Выбираете SCADA для проекта? Постараемся помочь.

Автоматизированное управление сложными динамическими системами с помощью SCADA систем в настоящее время является самым распространенным и надежным методом построения систем сбора данных и визуализации. Такие системы применяются во многих отраслях: промышленности, энергетике и транспорте. Широкое развитие данных систем связано как со стремительным развитием технологий, вытесняющих участие человека в данных процессах и удешевляющих стоимость конечного решения и обслуживания, так и с уменеьшением вероятных ошибок в случаях принятия решения и увеличения скорости реакции на нештатные ситуации.

Процесс работы типичной SCADA заключается в сборе информации в режиме реального времени с удаленных объектов, ее обработке, анализу и обратной связи - управлению, визулизации данной информации в виде графиков, диаграмм и сообщений о событиях. Системы совершенствуются с каждым годом, компании производители выпускают новые версии своих продуктов, происходят слияния, появление на рынке новых компаний с более технологичными решениями и уход старых. Очень часто внедрение новой системы или замена старой, на более приспособленную к требованиям производства, дает эффект экономии сотен и миллионов рублей.

Применение SCADA требует обязательного наличия оператора, который отвечает за управление всей системой, настраивает необходимые параметры, вводит корректировки, принимает необходимые действия при наступлении критических ситуаций. Использование системы целесообразно в тех случаях, когда требуется максимальная скорость реакции на внешние воздействия и изменения параметров, в случаях серьезного производства с высокой ценой ошибки.

Концепция SCADA системы

Термин SCADA обычно определяет централизованную систему, которая визуализирует и контролирует системы на распределенных площадках (от масштаба завода до страны). Обычно, говоря о SCADA системах, подразумевается система, которая координирует, а не контролирует процессы в реальном времени.

Термины SCADA и DCS (распределенная система управления) определены давно и могут быть объединены ввиду того, что с увеличением пропускной способности различия между этими видами систем становятся все менее очевидными. Большинство команд управления исполняются автоматически с помощью удаленных модулей ("RTU") или с помощью программируемых логических контроллеров ("PLC"). К примеру, PLC может контролировать расход охлаждающей воды в одной части процесса, а SCADA система может помогать операторам изменять набор точек измерения, формировать аварии по уменьшению расхода или температуры, записывать и отображать их.

Сбор данных начинается на уровне RTU и PLC и включает проведение измерений и формирование отчетов по состоянию оборудования, которое подключено к SCADA. Данные выводятся на мониторы оператора как напрямую, так и после обработки. Собранные данные поступают в базу данных, для построения трендов в дальнейшем и аналитики. SCADA системы, обычно применяют распределенные базы данных, содержащие элементы, называемые тегами или точками. Тег представляет из себя входное или выходное значение, отображаемое или управляемое системой. Теги могут быть как настоящими, собранными с железа, так и логическими, вычисленными самой системой. Вместе с самим значением хранится также метка времени, когда значение было вычислено или считано.

Решения SCADA часто имеют распределенную систему управления (Distributed Control System (DCS)). Использование "умных" RTU или PLC, которые способны автономно выполнять простые логические операции, без управления извне растет с каждым днем. Программирование на языке функциональных блоков IEC 61131-3 (Ladder Logic), часто используется для создания программ для RTU или PLC и в отличие от процедурных языков типа C или FORTRAN, IEC 61131-3 обладает минимальными проф. требованиями.

Программируемые контроллеры для автоматизации (PAC) это компактные контроллеры, которые совмещают свойства и возможности PC-совместимых контроллеров с типичными PLC. Где то с 1998 года, практически все производители PLC стали предлагать встроенные HMI/SCADA системы, многие из которых использовали стандартные протоколы обмена. Большинство пакетов HMI/SCADA третьих фирм, предлагают совместимость с самыми распространенными PLC, позволяя инженерам напрямую конфигурировать и программировать их без разработки дополнительного программного обеспечения.

Remote Terminal Unit RTU подключаются в физическому оборудованию и обычно преобразовывают электрические сигналы от железа в цифровые величины, такие как статус "открыт/закрыт" от заслонки или значение давления от датчика. Выдавая эти значения на верхний уровень, они также могут управлять подключенным оборудованием, переключая клапан или выставляя скорость работы насоса.

SCADA системы традиционно используют комбинацию из нескольких видов связи от радиоканала до прямого подключения по последовательному каналу или с помощью модема, а также с помощью сетевых интерфейсов Ethernet. Функции управления и мониторинга также часто называют телеметрией. Типичные протоколы SCADA включают в себя Modbus RTU, RP-570, Profibus, IEC 60870-5-101 или 104, IEC 61850 и DNP3. Эти коммуникационные протоколы стандартизованы и применяются всеми основными производителями систем, многие из них имеют расширения для работы через TCP/IP. Многие контроллеры начинались разрабатываться еще до введения промышленных стандартов, что привело к многообразию протоколов. В настоящее время ситуация решаться путем написания производителями OPC серверов для работы с производимым оборудованием.