SCADA-системы. Назначение, функции, характеристики, способы построения.

Концепция SCАDA (сокр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) в настоящее время является основным средством автоматизированного диспетчерского управления сложными динамическими системами (процессами).

SCADA-система представляет собой специализированное программное обеспечение, осуществляющее двухстороннюю связь оператора (диспетчера) технологического процесса с АСУ ТП. Достоинствами SCADA - систем являются дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI), полнота и наглядность представляемой на экране информации, удобство пользования средствами управления и справочной системой, что в итоге повышает эффективность взаимодействия диспетчера с АСУ ТП и существенно снижает вероятность возникновения ошибок в управлении. В настоящее время SCADA-системы нашли применение практически во всех областях деятельности, где применяются автоматизированные системы оперативно-диспетчерского управления (АСОДУ), в том числе и на производстве.

К основным функциям SCADA-систем относятся:

1) автоматизированная разработка ПО АСУ ТП;

2) сбор, обработка и архивирование информации, полученной от устройств нижнего уровня;

3) автоматическое управление технологическим процессом;

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

5) поддержание диалогового режима работы с диспетчером и оперативное реагирование на его команды;

6) сигнализация о неисправности оборудования и нарушении хода технологического процесса;

7) формирование оперативных и итоговых отчетных документов, характеризующих состояние производства.

Существует 2 пути разработки специализированного ПО для создания SCADA-системы:

1) Программирование с использованием "традиционных" средств (традиционные языки программирования, стандартные средства отладки и пр.) Целесообразен для простых систем или небольших фрагментов большой системы, для которых нет стандартных решений (не написан, например, подходящий драйвер) или они не устраивают по тем или иным причинам в принципе.

2) Использование коммерческих инструментальных проблемно-ориентированных средств. Целесообразен для сложных распределенных систем. Позволяет минимизировать затраты труда высококлассных программистов, по возможности привлекая к разработке специалистов-технологов в области автоматизируемых процессов.

Программные продукты класса SCADA широко представлены на мировом рынке. Это несколько десятков SCADA - систем, многие из которых нашли свое применение и в России. Наиболее популярные из них приведены ниже:

 

SCADA	Фирма-разработчик	Страна
Сimplicity	GE Fanuc Automation	США
Citect	CI Technology	Австралия
Factory Link	United States DATA Co.	США
iFIX	Intellution	США
Genesis	Iconics	США
InTouch	Wonderware	США
MasterSCADA	InSAT	Россия
TraceMode	AdAstra	Россия
WinCC	Siemens	Германия
КРУГ2000	НПО "Круг"	Россия

 

Выбор SCADA осуществляется на основе технических, экономических и эксплуатационных характеристик.

После выбора SCADA - системы, начинается разработка АСУТП для конкретного объекта, включающая следующие этапы:

1) Разработка архитектуры АСУТП в целом. На этом этапе определяется функциональное назначение каждого узла системы.

2) Решение вопросов, связанных с возможной поддержкой распределенной архитектуры.

3) Создание прикладной программы для каждого узла, т.е. написание алгоритмов, совокупность которых позволяет решать задачи автоматизации.

4) Связь прикладной программы устройствами нижнего уровня (ПЛК, датчики, исполнительные устройства и др.)

5) Отладка созданной прикладной программы в режиме эмуляции.

Характеристики SCADA-систем

Технические характеристики

1) Поддерживаемые программно-аппаратные платформы. Анализ перечня платформ необходим, поскольку от него зависит ответ на вопрос, возможна ли реализация той или иной SCADA-системы на имеющихся вычислительных средствах, а также оценка стоимости эксплуатации системы (будучи разработанной в одной ОС, прикладная программа может быть выполнена в любой другой, которую поддерживает выбранный SCADA-пакет).

В различных SCADA-системах этот вопрос решен по разному. Так, FactoryLink имеет широкий список поддерживаемых платформ: DOS, MS Windows, OS/2, UNIX и др. В RealFlex и Sitex основу программной платформы принципиально составляет ОСРВ QNX. Подавляющее большинство SCADA-систем реализовано на MS Windows платформах. Учитывая позиции Microsoft на рынке ОС, следует отметить, что даже разработчики многоплатформных SCADA, приоритетным считают развитие своих систем на платформе Windows NT/2000.

2) Наличие средств сетевой поддержки. Для эффективного функционирования в разнородной среде SCADA должна иметь поддержку работы в стандартных сетевых средах (ARCNet, Ethernet и т.д.) с использованием стандартных протоколов (NetBIOS, TCP/IP и др.), а также обеспечивать поддержку промышленных интерфейсов (PROFIBUS, CAN, MODBUS и т.д.).

3) Встроенные командные языки. Большинство SCADA-систем имеют встроенные VisualBasic-подобные языки высокого уровня, позволяющие генерировать адекватную реакцию на события.

4) Поддерживаемые базы данных. Одной из основных задач SCADA является обработка информации: сбор, оперативный анализ, хранение, сжатие, пересылка и т. д. Таким образом, в рамках создаваемой системы должна функционировать база данных. Практически все SCADA-системы, используют ANSI SQL синтаксис, который является независимым от типа базы данных.

5) Графические возможности. Для специалиста-разработчика системы автоматизации, также как и для специалиста - "технолога", очень важен графический пользовательский интерфейс. Функционально графические интерфейсы SCADA-систем весьма похожи. В каждой из них существует графический объектно-ориентированный редактор с определенным набором анимационных функций. Используемая векторная графика дает возможность осуществлять широкий набор операций над выбранным объектом, а также быстро обновлять изображение на экране, используя средства анимации. Крайне важен также вопрос о поддержке в рассматриваемых системах стандартных функций GUI (Graphic Users Interface). Поскольку большинство рассматриваемых SCADA-систем работают под управлением Windows, это и определяет тип используемого GUI.

6) Открытость систем. Система является открытой, если для нее определены и описаны используемые форматы данных и процедурный интерфейс, что позволяет подключить к ней "внешние", независимо разработанные компоненты. Современные SCADA-системы предоставляют большой набор драйверов к существующим устройствам нижнего уровня и имеют развитые средства создания собственных программных модулей или драйверов новых устройств. Сами драйверы разрабатываются с использованием стандартных языков программирования.