Лекция 1.
SCADA системы. Обзор SCADA систем
SCADA (аббр. от англ. supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью АСУ ТП, АС Контроля и Учета Энергоресурсов, системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т. д. SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени. Данное программное обеспечение устанавливается на компьютеры и для связи с объектом использует драйверы ввода-вывода или OPC серверы. Программный код может быть как написан на языке программирования (например, на C++), так и сгенерирован в среде проектирования.
Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogic.
Значение термина SCADA претерпело изменения вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных реального времени. С 90-х годов термин SCADA больше используется для обозначения только программной части человеко-машинного интерфейса АСУ ТП.
SCADA-системы решают следующие задачи:
- Обмен данными с «устройствами связи с объектом» (то есть с промышленными контроллерами и платами ввода-вывода) в реальном времени через драйверы.
- Обработка информации в реальном времени.
- Логическое управление.
- Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.
- Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
- Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
- Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
- Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.
- Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.).
- SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределённой архитектуре.
SCADA—система обычно содержит следующие подсистемы:
- Драйверы или серверы ввода-вывода — программы, обеспечивающие связь SCADA с промышленными логическими контроллерами (ПЛК), счётчиками, АЦП и другими устройствами ввода-вывода информации.
- Система реального времени — программа, обеспечивающая обработку данных в пределах заданного временного цикла с учетом приоритетов.
- Человеко-машинный интерфейс (HMI, англ. Human Machine Interface) — инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им.
- Программа-редактор для разработки человеко-машинного интерфейса.
- Система логического управления — программа, обеспечивающая исполнение пользовательских программ (скриптов) логического управления в SCADA-системе. Набор редакторов для их разработки.
- База данных реального времени — программа, обеспечивающая сохранение истории процесса в режиме реального времени.
- Система управления тревогами — программа, обеспечивающая автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или компьютером.
- Генератор отчетов — программа, обеспечивающая создание пользовательских отчетов о технологических событиях. Набор редакторов для их разработки.
- Внешние интерфейсы — стандартные интерфейсы обмена данными между SCADA и другими приложениями. Обычно OPC – серверы.
Обзор SCADA систем
SCADA системы являются неотъемлемой частью современных автоматизированных систем управления процессами или, как ее еще называют, средой визуализации. Внедрение SCADA систем приводит к существенному удешевлению эксплуатации вторичного оборудования на крупных объектах путем переноса индикации и накопления технологической информации на пульт диспетчера АРМ.
Не смотря на большое разнообразие SCADA систем на рынке, большинство из них имеет примерно одинаковый набор функциональных возможностей позволяющих выполнять основные требования, предъявляемые к верхнему уровню АСУ ТП. Набор стандартных функций в SCADA системах обусловлен общим кругом задач при разработке систем автоматизации. Определим состав основных функций позволяющих выполнить полноценный проект по автоматизации:
1. Графический интерфейс, который позволяет упростить задачу построения и отображения технологического процесса (ТП). К графической части можно отнести возможность упрощенного или детализированного отображения объектов ТП и средств измерения физических параметров технологических объектов (ТО). Кроме того, графический интерфейс позволяет отображать кнопки, индикаторы, панели стрелочных или цифровых индикаторов, регуляторов и других вторичных приборов, которые раньше располагались на панели шкафа автоматизации.
2. Поддержка библиотек изображений и видео, позволяющая выводить на графическую панель SCADA системы графическую информацию сторонних разработчиков, такую как элементы мнемосхем, динамические объекты и др.
3. SCADA системы позволяют вести архив измерений, событий и аварийных ситуаций, происходящих на ТО, с отображением изменений информации в окне временного тренда.
4. Упрощенный язык составления алгоритмов управления ТП, математических вычислений.
5. Драйверы устройств и оборудования, обеспечивающие согласованную работу со SCADA системой датчиков, вторичного оборудования и контроллеров, находящихся на нижнем и среднем уровнях АСУ ТП.
6. Поддержка других языков программирования высокого уровня (Visual C++, VBA, VB).
7. Средства защиты от несанкционированного доступа к файлам и компонентам.
На рынке АСУ ТП существует достаточно большой выбор SCADA систем. Рассмотрим наиболее популярные и уже зарекомендовавшие себя SCADA.
Master SCADA
Master SCADA – система визуализации АСУТП задач учета и диспетчеризации объектов промышленности, ЖКХ и зданий. Для оценки возможностей SCADA системы существует ознакомительная бесплатная версия на 32 точки и учебник по созданию АСУ ТП.
Из других функций Master SCADA доступны следующие возможности:
1. Взаимодействие с другими программами с помощью современных технологий (OPC, ActiveX, OLE DB, ODBC и др.).
2. Функция использования в операторской панели АСУ ТП документов любого типа и поддержка обмена данными с ними.
3. Master SCADA имеет неограниченное расширение функциональности за счет использования продуктов сторонних разработчиков.
4. Наличие открытого интерфейса для создания пользователем любых базовых элементов.
5. Единая среда разработки всего проекта.
6. Раздельное конфигурирование структуры системы и логической структуры объекта.
7. Интуитивная легкость освоения.
8. Мощная трехмерная графика и мультимедиа.
9. Неограниченная гибкость вычислительных возможностей.
10. Объектный подход к разработке проектов.
11. Бесплатная исполнительная система на 32 точки.
12. Галерея мнемосхем и объектов.
13. Видео примеры разработки проектов.
SCADA TRACE MODE
Интерфейс SCADA Trace Mode 6
SCADA TRACE MODE - это перваяинтегрированная информационная система для управления промышленным производством, объединяющая в едином целом продукты класса SOFTLOGIC-SCADA / HMI-MES-EAM-HRM. SCADA с истема TRACE MODE разработана в 1992 году и к настоящему времени имеет более 7000 внедрений на объектах АСУ ТП.
Проекты, разработанные на базе TRACE MODE, имеют инсталляции в энергетической, металлургической, атомной, нефтяной, газовой, химической, космической и других отраслях промышленности. Нашли применение при разработке АСДУ ЖКХ и сельском хозяйстве России.
В состав системы входят бесплатные драйверы для более чем 2-х тысяч контроллеров и УСО.
Для программирования алгоритмов управления технологическими процессами в SCADA системе TRACE MODE 6 поддержаны все 5 языков международного стандарта IEC 61131-3. Такие как - Techno FBD, Techno LD, Techno SFC и процедурные - Techno ST, Techno IL.
SIMP Light miniSCADA
SIMP Light miniSCADA – реализованные в системе инновационные решения позволяют максимально сократить сроки на разработку, настройку и дальнейшую эксплуатацию проектов по АСУ ТП. SIMP Light miniSCADA система не требует от разработчика специфических знаний в области программирования и разработки систем верхнего уровня. Достаточно только сконфигурировать систему под разрабатываемые задачи, имея лишь базовые знания пользователя ПК.
SIMP Light miniSCADA имеет поддержку большого количеств моделей контроллеров и устройств сбора данных. Является одной из недорогих сред разработки визуализации.
Simple-SCADA
Simple-Scada предназначена для разработки и обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. Главная цель проекта – это простота и удобство для конечного пользователя.
Возможности Simple-Scada
1. Клиент-серверная архитектура Simple-Scada.
В такой системе сервер Simple-Scada берет на себя основные задачи:
•подключается к OPC-серверам.
•ведет опрос контроллеров, читает и записывает значения тегов.
•выполняет скрипты.
•работает с базами данных.
•работает с клиентами.
Клиенты Simple-Scada выполняют только задачи визуализации, все необходимые данные запрашиваются у сервера. Таким образом, при использовании клиент-серверной архитектуры достигаются следующие цели:
•существенно снижается нагрузка на сеть и контроллеры.
•снижается общая стоимость системы, так как достаточно приобрести любую версию Simple-Scada и необходимое количество клиентов.
•упрощается процедура сопровождения проекта SCADA-системы. При внесении изменений в проект его не требуется переносить на клиенты вручную. Необходимо просто перезапустить проект на сервере - клиенты автоматически получат обновленный проект.
2. Широкий набор компонентов для быстрого создания мнемосхем
3. Работа с СУБД MySQL и СУБД MS SQL Server
4. Экспорт трендов и сообщений в Excel
5. Автоматически генерируемые сообщения при нарушении границ
6. Звуковое оповещение при аварийных и предупреждающих сообщениях
7. Печать мнемосхем и графиков
8. Поддержка сенсорного экрана
SIMATIC WinCC
SIMATIC WinCC – мощная среда разработки верхнего уровня управления АСУ ТП с централизованным контролем и сбором данных, система SIMATIC WinCC (Windows Control Center) - это компьютерная система человеко-машинного интерфейса, работающая под управлением операционных систем Windows и предоставляющая широкие функциональные возможности для построения систем управления различного назначения и уровней автоматизации.
SCADA система Citect
Citect SCADA – программный продукт, представляющий собой полнофункциональную систему визуализации и мониторинга, управления и сбора данных. ПО Citect SCADA включает в себя все функциональные блоки (тренды, алармы, отчеты, драйверы, протоколы) представляя собой единое средство разработки проекта. В отличие от ПК - совместимых АСУ ТП Citect SCADA разрабатывалась как высокоэффективное средство управления интегрированными системами предприятия. Технологии Internet Explorer'а позволяют реализовывать удаленный мониторинг системы и управление технологическим процессом.
Дополнительное расширение возможностей Citect SCADA:
- CitectFacilities – специальное приложение для автоматизации зданий и систем жизнеобеспечения сооружений и объектов ЖКХ.
- CitectSCADA Reports - Мощная система сбора данных и генерации отчетов на основе MS SQL Server 2005 и встроенной службы Reporting Services.
Scada система Intouch
SCADA InTouch – это достаточно мощная среда разработки визуализации и управления для промышленной автоматизации технологических процессов и диспетчерского контроля. SCADA система InTouch применяется для создания DCS (распределенных систем управления) и других АСУ ТП.
Возможности SCADA системы InTouch 9.5:
1. Повышение эффективности работы производства
2. Увеличение возможностей инженерного проектирования и рост технической производительности
3. Упрощение и ускорение процедуры изменения, обновления и модификации в рамках множества приложений благодаря технологии Wonderware Smart Symbols
4. Визуализация и управление производственными процессами посредством удобных в использовании среды разработки и набора графических средств.
5. Создание и развертывание гибких приложений. Возможности расширения.
6. Преимущества интеграции программных и аппаратных решений
7. Программный пакет InTouch: сертификат и право использования логотипа Microsoft "Designed For Windows® XP"
SCADA КРУГ-2000® - МОДУЛЬНАЯ ИНТЕГРИРОВАННАЯ РОССИЙСКАЯ
SCADA-СИСТЕМА
Модульная интегрированная SCADA система «КРУГ-2000» российского производства - средство для построения автоматизированных систем управления объектами предприятий, систем телемеханики, решения задач учёта энергоресурсов и диспетчеризации. Является 100% импортозамещающим продуктом.
- Возможность использования SCADA системы «КРУГ-2000» для ответственных производств и создания распределенных систем управления
- Высокая надежность передачи команд управления и обеспечение требуемого времени передачи данных в системах АСУ ТП, учёта энергоресурсов, диспетчеризации и телемеханики.
- Создание систем с распределёнными базами данных
- Динамический многосерверный доступ графических клиентов к различным группам серверов БД
- Вывод обобщенной сигнализации с подключаемых серверов
- Межсерверный обмен данными и связанными с ними событиями
- Работа серверов базы данных со сторонними устройствами по интерфейсам Ethernet, RS485, RS232, USB и т.д.
Следствия:
- Возможность построения от простых до сложных распределённых иерархических систем управления
- Создание выделенных диспетчерских мест обобщенного контроля и управления оборудованием, цехом, предприятием
- Большой выбор интерфейсов и протоколов для обмена данными с устройствами и программным обеспечением других производителей.
- Объектно-ориентированный графический редактор и большая библиотека графических примитивов
- Мастера создания базы данных и проектов. Библиотека изображений и шаблонов технологических объектов
- Мощные средства отладки прикладного программного обеспечения
- Редактирование базы данных в режиме реального времени
- Обновление базы данных и прикладного ПО верхнего и нижнего уровня без останова системы.
Следствия:
- Минимальные трудозатраты для настройки и отладки проекта
- Простота выявления ошибок в проектах пользователя.
- Встроенные функции обработки переменных (обработки на достоверность, нарушение границ сигнализации, гистерезисы, скорость роста и т.д.)
- Встроенные в переменные базы данных алгоритмы регулирования (более 10 шт.)
- Функции управления и обработки данных (управление задвижками, двигателями и т.д., всего более 250 функций!)
- Функции для реализации систем коммерческого и технического учёта тепла, газа и нефтепродуктов
- Возможность создания собственных (пользовательских) функций
- Механизм создания функций Пользователя на языках C/C++ с возможностью их включения в библиотеку функций технологического языка КРУГОЛ™.
Следствия:
- Возможность создания простых проектов без разработки прикладных программ
- Отсутствие в большинстве случаев необходимости создания собственных функций управления единицами технологического оборудования (задвижками, клапанами, насосами и т.д.)
- Сокращение трудозатрат на разработку прикладных программ.
