Что такое программа scada

Термин SCADA-система используют для обозначения программно-аппаратного комплекса сбора данных (телемеханического комплекса).

К основным задачам, решаемым SCADA-системами, относятся:

• Обмен данными в реальном времени с УСО (устройством связи с контролируемым объектом). Этим устройством может быть как промышленный контроллер, так и плата ввода/вывода.
• Обработка информации в реальном времени.
• Отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме (HMI сокр. от англ. Human Machine Interface — человеко-машинный интерфейс).
• Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
• Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
• Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
• Архивирование технологической информации (сбор истории).

Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронными таблицами, текстовыми процессорами и т.д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.

Лекция 1. СКАДА. Введение в АСУТП

Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными, и к ним добавляют термин SoftLogiс.

Это была сухая формулировка, взятая из энциклопедии. На самом деле системы такого класса имеют четкое предназначение – они предоставляют возможность осуществлять мониторинг и диспетчерский контроль множества удаленных объектов (от 1 до 10000 пунктов контроля, иногда на расстоянии в тысячи километров друг от друга) или одного территориально распределенного объекта.

Классическими примерами являются:

• Нефтепроводы;
• Газопроводы;
• Водопроводы;
• Удалённые электрораспределительные подстанции;
• Водозаборы;
• Дизель-генераторные пункты и т.д.

Основная задача SCADA – это сбор информации о множестве удаленных объектов, поступающей с пунктов контроля, и отображение этой информации в едином диспетчерском центре. Кроме этого, SCADA должна обеспечивать долгосрочное архивирование полученных данных. При этом диспетчер зачастую имеет возможность не только пассивно наблюдать за объектом, но и ограниченно им управлять, реагируя на различные ситуации.

Общая структура SCADA

Работа SCADA – это непрерывный процесс сбора информации реального времени с удаленных точек (объектов) для обработки, анализа и возможного управления.

Требование обработки реального времени обусловлено необходимостью оперативной доставки (выдачи) всех сообщений и данных на центральный интерфейс оператора (диспетчера). В то же время понятие реального времени отличается для различных SCADA-систем.

Все современные SCADA-системы включают три основных структурных компонента (см. рисунок ниже):

Remote Terminal Unit (RTU) удаленный терминал, подключающийся непосредственно к контролируемому объекту и осуществляющий обработку задачи (управление) в режиме реального времени. Спектр воплощений RTU широк: от примитивных датчиков, осуществляющих съем информации с объекта, до специализированных многопроцессорных отказоустойчивых вычислительных комплексов, осуществляющих обработку информации и управление в режиме жесткого реального времени. Конкретная его реализация определяется спецификой применения. Использование устройств низкоуровневой обработки информации позволяет снизить требования к пропускной способности каналов связи с центральным диспетчерским пунктом.

Микроконтроллер и scada система.

Master Terminal Unit (MTU), Master Station (MS) диспетчерский пункт управления (главный терминал); осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме мягкого (квази-) реального времени. Одна из основных функций – обеспечение человеко-машинного интерфейса (между человеком-оператором и системой). В зависимости от конкретной системы MTU может быть реализован в самом разнообразном виде: от одиночного компьютера с дополнительными устройствами подключения к каналам связи до больших вычислительных систем (мэйнфреймов) и/или объединенных в локальную сеть рабочих станций и серверов. Как правило, и при построении MTU используются различные методы повышения надежности и безопасности работы системы. Устройство MTU часто называют SCADA-сервером.

Communication System (CS) коммуникационная система (каналы связи) между RTU и MTU. Она необходима для передачи данных с удаленных точек (RTU) на центральный интерфейс диспетчера и передачи сигналов управления обратно с MTU на RTU. В качестве коммуникационной системы можно использовать следующие каналы передачи данных:

• Выделенные линии — собственные или арендованные; медный кабель или оптоволокно;
• Частные радиосети;
• Аналоговые телефонные линии;
• Цифровые ISDN сети;
• Сотовые сети GSM (GPRS).

С целью дублирования линий связи устройства могут подключаться к нескольким сетям, например к выделенной линии и резервному радиоканалу.

Особенности SCADA как процесса управления

Ниже перечисленные некоторые характерные особенности процесса управления в современных диспетчерских системах:

• В системах SCADA обязательно наличие человека (оператора, диспетчера);
• Любое неправильное воздействие может привести к отказу (потере) объекта управления или даже катастрофическим последствиям;
• Диспетчер несет, как правило, общую ответственность за управление системой, которая, при нормальных условиях, только изредка требует подстройки параметров для достижения оптимального функционирования;
• Большую часть времени диспетчер пассивно наблюдает за отображаемой информацией. Активное участие диспетчера в процессе управления происходит нечасто, обычно в случае наступления критических событий — отказов, аварийных и нештатных ситуаций и пр.;
• Действия оператора в критических ситуациях могут быть жестко ограничены по времени (несколькими минутами или даже секундами.

Источник: www.ivtechno.ru

Разработка SCADA систем: программирование АСУТП

Система диспетчерского контроля и сбора данных (Supervisory control and data acquisition – далее «SCADA») объединяет аппаратные и программные элементы управления для автоматизации производственных процессов. Системы SCADA собирают, обрабатывают и классифицируют важные параметры о производительности системы. Эти данные собираются и отображаются на панели управления (мониторе и т.п.), что позволяет оператору принимать точные и быстрые решения на основе данных полученных в реальном времени.

Основываясь на своих широких возможностях, системы SCADA могут быть разработаны и запрограммированы для объекта практически любой сложности, бюджета или отрасли. Это могут быть как крупные производственные и перерабатывающие заводы, так и небольшие системы, такие как светофоры или устройства для наблюдения за домом. В тех случаях, когда требуется контроль и управление данными, SCADA может помочь упростить процесс.

Почему SCADA

При правильной реализации внедрение SCADA-системы приводит к масштабным улучшениям и повышению эффективности процессов, требующих мониторинга. В обрабатывающей промышленности такие системы могут определять достигаются ли поставленные цели по объему выпуска продукта или цели по обеспечению его качества.

Если на одном участке производственного процесса случается отклонение от нормы, то оператор получает информацию о характере и местонахождении неполадки, что позволяет быстро принять необходимые меры для устранения неисправности. Некоторые системы могут выполнять основные задачи без вмешательства человека, при достижении определенных пороговых значений, что позволяет выполнять, например, аварийные отключения или другие аналогичные действия.

Важно отметить, что система SCADA не заменяет промышленные системы управления , и она не может управлять заводом самостоятельно.

SCADA — это система для сбора и обработки данных от установленных промышленных датчиков и компонентов, позволяющая оператору принимать более обоснованные и оперативные решения.

Разработчик обязан рассматривать создание каждой SCADA-системы как часть более крупной промышленной системы управления для облегчения автоматизации на всех уровнях.

Компоненты системы SCADA

Системы SCADA базируются на пяти компонентах, которые в сочетании обеспечивают ее широкое применение в различных отраслях промышленности. Эти элементы работают совместно с датчиками для более глубокой автоматизации производственных процессов.

1. Устройства связи с объектом (УСО) или Удаленные терминальные устройства (Remote Terminal Units — RTU). Удаленные терминальные (или телеметрические) устройства являются одним из основных способов взаимодействия программного обеспечения SCADA с физическими компонентами системы. RTU существуют главным образом для контроля датчиков и исполнительных механизмов для передачи значений их выходных сигналов в центральный блок управления (на сервер).
2. Программируемые логические контроллеры (ПЛК илиProgrammable Logic Controllers — PLC). Функции ПЛК довольно сильно совпадают с функциями RTU. Оба микропроцессора способны считывать, обрабатывать и передавать результаты измерений. Однако ПЛК, как правило, предпочтительнее в локальных системах, поскольку они экономичны и способны работать на высоких скоростях передачи данных на короткие расстояния. RTU, напротив, могут быть предпочтительнее, когда система географически более распределена. Нет необходимости понимать тонкие различия между RTU и ПЛК при первом рассмотрении системы SCADA. Во многих случаях они взаимозаменяемы.
3. Компьютерные серверы. Серверы являются центром управления системой SCADA. Они собирают информацию с RTU и ПЛК, а также передают команды в обратном направлении на объект, что позволяет удаленно управлять компонентами системы. Каждое автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора может взаимодействовать с несколькими серверами.
4. Человеко-машинный интерфейс (Human Machine Interface — HMI). Сгенерированный диспетчерским компьютером HMI представляет собой графический интерфейс, или проще говоря, графическую панель (монитор компьютера или ноутбука и т.п.), который отображает данные в удобной для человека форме. Контролируя и взаимодействуя с HMI, сотрудник может просматривать тренды или схемы, выполнять диагностику и изменять значения уставок в соответствии с новой информацией.
5. Инфраструктура связи. Инфраструктура связи формирует структуру, на которой взаимодействуют все другие компоненты системы.

Архитектура системы

Как можно понять из вышеописанного, невозможно полностью понять программирование SCADA, рассматривая отдельные ее части. Архитектура системы расширяет представление о SCADA, описывая способ взаимодействия компонентов друг с другом и образуя интегрированную сеть управления.

Данные, обрабатываемые программным обеспечением SCADA, поступают автоматически с датчиков, или реже заносятся вручную. Эти данные могут включать в себя измерения температуры, давления, напряжения или другие важные параметры. После каждой записи RTU или PLC передает новую информацию на сервер.

Он в свою очередь обрабатывает и отображает данные измененного процесса графически на HMI панели, чтобы оператор мог легко воспринять информацию и предпринять оперативные действия. В некоторых случаях сам RTU или PLC могут быть запрограммированы на выполнение простых действий управления на основе результата измерения. На практике архитектура SCADA может быть довольно сложной, охватывающей сотни или тысячи различных компонентов и различные протоколы связи.

SCADA Программирование

Распространенным заблуждением является то, что SCADA — это то же самое, что распределенная система управления (РСУ или Distributed Control System — DCS). Хотя есть некоторые совпадения, учитывая, что DCS также контролирует производственные процессы, тем не менее, общая настройка систем отличается.

• В системе DCS упор делается на компьютерное управление процессами. Оператор может вмешиваться в систему, но человеческий анализ и вмешательство не являются основной целью системы DCS.
• Системы SCADA, напротив, нацелены в первую очередь на сбор данных таким образом, чтобы оператор мог принимать повседневные или экстренные решения о функционировании системы и корректировать необходимые параметры.

Эта разница также проявляется в разных методах программирования. DCS обычно в большей степени опирается на простые логические элементы для формирования контуров управления. Программирование SCADA сложнее, но в то же время более гибкое. Логические элементы все еще могут играть роль на уровне RTU и PLC, но для программирования SCADA требуется использование специализированного программного обеспечения для управления и отображения входных данных.

Когда используется специальное программное обеспечение, оно обычно разрабатывается на C (C++, WinCC) или аналогичном языке программирования. Как только эта программная разработка передается Заказчику, ему остается только ввести уставки для RTU, PLC и HMI с использованием графических интерфейсов. При этом оператор может изменять и просматривать уставки или настраивать схемы и диаграммы без необходимости написания программного кода.

SCADA-безопасность

Еще один элемент SCADA-системы, к которому следует относиться серьезно — это кибербезопасность. Первоначально системы SCADA разрабатывались с учетом дополнительных взаимодействий с человеком для проверки показаний датчиков и управления контрольными точками. Теперь многие из этих задач были автоматизированы с использованием интернет-протоколов, что резко повышает вероятность отказов за счет повышенной уязвимости к кибератакам. Эти атаки могут иметь форму взлома или вредоносного ПО, предназначенного для нарушения работоспособности технологии.

Для защиты от этих рисков программисты обязаны следовать рекомендациям SCADA по безопасности системы на каждом этапе процесса разработки, а также рекомендуется отдать им на аутсортинг услугу по установке ПО непосредственно на объекте, предотвращая любую возможность вмешательства третьих лиц и предоставляя Заказчику возможность контролировать процесс установки и отладки.

Где используется SCADA

Ряд различных отраслей полагаются на программы SCADA для оптимизации своей повседневной деятельности. К ним, например, относятся:

• Производство: контроль качества выпускаемой продукции, управление складскими запасами
• Управление движением: регулирование светофора, распределение и отслеживание мощности общественного транспорта
• Очистка и транспортировкаводы и сточных вод: мониторинг и регулирование расхода, автоматизированные циклы очистки, автоматизация электропривода
• Производство и распределение энергии: мониторинг и регулирование напряжения, управление выключателями, управление электросетями

Источник: gekoms.org

Что такое SCADA система.

Свое знакомство со SCADA системами я начал на третьем курсе родного политеха. У нас был предмет посвященный этому. Это одна из тех дисциплин, которые интересно изучать, с точки зрения практичности. Понимаешь как это работает и как это использовать. В этот момент понимаешь, что есть инструменты делающие работу инженера более интересной и привлекательной.

Основная задача любой SCADA системы — это оперативный сбор информации с производственного процесса и оперативное управления через диспетчерський пульт.

Проще говоря, в реальном времени, Вы видите состояние того- или иного процесса и можете его корректировать по заданным параметрам или вообще остановить.

Свое знакомство с такими системами мы начали с программы Genie

Genie — это простая среда разработки, тогда она была под win 98, сейчас возможно есть и под другие варианты ОС. Мы учились формировать технологические процессы, формировать различные управляющие сигналы, создавать отчеты и задействовать различные алгоритмы управления и сценарии. Кому интересно, можете поставить на компьютере демо версию и попробовать, хотя без подготовки она покажется скучной.

Основная идея любой SCADA системы состоит в следующих принципах работы.

1. Это оперативный сбор ключевых параметров технологического процесса

2. Удобное отображение информации на экране для оператора.

3. Оповещение разными способами о нештатной ситуации.

4. Учет всех событий и изменений в настройках.

5. Гибкое управление и контроль технологического процесса.

Можно еще добавить несколько пунктов.

Пример того как выглядит место оператора без использования SCADA

Понятно, что это разработка старых годов и нисколько не уменьшает трудов инженеров создавших это, но сегодня это можно вывести на меньшее рабочее пространство с визуализацией ключевых элементов.

Сегодня такое место оператор может выглядеть так :

Это место может быть в 100 метрах от процесса, а может быть в 1000 километрах и скорость взаимодействия может отличаться не белее чем в 1 секунду.

Как выглядит система с точки зрения структуры

Из картинки видим, что вся система состоит из двух частей

1 — центральное управление

2 — производственная сеть или промышленная сеть.

1 (Левая) часть создана для обработки большого входного потака информации и хранения обрабатываемых данных. Основные характеристики — это большой поток данных, визуализация и удобное хранение, самое главное это заложенные алгоритмы, которые корректируют процесс по множеству параметров.

2 (правая )часть — это промышленная зона, для которой характерны большие помехи, тяжелые условия эксплуатации (шум, вибрации, сложный температурный режим, различные излучения) и во всем этом нужна надежная работа и хорошая связь с левой частью.

Как видим из картинки, вся связь построена на модемах (оптические, медные или беспроводные плюс поддержка различных промышленных протоколов ). Управление исполнительной частью осуществляется через промышленные контроллеры (RTU/PLC). Сбор с данных с локальных мест, также через них.

На самом деле многие школьники могут собирать подобные решения на ардуино, сложности в этом нет. Вся сложность реализации таких проектов — это построение надежных конечных терминалов и связь с ними. В этом и есть основная стоимость решения. И понимание технологических процессов — это опыт и знание.

Если говорить про «умный дом», то это будет как раз SCADA система адаптированная под обычного пользователя. Вся сложность в «умном доме» — это понимание технологических процессов и создание удобного интерфейса. Любой АСУ ТП-шник скажет, что умный дом, это игрушки, создать пульт как на первой картинке в сотни раз сложнее.

Если Вам понравилась публикация, подписывайтесь на канал, за Ваши лайки чаще показывают Наши публикации.

Источник: dzen.ru