Системи управління виробництвом SCADA-системи

Системи підтримки зв'язків між підприємствами і покупцями

B2C (Business to Customer) і B2B (Business to Business) – позначення широких класів програмних продуктів, обслуговуючих взаємозв'язки підприємств з покупцями (B2C) і між собою (B2B).

Приклад B2C-систем – є он-лайнові інтернет-магазини. До класу B2B відносяться SCM і CSRP-рішення. Цей бум пов'язаний зі вступом розвинених країн в постіндустріальний період. У все більших масштабах великі корпорації прагнуть позбавлятися від виробництва, залишаючи за собою дослідження, проектування, маркетинг і продажі. Виробництво ж розміщується на фабриках, розташованих в країнах з дешевою робочою силою, і що є незалежними підприємствами-підрядчиками. Зрозуміло, що така схема ведення бізнесу неможлива без досконалих B2B-систем.

Розробка і вибір спеціалізованого прикладного програмного забезпечення для створення автоматизованих систем управління певним технологічним процесом (АСУ ТП), здійснюється по двох можливих напрямах розробка програм на основі базових традиційних мов програмування і використання комерційних інструментальних проблемно-орієнтованих засобів. Диспетчерське управління і збір даних (SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition є основним і в даний час перш за все, призначені для отримання і візуалізації інформації від програмованих контролерів, а також є найбільш перспективним методом автоматизованого управління складними динамічними системами чи процесами в життєво важливих і критичних, з точки зору, безпеки і надійності, областях.

 

РисМал. 10. Основні структурні компоненти SCADA-системи.

Всі сучасні SCADA-системи включають три основні структурні компоненти (див. рис. 10):

Remote Terminal Unit (RTU) віддалений термінал, що здійснює обробку завдання (управління) в режимі реального часу.

Communication System (CS) комунікаційна система (канали зв'язку), необхідна для передачі даних з видалених крапок (об'єктів, терміналів) на центральний інтерфейс оператора-диспетчера і передачі сигналів управління на RTU (або видалений об'єкт залежно від конкретного виконання системи).

Master Terminal Unit (MTU), Master Station (MS) диспетчерський пункт управління (головний термінал); здійснює обробку даних і управління високого рівня, як правило, в режимі м'якого (квазі-) реального часу; одна з основних функцій забезпечення інтерфейсу між людиною-оператором і системою (HMI – Human-machine Interface, MMI – Man Machine Interfac, інтерфейс, орієнтований на оператора). Головною тенденцією розвитку MTU (диспетчерських пунктів управління) є перехід більшості розробників SCADA-систем на архітектуру клієнт-сервер, що складається з 4-х функціональних компонентів:

1. User/Operator Interface (інтерфейс користувача/оператора) виключно важлива складова систем SCADA. Для неї характерні а) стандартизація інтерфейсу користувача навколо декількох платформ; б) зростаючий вплив Windows NT; в) використання стандартного графічного інтерфейсу користувача (GUI); г) технології об'єктно-орієнтованого програмування: DDE, OLE, Active X, OPC (OLE for Process Control), DCOM; д) стандартні засоби розробки застосувань, найбільш популярні серед яких, Visual Basic for Applications (VBA), Visual C++; е) поява комерційних варіантів програмного забезпечення класу SCADA/MMI для широкого спектру завдань. Об'єктна незалежність дозволяє інтерфейсу користувача представляти віртуальні об'єкти, створені іншими системами. Результат розширення можливостей по оптимізації HMI-интерфейса.

2. Data Management (управління даними) відхід від вузькоспеціалізованих баз даних у бік підтримки більшості корпоративних реляційних баз даних (Microsoft SQL, Oracle). Функції управління даними і генерації звітів здійснюються стандартними засобами SQL, 4GL; ця незалежність даних ізолює функції доступу і управління даними від цільових завдань SCADA, що дозволяє легко розробляти додаткові застосування по аналізу і управлінню даними.

3. Networking & Services (мережі і служби) перехід до використання стандартних мережевих технологій і протоколів.

4. Real-Time Services (служби реального часу) звільнення MTU від навантаження перерахованих вище компонентів дає можливість концентруватися на вимогах продуктивності для завдань реального і квазі-реального часу. Даними службами є швидкодіючі процесори, які управляють обміном інформацією з RTU і SCADA-процесами, здійснюють управління резидентною частиною бази даних, сповіщення про події, виконують дії з управління системою, передачу інформації про події на інтерфейс користувача (оператора).

Процес надходження інформації на виробництві відбувається і зверху, і знизу. Сучасні SCADA-системи не тільки допомагають інженерам і операторам складати звіти, але і самі здатні генерувати звіти і направляти їх при необхідності на корпоративний рівень аж до залу засідань ради директорів. SCADA-системи відповідальні за отримання інформації з "Рівня управління", знизу, тобто від різних датчиків через пристрої сполучення, від програмованих логічних контроллерів, плат введення-виводу інформації, розподілених систем управління, що поставляють інформацію для безпосереднього управління виробничим процесом. Далі інформація з "Рівня управління" поступає на вхід SCADA-систем. На SCADA-рівні можливе оперативне управління процесом, ухвалення тактичних рішень на основі інформації, отриманої на "Рівні управління". Для більш чіткого уявлення інтеграції багаторівневих систем автоматизації в процес управління підприємством показано схему на рис.3.

Зверху, в свою чергу формується інформація, що відповідає за роботу підприємства в цілому, здійснюється планування виробництва (див. рис.4). Точна, своєчасна, достовірна інформація на кожному рівні виробництва дозволяє оцінити рівень витрат, якість і конкурентоспроможність продукції.

 

Рис. 11. Рівні управління підприємством.

Індустріальні комп'ютери є, як правило, програмно сумісні із звичайними комерційними РС машини, але адаптовані для жорстких умов експлуатації буквально для установки на виробництві, в цехах, газокомпресорних станціях і так далі Адаптація відноситься не тільки до конструктивного виконання, але і до архітектури і схемотехніки, оскільки зміни температури навколишнього середовища приводять до дрейфу електричних параметрів. Як пристрої сполучення з об'єктом управління дані системи комплектуються додатковими платами (адаптерами) розширення, яких на ринку існує велика різноманітність від різних виробників (як, втім, і самих постачальників промислових РС). Як операційна система в промислових РС, що працюють в ролі віддалених терміналів, все частіше починає застосовуватися Windows NT, зокрема різні розширення реального часу, спеціально розроблені для цієї операційної системи.

Промисловими контролерами (PLC) є спеціалізовані обчислювальні пристрої, призначені для управління процесами (об'єктами) в реальному часі. Промислові контролери мають обчислювальне ядро і модулі введення-виводу, що приймають інформацію (сигнали) з датчиків, перемикачів, перетворювачів, інших пристроїв і контролерів, і що здійснюють управління процесом або об'єктом видачею сигналів, що управляють, на приводи, клапани, перемикачі і інші виконавчі пристрої. Сучасні PLC часто об'єднуються в мережу (Rs-485, Ethernet, різні типи індустріальних шин), а програмні засоби, що розробляються для них, дозволяють в зручній для оператора формі програмувати і управляти ними через комп'ютер, що знаходиться на верхньому рівні SCADA-системи диспетчерському пункті управління (MTU). Найбільш розвиненою архітектурою на ринку PLC, програмним забезпеченням і функціональними можливостями володіють контролери фірм Siemens, Fanuc Automation (General Electric), Allen-bradley (Rockwell), Mitsubishi. Представляє інтерес також продукція фірми CONTROL MICROSYSTEMS промислові контролери для систем моніторингу і управління нафто- і газопромислами, трубопроводами, електричними підстанціями, міським водопостачанням, очищенням стічних вод, контролю забруднення навколишнього середовища.

Найбільш популярні на західному і російському ринках SCADA-системи і такі, що мають підтримку в країнах СНД: Factory Link (United States DATA Co., USA); InTouch (Wonderware, USA); Genesis (Iconics, USA); WINCC (Siemens, Germany); Trace Mode (Ad Astra, Росія); RSView (Rockwell Software Inc, USA); LABVIEW, BRIDGEVIEW, LABVIEW RT, Lookout (National Instruments, USA) і ін.

До диспетчерських систем управління пред'являються такі основні вимоги: надійність системи (технологічна і функціональна); безпека управління; точність обробки і представлення даних; простота розширення системи. Основу більшості SCADA-пакетів складають декілька програмних компонентів (база даних реального часу, введення-виводу, передісторії, аварійних ситуацій) і адміністраторів (доступу, управління, повідомлень).

Функціональна структура SCADA-систем обумовлена тим, що існує два типи управління видаленими об'єктами в SCADA: автоматичне та ініційоване оператором системи. Вимоги, які пред'являються до систем SCADA, спектр їх функціональних можливостей визначений і реалізований практично у всіх пакетах. Основні можливості і засоби, властиві всім системам і розрізняються тільки технічними особливостями реалізації:

1. автоматизована розробка, що дає можливість створення програмного забезпечення системи автоматизації без реального програмування;

2. засоби збору первинної інформації від пристроїв нижнього рівня;

3. засоби управління і реєстрації сигналів про аварійні ситуації;

4. засоби зберігання інформації з можливістю її пост-обробки (як правило, реалізується через інтерфейси до найбільш популярних баз даних);

5. засоби обробки первинної інформації;

6. засоби візуалізації представлення інформації у вигляді графіків, гістограм і т.п.;

7. можливість роботи прикладної системи з наборами параметрів, що розглядаються як єдине ціле (recipe, або установки).

 

Рис. 12. Інформаційна модель підприємства.

При побудові систем диспетчерського управління і збору даних орієнтація прикладного програмного забезпечення на відкриту архітектуру дозволяє розробникам цих систем концентруватися безпосередньо на цільовому завданні SCADA збір і обробка даних, моніторинг, аналіз подій, управління, реалізація HMI-інтерфейсу. Таке цільове програмне забезпечення для автоматизованих систем управління розробляється під певне застосування самими постачальниками цих систем. Проте останнім часом на ринку з'явилася велика кількість програмних продуктів класу SCADA/MMI для індустріальних систем, що дозволяють вирішувати завдання автоматизації для дискретного виробництва, індустрії процесів, виробництва електроенергії. Найбільших успіхів в цьому напрямі досягли компанії Intellution і Wonderware. Також SCADA-системи використовують і для вирішення освітніх завдань.

Дата добавления: 2017-02-01