Вопрос 3 Функциональные возможности SCADA систем

SCADA-система представляет собой пакет программ, предназначенный для разработки и реализации компьютерных рабочих станций операторов в системах автоматизации производства, т.е. программные средства, реализующие основные функции визуализации измеряемой и контролируемой информации, передачи данных и команд системе контроля и управления.

Спектр функциональных возможностей определен самой ролью SCADA в системах управления и реализован практически во всех пакетах. Перечислим часть спектра функциональных возможностей:

– автоматизированная разработка, дающая возможность создания программного обеспечения для системы автоматизации без реального программирования;

– средства исполнения прикладных программ;

– сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;

– обработка первичной информации;

– регистрация сигналов тревоги и исторических данных;

– хранение информации с возможностью ее последующей обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);

– визуализация информации в виде мнемосхем, графиков и т.п.;

– возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как «единое целое».

Обеспечение взаимодействия SCADA-систем с локальными контроллерами, контроллерами верхнего уровня, офисными и промышленными сетями возложено на так называемое коммуникационное программное обеспечение. Это достаточно широкий класс программного обеспечения, выбор которого для конкретной системы управления определяется многими факторами, в том числе и типом применяемых контроллеров, и используемой SCADA-системой.

Большой объем информации, непрерывно поступающий с устройств ввода/вывода систем управления, предопределяет наличие в таких системах баз данных. Основная задача баз данных — своевременно обеспечить пользователя всех уровней управления требуемой информацией. Но если на верхних уровнях АСУ эта задача решена с помощью традиционных баз данных, то этого не скажешь об уровне АСУ ТП. До недавнего времени регистрация информации в реальном времени решалась на базе программного обеспечения интеллектуальных контроллеров и SCADA-систем. В последнее время появились новые возможности по обеспечению высокоскоростного хранения информации в базах данных, например Интернет.

Перспективные SCADA-программы имеют 32-х разрядную арифметику и клиент-серверную архитектуру. При этой архитектуре контроллеры по промышленной сети связаны с серверами, а клиенты (рабочие станции операторов) взаимодействуют по информационной сети с серверами. Такая архитектура для малых систем может быть локальной, тогда и сервер, и клиент размещаются на одном компьютере; а для больших систем — распределенной, тогда клиент и серверы распределены по разным узлам информационной сети. Обычно, в больших системах при наличии многих серверов каждый клиент может информационно взаимодействовать с рядом серверов.

Важно отметить тенденцию включения SCADA-программ в более общий набор взаимосвязанных типовых программных пакетов. Пакеты имеют единые СУБД как реального времени, так и архивные, и совместно реализуют функции контроля и управления на разных иерархических уровнях производства. Примерный набор таких пакетов включает в себя:

– технологические языки программирования контроллеров (пакет программирования алгоритмов контроля и управления);

– SCADA-программу для оператора;

– SCADA-программу для инженерного персонала, реализующую только функции мониторинга;

– SCADA-программу для диспетчера всего производства, включающую в себя функции планирования и управления материальными и энергетическими потоками;

– комплект программно-логического управления периодическими и полунепрерывными технологическими процессами;

– систему обмена производственной информацией (текущими сигналами датчиков, наблюдаемыми событиями, архивными данными, графическими экранами SCADA-программы) средствами Internet/Intranet с удаленными пультами, разными системами внутри и вне предприятия, руководящим персоналом в любой точке планеты.

Перспективные SCADA-программы обычно состоят из набора самостоятельных программных модулей, каждый из которых выполняет свой комплекс задач и через единые типовые интерфейсы взаимодействует с другими модулями SCADA-программы. Иногда это взаимодействие реализуется через специальное ядро SCADA-программы, но чаще модули взаимодействуют непосредственно, используя типовую технологию COM/DCOM и объекты ActiveX (подробное их описание приведено в предыдущем разделе). Возможен нижеследующий набор модулей:

– графический векторный редактор с библиотеками графических примитивов и динамическими изображениями типовых производственных объектов;

– серверная станция с СУБД реального времени и архивом;

– модуль обработки событий и тревог;

– генератор отчетов;

– модуль конфигурирования и реализации трендов;

– модуль математических и логических операций (конфигуратор с библиотекой типовых программных модулей контроля и управления);

– модуль статистической обработки данных;

– модуль взаимосвязи в реальном времени между клиентом и сервером;

– модуль обмена данными с приложениями и другими системами и т.д.

Повышение надежности работы SCADA-программы достигается диагностированием неисправностей и резервированием серверов, рабочих станций или отдельных исполняемых ими функций. Диагностируются также обрывы сетей, соединяющих сервер с контроллерами и рабочие станции с сервером.

Горячее резервирование сервера выглядит следующим образом: резервный сервер каждый цикл получает все текущие данные от основного сервера. Но если в очередной цикл данные от него не поступают (неисправность основного сервера), то резервный сервер сам подключается к промышленной сети и работает с нею до тех пор, пока он снова не начнет получать данные от основного сервера.

Повышение надежности решения разных задач в сервере достигается также разделением функций сервера и разделением баз данных на отдельные группы задач:

– сервер работы с текущими сигналами ввода/вывода;

– сервер обработки графической информации;

– сервер поддержки отчетов;

– сервер обслуживания текущих событий и тревог.

Резервирование сетей имеет ряд вариантов:

– возможно полное резервирование всех элементов сетей;

– возможно резервирование только физической среды передачи данных или только аппаратуры сети (сетевых контроллеров и повторителей);

– возможно резервирование связи сервера с контроллерами через дополнительные связи, минуя промышленную сеть, например связями типа «точка к точке» (point-to-point).

Резервирование рабочих станций или их отдельных функций практически не требует специальных действий. Оно достигается назначением для дублированных рабочих станций одних и тех же уровней доступа к информации и реализацией на них одних и тех же исполнительных комплексов SCADA-программ.

Дата добавления: 2014-12-23