니다.
오늘날 SCADA 시스템은 하위 수준 하드웨어의 선택을 제한하지 않습니다. 많은 수의 I/O 드라이버 또는 서버가 있고 새로운 하위 수준 장치를 위한 자체 소프트웨어 모듈 또는 드라이버(표준 프로그래밍 언어를 사용하여 개발됨)를 만들기 위한 잘 개발된 도구가 있습니다. 그러나 이것만으로는 충분하지 않습니다.
SCADA 시스템에서 외부 세계와 통신하는 데 사용되는 주요 메커니즘은 표준 DDE(동적 데이터 교환) 메커니즘으로 남아 있었고 내부 프로토콜을 사용하여 교환했습니다(개발자 회사만 알고 있음). 하지만 성능과 신뢰성의 한계로 실시간 정보 교환에 실패했다. 따라서 Microsoft는 DDE 메커니즘 대신 프로세스 간에 데이터를 전송하는 보다 효율적이고 가장 중요한 신뢰할 수 있는 수단인 OLE 메커니즘(개체 연결 및 포함 - 개체 포함 및 포함)을 제안했습니다. OLE 메커니즘은 RS View, iFix, In Touch, Factory Link 등에서 지원됩니다. OLE를 기반으로 산업 제어 시스템 시장을 겨냥한 새로운 OPC 표준(OLE for Process OLE)이 이미 등장했습니다.
많은 회사(예: 자동화 프로세스 제어 시스템 구조의 회사 트러스트)에서 SCADA 시스템용 드라이버, ActiveX 개체 및 기타 소프트웨어를 개발하고 있습니다. 이것은 비전문 프로그래머를 위한 시스템 범위를 확장하기 때문에 SCADA 시스템을 선택할 때 고려해야 합니다.
위의 기술을 구현하기 위해 OC Windows용 특수 라이브러리 및 도구 시스템이 개발되었습니다. 이를 위해 특정 표준만 사용하는 것은 상당히 힘들 뿐만 아니라 프로그래머의 높은 전문성을 요구하며 비 Windows 플랫폼에서는 어렵습니다.
RTOS 플랫폼 기반 SCADA 시스템과 비교할 때 Windows 3.xx/95 기반 SCADA 시스템의 중요한 단점 중 하나는 하드 실시간 지원이 부족하다는 것입니다. Windows NT의 출현으로 상황이 바뀌었습니다. 많은 회사에서 Ventur Com(RTX 하위 시스템 - Real Time Extension)과 같은 하드 실시간 운영 체제로 Windows NT를 전환하려고 시도했습니다. iFix의 RTX-4.1 API(Ventur Com) 제품군을 사용하면 다음을 수행할 수 있습니다.
실시간 작업을 완벽하게 제어합니다.
작업 간 데이터 교환의 표준 수단을 적용합니다.
128개의 우선 순위 고정 시스템을 사용하여 RTX 작업을 제어합니다.
Win 32 API에서 표준 기능에 액세스합니다.
SCADA 시스템의 성능 특성
제품을 숙달하고 응용 시스템을 개발하는 속도는 SCADA 시스템의 작동 특성에 따라 달라지며 궁극적으로 전체 제어 시스템의 구성 요소 비용에 큰 영향을 미칩니다.
몇 가지 특징에 대해 간단히 이야기해 봅시다. 첫째, 제어 시스템 개발자는 SCADA 시스템 문서의 품질을 고려합니다. 기본 문서 설명의 완전성, 명확성 및 가시성; russification 및 그 수준 (화면, 팁, 도움말 시스템, 모든 종류의 기호 등).
그런 다음 제안 된 시스템의 사전 판매 버전에 대해 알고 작업하면서 그는 대화의 접근성에주의를 기울입니다. 필요한 정보가 화면에 표시되는 가시성, 도움말 시스템의 사용 용이성, 프롬프트 프롬프트의 정보성 등
다음 지표는 작동 중 시스템 유지 보수 수준입니다. 데이터베이스 변경 가능성, 시스템을 중지하지 않고 화면 수정, 장애 및 장애 발생시 시스템 진단 완전성, 다양한 시스템 기능 향상 가능성, 시스템 설치의 복잡성, 운영 문서의 명확성과 완전성 등 여기에는 필요한 정보를 상위 경영진(예: 운영 생산 서비스 및 Severo-Stavropol UGS 시설의 디스패치 센터)에 전달하는 것도 포함됩니다.
마지막 주요 특징은 SCADA 시스템에 대한 지원의 가용성 및 품질입니다: 개발자 회사의 서비스, 유지 관리(시스템 생성 장소에서 프로그래머-개발자와 함께 수행해야 하는 상담 포함) 시설의 구현 장소에서 ), 전문가 교육, 버전 업데이트 조건.
경제적 특성
이러한 특성은 다음 구성 요소의 비용으로 표현됩니다.
하드웨어 플랫폼;
시스템(개발 도구 및 실행 환경)
시스템 개발
시스템 마스터링(사용자 교육)
유지 관리(협의, 개방 정도, 적응성 및 제품 버전 변경, 기타 서비스)
회사 가격 목록에 제공된 SCADA 시스템의 초기 가격을 기반으로 몇 가지 요소를 사용하여 가격 인하를 논의할 수 있습니다.
기업의 선택은 주로 시스템 가격에 달려 있습니다. 동시에 가격을 결정하는 메커니즘은 다릅니다. In Touch에서는 개발된 응용 프로그램에서 사용되는 변수의 수에 따라 달라집니다. 단순성에서는 시스템이 지원해야 하는 I/O 채널 수에 따라 결정되며 Factory Link에서는 기본 비용이 높지만 채널 수에 제한이 없습니다. 예상 비용은 설치에 필요한 최소 및 권장 컴퓨터 리소스를 고려합니다. 그러나 WinCC와 같은 일부 시스템에서 허용되는 변수의 수는 사용 가능한 RAM의 양에 비례하여 달라집니다.
시작 가격은 판매자 회사의 경영진과 협상 후 즉시 인하될 수 있습니다. 저자는 한때 Orenburg 및 Astrakhan 단지 (관리 시스템 측면에서)에 대한 조달위원회 (가스 산업 장관, 먼저 Orudzhev S.N., Chernomyrdin V.S.의 승인)의 위원이었으며 얻은 경험을 통해 러시아 기업보다 외국 기업의 리더와 더 빨리 상호 이해를 찾을 수 있습니다. 우리는 러시아 딜러 회사에서 두 개의 SCADA 패키지를 한 번에 구매하려고 할 때 가격표가 있었고(1년에 한 패키지만 필요할 수도 있지만) 당연히 할인을 받기를 바랐습니다. 우리는 그것을받지 못했고 회사의 서비스를 거부하고 다른 회사를 찾았습니다 (더 낮은 가격으로도). 회사의 시장성(제품의 품질, 직원, 직원의 자격 등)을 알면 구매의 "위험" 비용을 줄일 수 있습니다.
SCADA 시스템을 사용하여 응용 프로그램을 개발하는 비용은 기존 프로그래밍을 사용하는 것에 비해 크게 줄어듭니다. 런타임 시스템 비용은 일반적으로 개발 시스템 비용의 40 - 60%입니다.
SCADA 시스템을 마스터하는 데 드는 비용은 상대적으로 낮습니다(충분한 자격을 갖춘 프로그래머에게 급여가 지급됨).
SCADA 시스템의 회수 비용은 이 시스템을 기반으로 하는 프로젝트 수, 전체 프로젝트의 총 비용 등에 따라 다릅니다. 잠정적으로 2~3개의 프로젝트를 구현하면 SCADA 시스템 구입 비용을 지불할 수 있습니다.
일부 SCADA 시스템의 지표
iFix SCADA 시스템
iFix SCADA 시스템(Intellution, USA)은 Windows NT 4.0/2000 운영 체제에서 작동합니다. CC / 수압 파쇄 수준에서 LPU(선형 생산 관리) 수준까지 가스 산업에 적용됩니다. OOO Gazprom에서 이 SCADA 시스템을 구현하면 이 정보도 확인됩니다(www.intellution.com 사이트의 자료를 기반으로 함).
iFix의 프로세스 매개변수 수에 따른 라이선스 등급은 다음과 같습니다: 75, 150, 300, 900, 무제한.
이 시스템은 자동 프로세스 제어 시스템(ORS - 컨트롤러 및 타사 시스템과의 통신용, ODBC - 데이터베이스와의 통신용)의 구성에 사용되는 모든 최신 기본 정보 기술을 지원합니다. Microsoft SQL Server 기반의 iFix 통합 패키지인 iHistorian 소프트웨어는 고급 엔터프라이즈급 아카이브 데이터 웨어하우스를 생성하는 데 사용됩니다. iFix 시스템에는 광범위한 그래픽 요소 라이브러리가 포함되어 있습니다. 그러나 프로토타입 라이브러리는 없습니다. 따라서 이에 대한 제어 명령 및 대화 상자는 수동으로 구성해야 합니다. Visual Basic for Application은 내부 프로그래밍 언어로 사용됩니다.
시스템 도구를 사용하면 인터넷 브라우저를 기반으로 작업장을 구성하는 웹 기술을 사용할 수 있습니다.
DCS 수준에서 iFix SCADA 시스템을 사용할 가능성을 고려할 때 Intellution 회사는 Windows NT Embedded(Windows NT 임베디드 OS), Windows CE 및 DOS를 기반으로 컨트롤러 프로그래밍을 위한 iFix 통합 소프트웨어만 제공한다는 점에 유의해야 합니다. . 이 접근 방식은 컨트롤러의 범위를 임베디드 PC 라인(예: Octagon, Fast Well 등)으로 제한합니다.
트레이스 모드 SCADA 시스템
Trace Mode SCADA 시스템(Adastra, Russia)은 Windows 98/NT 4.0/2000 운영 체제에서 실행됩니다. 이 시스템은 주로 컨트롤러 작업에 중점을 둡니다. 우리에게 알려진 추적 모드의 적용으로 확인된 수압 파쇄와 같은 소규모 기술 시설을 위한 자동화된 프로세스 제어 시스템 생성을 위해.
추적 모드에 대한 프로세스 매개변수 수에 따른 라이센스 등급은 다음과 같습니다: 75, 150, 300, 800, 무제한. 이 시스템은 모든 최신 정보 기술을 지원합니다. OPC 기술을 사용하여 타사 컨트롤러와 시스템을 연결할 수 있습니다. ODBC는 데이터베이스에 액세스하는 데 사용됩니다. 자체 디자인의 드라이버는 Lemikon, Emikon 등과 같은 컨트롤러 연결을 제공합니다. 웹 기술을 사용하여 자신의 웹 서버를 기반으로 워크스테이션을 구축할 수 있습니다.
Trace Mode 애플리케이션 소프트웨어 개발 이데올로기는 특정 유형의 컨트롤러에 대한 엄격한 바인딩이 필요하지 않은 상위 수준 프로세스 제어 시스템의 개발을 복잡하게 만드는 컨트롤러 및 워크스테이션의 종단 간 프로그래밍에 최적화되어 있습니다. 이 접근 방식은 다른 유형의 소스에서 가져온 데이터를 통합해야 할 때 추가적인 어려움을 야기합니다.
SCADA 시스템 WinCC
WinCC SCADA 시스템(Siemens GmbH, 독일)은 Windows NT 4.0/2000 운영 체제에서 실행됩니다. 이 시스템은 CC/KS 수준 및 의료 시설 수준에서 자동화 제어 시스템 개발을 지향합니다(Blue Stream 프로젝트에 대한 회사의 제안은 아날로그로 간주됨).
WinCC의 공정 매개변수 수에 따른 라이센스 등급은 다음과 같습니다: 75, 300, 900, 1500, 무제한. 이 시스템은 모든 최신 기본 정보 기술을 지원합니다. 회사에서 제공하는 수많은 옵션을 통해 초기 데이터 저장을 위한 전용 아카이빙 서버 구성 및 계산 문제 해결을 포함하여 DP LPU 수준에서 자동화 프로세스 제어 시스템의 모든 문제를 해결할 수 있습니다. ANSI C 호환 언어를 내부 프로그래밍 언어로 사용하며, 시스템 도구를 통해 인터넷 브라우저 기반의 작업 공간 구성을 위한 웹 기술을 사용할 수 있습니다.
이 시스템은 S5 및 S7 시리즈의 SIMATIC 컨트롤러를 프로그래밍하기 위한 소프트웨어와의 높은 수준의 통합을 제공하는 SIMATIC 제품 라인을 대표합니다. 이것은 DKS를 위한 자동화된 공정 제어 시스템을 만드는 데 있어 의심할 여지가 없는 이점입니다.
모니터 프로 SCADA 시스템
Monitor Pro SCADA 시스템(Schnaider-Electric, Germany)은 Windows NT 4.0/2000 운영 체제에서 실행됩니다. 이 시스템은 분산 제어 구조를 갖춘 중간 규모 기업을 위한 자동 제어 시스템 개발을 지향합니다.
프로세스 매개변수 수에 따른 라이센스 등급은 다음과 같습니다: 64, 256, 1024, 4096, 무제한. 이 시스템은 모든 주요 현대 정보 기술을 지원합니다. ODBC 기술 지원 외에도 시스템에는 ORALCE, SYBASE 및 Microsoft SQL Server 데이터베이스 작업을 위한 특수 드라이버가 포함되어 있어 "네이티브" 데이터 형식 및 명령의 모든 기능을 사용할 수 있습니다. 전달에는 광범위한 통계 데이터 처리 및 보고 기능도 포함됩니다. 시스템 도구를 사용하면 웹 기술을 사용하여 Pocked PC 지원을 포함하여 인터넷 브라우저를 기반으로 작업장을 구성할 수 있습니다. Visual Basic for Application은 내부 프로그래밍 언어로 사용됩니다.
이 회사는 MODICON 라인의 프로그래밍 컨트롤러용 소프트웨어를 공급합니다. 컨트롤러의 알고리즘 소프트웨어 형식은 5개의 컨트롤러 프로그래밍 언어를 설명하는 IEC 61131-3 표준에 따라 인증되었습니다. 시스템은 5개 언어를 모두 지원합니다. 이 소프트웨어는 Monitor Pro SCADA 시스템과 은밀하게 통합되어 있습니다. 컨트롤러 데이터베이스를 SCADA 서버 데이터베이스로 자동 내보내기가 지원됩니다.
SCADA 시스템 및 MODICON 컨트롤러는 러시아 석유 산업에서 널리 사용됩니다(3,000개 이상의 인스턴스).
IT SCADA 시스템 운영
OperateIT SCADA 시스템(ABB 자동화 시스템 GmbH, 독일)은 Windows NT 4.0/2000/XP 운영 체제에서 실행됩니다. 이 시스템은 DP 분산 APCS용 애플리케이션 개발을 지향합니다.
프로세스 매개변수 수에 따른 라이센스 등급은 다음과 같습니다: 75, 150, 300, 900, 1500, 5000, 무제한. 이 시스템은 모든 최신 기본 정보 기술을 지원합니다. 또한 고유한 Aspect Object 기술이 도입되어 기술 장비에 대한 데이터(장비 유형, 센서, 서비스 수명, 마지막 수리 이후 기간 등)를 저장하고 자동으로 업데이트할 수 있습니다. 이 시스템을 통해 "클라이언트-서버" 기술을 기반으로 분산 제어 시스템을 구축할 수 있습니다. 웹 기술을 사용할 수 있습니다. Visual Basic은 내부 프로그래밍 언어로 사용되며 VBA(Visual Basic for Application)를 사용하는 것과 달리 "네이티브 코드" 형태로 추가 기능을 생성할 수 있습니다. 이 기능을 사용하면 계산 작업을 포함하여 실시간으로 작업에 매우 중요한 더 빠른 응용 프로그램을 개발할 수 있습니다. 시스템에는 제어 및 잠금 대화 상자를 포함하여 광범위한 그래픽 프로토타입 라이브러리가 포함되어 있습니다. HistoryIT 소프트웨어는 전사적 아카이브 서버를 구성하고 확장된 통계 데이터 처리 기능 세트를 사용하는 데 사용됩니다.
OPC 기술은 컨트롤러 및 시스템과 통신하는 데 사용됩니다. 또한 Advant, Freelance 2000, RTU와 같은 컨트롤러 라인이 직접 지원됩니다. 이 회사는 OperateIT 시스템과 긴밀하게 통합된 컨트롤러 프로그래밍을 위한 ControlIT 소프트웨어를 공급합니다. OperateIT 시스템은 Maestro NT 시스템(이를 기반으로 개발됨)의 최고 품질을 통합합니다. Maestro NT 시스템은 OAO Gazprom의 광산 기업에 적용됩니다.
따라서 다양한 옵션(및 그에 따른 SCADA 시스템의 기능적 콘텐츠)을 통해 이 소프트웨어를 사용하여 DP SGPU 수준과 DP DKS 수준 모두에서 자동화된 프로세스 제어 시스템을 생성할 수 있습니다.
SCADA 시스템 GAMOS
GAMOS SCADA 시스템(PS/AG, USA)은 Open VMS 운영 체제의 Alpha 플랫폼에서 실행됩니다. 이것은 한편으로는 시스템의 신뢰성을 높이는 반면에 시스템 자체의 비용과 유지 관리 비용 (구성 요소, 관련 전문가의 가용성)을 크게 증가시키는 Unix와 같은 시스템입니다.
Debis를 인수한 T-Systems 회사는 SCADA 시스템을 KS/LPU/CDP 수준의 자동 제어 시스템에 사용하도록 포지셔닝하고 있습니다(Blue Stream 프로젝트의 자료는 아날로그로 사용됨).
Open VMS 운영 체제를 사용하면 특정 제한 사항이 적용됩니다. 예를 들어 보고 및 회계 문서 작성 및 처리에 "표준" 사무용 응용 프로그램(MS Word, MS Excel)을 사용하는 것은 어렵습니다. 그래픽 인터페이스에는 Windows 제품군의 운영 체제가 설치된 IBM 호환 컴퓨터 사용자에게는 특이한 기능도 있습니다.
위의 SCADA 시스템(플랫폼 및 운영 체제 제외)과의 주요 차이점은 가스 파이프라인의 작동을 시뮬레이션하기 위한 블록 전달이 있다는 것입니다. 그러나 SSPGS(Severo-Stavropol 지하 가스 저장소)의 경우 가스 파이프라인 시스템이 비선형 구조라는 점을 고려할 때 이 시설물에 대해 이 모델링 시스템을 사용할 가능성은 타당하지 않습니다(또는 추가 확인이 필요함). . 분석은 모델을 SSPHG의 작동 조건에 적응시키는 비용도 고려해야 합니다.
SCADA 시스템 지표에 대한 결론
1) 기능적 원리 측면에서 고려되는 모든 시스템은 일반적으로 유사합니다.
2) 프로그래밍 기술은 자동화된 프로세스의 직관적인 인식에 가깝습니다. 강력한 개체 지향 프로그래밍을 사용하면 이러한 패키지를 쉽게 배우고 광범위한 사용자가 액세스할 수 있습니다.
3) 모든 시스템은 자체 설계 기능을 추가할 수 있는 기능을 제공하고 자체 드라이버를 개발하기 위한 개방형 프로토콜, 고급 네트워크 지원, ActiveX 개체를 포함하는 기능 및 표준 데이터베이스에 대한 액세스를 제공하는 어느 정도 개방된 것으로 간주할 수 있습니다.
4) SCADA 시스템을 기반으로 응용 시스템을 구축하면 기존 프로그래밍 분야에서 필요한 지식 집합이 크게 줄어들어 프로그래머가 응용 프로그램 개발에 집중할 수 있습니다.
5) SCADA 시스템은 다양한 회사의 수십, 수백 명의 운전자를 유지 관리하는 선두 주자입니다.
6) 특히 거의 모든 SCADA 시스템이 Windows NT 또는 Windows 2000에서 실행된다는 점을 고려할 때 시스템의 안정성 비율은 거의 동일합니다. 예외는 OpenVMS 운영 체제를 실행하는 Alpha 플랫폼에서 실행되는 GAMOS 시스템입니다. Windows NT 플랫폼의 SCADA 시스템 개발자는 이제 시스템 작업에서 실시간 확장(RTH)을 사용할 수 있습니다.
7) 생산의 통합 자동화 시스템과 각 수준에서 SCADA 패키지의 포함 증가에 주목해야 합니다.
처리 매개변수 수가 20 - 25,000개 이하인 SSPHG와 같은 다단계 시설의 완전 자동화를 위해 SCADA 시스템의 사용을 고려한다면 이는 매우 현실적입니다(시스템은 적어도 64,000 매개변수). 따라서 SSGS용 SCADA 시스템의 선택은 기술 요구 사항과 직접적인 관련이 없는 기준에 크게 좌우됩니다. GIPROGAZcenter의 전문가와 Kavkaztransgaz LLC의 KIP ACS 부서에 따르면 가능한 한 적은 유형의 SCADA 시스템을 사용하는 것이 좋습니다. 제어실의 가스 분배 지점 또는 부스터 압축기 스테이션에서 사용되는 시스템을 사용하는 것이 바람직합니다. 따라서 iFix 시스템(Khadum Horizon의 INEKO-A LLC에서 사용)을 제어실에 사용할 수 있습니다. iFix 프로그램은 이미 OAO Gazprom의 여러 시설(특히 OOO Volgotransgaz의 Ivanovo LPU)에서 작동하고 있습니다.
V. V. 라드케비치,
LLC "INEKO-A", 모스크바,
AV 레노프,
OJSC "GIPROGAZcenter", 니즈니 노브고로드,
SCADA-도구로서의 시스템APCS 설계
카시아노프 예카테리나 니콜라예브나
산업자동화과 2학년,
바실리예바 나탈리아 겐나디에브나
과학 감독관, 조수"산업 자동화"학과,
Kumertau에 있는 FGBOU VPO "Ufa State Aviation Technical University" 지점
현대 생산은 자동화 없이는 할 수 없습니다. 자동 공정 제어 시스템(APCS)은 노동 생산성을 높이고, 생산 안전을 보장하고, 제품 수율을 높이고, 불량률을 줄이고, 자원을 절약하고, 공정 장비의 서비스 수명을 10~15년 연장할 수 있습니다. 그러나 가장 중요한 것은 프로세스 제어 시스템이 제품의 품질을 보장하고 실제로 제품이 시장에서 얼마나 경쟁력이 있는지를 결정한다는 것입니다.
SCADA 시스템은 기업의 산업 공정 제어 시스템 개발에 가장 널리 사용되는 시스템입니다. 이들은 최신 자동화 공정 제어 시스템의 필수 부분이거나 시각화 환경이라고도 합니다. SCADA 시스템은 모니터링 및 제어 시스템에 대한 데이터 및 명령 전송뿐만 아니라 측정 및 제어 정보의 시각화의 모든 주요 기능을 구현합니다.
SCADA 시스템은 도구 및 집행 단지로 구성됩니다. 도구 컴플렉스는 기술자, 운영자, 디스패처 등의 자동화된 워크스테이션을 위한 특정 소프트웨어 개발을 위한 것입니다. 실행 컴플렉스는 특정 운영 환경에서 개발된 소프트웨어를 구현합니다.
SCADA 시스템은 다음과 같은 주요 기능을 제공합니다.
- 프로세스 제어를 제공하기 위해 푸시 버튼, 로터리 노브 및 기타 컨트롤을 제공합니다.
- 프로세스에 대한 정보를 표시하는 기능을 제공하는 다양한 지표, 그래프 세트를 제공합니다.
- 다양한 종류의 보고서, 아카이브를 생성하는 기능을 제공합니다.
- 알고리즘 생성을 위한 단순화된 언어를 제공하여 고급 언어 프로그래밍 경험이 없는 기술자를 위한 프로세스 제어 시스템을 생성할 수 있습니다.
- 개발된 알고리즘 및 기술 프로세스를 문서화하기 위한 도구를 제공합니다.
- 아날로그 및 이산 신호의 입력, 출력을 제공하는 장비용 드라이버;
- 동일한 네트워크에 연결된 컴퓨터 간에 데이터를 교환하고 네트워크에 보고서를 게시하거나 인터넷을 통해 원격 컴퓨터에서 프로세스를 제어할 수 있는 네트워크 기능.
아마도 러시아에는 SCADA(TRACE MODE 시스템)가 구현되지 않는 산업이 없을 것입니다. 그러나 많은 기업에서 기술 프로세스의 매개변수 모니터링, 데이터 보관, 긴급 상황에서의 의사 결정에 대한 모든 책임은 여전히 의사 결정자의 전문성과 주관성에 할당되어 있습니다. KumAPP OJSC의 전기도금 공장도 예외는 아닙니다. TRACE MODE SCADA 시스템을 사용하여 전기 도금: 양극 산화를 위한 자동 공정 제어 시스템을 설계해 봅시다.
자동화된 프로세스 제어 시스템의 장점은 명백하지만 이러한 시스템은 매우 비싸므로 모든 기업이 이러한 "럭셔리"를 감당할 수 있는 것은 아닙니다. 생산을 현대화하고 많은 비용을 들이지 않는 방법은 무엇입니까? 이것은 모든 리더가 직면하는 과제입니다. 이 기사에서는 TRACE MODE SCADA 시스템을 사용하여 이를 해결하는 방법 중 하나를 제공합니다.
양극 산화는 알루미늄과 그 합금을 부식으로부터 보호하는 주요 방법 중 하나입니다. 높은 보호 특성과 함께 양극 필름은 접착 특성도 높아 페인트 코팅을 위한 좋은 기반이 됩니다.
양극 코팅의 물리적 및 기계적 특성은 온도, 용액의 수준 및 pH, 전해질의 산도 및 온도, 전류 밀도, 기술 프로세스 기간과 같은 많은 기술적 매개 변수에 따라 달라집니다.
양극 산화의 기술 프로세스는 다음 작업으로 구성됩니다.
- 절임;
- 따뜻한 물로 씻으십시오.
- 설명;
- 아노다이징;
- 흐르는 찬물에 헹구기;
- 뜨거운 물로 씻는다;
- 양극 필름을 채우십시오.
모든 최신 SCADA - 시스템을 사용하면 운영자와 기계 간의 대화를 용이하게 하는 그래픽 인터페이스를 만들 수 있습니다. SCADA 시스템 중에서 벡터 그래픽이 일반적이므로 별도의 그래픽 객체를 생성하고 다양한 작업을 수행하며 이미지를 형성하는 객체의 크기 조정, 이동, 회전, 색상 변경을 통해 이미지의 역동성을 보장합니다.
TRACE MODE 그래픽 환경은 라인, 폴리라인, 곡선, 직사각형, 평면도, 3차원 도형과 같은 그래픽 프리미티브를 생성하는 도구와 다양한 버튼, 추세, 스위치, 값을 표시하는 장치, 슬라이더를 제공합니다. 컨트롤, 차트. 많은 그래픽 프리미티브를 사용하면 동적 이미지의 속성을 설정할 수 있으므로 이미지를 동적으로 만들 수 있습니다(채우기, 윤곽선 등). 많은 개체를 사용하면 마우스 왼쪽 버튼을 누르거나 놓을 때 특정 동작의 실행을 구성할 수 있습니다. 많은 그래픽 객체를 사용하면 매개변수가 하나의 범위에 속하는지 다른 범위에 속하는지에 따라 닫힌 그림의 채우기 색상을 변경할 수 있습니다. 위의 도구를 사용하여 전기 도금 적용을 위한 자동화 공정 제어 시스템을 만든 결과가 그림 1에 나와 있습니다.
그림 1 - 작업자 워크스테이션의 그래픽 화면 보기
동적 디스플레이와 정적 디스플레이가 결합되어 프로세스를 화면에 직관적으로 표시합니다. 그림 2에 표시된 니모닉에는 정적 이미지와 동적 이미지가 포함되어 있습니다.
정적 이미지는 파이프, 펌프, 탱크로 표현됩니다. 동적 이미지는 탱크의 한 섹션으로 표시되어 탱크 안의 액체 레벨을 표시할 수 있습니다.
그림 2 - 세척조의 니모닉 다이어그램
세척조를 대상으로 선택합니다.
플러싱은 기술 프로세스 중에 최소 4회 반복되므로 증발(따뜻한 물로 세척), 부품 표면의 액체 제거로 인해 수조의 레벨이 변경될 수 있습니다.
시간이 지남에 따라 이 매개변수의 변화에 따라 시간이 지남에 따라 기술 매개변수의 변화 역학을 나타내는 것이 편리합니다. 이러한 이유로 시간이 지남에 따라 특정 매개변수의 변화를 나타낼 수 있는 개체가 SCADA 시스템에서 널리 사용됩니다. 이러한 개체를 추세라고 합니다. 실시간 추세는 매개변수의 변화를 실시간으로 표시합니다. 일반적으로 트렌드에는 스크롤 막대가 포함되어 있어 "뒤로" 이동하여 생산 초기에 일어난 일을 보거나 "현재 시간"으로 돌아갈 수 있습니다. 액체 레벨을 표시하는 추세는 그림 3에 나와 있습니다.
그림 3 - 액체 레벨을 표시하는 경향.
많은 산업에서 사고 및 장비 고장을 방지하기 위해 하나 또는 다른 매개변수를 제어할 필요가 있습니다. SCADA 시스템을 사용하면 생산 공정의 매개변수 값을 제어할 수 있습니다. 그러나 매개변수를 단독으로 제어하는 것만으로는 충분하지 않으며, 많은 경우에 작업자에게 비상 상황, 매개변수 값과 비상 값의 근접성을 알리고 발생한 모든 비상 상황에 대한 기록을 유지해야 합니다. 발생했습니다. TRACE MODE를 포함한 모든 최신 SCADA 시스템은 경보 및 이벤트 작업을 허용합니다.
이 시스템을 사용하면 모니터링되는 매개변수 값의 다양한 범위를 설정하여 아날로그 알람을 구성할 수 있습니다. 고려 중인 시스템에서 AVU의 액체 레벨에 도달하면 경보가 활성화됩니다. lamp_alarm_red0 비디오 클립을 사용하여 시뮬레이션했습니다.
또한 TRACE MODE를 사용하면 이벤트 또는 알람을 범주에 일치시킬 수 있습니다. 범주는 메시지 사용자의 중요도를 표시합니다. 범주 설정 옵션은 그림 4에 나와 있습니다.
그림 4 - 메시지 사전의 범주 설정 옵션
알람 및 이벤트는 특수 개체(알람 보고서 또는 생산 상태 보고서)를 사용하여 표시할 수 있습니다. 이벤트 또는 알람 정보는 알람 보고서라는 텍스트 파일에 저장할 수 있습니다(그림 5).
그림 5 - 경보 보고서 옵션
프로세스 제어 시스템을 위한 설계 도구로서의 SCADA 시스템은 다음과 같은 이점이 있습니다.
프로젝트 개발 속도; 개발 용이성;
지원되는 통신 수단;
복잡한 데이터 처리를 위한 기능의 가용성; 개발자를 위한 개방성(사용자 소프트웨어 모듈, OPC, ODBC, OLE DB 연결을 위한 COM 및 ActiveX 지원)
기술 문서의 품질(완전성, 프레젠테이션의 명확성, 오류 수)
디버깅을 위한 장비 에뮬레이션 모드의 가용성;
CorelDraw 또는 Photoshop과 같은 외부 편집기의 사용을 포기할 수 있는 내부 그래픽 편집기의 존재
일반적인 그래픽 파일 형식 지원;
기술 지원 품질(사용자 질문에 대한 응답 시간, 기술 지원 핫라인 가용성).
서지:
Efimov I. P., Soluyanov D. A. SCADA - 추적 모드 시스템. 울리야놉스크: UlGTU, 2010. – 158p.
Lopatin A. G., Kireev P. A. SCADA 기반 제어 시스템 개발 방법론 - 추적 모드 시스템: 교육 및 방법론 가이드 / RKhTU im. Mendeleeva D.I., Novomoskovsk Institute Novomoskovsk, 2007. - 112 p.
Pyavchenko T. A. SCADA 시스템에서 자동화 공정 제어 시스템 설계. 기술 분야 "자동화 정보 및 제어 시스템" 및 "설계 및 관리 통합 시스템"에 관한 교과서. Taganrog: 진실의 출판사. 2007.–78쪽.
SCADA 시스템이 할 수 있어야 하는 것
대부분의 경우 자동화된 프로세스 제어 시스템이 조직 및 기술 시스템이라는 것은 의심의 여지가 없으며 이는 사람(작업자)이 수행하는 기능의 존재를 의미합니다.
수십 년 전만 해도 이러한 기능은 주로 모니터링 장비와 프로세스의 직접 수동 제어로 구성되었습니다.
전산화의 물결이 제조 부문에 도달한 후, 컴퓨터는 운영자의 데스크탑에 나타나기 시작했으며, 여기에서 운영자와 기술 프로세스 간의 상호 작용은 집합적으로 SCADA라고 하는 소프트웨어를 사용하여 수행됩니다.
질문에 대한 명확한 답은 아직 없습니다. 특수 SCADA 클래스 소프트웨어를 사용해야 합니까? 프로젝트에서 그러한 소프트웨어를 사용하는 사람들조차도 "이상적인" SCADA 시스템이 어떻게 보여야 하고 어떤 요구 사항을 충족해야 하는지에 대한 공통된 의견이 없다는 점에 유의해야 합니다. 산업 자동화 시스템 설계에 대한 하나의 올바른 접근 방식이 없는 것처럼 이러한 질문에 대한 하나의 답은 없습니다.
특정 설비의 자동 공정 제어 시스템의 일부로 작동하는 SCADA 소프트웨어와 그러한 소프트웨어를 개발하도록 설계된 일련의 소프트웨어 도구를 각각 구분하고 SCADA 시스템 개발 도구 및 해당 시스템에 대한 적합성을 평가하는 기준을 구분할 필요가 있습니다. 특정 응용 프로그램 작업을 구현하는 것은 평면에 있어야 합니다 , 프로세스 제어 시스템의 상위 수준 응용 소프트웨어에 대한 요구 사항과는 다소 다릅니다. 그럼에도 불구하고 두 유형의 소프트웨어는 매우 밀접하게 관련되어 있으므로(예를 들어 도구 시스템의 런타임 구성 요소는 개체 소프트웨어에서 직접 사용됨) SCADA 시스템이라고 합니다.
먼저 잘 알려진 회사의 널리 복제된 제품인지 또는 특정 요구 사항을 위해 엔터프라이즈 프로세스 제어 부서의 전문가가 만든 제품인지에 관계없이 모든 SCADA 시스템에 할당된 주요 기능에 대해 살펴보겠습니다.
진부한 것을 두려워하지 않고 데이터 수집 및 운영 파견 제어 시스템 인 "SCADA 시스템"(Supervisory Control And Data Acquisition System)의 개념을 다시 한 번 러시아어로 번역 할 것입니다. 이름에 SCADA 시스템에 할당된 두 가지 주요 기능이 포함되어 있음을 강조하고 싶습니다.
제어된 기술 프로세스에 대한 데이터 수집,
수집된 데이터 및 규칙(기준)을 기반으로 책임자가 구현하는 프로세스 제어로 프로세스의 효율성과 안전성을 극대화합니다.
ACS "I" P의 전통적인 하드웨어 구조에 따르면 산업 자동화 시스템의 소프트웨어 계층 구조에 있는 SCADA 시스템은 다음과 같은 주요 기능을 제공합니다.
- 1. 낮은 수준의 컨트롤러 및 센서에서 제어되는 기술 매개 변수에 대한 정보 수신.
- 2. 받은 정보를 아카이브에 저장합니다.
- 3. 수신한 정보의 2차 처리
- 4. 이해하기 쉬운 형태로 승인 및 보관된 정보뿐만 아니라 기술 프로세스 과정의 그래픽 표현.
- 5. 작업자 명령 수신 및 하위 컨트롤러 및 액추에이터 주소로 전송.
- 6. 제어된 기술 프로세스와 관련된 이벤트 등록 및 시스템 운영 및 유지 관리 담당자의 조치.
- 7. 제어된 기술 프로세스와 APCS 소프트웨어 및 하드웨어의 작동과 관련하여 감지된 비상 이벤트에 대한 운영 및 유지 보수 담당자에게 긴급 상황에서 직원 조치를 등록하여 알립니다.
- 8. 보관 정보를 기반으로 요약 및 기타 보고 문서 작성.
- 9. 자동화된 엔터프라이즈 관리 시스템(또는 현재 일반적으로 통합 정보 시스템이라고 함)과의 정보 교환.
- 10. 주어진 알고리즘에 따라 기술 프로세스를 직접 자동 제어합니다.
주요 기능을 간단히 설명하면 SCADA 시스템은 기술 프로세스에 대한 정보를 수집하고 작업자와의 인터페이스를 제공하며 프로세스 이력을 저장하고 필요한 범위에서 자동 프로세스 제어를 수행한다고 말할 수 있습니다.
여기에 제공된 SCADA 시스템에 의해 수행되는 기능 목록은 절대적인 완전성을 주장하지 않습니다.
또한 일부 기능의 존재와 구현 범위는 시스템마다 크게 다릅니다. 종종 작업자 상호 작용 기능(시각화 등)에 중점을 둔 소프트웨어를 MMI(Man Machine Interface) 또는 HMI(Human Machine Interface) 패키지라고 합니다.
자동 제어와 같은 기능에 대해서는 주의를 기울일 가치가 있습니다. 거의 모든 알려진 장비용 SCADA 시스템이 기술 프로세스의 직접 자동 제어 가능성을 제공하지만 프로세스 제어 시스템 개발자는 설계 단계에서 자동 제어 기능과 작업자 인터페이스를 하나의 컴퓨터에 결합할 가능성을 신중하게 고려해야 합니다. 이 조합을 사용하면 하드웨어를 절약할 수 있지만 여러 가지 부정적인 결과를 초래할 수도 있습니다.
첫째, 운영자 스테이션의 운영 체제(현재 Windows가 가장 많이 사용됨)가 특정 기술 프로세스에 필요한 SCADA 시스템 응답의 속도 및/또는 결정성을 제공하지 않는다는 것이 밝혀질 수 있습니다.
둘째, 운영자의 부적합한 행동이나 승인되지 않은 소프트웨어 실행으로 인해 운영자 스테이션이 완전히 "충돌"되고 "정지"될 수 있습니다. 일부 Windows NT 실시간 확장이 이러한 종류의 문제에 영향을 받지 않는다고 주장하지만 이는 메모리 관리 시스템이 "충돌"의 영향을 받지 않는 경우에만 해당됩니다. 그러나 "소프트 멈춤"에도 불구하고 컴퓨터의 반복적 인 "핫"재시작은 매우 문제가 있으며 Windows의 "블루 스크린"을보고 운영자의 손은 본능적으로 재설정 버튼에 도달합니다. 확장 기능은 무력합니다.
물론 제어 컴퓨터를 다시 시작하는 데 몇 분이 소요되어도 눈에 띄는 부정적인 결과를 초래하지 않는 상당히 큰 종류의 관성 시스템(예: 온실 공기 온도 제어 시스템)이 있습니다. 이러한 종류의 시스템의 경우 적절한 워치독 보험이 포함된 올인원 솔루션이 적합할 수 있습니다.
분명히 위에 나열된 기능은 거의 모든 범용 고급 언어로 개발된 응용 프로그램(응용 프로그램 집합)에 의해 수행될 수 있습니다. 또한 속도, 리소스 집약도 및 기타 소프트웨어 효율성 지표 측면에서 이러한 프로그램은 특수 도구 SCADA 시스템을 사용하여 만든 유사한 소프트웨어를 능가할 수도 있습니다.
소프트웨어를 직접 작성할지 또는 이를 위해 SCADA 도구 시스템을 사용할지 결정할 때. 먼저 다음 질문에 답해야 합니다.
프로젝트 규모는?
마감일은 언제입니까?
얼마나 많은 사람들이 소프트웨어 부품 생성에 참여할 예정이며, 소프트웨어 개발자의 자격은 무엇이며 이 분야에 대한 경험이 있습니까?
시스템의 추가 개발 전망은 무엇입니까(특히 정보 용량, 기존 운영자 작업의 현대화 및 새 작업 추가 측면에서)?
작동 알고리즘 변경을 포함하여 작동 중에 시스템을 유지 관리할 직원의 수와 자격은 무엇입니까?
원칙적으로 이러한 질문에 대한 답변과 대부분의 경우 항목 3,4,5에 대한 비용 추정을 통해 프로세스 제어 시스템의 상위 수준에 대해 수학을 작성하는 방법을 말할 수 있습니다. SCADA 시스템은 주로 산업 제어 시스템을 위한 최상위 소프트웨어의 효과적인 개발을 위한 도구라는 점을 강조하고 싶습니다. 따라서 제품을 구매한 후 사용자가 자격을 갖춘 프로그래밍 전문가를 전혀 관여시킬 필요가 없다고 주장하는 SCADA 패키지 공급업체를 신뢰하지 마십시오.
동시에 대부분의 경우 SCADA 시스템은 개발자가 최신 범용 절차적 프로그래밍 언어에 대한 지식이 없어도 최상위 APCS 소프트웨어를 만드는 프로세스의 속도를 크게 높일 수 있습니다. 일반적으로 프로그래밍 기술이없는 기술자 또는 기술 직원의 다른 대표 만이 자동화 된 기술 프로세스의 복잡성을 이해한다는 것은 비밀이 아닙니다. SCADA 시스템은 개발자뿐만 아니라 생성되는 APCS의 최종 사용자도 사용할 수 있어야 합니다. 시스템의 모양은 개발자와 사용자 모두에 의해 결정되고 변경될 수 있기 때문입니다.
접근성 외에도 SCADA 시스템은 최대 개방성을 특징으로 해야 합니다. 종종 SCADA 시스템은 I/O 장비와 데이터를 교환하기 위한 매우 특정한 메커니즘을 가지고 있습니다. 또한 다수의 SCADA 시스템에는 입력-출력 장치에 대한 지원 기능이 내장되어 있어 한편으로는 개발자/사용자가 시스템을 구축하는 데 기반이 되는 기술적 수단을 선택하는 데 제한이 있고 다른 한편으로는 , 현장에서 사용 가능한 컨트롤러 및 대상과의 통신 장치는 물론 새로 등장하는 컨트롤러 및 장치의 시리즈 및 모델로 지원을 구현하는 것이 매우 어렵습니다.
하드웨어 지원이 SCADA 시스템에 구축되는 또 다른 불쾌한 순간이 있습니다. 요점은 다양한 유형의 장비에 대한 드라이버를 자체적으로 작성해야 하는 SCADA 시스템 제조업체가 서비스되는 하드웨어의 모든 기능을 지원하는 드라이버를 개발할 수 없다는 것입니다. 또한 이러한 드라이버에는 심층 테스트가 부족하여 프로젝트 개발 단계에서 또는 더 나쁜 경우 고객이 시스템을 운영하는 동안 감지되는 성가신 오류가 있습니다. 결과적으로 버그를 수정하고 새 드라이버를 개발하는 데 많은 노력을 기울이는 반면 진정으로 효율적이고 실질적으로 버그가 없는 드라이버는 하드웨어 제조업체에서만 작성할 수 있습니다. 분명히 SCADA 패키지 제조업체는 무엇보다 적시에 오류를 수정하고 SCADA 패키지 자체의 기능을 개선해야 합니다.
투자 자금의 효과적인 사용에 대한 적절한 평가 - 시스템 비용, 개발 비용 및 자동화 프로세스 제어 시스템의 생성, 유지 관리 및 개발 작업 비용은 최소화되어야 합니다. Ceteris paribus, 이 요구 사항은 SCADA 시스템을 선택할 때 가장 중요하고 아마도 결정적일 것입니다. SCADA 시스템 개발자는 항상 런타임 시스템 및 다양한 기능적으로 완전한 구성 요소, 유료 교육 판매를 기반으로 비즈니스를 구축하여 제품 판매(이해할 수 있음)에서 최대 이익을 얻으려고 노력합니다. 유료 업데이트 및 유료 유지 관리. 동시에 시스템 통합 회사 관리자 또는 소프트웨어 개발 방법 및 도구 선택을 담당하는 기업의 TTI 자동 제어 시스템 그룹의 임무는 개발, 유지 관리에 대한 예상 시간 및 재정적 비용을 평가하는 것입니다. 다양한 개발 도구를 사용하여 생성된 자동 공정 제어 시스템의 후속 개발.
한 가지 더 주목해야합니다. 위의 논의에서 데이터 수집 및 운영 디스패치 소프트웨어를 실행할 수 있는 운영 체제에 대한 언급은 없습니다. 몇 년 동안 산업 자동화에 관한 다양한 출판물에서 다양한 SCADA 시스템에 대한 논의는 DOS 운영 체제가 얼마나 나쁜지, Windows가 얼마나 신뢰할 수 없는지, QNX 또는 OS-9가 얼마나 좋은지에 대한 논쟁으로 축소되었습니다. 운영 체제 매개 변수에 대한 요구 사항은 응용 프로그램 작업에 따라 결정되어야 한다는 점에 유의하고 싶습니다. APCS의 상위 레벨 소프트웨어의 경우 여기에서 시스템의 통합 부분은 이벤트에 대한 반응 시간이 비결정적이며 종종 상당히 긴 사람이라는 점을 고려해야 합니다. 또한 글로벌 소프트웨어 시장의 발전 추세를 고려하지 않을 수 없습니다.
모든 자동화 시스템의 최고 수준은 물론 사람입니다. 그러나 현대 기술 문헌에서 상위 수준은 프로세스 제어 시스템의 반자동 디스패처 노드 역할을 하는 하드웨어와 소프트웨어의 복합체로 이해되며, 그 핵심은 PC 또는 더 강력한 컴퓨터입니다. 조작자는 상위 제어 레벨의 기능 링크 중 하나로 시스템에 들어갑니다. 이 접근 방식에는 긍정적인 측면과 부정적인 측면이 모두 있습니다. 긍정적인 측면은 이 경우 운영자의 책임 범위가 미리 결정되어 있으며 프로세스에 대한 자세한 지식이 필요하지 않다는 것입니다. 즉, 자격을 갖춘 기술자만 프로세스를 관리할 수 있는 것은 아닙니다. 부정적인 측면은 프로세스에 미치는 영향을 줄임으로써 관리의 유연성이 감소한다는 사실의 결과입니다.
이와 관련하여 프로세스 제어 시스템 개발자는 추가 요구 사항을 고려해야 합니다. 장비의 작동 모드를 선택하는 것뿐만 아니라 안정적이고 올바르게 작동하는 소프트웨어를 개발하기 위해 프로세스의 하드웨어 구성 요소를 고려할 필요가 있습니다. 물론 가장 좋은 옵션은 동일한 개발자 그룹이 프로세스의 흐름도, 장비 선택 및 디버깅, 소프트웨어 개발을 담당하는 작업 구성입니다. 이 경우 개발자는 특정 프로세스 기술, 특수 장비 사용, 복잡한 제어, 서비스 및 통신 프로그램 작성에 있어 동등하게 강해야 합니다. 그러나 그러한 팀을 찾는 것은 어려울 수 있습니다.
프로세스 제어 시스템의 소프트웨어 구성 요소 개발을 단순화하기 위해 소위 MMI(Man-Machine Interface) 및 SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition) 프로그램이 현재 사용됩니다. 이러한 패키지를 사용하면 PCS 소프트웨어를 자동으로 개발할 수 있습니다. 기술 프로세스의 실시간 제어 및 관리; 프로세스에 대한 정보를 편리한 방식으로 수신하고 처리합니다.
SCADA 시스템을 사용할 때 가장 흥미롭고 단순해 보이는 단계는 모니터 화면에서 기술 프로세스를 시뮬레이션하는 것입니다. 시스템의 그래픽 Windows와 유사한 인터페이스는 직관적이고 간단합니다. 공정에 사용되는 액추에이터, 전기 모터, 밸브, 탱크, 파이프라인 및 기타 장비를 클릭 한 번으로 설치할 수 있습니다. 몇 번의 마우스 클릭만으로 장비 매개변수를 프로세스 요구 사항에 연결하는 것도 간단합니다. 전역 및 "전술적" 프로세스 매개변수는 테이블 또는 데이터베이스로 구성된 형식으로 기록됩니다. 표준 공정 제어가 설치되고 제어 센서의 폴링이 구성됩니다. 그런 다음 "시작" 버튼을 클릭하고 워크플로를 시작할 수 있습니다. 이것은 이론적으로 또는 특정 SCADA 시스템의 기능을 시연할 때 발생합니다. 그러나 실제로는 모든 것이 더 어렵습니다.
프로세스 및 특정 SCADA 패키지에 관계없이 SCADA 시스템을 사용하는 프로세스 제어 시스템 개발에는 다음과 같은 주요 단계가 포함됩니다.
- 전체 시스템 아키텍처의 개발. 프로세스 제어 시스템은 클라이언트-서버 아키텍처로 구축됩니다. 개별 자동화 노드의 기능적 목적과 상호 작용이 결정됩니다.
- 각 자동화 노드(또는 오히려 이 노드의 자동 제어 알고리즘)에 대해 적용된 제어 시스템 생성
- 비상 사태 분석 및 제거;
- 프로세스 제어 시스템 수준 간의 상호 작용 문제 해결; 통신 회선 선택, 교환 프로토콜; 다양한 하위 시스템의 논리적 상호 작용을 위한 알고리즘 개발;
- 시스템의 가능한 확장 또는 현대화 문제를 해결합니다.
- 운영자 인터페이스 생성;
- 시스템의 소프트웨어 및 하드웨어 디버깅.
이러한 모든 문제는 프로세스 제어 시스템의 상위 수준을 설계하고 생성하는 단계에서 해결되어야 합니다. 그렇지 않으면 기술 프로세스의 다양한 기능 모듈을 단일 제어 시스템과 이데올로기 및 기술 구현. SCADA 시스템을 사용하면 위의 모든 설계 및 디버깅 단계를 성공적으로 수행할 수 있습니다.
SCADA 시스템 작동 방식
SCADA 패키지는 액세스 및 제어 모듈, 신호 모듈, 실시간 데이터베이스, 데이터베이스, 입출력 및 비상 모듈과 같은 여러 소프트웨어 블록으로 구성됩니다.
SCADA 시스템의 주요 요구 사항은 실시간으로 올바른 작동입니다. 또한 전송 및 처리의 주요 우선 순위는 기술 프로세스 또는 그 과정에서 발생하고 그 과정에 영향을 미치는 신호입니다. 마우스를 이동하거나 창을 최소화하기 위한 디스크 액세스나 운영자 조치보다 훨씬 더 높은 우선 순위를 갖습니다. 이러한 목적을 위해 많은 패키지가 실시간 OS 운영 체제를 사용하여 구현되지만 최근에는 점점 더 많은 개발자가 RTX(실시간 확장) 하드 실시간 하위 시스템을 포함하는 Microsoft Windows NT 플랫폼에서 SCADA 제품을 만듭니다. 이 접근 방식을 사용하면 다단계 시스템을 만들 때 Windows NT를 단일 운영 체제로 사용하고 표준 Win32 API 기능을 사용하며 통합 정보 시스템(자동 제어 시스템)을 구축할 수 있습니다.
SCADA 시스템의 데이터 소스는 다음과 같습니다.
- 컨트롤러와의 통신용 드라이버. 통신 드라이버의 신뢰성은 매우 중요합니다. 드라이버는 오류 발생 시 데이터 보호 및 복구 수단을 갖추어야 하며, 통신 두절에 대해 운영자와 시스템에 자동으로 알리고 필요한 경우 경보를 울려야 합니다.
- 관계형 데이터베이스. SCADA 시스템은 Access, Oracle 등 가장 많이 사용되는 DBMS가 데이터 소스 역할을 할 수 있기 때문에 데이터베이스 유형과 독립적인 프로토콜을 지원합니다. 이 접근 방식을 통해 기술 프로세스의 설정을 빠르게 변경하고 외부에서 진행 상황을 분석할 수 있습니다. 실시간 시스템, 이를 위해 특별히 설계된 다양한 프로그램.
- 표준 DDE(Dynamic Data Exchange) 인터페이스 또는 개체를 포함하고 포함할 수 있는 OLE(Object Linking and Embedding) 기술을 포함하는 응용 프로그램입니다. 이를 통해 Microsoft Excel과 같은 일부 표준 사무용 응용 프로그램도 데이터 소스로 사용할 수 있습니다.
수신 데이터의 입력과 전송된 데이터의 출력은 특수 기능 블록의 시스템으로 구성됩니다. 현재 프로세스 정보는 특수 I/O 데이터베이스에 저장됩니다. 입력 블록은 정보를 수신하여 추가 분석 및 처리에 적합한 형식으로 가져옵니다. 처리 블록은 PID 제어, 지연, 합산, 통계 처리와 같은 제어 및 관리 알고리즘을 구현합니다. 부울 대수 연산 등이 디지털 데이터에 대해 수행될 수 있습니다.출력 블록은 시스템에서 개체로 제어 신호를 전송합니다. 객체와의 통신을 위해 널리 사용되는 RS-232, RS-422, RS-485, 이더넷 인터페이스가 사용됩니다. 전송 속도를 높이기 위해 저속 네트워크의 혼잡을 제거하는 다양한 데이터 캐싱 방법이 사용됩니다. 즉, 두 개의 서로 다른 클라이언트가 동시에 서버에 동일한 데이터를 요청하면 컨트롤러에 두 개의 요청을 보내는 것이 아니라 한 번만 요청하여 캐시에서 두 번째 클라이언트로 데이터를 반환합니다.
아마도 자동화된 프로세스 제어 시스템을 생성하는 데 있어 가장 중요한 점은 제어 시스템 자체와 기술 프로세스 모두에서 신뢰성과 긴급 상황에서 신속한 작업을 보장하는 제어 시스템의 구성일 것입니다. 대부분의 SCADA 시스템의 기술 프로세스에서 비상 상황의 경보 신호 및 처리는 우선 순위가 가장 높은 별도의 모듈에 할당됩니다. 제어 시스템의 신뢰성은 핫 리던던시를 통해 달성됩니다. 서버, 개별 작업, 네트워크 연결, 장비에 대한 개별(또는 전체) 연결 등 모든 것을 예약할 수 있습니다. 지능형 알고리즘에 따라 중복이 발생합니다. 네트워크에 이중 부하가 발생하지 않도록 메인 서버는 장비와 상호 작용하고 현재 시스템 상태를 메모리에 저장하는 백업 서버에 주기적으로 메시지를 보냅니다. 주 서버가 다운되면 백업 서버가 인계되어 주 서버가 온라인 상태가 될 때까지 실행됩니다. 그 직후 주 서버의 데이터베이스는 백업 서버의 데이터로 업데이트되고 제어는 주 서버로 반환됩니다.
모든 SCADA 시스템은 추가 확장 및 개선을 위해 개방되어 있으며 이러한 목적을 위해 대부분 Visual Basic과 같은 고급 언어가 내장되어 있거나 사용자가 직접 작성한 프로그램 코드를 연결할 수 있습니다. 또한 타사 개발, ActiveX 개체, 표준 Windows DLL을 시스템에 연결할 수 있습니다. 이러한 기술을 구현하기 위해 특수 도구와 특수 인터페이스가 개발되었습니다.
SCADA 시스템은 다른 SCADA 시스템, 엔터프라이즈 사무실 네트워크, 로깅 및 신호 네트워크(예: 보안 및 화재 경보) 등 다양한 네트워크와 통합될 수 있습니다. 이 이기종 환경에서 효과적으로 작동하기 위해 SCADA 시스템은 표준 NETBIOS 및 TCP/IP 프로토콜을 사용합니다. TCP/IP 프로토콜에 대한 단순한 언급은 이미 SCADA 시스템이 인터넷에서도 작동할 수 있음을 나타냅니다. 특히 프로세스에 대한 운영 및 정적 정보를 웹 사이트로 전송하는 것이 점점 더 중요해지고 있기 때문입니다.
결론적으로 프로세스 제어 시스템의 개념은 처음에는 SCADA보다 더 넓다고 말하고 싶습니다. 문헌에서 때때로 프로세스 제어 시스템을 의미하는 SCADA 시스템에 대해 이야기할 때 이것은 완전히 정확하지 않습니다. SCADA는 운영자가 프로세스 제어의 최상위 수준에서 정보 서비스를 제공할 수 있는 시스템으로 특별히 개발되었습니다. 그러나 개인용 컴퓨터에 설치된 소프트웨어 제품이라는 단순한 이유만으로는 위에서 아래로 완전히 자동화된 제어를 제공할 수 없습니다. 또한 모든 기술 프로세스에는 다양한 특정 장비가 필요하며 가상 환경이 아닌 실생활에서 발생합니다.
그러나 충분히 복잡한 자동화 제어 시스템을 구축하는 확립된 관행은 프로세스 제어 시스템 설계에 SCADA 시스템을 사용하면 개발자의 삶을 크게 단순화하고 시스템 작동 중에 신뢰할 수 있는 고품질 제어를 구성할 수 있음을 나타냅니다.