Общие понятия, структура, компоненты SCADA

SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition – диспетчерское управление и сбор данных) – процесс сбора информации в реальном времени от удаленных точек (объектов) для обработки, анализа и возможного управления этими объектами. Требование обработки в реальном времени обусловлено необходимостью доставки (выдачи) всех контролируемых событий (сообщений) и данных на центральный интерфейс оператора (диспетчера). В то же время понятие «реального времени» отличается для различных SCADA-систем. [18, 19]

Прообразом современных SCADA на ранних стадиях развития автоматизированных систем управления являлись системы телеметрии и сигнализации. Все современные SCADA-системы включают три основных структурных компонента, приведенных на рисунке 21. [18]

Рисунок 21. Основные структурные компоненты SCADA-системы

Remote Terminal Unit (RTU) – удаленный терминал, связанный с объектом управления (ОУ) и осуществляющий обработку задачи (управление) в режиме реального времени. Спектр его воплощений широк – от интеллектуальных датчиков, осуществляющих съем информации с объекта, до специализированных многопроцессорных отказоустойчивых вычислительных комплексов, осуществляющих обработку информации и управление объектом в режиме жесткого реального времени. Использование устройств низкоуровневой обработки информации позволяет снизить требования к пропускной способности каналов связи с центральным диспетчерским пунктом. [18]

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 MTU – обеспечение интерфейса между человеком- оператором и системой (HMI, MMI). 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 (мэйн-фреймов) и/или объединенных в локальную сеть рабочих станций и серверов. Как правило, при построении MTU используются различные методы повышения надежности и безопасности работы системы. [18]

Communication System (CS) – коммуникационная система (каналы связи), необходима для передачи данных от удаленных точек (объектов, терминалов) на центральный интерфейс оператора-диспетчера и передачи сигналов управления на RTU (или удаленный объект – в зависимости от конкретного исполнения системы). [18]

Существует два типа управления удаленными объектами в SCADA: автоматическое и инициируемое оператором системы. [18]

Выделяют четыре основных функциональных компонента систем диспетчерского управления и сбора данных – человек-оператор, компьютер взаимодействия с человеком, компьютер взаимодействия с задачей (объектом), задача (объект) управления. [18]

SCADA-система обычно содержит следующие подсистемы:

- Драйверы или серверы ввода-вывода – программы, обеспечивающие связь SCADA с промышленными контроллерами, счетчиками, АЦП (аналого-цифровой преобразователь) и другими устройствами ввода-вывода информации.

- Система реального времени – программа, обеспечивающая обработку данных в пределах заданного временного цикла с учетом приоритетов.

- Человеко-машинный интерфейс (HMI – Human Machine Interface) – инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку-оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им. Программа-редактор для разработки человеко-машинного интерфейса.

- Система логического управления – программа, обеспечивающая исполнение пользовательских программ (скриптов) логического управления в SCADA-системе. Набор редакторов для их разработки.

- База данных реального времени – программа, обеспечивающая сохранение истории процесса в режиме реального времени.

- Система управления тревогами – программа, обеспечивающая автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или компьютером.

- Генератор отчетов – программа, обеспечивающая создание пользова­тельских отчетов о технологических событиях. Набор редакторов для их разработки.

- Внешние интерфейсы – стандартные интерфейсы обмена данными между SCADA и другими приложениями. Обычно OPC, DDE и т.д. OPC (OLE for Process Control) – семейство программных технологий, предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами. DDE (Dynamic Data Exchange) – механизм взаимодействия приложений в операционных системах Microsoft Windows. [19]

К SCADA-системам предъявляются следующие основные требования:

- надежность системы (технологическая и функциональная);

- безопасность управления;

- точность обработки и представления данных;

- простота расширения системы. [18]

Существует достаточно много специализированных средств реализации программного обеспечения в рамках концепции SCADA. Среди популярных SCADA-систем можно отметить: TRACE MODE (AdAstra, Россия), InTouch (Wonderware, США), Master SCADA (ИнСАТ, Россия), SIMATIC WinCC (Siemens, Германия), Citect SCADA (Ci Technologies, Австралия), iFIX, Advantech Studio [20, 21]

При создании автоматизированных систем на верхнем уровне выполняется разработка автоматизированного рабочего места (АРМ) диспетчера, на нижнем уровне – локальных систем управления для отдельных технологических агрегатов, создавая таким образом распределенные системы управления. [21]