Проектирование SCADA -систем.

Назначение и типовые фун-ии

Назначение. SCADA-системы (Supervisory Control and Data Acquisition – сбор данных и диспетчерское управление) предназначены для отображения (визуализации) данных в производственном процессе и оперативного комплексного управления различными агрегатами, в том числе и с участием диспетчерского персонала.

Типовые функции. Типичный набор функций повторяющихся при проектировании SCADA-систем сводится к следующему:

а) отображение объектов и анимация

· создание экранных (мультиэкранных) форм отображения технологической схемы процесса в наглядной и привычной для оператора форме (мнемосхемы);

· отображение динамически меняющихся параметров процесса (с помощью создания изображений стрелочных, цифровых или иного вида индикаторов);

· создание изображений органов управления различных типов (кнопок, переключателей, ползунковых или поворотных регуляторов и др.) и обеспечение возможности управления ими в процессе работы;

б) обработка особых состояний (тревоги и события)

· фиксация аварийных ситуаций, возникающих в технологическом процессе и обеспечение возможности информирования оператора о них;

· протоколирование информации о ходе технологического процесса и возникающих при этом событиях с возможностью ее отображения по желанию оператора за заданный период времени (тренды);

в) реализация алгоритмов управления (включая математические и логические вычисления)

г) обеспечение связи с контроллерами нижнего уровня (через какую-либо промышленную или иную сеть), а также обеспечение выхода на верхний уровень управления

д) обеспечение надежности автоматики нижнего уровня

· проведение диагностических процедур, их протоколирование и автоматическое сообщение о них оператору;

· обеспечение «горячего» резервирования, автоматический переход (в том числе и записи трендов) на резервное и назад, на восстановленное оборудование.

е) контроль и управление доступом

Критерии выбора SCADA -системы.

Общие подходы.

При оценке возможности использования SCADA-системы при проектировании АСУТП надо учитывать:

· объем данных (производительность, поддержка стандартных сетевых протоколов и форматов данных);

· удобство в работе (стандартизация пользовательского интерфейса, наличие и удобство языка описания данных и процессов);

· описание пакета и эксплуатационных инструкций на русском языке;

· уровень технической поддержки (с учетом доступности);

· надежность (отсутствие рекламаций);

· число инсталляций за рубежом и в СНГ (особенно применимость в промышленных АСУ);

· цену программного продукта.

С ростом мощности компьютеров SCADA-системы становятся масштабируемыми, те. могут поддерживать от нескольких сотен до десятков тысяч входов/выходов, а также управлять сложными производствами в целом.

Сегодня на рынке СНГ наиболее распространенными являются следующие SCADA-системы:

1.In Touch (Wonderware, США);

2. iFix (Intellution, США);

3. Genesis (Iconics Co, США);

4. Citect (CI Technology, Австралия);

5. Factory Link (United States Data Со, США);

6. RealFlex (ВJ SoftWare System, США);

7. Sitex (Jade SoftWare, Великобритания);

8. WinCC (Siemens, Германия);

9. Trace Mode (AdAstrA, Россия);

10. RTWin (SWD Real Time System, Россия).

При многообразии SCADA-систем возникает проблема выбора одной из них. Критерии оценки с позиций пользователя делят на три группы показателей: эксплуатацион ные, экономические и технические характеристики.

 

Эксплуатационные показатели

Характеризуют скорость освоения продукта и разработки прикладных систем, (что в конечном итоге, очень отражается на стоимости составляющих системы управления):

· качество документации SCADA-системы: полнота, ясность и наглядность описания первичных документов; русификация и ее качество (экраны, подсказки, справочная система, всевозможные обозначения и т.д.).

· доступность диалога: наглядность представления необходимой информации на экране удобство использования справочной системы, информативность оперативных подсказок и т.д.;

· уровень сопровождения системы при ее эксплуатации: возможность внесения изменений в банк данных, коррекции экранов без остановки системы, полнота средств диагностики системы при сбоях и отказах, возможность наращивания разнообразных функций системы, трудоемкость при инсталляции системы и т.д. Сюда можно отнести и доставку необходимой информации на верхний уровень управления;

· наличие и качество поддержки SCADA-системы: услуги организации-разработчика, обслуживание (в т.ч. консультации, которые необходимо проводить не только с программистами-разработчиками по месту создания системы, но иногда по месту внедрения на объекте), обучение специалистов, условия обновления версий.

 

Экономические показатели.

Выражаются в стоимости следующих составляющих:

· аппаратной платформы;

· системы (средства разработки и среда исполнения);

· разработки системы;

· освоения системы (обучение пользователей);

· сопровождения (консультации, смены версий продукта, прочие услуги);

· окупаемости.

Стоимость SCADA-системы зависит, в первую очередь, от цены системы и числа используемых тэгов (переменных). При этом механизм определения цены различен: в In Touch зависит от количества переменных, используемых в разрабатываемой прикладной программе; в Simplicity определяется количеством каналов ввода/вывода, которые должна поддерживать система; Factory Link имеет высокую базовую стоимость, но нет ограничений по количеству каналов.

При оценке стоимости учитываются минимальные ресурсы компьютера, необходимые для его установки; в некоторых системах, например, у WinCC число допустимых переменных пропорционально зависит от объема доступного ОЗУ.

 

Технические показатели.

Программно-аппаратные платформы, на которых реализуется SCADA -система. Для выбора компьютера необходимо знать его платформу (разработанная в одной операционной среде прикладная программа может быть выполнена в любой другой, которую поддерживает выбранный SCADA-пакет), операционную систему, частоту процессора, требуемые объемы оперативной и дисковой памяти. К тому же надо знать информационную мощность отдельной станции — максимальное число вводов/выводов, скорость ввода/вывода, масштабируемость системы и т д.

Современные системы SCADA работают в рамках существующих операционных систем (в основном различных версий MS Windows) и используют для связи с нижним уровнем стандартные протоколы MS Windows (DDE и ОРС).

Раньше основу программной платформы составляла ОС РВ QNX. Сейчас большинство SCADA-систем реализовано на платформе MS Windows. Такие системы предлагают наиболее полные и легко наращиваемые человеко-машинные интерфейсные средства.

Средства сетевой поддержки. Современные системы автоматизации отличаются высокой степенью интеграции: в них могут быть задействованы исполнительные механизмы, аппаратура, регистрирующая и обрабатывающая информацию аппаратура, рабочие места операторов, серверы баз данных и даже самостоятельные объекты управления. Для эффективного функционирования в этой разнородной среде SCADA-система должна обеспечивать высокий уровень сетевого сервиса. Желательно, чтобы она поддерживала работу в стандартных сетевых средах (Arcnet, Ethernet и др.) с использованием стандартных протоколов (Netbios, TCP/IP и др.), а также обеспечивала поддержку наиболее популярных сетевых стандартов из класса промышленных интерфейсов (Profibus, Canbus, LON, Modbus и др.)

Поддерживаемые базы данных. Для функционирования баз данных (сбор, оперативный анализ, хранение, сжатие, пересылка и т.д.) используют ANSI SQL синтаксис, который является независимым от типа базы. Таким образом, приложения виртуально изолированы, что позволяет менять базу данных без серьезных изменений самой прикладной задачи, создавать независимые программы для анализа информации.

Встроенные командные языки. Большинство SCADA-систем имеет встроенные языки программирования высокого уровня (например VBA), позволяющие разрабатывать сложные приложения - генерировать адекватную реакцию на различные события, например, изменение значения переменной, выполнение некоторого логического условия, нажатие комбинаций клавиш и т.д.

Открытость систем. Программная система является открытой, если для нее определены и описаны используемые форматы данных и процедурный интерфейс, что позволяет адаптировать пакет под конкретные нужды с минимальными затратами. Открытой системе доступны спецификации системных вызовов (в смысле SCADA-системы), реализующие определенный системный сервис (доступ к графическим функциям, функциям работы с базами данных и др.).