Kai kurių SCADA sistemų naudojimas dujų pramonėje. Šiuolaikinės procesų valdymo sistemų konstravimo koncepcijos remiantis SCADA sistemomis Procesų valdymo sistemos scada istorijos paskirties standartai

Priežiūros kontrolė ir duomenų gavimas (SCADA)

SCADA sistema yra įrankių programa, leidžianti sukurti programinę įrangą, skirtą automatizuoti technologinio proceso stebėjimą ir valdymą realiu laiku. Pagrindinis programos, sukurtos naudojant SCADA, tikslas – suteikti technologinį procesą valdančiam operatoriui visą informaciją apie šį procesą ir jam įtakos reikalingas priemones.

PAGRINDINĖS SCADA SISTEMOS UŽDUOTYS:

Duomenų rinkimas iš jutiklių ir jų pateikimas operatoriui jam patogia forma, įskaitant parametrų pokyčių grafikus laikui bėgant;
Nuotolinis pavarų valdymas;
Automatinio valdymo algoritmų užduočių įvedimas;
Automatinių stebėjimo ir valdymo algoritmų diegimas (dažniausiai šios užduotys skiriamos valdikliams, tačiau SCADA sistemos taip pat pajėgios jas išspręsti);
Avarinių situacijų atpažinimas ir operatoriaus informavimas apie proceso būklę;
Ataskaitų apie proceso eigą ir gaminių gamybą generavimas.

Nuo SCADA sistemos patikimumo, greičio ir ergonomikos priklauso ne tik proceso valdymo efektyvumas, bet ir jo saugumas.

KOKIE SCADA KOMPONENTAI YRA SVARBIAUSI EKSPLOATUOTI IR KODĖL?

Sodos gamybos pramonės įmonės valdymo sistemos skyriaus specialistai teigia, kad daugiausia naudoja tokius komponentus kaip stebėjimas ir valdymas, proceso parametrų archyvavimas, pranešimai, ataskaitų teikimo posistemis.

Iš tikrųjų stebėjimas ir kontrolė yra tai, kam įdiegta valdymo sistema. Parametrų, pranešimų ir ataskaitų archyvai reikalingi vertinant ir analizuojant technologinį procesą, operatoriaus veiksmus ir kt. Taip pat jiems svarbus vienas iš pagrindinių SCADA įrankių – prieigos teisių prie valdymo diferencijavimas pagal lygius (operatoriaus, technologo, procesų valdymo inžinieriaus).

Dėl tendencijos integruoti procesų valdymo sistemas ir įmonės valdymo sistemas, didėja poreikis naudoti SCADA kaip duomenų šaltinį aukštesnio lygio sistemoms. Kai kurie SCADA gali veikti ir kaip serveris visiems proceso duomenims konsoliduoti, ir kaip serveris ataskaitoms pagal šiuos duomenis generuoti.

Jei valdymo sistema yra sukurta remiantis vieno gamintojo PLC (pavyzdžiui, Siemens SIMATIC), tada duomenų mainai tarp valdiklių ir SCADA vyksta naudojant įmontuotas ryšio protokolo tvarkykles. Kai kurios nuo OEM nepriklausomos SCADA sistemos siūlo tvarkyklių rinkinį daugeliui (bet ne visiems) rinkoje esančių valdiklių ir išmaniųjų įrenginių. Universaliausias sąveikos būdas – naudoti pagal OPC standartą sukurtas tvarkykles. Tokius OPC serverius gali kurti valdiklių gamintojai arba nepriklausomi kūrėjai ir naudoti kartu su bet kokia SCADA sistema. Kad efektyviai dirbtų su OPC serveriais, SCADA turi juos naudoti tiesiogiai, naudodama „OPC in the system core“ technologiją, o ne per tarpines sąsajas. Kai kurios SCADA yra vertikaliai integruotos: jose yra programavimo sistemos laisvai programuojamiems valdikliams. Jie taip pat naudoja vidines tvarkykles bendrauti su valdikliu. Tokie SCADA leidžia sukurti valdymo sistemą naudojant skirtingų gamintojų įrangą.

SISTEMOS LYGIAI NAUDOJANT SCADA

Procesų automatizavimo sistemos paprastai skirstomos į 3 lygius: apatinį, vidurinį ir viršutinį. Virš jų yra visas gamybos valdymo lygis.
Žemesnio lygio– tai patys jutikliai ir pavaros
Vidutinis lygis– valdikliai. Kas atsitinka viduriniame lygyje:

įvesties duomenų priėmimas;
pirminių duomenų tvarkymas;
automatinis pavarų valdymo veiksmų generavimas ir išdavimas;

Auksciausias lygis – tai SCADA lygis. Kas vyksta šiame lygyje:

Vidutiniame lygmenyje gautos informacijos rinkimas, apdorojimas ir saugojimas;
esamos ir archyvuotos informacijos vizualizavimas operatoriui patogia forma (mnemoninės diagramos, grafikai, tendencijos, pranešimų žurnalai);
operatoriaus komandų įvedimas;
ataskaitų apie technologinio proceso rezultatus generavimas;
keistis informacija su aukštesniu lygiu.

ĮMONĖS VALDYMAS

Įmonės valdymas vykdomas dviem lygiais:
MES (Manufacturing Execution Systems) – tai realaus laiko gamybos valdymo sistema. Šis lygis naudojamas planuojant technologinių procesų gamybos užduotis, rengiant suvestines ataskaitas ir giliai analizuojant procesus (pavyzdžiui, prognozuojant, kuriant energijos ir medžiagų balansą ir pan.). Šiems tikslams taip pat gali būti naudojami SCADA įrankiai.

ERP (Enterprise Resource Planning) – tai automatizuoto įmonės administracinės, finansinės ir administracinės veiklos valdymo sistema. Šiame lygyje naudojamos kitos specializuotos sistemos, pavyzdžiui, SAP R3.

SCADA FUNKCIJOS

■ Mnemoninės diagramos
Mnemoninė diagrama yra grafinis technologinės diagramos atvaizdavimas (naudojant grafinį redaktorių, integruotą į SCADA) su jutiklių reikšmių, pavarų būsenos ir kitų parametrų vizualizavimu. Vizualizacijai naudojamas ne tik reikšmių rodymas skaičių ir užrašų pavidalu, bet ir rodomų grafinių objektų vizualinių savybių pasikeitimas. Pavyzdžiui, skysčio lygis talpykloje keičiasi, o jo spalva – priklausomai nuo temperatūros (dinamiškumas). Pavaros gali ne tik parodyti savo būseną kokiu nors grafiniu ženklu (pavyzdžiui, spalva), bet ir aiškiai parodyti savo darbą – pavyzdžiui, sukant siurblio ašmenis, judant konvejerio juosta ir pan. (animacija).

■ Archyvai
Iš valdiklių gauti SCADA duomenys yra saugomi archyvuose. Duomenys gali būti iš anksto apdoroti (filtruoti, apskaičiuoti vidurkį, suspausti ir pan.). Dažnai naudojamas ne įprastas įrašymas, o įrašymas keičiant, naudojant jautrumo slenkstį („negyvoji zona“). Saugojimo trukmė SCADA konfigūruojama atskirai kiekvienam parametrui ir gali būti iki kelerių metų.

■Tendencijos
Tendencija yra grafinis parametro pokyčių per tam tikrą laiką vaizdas. SCADA sistemų tendencijos gali rodyti parametro pokyčius per visą jo saugojimo archyve trukmę. Operatoriui suteikiama galimybė keisti tiek laiko skalę, tiek patį parametrą. Sukurtose sistemose tendencija turi įvairius į tendenciją įmontuotus įrankius, skirtus analizuoti grafiką, lyginti jį su nustatyta verte ar kitu parametru, išlyginti ar filtruoti, žymenis įvykių grafike (pavyzdžiui, ribų pažeidimas) arba atminties žymes ir daug daugiau. daugiau.

■ Lentelės
Dažnai technologui patogiau archyvus peržiūrėti ne grafine forma, o lentelių pavidalu. Paprastai šias lenteles galima ne tik peržiūrėti, bet ir eksportuoti į kitas sistemas.

■ Diagramos
Paprastai SCADA leidžia peržiūrėti kai kurių parametrų priklausomybę nuo kitų, taip pat laikui bėgant. Nors ši funkcija tarp technologų yra mažiau paklausi nei tendencijos.

■ Histogramos ir diagramos
Kitas įprastas parametrų vaizdavimo būdas yra histogramos (juostinės diagramos).

■ Žinutės
Pranešimai yra teksto eilutės, informuojančios operatorių apie įvykius objekte tokia seka, kuria šie įvykiai įvyksta. Jie pasirodo ekrane arba rodomi specialiai tam skirtoje vietoje.

■ Pranešimų žurnalai
Pranešimų žurnalai naudojami pranešimų sąrašams rodyti tokia tvarka, kokia jie pasirodė ir buvo išsaugoti archyve. Paprastai skirtingoms proceso zonoms, skirtingoms pranešimų kategorijoms ir skirtingiems prioritetams naudojami skirtingi žurnalo egzemplioriai.

■ Prieigos teisių valdymas
Kad operatorius galėtų atlikti tam tikrus veiksmus, jam administratorius turi suteikti atitinkamas teises – pavyzdžiui, teisę valdyti pavarą, arba teisę keisti reguliatoriaus užduotį. Pamainos pradžioje operatorius registruojasi sistemoje, ir tai leidžia atlikti tik tuos veiksmus, kuriuos jam leidžia administratorius.

■ Operatoriaus veiklos žurnalas
Technologinio proceso valdymas yra labai svarbi užduotis, todėl visi operatoriaus veiksmai valdymui fiksuojami specialiame žurnale, kurį galima analizuoti susidarius avarinėms situacijoms.

■ Ataskaitos generavimas
Patogi ataskaitų rengimo aplinka leidžia lengvai ir greitai parengti suformatuotas ir daug informacijos turinčias ataskaitas.

SCADA SISTEMOS CHARAKTERISTIKOS

Operacinės sistemos suderinamumas;
Pilnas funkcionalumas;
Atvirumas;
Mastelio keitimas;
Pramoninių protokolų palaikymas (savo tvarkyklės posistemė);
Suderinamas su OPC standartu (DA, HDA, UA);
Interneto prieigos palaikymas;
Duomenų bazių palaikymas;
Integruotos programavimo kalbos;
Saugos savybės ir patikimumas;
Integravimas į valdymo sistemas;
Techninė pagalba;
Lengvas vystymasis ir tobulinimas;
Lengva priežiūra;
Kaina.

UŽSIENIO SCADA SISTEMOS

Populiariausi užsienio SCADA Rusijoje yra:

– WinCC (Siemens, Vokietija);
– InTouch (Wonderware, JAV);
– RSView32 (Rockwell Automation, JAV);
– Genesis64 (Iconics, JAV);
– „Vijeo Citect“ („Schneider Electric“, Prancūzija).

BUITINĖS SCADA SISTEMOS

Populiariausi vietiniai SCADA modeliai:
– MasterSCADA (InSAT, Maskva);
– TRACE MODE (AdAstra, Maskva);
– Krug2000 (Krug, Penza).

Skirtingai nuo daugumos Vakarų SCADA, visuose rusiškuose yra įmontuoti valdiklio programavimo įrankiai, naudojant standarto IEC61131-3 kalbas, įskaitant funkcinių blokų kalbą. Be to, jei pati SCADA yra skirta dirbti Windows aplinkoje kompiuteriuose, suderinamuose su kompiuteriu, tada valdiklių vykdomoji sistema gali veikti ir kitose Logix platformose, pavyzdžiui, Linux, procesoriuje su ARM architektūra.

OPC standartą palaiko visos išvardytos sistemos, tačiau „Trace Mode“ sistemoje akcentuojamas savų tvarkyklių naudojimas, o „MasterSCADA“, nors ir palaiko tvarkyklių naudojimą, yra pagrįsta „OPC in sistemos branduolys“ technologija ir siūlo atskirą įrankių paketą OPC serveriams kurti.

Užsienio ir vidaus SCADA lyginamoji charakteristika

Visos šiuolaikinės SCADA – tiek vietinės, tiek užsienio – turi pilną šios klasės programų funkcionalumą, todėl jų lyginimas pagal funkcijų sąrašą pastaraisiais metais prarado prasmę. Pagrindinis Rusijos SCADA privalumas yra jų pradinis dėmesys Rusijos rinkai (rusų kalba, neišversta dokumentacija, techninė pagalba, kainų lygis). Galima daryti išvadą, kad kiekvienai įmonei ar net programai patartina palyginti kelis SCADA tiek pagal kainą, tiek pagal galimybes. Beveik visi SCADA turi bandomąją versiją, kuri leidžia patikrinti jos tinkamumą atliekamai užduočiai.
Redakcija "KIPinfo"

Elektroninis žurnalas “KIPinfo” 2013 Nr.17

Populiarios prekės

Straipsnyje aptariamos dažniausiai naudojamos SCADA sistemos, aprašomos jų charakteristikos, taip pat atliekami palyginimai pagal kai kuriuos rodiklius..

UAB „INEKO-A“, Maskva

OJSC „GIPROGAZcenter“, Nižnij Novgorodas

Dujų pramonė apima daugybę technologinių įrenginių, kurie skiriasi tiek techninėmis, tiek funkcinėmis savybėmis. Jų valdymo sistemas kuria daugelis įmonių, kurios naudoja įvairias SCADA sistemas.

Naudojant duomenis iš centrinio projektavimo instituto GIPROGAZcenter (Nižnij Novgorodas) ir daugiau nei 36 metų autoriaus patirtį kuriant ir diegiant įvairias valdymo sistemas (įskaitant 16 metų INEKO-A LLC direktoriaus, kuri yra generalinis rangovas sistemų valdymo sukūrimas, procesų įrangos ir prietaisų rekonstrukcija, kompiuterių komplekso įrengimas, objekto atidavimas komerciniam eksploatavimui), apžvelgsime kai kurias SCADA sistemas ir jų charakteristikas.

Prisiminkime, kad norint užtikrinti žmogaus ir mašinos sąsają tarp operatoriaus ir valdymo sistemos, kompiuteriuose įdiegta SCADA tipo taikomoji programinė įranga.

Šiuolaikinės SCADA sistemos yra programinės įrangos produktai, kurių funkcijos ir sąsajos yra gerai suderintos. Tinklo sistemose, naudojant SCADA, diegiamos įvairios funkcinės paskirties stotys: serveriai, klientų stotys, stebėjimo (stebėjimo) stotys, daugiausia skirtos vadovams, duomenų archyvavimo stotys ir kt.

SCADA sistemų funkcinis pagrindinis profilis susiformavo dar pirmųjų valdymo kompiuterių laikais. Laikui bėgant, tobulėjant kompiuterinėms technologijoms, sistemų funkcionalumas pradėjo plėstis (atsirado spalvoti ekranai, animacijos įrankiai, balso signalizacija ir kt.). Atsiradus atvirų sistemų koncepcijai, operatoriaus stočių SCADA sistemų programinė įranga tampa nepriklausomu produktu, kuris laisvai sąveikauja su įvairių gamintojų programine ir technine įranga. Ši programinių produktų gamintojų specializacija taip pat prisidėjo prie SCADA sistemų funkcijų išplėtimo. Atsirado tinklo palaikymo funkcija, pradėtos kurti komunikacijos priemonės tarp SCADA sistemų ir įvairių gamintojų valdiklių. Didelis valdiklių skaičius su skirtingomis programinės ir techninės įrangos platformomis privertė kūrėjus įtraukti daugybę paruoštų tvarkyklių ir įrankių, skirtų naujų tvarkyklių kūrimui į SCADA sistemas.

Atsižvelgiant į SCADA sistemoms keliamus reikalavimus, jų funkcionalumo sąrašas buvo apibrėžtas ir įdiegtas beveik visuose paketuose (galimi techninių įgyvendinimo savybių ir kainos skirtumai):

Pirminės informacijos rinkimas iš žemesnio lygio įrenginių (instrumentų ir kt.);

Pirminės informacijos apdorojimas;

Proceso ir įrangos parametrų vizualizavimas naudojant mnemonines diagramas, grafikus, lenteles ir kt. Reikalingų duomenų ar technologinių eilučių sekcijų iškvietimas ekrane;

Nuotolinis technologinių procesų ir objektų valdymas;

Perspėjimas personalui apie avarines ir avarines situacijas (šviesos ir garso signalai). Ekstremalių situacijų registravimas ir archyvinių duomenų kaupimas (galimai bet kokiam laikotarpiui ir net iki vienerių metų);

Esamų ir sukauptų (archyvuotų) duomenų teikimas grafikų (tendencijų) pavidalu;

Informacijos saugojimas su galimybe ją vėliau apdoroti (paprastai įgyvendinamas per sąsajas su aukščiausio prioriteto duomenų bazėmis);

Automatizuotas kūrimas, leidžiantis be realaus programavimo sukurti programinę įrangą automatizavimo sistemai;

Taikomųjų programų vykdymas, naujų valdymo algoritmų kūrimas;

Visų SCADA sistemos funkcijų keitimas (daviklių, pavarų pridėjimas ar pašalinimas ir jų charakteristikų keitimas, proceso kintamųjų nustatymų keitimas, naujų modulių papildymas valdikliais ar naujais valdikliais, bet kokių mnemoninių diagramų, tendencijų, dokumentacijos koregavimas ir kūrimas);

Reikiamų duomenų perdavimas (ir gavimas) į aukščiausio lygio sistemą;

Diagnostinių procedūrų ir jų registravimo bei automatinio pranešimo apie jas teikimas operatoriui;

Technologinių procesų ir visos sistemos patikimumo užtikrinimas (visiškas „karštosios“ atsarginės kopijos palaikymas, automatinis perėjimas prie rezervavimo ir atkūrimo, atsarginės kopijos konfigūravimas turėtų būti atliekamas be papildomo programavimo, automatinis tendencijų duomenų sinchronizavimas atkūrus pagrindinį serverį);

Apsauga nuo neteisėtos prieigos (konkrečios srities slaptažodžio apsauga, suteikianti daugiau nei milijoną derinių; sričių ir lygių apibrėžimas kiekvienam vartotojui, atsižvelgiant į jų prioritetą).

Didėjant kompiuterių galiai, SCADA sistemos tampa keičiamos, t.y. gali palaikyti nuo kelių šimtų iki šimtų tūkstančių įvesties/išvesties, taip pat valdyti sudėtingus gamybos procesus apskritai. Pradėjo atsirasti specialūs programinės įrangos produktai, skirti gamybos valdymo lygiui. Juose svarbus vaidmuo tenka sprendimų palaikymo funkcijai prieš medžiagų srautų perskirstymą (didelėse pramonės šakose, pavyzdžiui, naftos chemijos ar Clauso procesas sierai gauti Astrachanės ar Orenburgo dujų perdirbimo gamykloje), įvertinant rezultatus naudojant modeliavimą. įrankiai.

Tiesioginio technologinių procesų valdymo funkcijos (automatinis reguliavimas ir loginis valdymas) yra diegiamos su PC suderinamų valdiklių taikomųjų programų paketuose ir tiesioginio valdymo funkcijų kompiuteriniam įgyvendinimui.

Vertinant galimybę naudoti SCADA sistemą kuriant automatizuotą procesų valdymo sistemą, reikia atsižvelgti į šiuos pagrindinius dalykus:

Duomenų apimtis (našumas, standartinių tinklo protokolų ir duomenų formatų palaikymas);

Naudojimo paprastumas (vartotojo sąsajos standartizavimas, duomenų ir procesų aprašymo kalbos prieinamumas ir patogumas);

Pakuotės aprašymas ir naudojimo instrukcijos rusų kalba;

Techninės pagalbos lygis (atsižvelgiant į prieinamumą);

Įrengimų skaičius užsienyje ir Rusijoje (ypač pritaikomumas pramoninėse automatizuotose valdymo sistemose);

Programinės įrangos produkto kaina.

Šiandien Rusijos rinkoje labiausiai paplitusios SCADA sistemos yra:

1_In Touch (Wonderware, JAV);

2_FIX (Intellution, JAV);

3_Genesis (Iconics Co, JAV);

4_Citect (CI Technology, Australija);

5_Factory Link (United States Data Co, JAV);

6_ReaIFlex (BJ Software Systems, JAV);

7_Sitex (Jade Software, JK);

8_WinCC (Siemens, Vokietija);

9_Trace Mode (AdAstrA, Rusija);

10_RTWin (SWD Real Time Systems, Rusija);

11_Cimplicity (GE Fanuc, JAV);

12_RSView (Rockwell Automation, JAV);

13_SARGON (NVT – Avtomatika, Rusija);

14_MIK$Sys (MEPhI, Rusija).

Be to, pagal projektavimo institutą GIPROGAZcenter (Nižnij Novgorodas), pagrindinio valdymo centro lygiu galite pridėti dujų pramonėje naudojamas sistemas:

15_Monitor Pro (Schneider – Electric, Vokietija);

16_Operate IT (ABB Automation Systems GmbH, Vokietija);

17_GAMOS (PS/AG, Vokietija).

Mūsų rinkoje esant tokiai SCADA sistemų įvairovei, kyla problemų renkantis vieną iš jų. Šis pasirinkimas yra gana sudėtingas uždavinys, panašus į sprendimų priėmimą daugiakriterinėmis sąlygomis. Yra per daug rodiklių, kriterijų ir mažai kiekybinių vertinimų, kad būtų galima priimti nedviprasmišką sprendimą.

Panagrinėkime apytikslį SCADA sistemų vertinimo iš vartotojo perspektyvos kriterijų sąrašą, kurį galima suskirstyti į tris rodiklių grupes: technines, eksploatacines ir ekonomines charakteristikas.

Panagrinėkime pagrindines programinės ir techninės įrangos platformas, kuriose įdiegta SCADA sistema.

Norint pasirinkti kompiuterį, reikia žinoti jo platformą (vienoje operacinėje aplinkoje sukurta taikomoji programa gali būti vykdoma bet kurioje kitoje, kurią palaiko pasirinktas SCADA paketas), operacinę sistemą, procesoriaus dažnį, reikiamus RAM ir disko atminties kiekius. Be to, reikia žinoti atskiros stoties informacinę galią – maksimalų įėjimų/išėjimų skaičių, įvesties/išvesties greitį, sistemos mastelį ir kt.

Anksčiau programinės įrangos platforma buvo pagrįsta QNX realaus laiko operacine sistema. Šiais laikais dauguma SCADA sistemų yra įdiegtos MS Windows platformose. Tokios sistemos siūlo išsamiausią ir lengviausia išplečiamą žmogaus ir mašinos sąsają. Atsižvelgiant į nuolat stiprėjančias Microsoft pozicijas operacinių sistemų rinkoje, reikia pastebėti, kad net kelių platformų SCADA sistemų kūrėjai savo SCADA sistemų tolesnę plėtrą Windows platformoje pradėjo laikyti prioritetu. Kai kurios įmonės, kurios vis dar palaiko SCADA sistemas, pagrįstas realaus laiko operacinėmis sistemomis, pradėjo keisti savo dėmesį į sistemas, pagrįstas Windows platforma.

Panagrinėkime SCADA sistemų kompiuterio reikalavimus. Jie gali būti, pavyzdžiui, šie: Pentium 2/3 su 300 - 800 MHz dažniu, RAM 64/128 MB. ir laisvos vietos diske 150–300 MB. iFIX reikalingas didesnis RAM kiekis – min 96 MB, geriausia 128 MB. Sistemoms, skirtoms didesniam įvesties / išvesties taškų skaičiui, gali prireikti „rimtesnės“ konfigūracijos.

Tinklo palaikymo įrankiai

Šiuolaikinės automatikos sistemos pasižymi aukštu integracijos laipsniu (ypač tai žinau iš 30 metų darbo kuriant ir diegiant valdymo sistemas dujų pramonėje. O dujų pramonės objektuose šios sistemos buvo pažangiausios bet kuriuo metu - tačiau pirmiausia jie buvo įsigyti importuoti): į Juose gali būti pavarų, informacijos įrašymo ir apdorojimo įrangos, operatoriaus darbo vietų, duomenų bazių serverių ir net nepriklausomų valdymo objektų. Kad efektyviai veiktų šioje nevienalytėje aplinkoje, SCADA sistema turi teikti aukšto lygio tinklo paslaugas. Pageidautina, kad jis palaikytų veikimą standartinėse tinklo aplinkose (ArcNet, Ethernet ir kt.), naudodamas standartinius protokolus (NetBIOS, TCP/IP ir kt.), Taip pat palaikytų populiariausius tinklo standartus iš pramoninių sąsajų klasės ( Profibus, CANbus, LON, Modbus ir kt.). Beveik visos nagrinėjamos SCADA sistemos vienu ar kitu laipsniu atitinka šiuos reikalavimus, tačiau palaikomų tinklo sąsajų rinkinys skiriasi.

Palaikomos duomenų bazės

Duomenų bazių veikimui (rinkimui, operatyvinei analizei, saugojimui, glaudinimui, persiuntimui ir kt.) jie naudoja ANSI SQL sintaksę, kuri nepriklauso nuo duomenų bazės tipo. Taigi, aplikacijos yra praktiškai izoliuotos, o tai leidžia keisti duomenų bazę be didelių pačios programos užduoties pakeitimų, kurti savarankiškas informacijos analizės programas, naudoti brandžią į duomenų apdorojimą orientuotą programinę įrangą.

Integruotos komandų kalbos

Daugumoje SCADA sistemų yra įmontuotos programavimo kalbos (aukšto lygio kalbos), kurios leidžia kurti sudėtingas programas: generuoti tinkamą atsaką į įvykius, susijusius su kintamojo vertės pokyčiais; įvykdžius kokią nors loginę sąlygą; spaudžiant klavišų kombinacijas, taip pat vykdant tam tikrą fragmentą tam tikru dažniu, palyginti su visa programa arba atskiru langu.

Pirmosiose SCADA sistemų versijose tokių kalbų nebuvo, arba šios kalbos įgyvendino prastą funkcijų rinkinį. Šiuolaikinėse SCADA sistemų versijose funkcionalumą galima suskirstyti į dvi kryptis:

Technologams (ar operatoriams);

Sistemos integratoriui. Šiuo atveju dažniausiai naudojamos į VBasic panašios kalbos.

Norint visiškai išnaudoti integruotų kalbų galimybes, reikia atitinkamo lygio kūrėjo įgūdžių.

Grafikos galimybės

Vizualizavimui SCADA naudojamos įvairios grafinės vartotojo sąsajos, kurių kiekviena turi grafinį objektinį redaktorių su tam tikru animacijos funkcijų rinkiniu. Naudojama vektorinė grafika leidžia atlikti įvairias operacijas su pasirinktais paprastais (standartinių grafinių simbolių bibliotekos: linijos, stačiakampiai, teksto apimtis ir kt.) ir sudėtingais objektais (sudėtingų grafinių objektų biblioteka), taip pat greitai atnaujinti vaizdus ekrane, naudojant animacijos įrankius (dinamikos redaktorius).

Sistemų atvirumas

Programinė sistema yra atvira, jei jai yra apibrėžti ir aprašyti naudojami duomenų formatai ir procedūrinė sąsaja, leidžianti prie jos prijungti „išorinius“, savarankiškai sukurtus komponentus ir minimaliomis sąnaudomis pritaikyti paketą specifiniams poreikiams.

Kai kurie valdymo sistemų kūrėjai sukuria savo (nepateikiamus pasirinktos SCADA sistemos) programinius modulius ir įtraukia juos į kuriamą valdymo sistemą. Todėl, jei sistema yra atvira, tai reiškia, kad yra sistemos iškvietimo specifikacijų (SCADA sistemos prasme), kurios įgyvendina tam tikrą sistemos paslaugą (prieiga prie grafinių funkcijų, funkcijų, skirtų darbui su duomenų bazėmis ir kt.).

Šiandien SCADA sistemos neriboja žemesnio lygio įrangos pasirinkimo, nes turi didelį tvarkyklių arba įvesties/išvesties serverių rinkinį ir gerai išvystytus įrankius savo programinės įrangos moduliams arba tvarkykles (kurtas naudojant standartines programavimo kalbas) kurti naujiems žemo lygio įrenginiams. Tačiau to neužtenka.

SCADA sistemose pagrindinis komunikacijos su išoriniu pasauliu mechanizmas išliko standartinis DDE (Dynamic Data Exchange) mechanizmas ir apsikeitimas naudojant vidinį protokolą (žinomas tik kūrėjui). Tačiau dėl savo našumo ir patikimumo apribojimų nepavyko keistis informacija realiuoju laiku. Todėl Microsoft vietoj DDE mechanizmo pasiūlė efektyvesnę ir, svarbiausia, patikimesnę duomenų perdavimo tarp procesų priemonę – OLE (Object Linking and Embedding) mechanizmą. OLE mechanizmas palaikomas RS View, iFix, In Touch, Factory Link ir kt. OLE pagrindu atsirado naujas OPC standartas (OLE for Process OLE), skirtas pramoninių valdymo sistemų rinkai.

Daugelis kompanijų (pavyzdžiui, įmonės patikos fondai automatizuotų procesų valdymo sistemų struktūroje) kuria tvarkykles, ActiveX objektus ir kitą programinę įrangą SCADA sistemoms. Į tai taip pat reikia atsižvelgti renkantis SCADA sistemą, nes tai išplečia sistemos taikymo sritį neprofesionaliems programuotojams.

Minėtoms technologijoms įgyvendinti buvo sukurtos specialios bibliotekos ir įrankių sistemos, skirtos OS Windows. Tam naudoti tik konkrečius standartus yra ne tik gana daug darbo jėgos, bet ir reikalaujantis aukšto programuotojų profesionalumo bei sunku ne Windows platformoms.

Vienas iš reikšmingų SCADA sistemų Windows 3.xx/95 platformoje trūkumų, palyginti su SCADA sistemomis RTOS platformose, yra kietojo realiojo laiko palaikymo trūkumas. Situacija pasikeitė atsiradus Windows NT. Nemažai įmonių bandė paversti „Windows NT“ sunkiai veikiančia realaus laiko operacine sistema, pavyzdžiui, „Ventur Com“ (RTX – Real Time Extension posistemė). Jo RTX-4.1 (Ventur Com) API rinkinys iFix leidžia:

Visiškai kontroliuoti užduotis realiuoju laiku;

Naudoti standartines duomenų mainų tarp užduočių priemones;

RTX užduotims valdyti naudokite fiksuotą 128 prioritetų sistemą;

Pasiekite standartines funkcijas iš Win 32 API.

SCADA sistemų veikimo charakteristikos

Produkto kūrimo ir taikomųjų programų kūrimo greitis priklauso nuo SCADA sistemos eksploatacinių charakteristikų ir galiausiai turi didelę įtaką visos valdymo sistemos komponentų kainai.

Trumpai pakalbėkime apie kai kurias savybes. Pirma, valdymo sistemos kūrėjas atsižvelgia į SCADA sistemos dokumentacijos kokybę: pirminių dokumentų aprašymo išsamumą, aiškumą ir aiškumą; Rusifikacija ir jos lygis (ekranai, patarimai, pagalbos sistema, visokie simboliai ir pan.).

Tada, susipažindamas su siūloma sistemos versija prieš pardavimą ir dirbdamas su ja, jis atkreipia dėmesį į dialogo prieinamumą: reikiamos informacijos ekrane aiškumą, pagalbos sistemos naudojimo patogumą, informatyvumą. operatyviniai nurodymai ir kt.

Kitas rodiklis bus sistemos palaikymo lygis jos veikimo metu: galimybė atlikti duomenų banko pakeitimus, koreguoti ekranus nestabdant sistemos, sistemos diagnostikos įrankių komplektiškumas gedimų ir gedimų atveju, galimybė plėsti įvairias sistemos funkcijas. , darbo intensyvumas montuojant sistemą, eksploatacinės dokumentacijos aiškumas ir išsamumas ir kt. Tai gali apimti būtinos informacijos teikimą aukštesniam valdymo lygiui (pavyzdžiui, eksploatavimo ir gamybos tarnybai bei Šiaurės Stavropolio požeminės dujų saugyklos valdymo centrui) ir atgal.

Paskutinė pagrindinė charakteristika bus SCADA sistemos palaikymo prieinamumas ir kokybė: kūrimo įmonės paslaugos, priežiūra (įskaitant konsultacijas, kurios turi būti atliekamos ne tik su programuotojais-kūrėjais toje vietoje, kur buvo sukurta sistema, bet ir kartais, diegimo vietoje svetainėje ), specialistų mokymas, versijų atnaujinimo sąlygos.

Ekonominės charakteristikos

Šios charakteristikos išreiškiamos šių komponentų kaina:

Aparatinės įrangos platforma;

Sistemos (kūrimo įrankiai ir vykdymo aplinka);

Sistemos kūrimas;

Sistemos įsisavinimas (vartotojo mokymas);

Pagalba (konsultacija, atvirumo laipsnis, pritaikomumas ir produkto versijų keitimas, kitos paslaugos);

Remdamiesi pradine SCADA sistemos kaina, nurodyta įmonių kainoraščiuose, galite aptarti jos sumažinimą, pasitelkę kelis veiksnius:

Įmonės pasirinkimas visų pirma priklauso nuo sistemos kainos. Tuo pačiu skiriasi kainos nustatymo mechanizmas: „In Touch“ ji priklauso nuo kintamųjų, naudojamų kuriamoje taikomojoje programoje, skaičiaus; Paprastumas nustatomas pagal įvesties / išvesties kanalų skaičių, kurį turi palaikyti sistema, o gamyklos sąsajoje ji turi didelę bazinę kainą, bet neriboja kanalų skaičiaus. Apskaičiuojant kainą, atsižvelgiama į minimalius ir rekomenduojamus kompiuterio resursus, reikalingus jai įdiegti. Be to, kai kuriose sistemose, pavyzdžiui, WinCC, galiojančių kintamųjų skaičius proporcingai priklauso nuo turimos RAM kiekio.

Pradinė kaina gali būti sumažinta iškart po derybų su pardavėjo įmonės vadovybe. Autorius vienu metu buvo Orenburgo ir Astrachanės kompleksų pirkimų komisijų narys (iš pradžių patvirtintas dujų pramonės ministrų S. N. Orudževo, o paskui V. S. Černomyrdino) ir sukaupta patirtis. su užsienio įmonių vadovais galima greičiau rasti tarpusavio supratimą nei su Rusijos. Turėjome kainą, kai norėjome iš Rusijos atstovo įsigyti iš karto du SCADA paketus (nors vienos pakuotės gali prireikti tik po metų) ir, žinoma, tikėjomės gauti nuolaidą. Negavome, atsisakėme įmonės paslaugų ir susiradome kitą įmonę (ir net už mažesnę kainą). Žinodami įmonės rinkos patikimumą (taip pat jos gaminių kokybę, personalą, darbuotojų kvalifikaciją ir pan.), galite sumažinti pirkimo „rizikos“ kainą;

Taikomųjų programų kūrimo, naudojant SCADA sistemą, kaina yra žymiai mažesnė, palyginti su tradiciniu programavimu. Vykdymo sistemų kaina paprastai yra 40 - 60% kūrimo sistemos kainos;

SCADA sistemos įsisavinimo kaina yra palyginti nedidelė (gana kvalifikuotų programuotojų atlyginimai);

SCADA sistemos atsipirkimo kaina priklauso nuo projektų, pagrįstų šia sistema, skaičiaus, bendros viso projekto kainos ir kt. Apytiksliai 2-3 projektų įgyvendinimas gali apmokėti SCADA sistemos pirkimą.

Kai kurių SCADA sistemų rodikliai

iFix SCADA sistema

Sistema iFix SCADA (Intellution, JAV) veikia su Windows NT 4.0/2000 operacine sistema Sistema skirta automatizuoto valdymo sistemų kūrimui mažoms ir vidutinėms įmonėms, t.y. Taikant dujų pramonei – nuo valdymo centro/hidraulinio ardymo lygio iki linijinio gamybos valdymo (LPM) lygio. Šios SCADA sistemos įdiegimas Gazprom LLC taip pat patvirtina šią informaciją (remiantis medžiaga iš svetainės www.intellution.com).

Licencijų laipsnis pagal „iFix“ proceso parametrų skaičių yra toks: 75, 150, 300, 900, neribotas.

Sistema palaiko visas šiuolaikines bazines informacines technologijas, naudojamas automatizuotų procesų valdymo sistemų konstravimui (ORS – ryšiui su valdikliais ir trečiųjų šalių sistemomis, ODBC – ryšiui su duomenų bazėmis). Norint sukurti pažangią įmonės lygio archyvinių duomenų saugyklą, naudojama iHistorian programinė įranga, kuri yra Microsoft SQL Server pagrindu sukurtas paketas, integruotas su iFix. „iFix“ sistemoje yra didžiulė grafinių elementų biblioteka. Tačiau prototipų bibliotekos nėra. Todėl valdymo komandos ir jų dialogo langai turi būti sukonfigūruoti rankiniu būdu. „Visual Basic for Application“ naudojama kaip vidinė programavimo kalba.

Sistemos įrankiai leidžia naudoti žiniatinklio technologijas darbo vietoms tvarkyti pagal interneto naršyklę.

Atsižvelgiant į galimybę naudoti iFix SCADA sistemą DCS lygiu, pažymėtina, kad Intellution tiekia su iFix integruotą programinę įrangą, skirtą programuoti tik valdiklius, pagrįstus Windows NT Embedded (Windows NT Embedded OS), Windows CE ir DOS. Šis metodas apriboja valdiklių diapazoną iki įterptųjų kompiuterių (pavyzdžiui, „Octagon“, „Fast Well“ ir kt.).

SCADA sistemos sekimo režimas

Trace Mode SCADA sistema (Adastra, Rusija) veikia su Windows 98/NT 4.0/2000 operacine sistema. Sistema pirmiausia orientuota į darbą su valdikliais, t.y. automatizuotų procesų valdymo sistemų kūrimui mažiems technologiniams objektams, tokiems kaip hidraulinis ardymas, tai patvirtina mums žinomos Trace Mode programos.

Licencijų gradacija pagal sekimo režimo proceso parametrų skaičių yra tokia: 75, 150, 300, 800, neribota. Sistema palaiko visas šiuolaikines informacines technologijas. OPC technologija gali būti naudojama trečiųjų šalių gamintojų valdikliams ir sistemoms prijungti. ODBC naudojamas prieigai prie duomenų bazių. Mūsų pačių sukurtos tvarkyklės numato tokių valdiklių kaip Lemikon, Emikon ir tt pajungimą (dažniausiai gaminami Rusijoje, kas, deja, mažina patikimumą). Galima naudoti žiniatinklio technologiją kuriant automatizuotas darbo vietas pagal savo žiniatinklio serverį.

Trace Mode taikomosios programinės įrangos kūrimo ideologija yra optimizuota valdiklių ir darbo stočių programavimui nuo galo iki galo, o tai apsunkina aukščiausio lygio automatizuotų procesų valdymo sistemų kūrimą, kai griežtas susiejimas su konkretaus tipo valdikliais yra nereikalingas. Šis metodas sukuria papildomų sunkumų, kai reikia integruoti duomenis iš įvairių šaltinių.

SCADA sistema WinCC

WinCC SCADA sistema (Siemens GmbH, Vokietija) veikia su Windows NT 4.0/2000 operacine sistema. Sistema orientuota į automatizuotų valdymo sistemų kūrimą CC/KS lygmeniu ir sveikatos priežiūros įstaigos lygmeniu (analogu buvo priimti bendrovės pasiūlymai Blue Stream projektui).

Licencijų gradacija pagal WinCC proceso parametrų skaičių yra tokia: 75, 300, 900, 1500, neribota. Sistema palaiko visas šiuolaikines bazines informacines technologijas. Didžiulis įmonės siūlomų variantų skaičius leidžia išspręsti bet kokias automatizuotų procesų valdymo sistemų problemas sveikatos priežiūros įstaigų DP lygmenyje, įskaitant tam skirto archyvavimo serverio, skirto ankstyvam duomenų saugojimui ir skaičiavimo problemų sprendimui, organizavimą. Su ANSI C suderinama kalba naudojama kaip vidinė programavimo kalba. Sistemos įrankiai leidžia naudoti žiniatinklio technologijas darbo vietoms organizuoti pagal interneto naršyklę.

Sistema yra SIMATIC produktų linijos atstovė, kuri užtikrina aukštą integracijos su programavimo programine įranga lygį S5 ir S7 serijų SIMATIC valdikliams. Tai neabejotinas pranašumas kuriant automatizuotą DCS proceso valdymo sistemą.

Monitorius Pro SCADA sistema

SCADA sistema Monitor Pro (Schnaider-Electric, Vokietija) veikia su Windows NT 4.0/2000 operacine sistema. Sistema skirta automatizuotoms valdymo sistemoms kurti vidutinėms įmonėms su paskirstyta valdymo struktūra.

Licencijų gradacija pagal proceso parametrų skaičių yra tokia: 64, 256, 1024, 4096, neribota. Sistema palaiko visas pagrindines šiuolaikines informacines technologijas. Be ODBC technologijos palaikymo, sistemoje yra specialios tvarkyklės, skirtos darbui su ORALCE, SUBASE ir Microsoft SQL Server duomenų bazėmis, leidžiančiomis naudotis visomis „gimtojo“ duomenų formato funkcijomis ir komandomis. Pristatymas taip pat apima daugybę statistinių duomenų apdorojimo ir ataskaitų teikimo funkcijų. Sistemos įrankiai leidžia naudoti žiniatinklio technologijas darbo vietoms organizuoti pagal interneto naršyklę, įskaitant „Pocked PC“ palaikymą. „Visual Basic for Application“ naudojama kaip vidinė programavimo kalba.

Įmonė tiekia programinę įrangą MODICON linijos valdiklių programavimui. Valdiklių algoritminio palaikymo formatas yra sertifikuotas pagal IEC 61131-3 standartą, kuris aprašo 5 valdiklių programavimo kalbas. Sistema palaiko visas 5 kalbas. Programinė įranga yra sklandžiai integruota su Monitor Pro SCADA sistema. Palaikomas automatinis valdiklio duomenų bazės eksportas į SCADA serverio duomenų bazę.

MODICON SCADA sistema ir valdikliai yra plačiai naudojami Rusijos naftos pramonėje (daugiau nei 3000 atvejų).

SCADA sistema OperateIT

OperateIT SCADA sistema (ABB Automation Systems GmbH, Vokietija) veikia su Windows NT 4.0/2000/XP operacine sistema. Sistema skirta kurti paskirstytų automatizuotų procesų valdymo sistemų taikomąsias programas.

Licencijos gradacija pagal proceso parametrų skaičių yra tokia: 75, 150, 300, 900, 1500, 5000, neribota. Sistema palaiko visas šiuolaikines bazines informacines technologijas. Be to, įdiegta unikali Aspect Object technologija, leidžianti saugoti ir automatiškai atnaujinti duomenis apie proceso įrangą (įrangos tipas, jutiklis, tarnavimo laikas, laikas nuo paskutinio remonto ir kt.). Sistema leidžia kurti paskirstytas valdymo sistemas, pagrįstas kliento-serverio technologija. Galima naudoti žiniatinklio technologijas. „Visual Basic“ naudojama kaip vidinė programavimo kalba, kuri, skirtingai nei naudojant VBA („Visual Basic for Application“), leidžia kurti papildomas funkcijas „natūralaus kodo“ forma. Ši funkcija leidžia kurti greitesnes programas, o tai labai svarbu atliekant užduotis, įskaitant skaičiavimo, realiuoju laiku. Sistema apima didelę grafinių prototipų biblioteką, įskaitant valdymo ir blokavimo dialogo langus. HistoryIT programinė įranga naudojama organizuoti įmonės masto archyvo serverį ir naudoti išplėstą statistinių duomenų apdorojimo funkcijų rinkinį.

OPC technologija naudojama bendrauti su valdikliais ir sistemomis. Be to, „tiesiogiai“ palaikomos tokios valdiklių linijos kaip Advant, Freelance 2000, RTU. Bendrovė tiekia ControlIT programinę įrangą valdiklių programavimui, glaudžiai integruotą su OperateIT sistema. Sistema OperateIT apima geriausias Maestro NT sistemos (kurių pagrindu ji buvo sukurta) savybes. „Maestro NT“ sistema naudojama OJSC „Gazprom“ gamybos įmonėse.

Taigi, parinkčių įvairovė (ir atitinkamai funkcinis SCADA sistemos turinys) leidžia naudoti šią programinę įrangą kuriant automatizuotą procesų valdymo sistemą tiek DP SSPU, tiek DP DCS lygiu.

SCADA sistema GAMOS

GAMOS SCADA sistema (PS/AG, JAV) veikia Alpha platformoje, kurioje veikia Open VMS operacinė sistema. Tai į Unix panaši sistema, kuri, viena vertus, padidina sistemos patikimumą, kita vertus, žymiai padidina pačios sistemos savikainą ir priežiūros išlaidas (komponentus, atitinkamų specialistų prieinamumą).

„Debis“ supirkusi bendrovė „T-Systems“ savo SCADA sistemą pozicionuoja naudoti automatizuotose valdymo sistemose KS/HCI/CDP lygmeniu (analogiškai imamos „Blue Stream“ projekto medžiagos).

Naudojant Open VMS operacinę sistemą taikomi tam tikri apribojimai. Pavyzdžiui, tampa sunku naudoti „standartines“ biuro programas (MS Word, MS Excel) ataskaitų ir apskaitos dokumentams generuoti ir apdoroti. Grafinė sąsaja taip pat turės keletą funkcijų, kurios yra neįprastos su IBM suderinamų kompiuterių su Windows operacine sistema vartotojams.

Pagrindinis skirtumas nuo aukščiau paminėtų SCADA sistemų (išskyrus platformą ir operacinę sistemą) yra dujotiekio veikimo modeliavimo blokų buvimas pristatyme. Tačiau atsižvelgiant į tai, kad Šiaurės Stavropolio požeminės dujų saugyklos (SSGS) atveju dujotiekio sistema yra netiesinės struktūros, galimybė naudoti šią modeliavimo sistemą šiam objektui nėra pagrįsta (arba reikalauja papildomo patvirtinimo). Analizuojant būtina atsižvelgti ir į darbų kainą, kad modelis būtų pritaikytas prie SSGS eksploatavimo sąlygų.

Išvados apie SCADA sistemų rodiklius

1) Kalbant apie funkcinius principus, visos nagrinėjamos sistemos paprastai yra panašios.

2) Programavimo technologija yra artima intuityviam automatizuoto proceso suvokimui. Dėl galingo objektinio programavimo šiuos paketus lengva išmokti ir jie yra prieinami daugeliui vartotojų.

3) Visos sistemos gali būti laikomos vienaip ar kitaip atviromis, suteikiant galimybę jas papildyti savo dizaino funkcijomis, turint atvirą protokolą savo tvarkyklių kūrimui, išvystytą tinklo palaikymą, galimybę įtraukti ActiveX objektus ir prieigą prie standartinės duomenų bazės.

4) SCADA sistemomis pagrįstos taikomųjų programų sistemos sukūrimas smarkiai sumažina būtinų žinių kiekį klasikinio programavimo srityje, todėl programuotojai gali sutelkti savo pastangas kuriant taikomąsias programas.

5) SCADA sistemos yra lyderės, palaikančios dešimtis ir šimtus įvairių įmonių vairuotojų.

6) Sistemų patikimumo rodikliai yra maždaug vienodi, ypač atsižvelgiant į tai, kad beveik visose SCADA sistemose veikia Windows NT arba Windows 2000. Išimtis yra GAMOS sistema, kuri veikia Alpha platformoje su OpenVMS operacine sistema. SCADA sistemų kūrėjai Windows NT platformoje turi galimybę realaus laiko plėtinį (RTH) naudoti atliekant sistemos užduotis.

7) Pažymėtina, kad vis dažniau įtraukiami SCADA paketai į integruotas gamybos automatizavimo sistemas ir kiekviename jos lygyje.

Jei manome, kad SCADA sistema bus naudojama visiškai automatizuoti kelių lygių įrenginį, pavyzdžiui, dujų saugyklą, kurios apdorotų parametrų skaičius ne didesnis kaip 20–25 tūkst., tai yra gana realu (sistemos gali apdoroti ne mažiau kaip 64 tūkst. parametrų). Todėl SCADA sistemos pasirinkimas SSGS labai priklauso nuo kriterijų, tiesiogiai nesusijusių su techniniais reikalavimais. Pasak GIPROGAZ centro ir ACS LLC Kavkaztransgaz Instrumentų ir valdymo skyriaus specialistų, patartina naudoti kuo mažiau SCADA sistemų tipų, t.y. Patartina naudoti sistemą, naudojamą dujų skirstymo punktuose arba stiprintuvo kompresorių stotyse valdymo taškuose. Taigi valdymo centrui galima naudoti iFix sistemą (kurią Khadum horizonte naudoja INEKO-A LLC). „iFix“ programa jau veikia keliose OJSC „Gazprom“ patalpose (ypač „Volgotransgaz LLC“ Ivanovo sveikatos priežiūros įstaigoje).

V.V. Radkevičius,

UAB "INEKO-A", Maskva,

A.V. Reunovas,

OJSC „GIPROGAZcenter“, Nižnij Novgorodas,

SCADA-sistema kaip įrankisautomatizuotų procesų valdymo sistemų projektavimas

Kasjanova Jekaterina Nikolajevna

Pramonės automatikos katedros II kurso studentė,

Vasiljeva Natalija Gennadievna

mokslinis vadovas, asistentasPramonės automatikos katedra,

federalinės valstybinės biudžetinės aukštojo profesinio mokymo įstaigos „Ufos valstybinis aviacijos technikos universitetas“ filialas Kumertau

Šiuolaikinė gamyba neapsieina be automatikos. Automatinės procesų valdymo sistemos (APCS) padidina darbo našumą, užtikrina gamybos saugą, padidina produkcijos išeigą, sumažina defektų procentą, taupo resursus ir leidžia 10–15 metų pailginti technologinių įrenginių tarnavimo laiką. Tačiau svarbiausia, kad automatizuotos procesų valdymo sistemos garantuotų gaminių kokybę, nuo to priklauso, kiek produktas bus konkurencingas rinkoje.

SCADA sistemos yra plačiausiai naudojamos sistemos kuriant įmonių pramonės valdymo sistemas. Jie yra neatsiejama šiuolaikinių automatizuotų procesų valdymo sistemų, arba kaip dar vadinama vizualizavimo aplinka, dalis. SCADA sistema įgyvendina visas pagrindines matuojamos ir stebimos informacijos vizualizavimo, duomenų ir komandų perdavimo stebėjimo ir valdymo sistemai funkcijas.

SCADA sistema susideda iš instrumentinių ir vykdomųjų kompleksų. Priemonių rinkinys skirtas specifinei programinei įrangai automatizuotoms darbo vietoms kurti technologams, operatoriams, dispečeriams ir kt. vykdomasis kompleksas diegia sukurtą programinę įrangą konkrečioje veiklos aplinkoje.

SCADA sistemos suteikia šias pagrindines galimybes:

siūlo mygtukus, sukamuosius valdiklius ir kitus valdiklius, suteikiančius galimybę valdyti technologinį procesą;
siūlo įvairių rodiklių ir grafikų rinkinį, suteikiantį galimybę atvaizduoti informaciją apie procesą;
suteikia galimybę kurti įvairaus pobūdžio ataskaitas ir archyvus;
siūlo supaprastintą algoritmų kūrimo kalbą, kuri leidžia kurti automatizuotas procesų valdymo sistemas technologams, neturintiems programavimo aukšto lygio kalbomis patirties;
siūlo įrankius sukurtų algoritmų ir technologinių procesų dokumentavimui;
Įrangos, teikiančios analoginius ir atskiruosius signalus, įvestis ir išvesties tvarkyklės;
tinklo funkcijos, leidžiančios keistis duomenimis tarp kompiuterių, prijungtų prie to paties tinklo, skelbti ataskaitas tinkle arba valdyti procesą iš nuotolinio kompiuterio per internetą.

Tikriausiai Rusijoje nėra pramonės, kurioje SCADA – TRACE MODE sistema – nebūtų įdiegta. Tačiau daugelyje įmonių visa atsakomybė už procesų parametrų stebėjimą, duomenų archyvavimą ir sprendimų priėmimą kritinėse situacijose vis dar priskiriama sprendimų priėmėjų profesionalumui ir subjektyvumui. OJSC KumAPP galvanizavimo parduotuvė nėra išimtis. Pabandykime suprojektuoti automatizuotą proceso valdymo sistemą galvaninės dangos dengimui: anodinė oksidacija naudojant TRACE MODE SCADA sistemą.

Automatizuotų procesų valdymo sistemų privalumai yra akivaizdūs, tačiau šios sistemos yra labai brangios, todėl ne visos įmonės gali sau leisti tokią „prabangą“. Kaip modernizuoti gamybą neišleidžiant pinigų? Tai užduotis, su kuria susiduria kiekvienas vadovas. Šiame straipsnyje bus pasiūlytas vienas iš būdų tai išspręsti naudojant TRACE MODE SCADA sistemą.

Anodinė oksidacija yra vienas iš pagrindinių aliuminio ir jo lydinių apsaugos nuo korozijos būdų. Kartu su aukštomis apsauginėmis savybėmis anodinė plėvelė taip pat pasižymi didelėmis sukibimo savybėmis, todėl yra geras pagrindas dažų ir lako dangoms.

Anodinių dangų fizinės ir mechaninės savybės priklauso nuo daugybės technologinių parametrų: temperatūros, tirpalo lygio ir pH, elektrolito rūgštingumo ir temperatūros, srovės tankio, technologinio proceso trukmės.

Anodinės oksidacijos technologinis procesas susideda iš šių operacijų:

ofortas;
nuplauti šiltu vandeniu;
pašviesinimas;
anodavimas;
nuplaukite šaltu tekančiu vandeniu;
nuplauti karštu vandeniu;
anodo plėvelės užpildymas.

Visos šiuolaikinės SCADA sistemos leidžia sukurti grafinę sąsają, kuri palengvina dialogą tarp operatoriaus ir mašinos. Tarp SCADA sistemų paplitusi vektorinė grafika, kuri leidžia kurti atskirus grafinius objektus, atlikti su jais įvairias operacijas, užtikrinti vaizdo dinamiškumą keičiant vaizdą formuojančių objektų mastelį, judinimą, sukant, keičiant spalvą.

Grafinė aplinka TRACE MODE siūlo įrankius tokiems grafiniams primityvams kaip linijos, polilinijos, kreivės, stačiakampiai, plokščios figūros, trimatės figūros, taip pat įvairūs mygtukai, tendencijos, jungikliai, reikšmių rodymo įrenginiai, slankiklio valdiklis ir kt. diagramas. Daugybė grafinių primityvų leidžia sukonfigūruoti dinaminio vaizdo ypatybes, kurios leidžia padaryti vaizdą dinamišką (užpildymas, kontūras ir pan.). Daugelis objektų leidžia konfigūruoti konkretaus veiksmo vykdymą, kai paspaudžiate arba atleidžiate kairįjį pelės mygtuką. Daugelis grafinių objektų leidžia keisti uždaros figūros užpildymo spalvą, priklausomai nuo to, ar parametras priklauso tam tikram diapazonui. Aukščiau pateiktų įrankių panaudojimo, siekiant sukurti automatizuotą galvanizavimo proceso valdymo sistemą, rezultatai pateikti 1 pav.

1 paveikslas – operatoriaus darbo vietos grafinio ekrano vaizdas

Dinaminių ir statiškų vaizdų derinys leidžia gauti intuityvų technologinio proceso vaizdą ekrane. 2 paveiksle parodytoje mnemoninėje diagramoje yra statinis ir dinaminis vaizdas.

Statinį vaizdą vaizduoja vamzdžiai, siurbliai ir konteineriai. Dinamišką vaizdą vaizduoja konteinerio dalis, leidžianti parodyti skysčio lygį jame.

2 pav. – Mnemoninė skalavimo vonios schema

Nuo šios operacijos kaip objektas buvo pasirinkta skalavimo vonia

plovimas, nes technologinio proceso metu kartojama mažiausiai keturis kartus, be to, lygis vonioje gali keistis dėl garavimo (skalavimo šiltame vandenyje), skysčio pašalinimo iš dalių paviršiaus.

Patogu pateikti technologinio parametro pokyčių dinamiką laikui bėgant šio parametro kitimo priklausomybės forma. Dėl šios priežasties SCADA sistemose plačiai naudojami objektai, leidžiantys atvaizduoti tam tikro parametro pokytį laikui bėgant. Tokie objektai vadinami tendencijomis. Realaus laiko tendencija rodo parametro pasikeitimą realiuoju laiku. Paprastai tendencijose yra slinkties juosta, leidžianti grįžti „atgal“ ir pamatyti, kas nutiko anksčiau gamyboje, arba grįžti į „dabartinį laiką“. Skysčio lygio rodymo tendencija parodyta 3 paveiksle.

3 pav. Skysčio lygio tendencija.

Daugelyje pramonės šakų būtina kontroliuoti vieną ar kitą parametrą, kad būtų išvengta nelaimingų atsitikimų ir įrangos gedimų. SCADA sistemos leidžia valdyti gamybos proceso parametrų reikšmes. Tačiau vien stebėjimo parametrų daugeliu atvejų nepakanka informuoti operatorių apie avarinę situaciją, parametro reikšmės artumą prie avarinės reikšmės ir vesti visų įvykusių avarinių situacijų apskaitą. Visos šiuolaikinės SCADA sistemos, įskaitant TRACE MODE, leidžia dirbti su aliarmais ir įvykiais.

Sistema leidžia konfigūruoti analoginius pavojaus signalus, nustatant skirtingus stebimo parametro verčių diapazonus. Nagrinėjamoje sistemoje, skysčiui pasiekus AVU lygį, įsijungia aliarmas. Jai imituoti buvo naudojamas lamp_alarm_red0 vaizdo klipas.

Be to, TRACE MODE leidžia nustatyti įvykio ar pavojaus signalo ir kategorijos atitiktį. Kategorija rodo pranešimo svarbą vartotojui. Kategorijų nustatymo parinktis parodyta 4 paveiksle.

4 pav. Pranešimų žodyno kategorijų nustatymo parinktis

Pavojaus signalai ir įvykiai gali būti atspindėti naudojant specialų objektą – aliarmo ataskaitą arba gamybos būsenos ataskaitą. Informacija apie įvykį arba pavojaus signalą gali būti saugoma tekstiniame faile, vadinamame aliarmo ataskaita (5 pav.).

5 pav. Pavojaus pranešimo parinktis

SCADA sistema, kaip automatinių procesų valdymo sistemų projektavimo įrankis, turi šiuos privalumus:

projekto vystymo greitis; mokymosi paprastumas;
palaikomos komunikacijos priemonės;
sudėtingo duomenų apdorojimo funkcijų prieinamumas; atvirumo laipsnis kūrėjui (COM ir ActiveX palaikymas jungiantis vartotojo programų modulius, taip pat OPC, ODBC, OLE DB);
techninės dokumentacijos kokybė (išsamumas, pateikimo aiškumas, klaidų skaičius);
Įrangos emuliacijos režimo prieinamumas derinimui;
vidinių grafinių redaktorių, leidžiančių atsisakyti naudoti išorinius redaktorius, tokius kaip „CorelDraw“ ar „Photoshop“, buvimas;
standartinių grafinių failų formatų palaikymas;
techninės pagalbos kokybė (atsakymų į vartotojo klausimus laikas, techninės pagalbos karštosios linijos prieinamumas).

Bibliografija:

Efimov I. P., Soluyanov D. A. SCADA - Trace Mode sistema. Uljanovskas: Uljanovsko valstybinis technikos universitetas, 2010 m. – 158 p.
Lopatin A.G., Kireev P.A. SCADA pagrindu sukurtų valdymo sistemų kūrimo metodika – sekimo režimo sistemos: mokomasis vadovas / Rusijos chemijos technologijos universitetas. Mendelejeva D.I., Novomoskovsko institutas Novomoskovskas, 2007. – 112 p.
Pyavchenko T. A. Automatizuotų procesų valdymo sistemų projektavimas SCADA sistemoje. Techninių disciplinų „Automatizuotos informacijos ir valdymo sistemos“ bei „Integruotos projektavimo ir valdymo sistemos“ vadovėlis. Taganrog: TRTU leidykla. 2007.–78 p.

Ką turėtų sugebėti SCADA sistema?

Neabejotina, kad automatizuotos procesų valdymo sistemos daugeliu atvejų yra organizacinės ir techninės sistemos, o tai reiškia asmens (operatoriaus) atliekamų funkcijų buvimą.

Prieš kelis dešimtmečius šias funkcijas daugiausia sudarė stebėjimo prietaisai ir tiesioginis rankinis proceso valdymas.

Kompiuterizacijos bangoms pasiekus gamybos sektorių, operatorių staliniuose kompiuteriuose pradėjo atsirasti kompiuteriai, kuriuose operatoriaus ir proceso sąveika buvo vykdoma naudojant programinę įrangą, bendrai vadinamą SCADA.

Vis dar nėra aiškaus atsakymo į klausimą: ar būtina naudoti specializuotą SCADA programinę įrangą? Pažymėtina, kad net ir tie, kurie savo projektuose naudoja tokią programinę įrangą, neturi bendro sutarimo, kaip turi atrodyti „ideali“ SCADA sistema ir kokius reikalavimus ji turi atitikti. Nėra aiškaus atsakymo į šiuos klausimus, kaip ir nėra vieno teisingo požiūrio į pramoninės automatikos sistemų projektavimą.

Būtina atskirti SCADA programinę įrangą, veikiančią kaip konkretaus objekto automatizuoto procesų valdymo sistemos dalis, ir programinių įrankių rinkinį, skirtą tokiai programinei įrangai kurti, atitinkamai SCADA sistemų kūrimo priemonių vertinimo kriterijus ir jų tinkamumą tam tikros taikymo užduoties įgyvendinimas turėtų būti plokštumoje, šiek tiek skiriasi nuo automatizuoto proceso valdymo sistemos aukščiausio lygio taikomosios programinės įrangos reikalavimų. Nepaisant to, abu programinės įrangos tipai yra labai glaudžiai susiję (pavyzdžiui, prietaisų sistemos veikimo laiko komponentai yra tiesiogiai naudojami objektinėje programinėje įrangoje), todėl juos vadinsime SCADA sistemomis.

Pirmiausia pažvelkime į pagrindines funkcijas, kurios priskiriamos bet kuriai SCADA sistemai, neatsižvelgiant į tai, ar tai yra plačiai atkartotas gerai žinomos įmonės produktas, ar sukurtas įmonės valdymo sistemos skyriaus specialistų savo specifiniams poreikiams.

Nebijodami būti banalūs, dar kartą išverskime į rusų kalbą „SCADA sistemos“ (Supervisory Control And Data Acquisition System) – duomenų rinkimo ir operatyvinio siuntimo valdymo sistemos – sąvoką. Norėčiau pabrėžti, kad pavadinime yra dvi pagrindinės SCADA sistemai priskirtos funkcijos:

duomenų apie kontroliuojamą technologinį procesą rinkimas,

technologinio proceso kontrolė, kurią įgyvendina atsakingi asmenys, remdamiesi surinktais duomenimis ir taisyklėmis (kriterijais), kurių įgyvendinimas užtikrina didžiausią technologinio proceso efektyvumą ir saugumą.

Pagal tradicinę automatizuotų valdymo sistemų „I“P aparatinės įrangos struktūrą, SCADA sistemos pramoninės automatikos sistemų programinėje hierarchijoje atlieka šias pagrindines funkcijas.

1. Informacijos apie valdomus technologinius parametrus priėmimas iš žemesnio lygio valdiklių ir jutiklių.
2. Gautos informacijos išsaugojimas archyvuose.
3. Antrinis gautos informacijos apdorojimas.
4. Technologinio proceso eigos, taip pat gautos ir archyvuojamos informacijos grafinis atvaizdavimas lengvai skaitoma forma.
5. Operatoriaus komandų priėmimas ir perdavimas žemesnio lygio valdikliams ir pavaroms.
6. Įvykių, susijusių su kontroliuojamu technologiniu procesu ir už sistemos eksploataciją ir priežiūrą atsakingo personalo veiksmais, registravimas.
7. Eksploatavimo ir techninės priežiūros personalo informavimas apie aptiktus avarinius įvykius, susijusius su kontroliuojamu technologiniu procesu ir automatizuotos procesų valdymo sistemos programinės ir techninės įrangos veikimu, registruojant personalo veiksmus avarinėse situacijose.
8. Ataskaitų ir kitų ataskaitinių dokumentų formavimas remiantis archyvine informacija.
9. Keitimasis informacija su automatizuota įmonės valdymo sistema (arba, kaip dabar paprastai vadinama, integruota informacine sistema).
10. Tiesioginis automatinis technologinio proceso valdymas pagal nurodytus algoritmus.

Pabandžius trumpai apibūdinti pagrindines funkcijas, galima teigti, kad SCADA sistema renka informaciją apie technologinį procesą, suteikia sąsają su operatoriumi, išsaugo proceso istoriją ir automatiškai kontroliuoja procesą tiek, kiek reikia.

Čia pateiktas SCADA sistemų atliekamų funkcijų sąrašas nepretenduoja į absoliutų išsamumą.

Be to, pats kai kurių funkcijų buvimas ir jų įgyvendinimo apimtis įvairiose sistemose labai skiriasi. Dažnai programinė įranga, daug dėmesio skirianti operatoriaus sąveikos funkcijoms (vizualizacija ir kt.), vadinama MMI (Man Machine Interface) arba HMI (Human Machine Interface) paketais.

Verta atkreipti dėmesį į tokią funkciją kaip automatinis valdymas. Nors beveik visos žinomos instrumentinės SCADA sistemos suteikia galimybę tiesiogiai automatiškai valdyti technologinį procesą, procesų valdymo sistemos kūrėjas jau projektavimo etape turėtų atidžiai apsvarstyti galimybę sujungti automatinio valdymo ir operatoriaus sąsajos funkcijas viename kompiuteryje. Nors šis derinys leidžia sutaupyti aparatinės įrangos, jis taip pat gali turėti nemažai neigiamų pasekmių.

Pirma, gali pasirodyti, kad operacinės stoties operacinė sistema (šiuo metu populiariausia yra Windows) neužtikrina konkrečiam technologiniam procesui reikalingo SCADA sistemos atsako greičio ir/ar determinizmo.

Antra, netinkami operatoriaus veiksmai arba neleistinos programinės įrangos paleidimas gali sukelti visišką operatoriaus stoties „sugedimą“ ir „užšalimą“. Nors kai kurie „Windows NT“ realaus laiko plėtiniai teigia apsaugantys nuo tokio pobūdžio problemų, tai galioja tik tol, kol gedimas nepaveiks atminties valdymo sistemos. Tačiau net ir esant „švelniam užšalimui“, pakartotinis „karštas“ kompiuterio paleidimas iš naujo yra labai problemiškas, o operatoriaus ranka, pamačiusi „mėlyną Windows“ ekraną, instinktyviai siekia mygtuko Reset, prieš kurį bet koks realiu laiku. plėtiniai yra bejėgiai.

Žinoma, yra gana didelė inercinių sistemų klasė (pavyzdžiui, oro temperatūros reguliavimo sistema šiltnamyje), kur kelios minutės, praleistos perkraunant valdymo kompiuterį, nesukelia jokių pastebimų neigiamų pasekmių. Tokio tipo sistemoms gali būti visiškai priimtinas „viskas viename“ kompiuterio sprendimas su tinkama apsauga su laikmačiu.

Akivaizdu, kad anksčiau išvardytas funkcijas gali atlikti taikomoji programa (taikomųjų programų rinkinys), sukurta beveik bet kuria aukšto lygio bendrosios paskirties kalba. Be to, pagal greitį, resursų intensyvumą ir kitus programinės įrangos efektyvumo rodiklius tokia programa netgi gali pralenkti panašią programinę įrangą, sukurtą naudojant specializuotas instrumentines SCADA sistemas.

Sprendžiant, ar rašyti programinę įrangą pačiam, ar tam naudoti instrumentinę SCADA sistemą. Pirmiausia turėtumėte atsakyti į šiuos klausimus.

Kokio dydžio projektas?

Kokie terminai?

Kiek žmonių dalyvaus kuriant programinės įrangos dalį, kokia programinės įrangos kūrėjų kvalifikacija ir ar jie turi patirties šioje srityje?

Kokios yra tolimesnės sistemos plėtros perspektyvos (ypač dėl informacijos pajėgumų, esamų operatorių darbo vietų atnaujinimo ir naujų)?

Koks yra darbuotojų, kurie prižiūrės sistemą eksploatacijos metu, įskaitant jos veikimo algoritmų pakeitimus, skaičius ir kvalifikacija?

Iš esmės atsakymai į šiuos klausimus ir 3,4,5 punktų išlaidų sąmatos daugeliu atvejų leidžia pasakyti, ką rašyti matematiką viršutiniam automatizuoto procesų valdymo sistemos lygiui. Noriu pabrėžti, kad SCADA sistemos – tai visų pirma efektyvaus aukščiausio lygio programinės įrangos automatizuotoms procesų valdymo sistemoms kūrimo įrankis. Tad nereikėtų tikėti SCADA paketų tiekėjais, kurie teigia, kad įsigijus jų produktą vartotojui visiškai nereikės įtraukti kvalifikuotų programavimo specialistų.

Tuo pačiu, daugeliu atvejų SCADA sistemos tikrai leidžia žymiai pagreitinti aukštesnio lygio programinės įrangos automatizuotoms procesų valdymo sistemoms kūrimo procesą, nereikalaujant kūrėjui žinių apie šiuolaikines bendrosios paskirties procedūrinio programavimo kalbas. Ne paslaptis, kad automatizuoto technologinio proceso subtilybes supranta tik technologas ar kitas technologinio personalo atstovas, kuris, kaip taisyklė, neturi programavimo įgūdžių. SCADA sistema turi būti prieinama ne tik kūrėjui, bet ir galutiniam kuriamos automatizuoto procesų valdymo sistemos vartotojui, nes sistemos išvaizdą lemia ir gali keisti tiek kūrėjas, tiek vartotojas.

Be prieinamumo, SCADA sistema turėtų pasižymėti maksimaliu atvirumu. Labai dažnai SCADA sistemos turi labai specifinius keitimosi duomenimis su įvesties/išvesties įranga mechanizmus. Be to, daugelis SCADA sistemų turi integruotą įvesties/išvesties įrenginių palaikymą, o tai, viena vertus, riboja kūrėją/vartotoją pasirenkant technines priemones, kuriomis remiantis kuriama sistema, ir, kita vertus, Dėl šios priežasties labai sunku įdiegti vietoje prieinamų valdiklių ir ryšio su objektu įrenginius, taip pat naujai atsirandančias valdiklių ir įrenginių serijas ir modelius.

Yra dar vienas nemalonus momentas, kai aparatinės įrangos palaikymas yra integruotas į SCADA sistemą. Esmė ta, kad SCADA sistemų gamintojai, kurie turi savarankiškai rašyti įvairių tipų įrangos tvarkykles, labai retai sugeba sukurti kokybišką tvarkyklę, kuri palaikytų visas aptarnaujamos techninės įrangos funkcionalumą. Be to, tokiose tvarkyklėse dėl gilaus testavimo stokos atsiranda erzinančių klaidų, kurios nustatomos projekto kūrimo stadijoje arba, dar blogiau, užsakovui eksploatuojant sistemą. Dėl to milžiniškos pastangos dedamos taisant klaidas ir kuriant naujas tvarkykles, o tikrai efektyvią ir praktiškai be klaidų tvarkyklę gali parašyti tik pats aparatūros gamintojas. Akivaizdu, kad SCADA paketo gamintojas pirmiausia turi laiku pašalinti klaidas ir pagerinti paties SCADA paketo funkcionalumą.

Vidutinis investuotų lėšų įvertinimas ir efektyvus panaudojimas – sistemos kaina, kūrimo kaštai ir darbų, susijusių su automatizuotų procesų valdymo sistemų kūrimu, priežiūra ir plėtra, kaina turėtų būti minimali. Jei visi kiti dalykai yra vienodi, šis reikalavimas yra pats reikšmingiausias ir, ko gero, lemiamas renkantis SCADA sistemą. SCADA sistemų kūrėjai visada stengiasi iš savo produkto pardavimo išgauti maksimalią naudą (tai visai suprantama), kurdami savo verslą ant run-time sistemų ir daugybės skirtingų funkcionaliai užbaigtų komponentų pardavimų, mokamų mokymų. mokamus atnaujinimus ir mokamą palaikymą. Tokiu atveju sistemos integratorių įmonės ar įmonės TTI automatizuoto valdymo sistemų grupės vadovo, atsakingo už programinės įrangos kūrimo metodo ir priemonių parinkimą, užduotis yra įvertinti numatomas laiko ir finansines išlaidas programinei įrangai sukurti, priežiūrai. ir vėlesnis sukurtos automatizuotos procesų valdymo sistemos kūrimas naudojant įvairius kūrimo įrankius.

Reikėtų pažymėti dar vieną dalyką. Ankstesnėse diskusijose nebuvo užsiminta apie operacines sistemas, kurios gali paleisti duomenų rinkimo ir operatyvinio siuntimo valdymo programinę įrangą. Jau kelerius metus įvairiuose leidiniuose, skirtuose pramoninei automatizacijai, diskusijos apie tam tikras SCADA sistemas apsiriboja diskusijomis apie tai, kokia bloga yra DOS operacinė sistema, koks nepatikimas yra „Windows“, koks geras yra QNX ar OS-9. Noriu pažymėti, kad operacinės sistemos parametrų reikalavimus turėtų nustatyti programos užduotis. Kalbant apie aukštesnio lygio automatizuoto procesų valdymo programinę įrangą, reikėtų atsižvelgti ir į tai, kad čia neatsiejama sistemos dalis yra žmogus, kurio reakcijos į įvykius laikas yra nedeterminuotas ir dažnai gana ilgas. Be to, negalima ignoruoti pasaulinės programinės įrangos rinkos vystymosi tendencijų.

Aukščiausias bet kurios automatizuotos sistemos lygis, be abejo, yra žmogus. Tačiau šiuolaikinėje techninėje literatūroje viršutinis lygis suprantamas kaip aparatinės ir programinės įrangos kompleksas, atliekantis pusiau automatinio valdymo sistemos valdymo bloko vaidmenį, kurio šerdis yra kompiuteris arba galingesnis kompiuteris. Žmogus operatorius įeina į sistemą kaip viena iš funkcinių viršutinio valdymo lygio grandžių. Šis požiūris turi ir teigiamų, ir neigiamų pusių. Teigiama yra tai, kad operatoriaus pareigos šiuo atveju yra iš anksto nustatytos ir iš jo nereikia turėti išsamių žinių apie technologinį procesą. Kitaip tariant, procesą gali valdyti ne tik kvalifikuotas technologas. Neigiami aspektai yra pasekmė to, kad valdymo lankstumas mažėja sumažėjus įtakai procesui.

Šiuo atžvilgiu procesų valdymo sistemų kūrėjai turi atsižvelgti į papildomus reikalavimus. Būtina atsižvelgti ne tik į aparatinę proceso sudedamąją dalį, ne tik parinkti įrangos darbo režimus, bet ir sukurti patikimą ir teisingai veikiančią programinę įrangą. Žinoma, optimaliausias variantas – darbą organizuoti taip, kad už proceso schemą, už įrangos parinkimą ir derinimą bei programinės įrangos kūrimą būtų atsakinga ta pati kūrėjų grupė. Tokiu atveju kūrėjai turi būti vienodai stiprūs tiek konkretaus proceso technologijoje, tiek specialios įrangos naudojimu, tiek kompleksinių valdymo, aptarnavimo ir komunikacijos programų rašymu. Tačiau pasirinkti tokią komandą gali būti sunku.

Siekiant supaprastinti procesų valdymo sistemos programinio komponento kūrimą, dabar naudojamos vadinamosios MMI (Man-Machine Interface) ir SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) programos. Šių paketų naudojimas leidžia automatizuotai kurti automatizuotos valdymo sistemos programinę įrangą; vykdyti technologinio proceso stebėjimą ir kontrolę realiu laiku; gauti ir apdoroti informaciją apie procesą patogia forma.

Įdomiausias ir iš pirmo žvilgsnio paprastas etapas naudojant SCADA sistemas yra technologinio proceso modeliavimas monitoriaus ekrane. Sistemos grafinė sąsaja, panaši į Windows, yra intuityvi ir paprasta. Pavarų, elektros variklių, vožtuvų, rezervuarų, vamzdynų ir kitos procese naudojamos įrangos montavimas yra vos vienu spustelėjimu. Įrangos parametrus susieti su proceso poreikiais taip pat paprasta ir tai galima padaryti keliais paspaudimais. Globalūs ir „taktiniai“ procesų parametrai įvedami į formas, išdėstytas lentelių arba duomenų bazių pavidalu. Įdiegti standartiniai proceso valdikliai, o valdymo jutikliai apklausiami. Tada galite spustelėti mygtuką „Pradėti“ ir pradėti technologinį procesą. Tai nutinka teoriškai arba demonstruojant tam tikros SCADA sistemos galimybes. Tačiau praktiškai viskas yra sudėtingiau.

Proceso valdymo sistemų kūrimas naudojant SCADA sistemas, nepriklausomai nuo proceso ir konkretaus SCADA paketo, apima šiuos pagrindinius veiksmus:

visos sistemos architektūros kūrimas. Proceso valdymo sistema yra sukurta kliento-serverio architektūroje. Nustatoma atskirų automatikos mazgų funkcinė paskirtis ir jų sąveika;
taikomosios valdymo sistemos sukūrimas kiekvienam automatikos mazgui (tiksliau, šio mazgo automatizuoto valdymo algoritmas);
avarinių situacijų analizė ir šalinimas;
procesų valdymo sistemų lygių sąveikos klausimų sprendimas; ryšio linijų parinkimas, mainų protokolai; įvairių posistemių loginės sąveikos algoritmų kūrimas;
galimo sistemos išplėtimo ar modernizavimo klausimų sprendimas;
operatoriaus sąsajų kūrimas;
sistemos programinės ir techninės įrangos derinimas.

Visi šie klausimai turi būti sprendžiami aukščiausio lygio procesų valdymo sistemos projektavimo ir kūrimo stadijoje, kitaip gali susidaryti situacijos, kai įvairūs funkciniai technologinio proceso moduliai bus sunkiai susieti su ideologiškai vieninga valdymo sistema. techninis įgyvendinimas. SCADA sistemos naudojimas leidžia gana sėkmingai atlikti visus aukščiau išvardintus projektavimo ir derinimo etapus.

Kaip veikia SCADA sistemos

SCADA paketai susideda iš kelių programinės įrangos blokų: prieigos ir valdymo modulių, signalizacijos, realaus laiko duomenų bazių, duomenų bazių ir įvesties/išvesties bei avarinių modulių.

Pagrindinis reikalavimas SCADA sistemoms yra teisingas veikimas realiuoju laiku. Be to, pagrindinis prioritetas perdavimo ir apdorojimo metu teikiamas signalams, ateinantiems iš technologinio proceso arba į jį ir turintiems įtakos jo eigai. Jie yra svarbesni net už prieigą prie disko ar operatoriaus veiksmus, tokius kaip pelės judinimas ar langų sumažinimas. Šiems tikslams daugelis paketų yra diegiami naudojant realaus laiko OS operacines sistemas, tačiau pastaruoju metu vis daugiau kūrėjų savo SCADA produktus kuria Microsoft Windows NT platformoje, integruodami į ją RTX (Real Time Extension) kietąsias realiojo laiko posistemes. Taikydami šį metodą, kurdami kelių lygių sistemas galite naudoti Windows NT kaip vieną OS, naudoti standartines Win32 API funkcijas ir kurti integruotas informacines sistemas – automatizuotas valdymo sistemas.

Duomenų šaltiniai SCADA sistemose gali būti šie.

Tvarkyklės bendravimui su valdikliais. Ryšio vairuotojų patikimumas yra labai svarbus. Vairuotojai privalo turėti priemones, apsaugančias ir atkuriančias duomenis gedimų atveju, automatiškai pranešti operatoriui ir sistemai apie ryšio nutrūkimą, o esant reikalui – skambinti aliarmu.
Reliacinės duomenų bazės. SCADA sistemos palaiko protokolus, nepriklausomus nuo duomenų bazės tipo, todėl populiariausios DBVS gali veikti kaip duomenų šaltinis: Access, Oracle ir kt. Šis metodas leidžia greitai keisti technologinio proceso nustatymus ir analizuoti jo eigą už realaus ribų. - laiko sistemos, įvairiais būdais, specialiai sukurtos šiam tikslui programos.
Programos, kuriose yra standartinė DDE (dinaminio duomenų mainų) sąsaja arba OLE (objektų susiejimo ir įterpimo) technologija, leidžianti įtraukti ir įterpti objektus. Tai suteikia galimybę naudoti net kai kurias standartines biuro programas, tokias kaip Microsoft Excel, kaip duomenų šaltinį.

Įeinančių ir perduodamų duomenų įvestis organizuojama kaip specialių funkcinių blokų sistema. Aktuali informacija apie procesą saugoma specialiose I/O duomenų bazėse. Įvesties blokai gauna informaciją ir transformuoja ją į formą, tinkamą tolesnei analizei ir apdorojimui. Apdorojimo blokai įgyvendina stebėjimo ir valdymo algoritmus, tokius kaip PID valdymas, delsimas, sumavimas, statistinis apdorojimas; Su skaitmeniniais duomenimis gali būti atliekamos Būlio algebros operacijos ir pan., išėjimo blokai perduoda valdymo signalą iš sistemos į objektą. Ryšiui su objektais naudojamos plačiai naudojamos sąsajos RS-232, RS-422, RS-485, Ethernet. Norint padidinti perdavimo greitį, naudojami įvairūs duomenų kaupimo talpykloje metodai, kurie pašalina perkrovas mažos spartos tinkluose. Kitaip tariant, jei du skirtingi klientai vienu metu prašo tų pačių duomenų iš serverio, jis valdikliui siunčia ne dvi užklausas, o tik vieną, grąžindamas duomenis iš talpyklos antrajam klientui.

Bene svarbiausias momentas kuriant automatizuotą procesų valdymo sistemą yra valdymo sistemos organizavimas, kuris užtikrintų patikimumą ir operatyvų avarinių situacijų valdymą tiek pačioje valdymo sistemoje, tiek technologiniame procese. Pavojaus signalizacija ir avarinių situacijų apdorojimas technologiniame procese daugumoje SCADA sistemų yra priskirtas atskiram moduliui, turinčiam aukščiausią prioritetą. Valdymo sistemos patikimumas pasiekiamas naudojant karštą atsarginę kopiją. Galite rezervuoti viską: serverį, atskiras jo užduotis, tinklo ryšius ir individualius (arba visus) ryšius su įranga. Atleidimas vyksta pagal išmanųjį algoritmą: kad nebūtų dvigubai apkrautas tinklas, pagrindinis serveris sąveikauja su įranga ir periodiškai siunčia pranešimus atsarginiam serveriui, kuris atmintyje išsaugo esamą sistemos būseną. Jei pirminis serveris sugenda, atsarginis serveris perima ir veikia tol, kol pradės veikti pirminis serveris. Iš karto po to pagrindinio serverio duomenų bazės atnaujinamos atsarginio serverio duomenimis ir valdymas grįžta į pagrindinį serverį.

Visos SCADA sistemos yra atviros tolesniam plėtrai ir tobulinimui ir turi šiems tikslams įmontuotas aukšto lygio kalbas, dažniausiai Visual Basic, arba leidžia prijungti vartotojo parašytus programų kodus. Be to, prie sistemų galima prijungti kitų įmonių kūrimą, ActiveX objektus ir standartinius Windows DLL. Šioms technologijoms įgyvendinti buvo sukurti specialūs įrankiai ir specializuota sąsaja.

SCADA sistemą galima integruoti su įvairiais tinklais: kitomis SCADA sistemomis, įmonės biurų tinklais, įrašymo ir signalizacijos tinklais (pavyzdžiui, apsaugos ir gaisro signalizacija) ir kt. Kad efektyviai veiktų šioje nevienalytėje aplinkoje, SCADA sistemos naudoja standartinius NETBIOS ir TCP/IP protokolus. Vien TCP/IP protokolo paminėjimas jau rodo, kad SCADA sistemos gali veikti ir internete, juolab kad operatyvinės ir statinės informacijos apie procesą perdavimas į svetaines tampa vis svarbesnis.

Baigdamas norėčiau pasakyti, kad procesų valdymo sistemų sąvoka iš pradžių yra platesnė nei SCADA. Kai literatūroje kartais kalbama apie SCADA sistemas, ty procesų valdymo sistemas, tai nėra visiškai teisinga. SCADA buvo sukurta specialiai kaip sistemos, leidžiančios operatoriui teikti informacines paslaugas aukščiausiu proceso valdymo lygiu. Tačiau jie negali užtikrinti visiškai automatizuoto valdymo iš viršaus į apačią, jei tik dėl tos paprastos priežasties, kad tai tik programinės įrangos produktas, įdiegtas asmeniniame kompiuteryje. O bet koks technologinis procesas, be to, reikalauja įvairios specifinės įrangos ir tai vyksta realiame gyvenime, o ne virtualioje aplinkoje.

Tačiau dabartinė pakankamai sudėtingų automatizuotų valdymo sistemų kūrimo praktika rodo, kad SCADA sistemų panaudojimas projektuojant procesų valdymo sistemas žymiai supaprastina kūrėjų gyvenimą ir leidžia organizuoti patikimą ir kokybišką kontrolę sistemų veikimo metu.

Kai kurių SCADA sistemų naudojimas dujų pramonėje. Šiuolaikinės procesų valdymo sistemų konstravimo koncepcijos remiantis SCADA sistemomis Procesų valdymo sistemos scada istorijos paskirties standartai

PAGRINDINĖS SCADA SISTEMOS UŽDUOTYS:

KOKIE SCADA KOMPONENTAI YRA SVARBIAUSI EKSPLOATUOTI IR KODĖL?

SISTEMOS LYGIAI NAUDOJANT SCADA

ĮMONĖS VALDYMAS

SCADA FUNKCIJOS

UŽSIENIO SCADA SISTEMOS

BUITINĖS SCADA SISTEMOS

Užsienio ir vidaus SCADA lyginamoji charakteristika

SCADA sistema, kaip automatinių procesų valdymo sistemų projektavimo įrankis, turi šiuos privalumus:

projekto vystymo greitis; mokymosi paprastumas;

palaikomos komunikacijos priemonės;

sudėtingo duomenų apdorojimo funkcijų prieinamumas; atvirumo laipsnis kūrėjui (COM ir ActiveX palaikymas jungiantis vartotojo programų modulius, taip pat OPC, ODBC, OLE DB);

techninės dokumentacijos kokybė (išsamumas, pateikimo aiškumas, klaidų skaičius);

Įrangos emuliacijos režimo prieinamumas derinimui;

vidinių grafinių redaktorių, leidžiančių atsisakyti naudoti išorinius redaktorius, tokius kaip „CorelDraw“ ar „Photoshop“, buvimas;

standartinių grafinių failų formatų palaikymas;

techninės pagalbos kokybė (atsakymų į vartotojo klausimus laikas, techninės pagalbos karštosios linijos prieinamumas).

Bibliografija:

Efimov I. P., Soluyanov D. A. SCADA - Trace Mode sistema. Uljanovskas: Uljanovsko valstybinis technikos universitetas, 2010 m. – 158 p.

Lopatin A.G., Kireev P.A. SCADA pagrindu sukurtų valdymo sistemų kūrimo metodika – sekimo režimo sistemos: mokomasis vadovas / Rusijos chemijos technologijos universitetas. Mendelejeva D.I., Novomoskovsko institutas Novomoskovskas, 2007. – 112 p.

Pyavchenko T. A. Automatizuotų procesų valdymo sistemų projektavimas SCADA sistemoje. Techninių disciplinų „Automatizuotos informacijos ir valdymo sistemos“ bei „Integruotos projektavimo ir valdymo sistemos“ vadovėlis. Taganrog: TRTU leidykla. 2007.–78 p.

Kaip veikia SCADA sistemos