2015-07-02
3135
SCADA-системы решают следующие задачи:
Обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы.
Обработка информации в реальном времени.
Логическое управление.
Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.
Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.
Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.
SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределенной архитектуре.
3. Основные компоненты SCADA
SCADA—система обычно содержит следующие подсистемы:
Драйверы или серверы ввода-вывода — программы, обеспечивающие связь SCADA с промышленными контроллерами, счетчиками, АЦП 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, англ. 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, ODBC, DLL и т.д.
4. Концепции систем
Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, осуществляемого с участием человека. Большинство управляющих воздействий выполняется автоматически RTU (англ. Remote Terminal Unit — удалённый терминал) или ПЛК (англ. Programmable Logic Controller, PLC - программируемый логический контроллер). Непосредственное управление процессом обычно обеспечивается RTU или PLC, а SCADA управляет режимами работы. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уставку для потока, менять маршруты движения жидкости, заполнять те или иные емкости, а так же следить за тревожными сообщениями (алармами), такими как — потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены, записаны, и на которые оператор должен своевременно реагировать. Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или ПЛК, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.
Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает — показания измерительного прибора. Далее данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI мог принять
контролирующие решения — корректировать или прервать стандартное управление средствами RTU/ПЛК. Данные могут также быть записаны в архив для построения трендов и другой аналитической обработки накопленных данных.
Автоматизация в соответствии с OSI.(Сетевая модель OSI (англ. open systems interconnection basic reference model — базовая эталонная модель взаимодействия открытых систем, сокр. ЭМВОС; 1978 г.) — абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки сетевых протоколов.) представляет собой многоуровневую систему, которую можно представить в виде пирамиды (Рисунок 6). Где уровень 1 близок к собственно процессу. Под понятием SCADA обычно понимают централизованную/децентрализованную систему, контролирующую оборудование и осуществляющую визуализацию, а также управление и регулировку. Большая часть регулирования осуществляется автоматически через удалённые терминалы (RTU) или программируемые логические контроллеры (PLC), которые и выполняют автоматизацию на Уровне 1.
Задача Уровня 2 – оптимизация работы уровня 1, в частности задание управляющих воздействий и номинальных величин. На Уровне 3 осуществляется планирование и управление качеством и документирование. Сбор данных обычно начинается на Уровне 4 и включает в себя данные средств измерения, текущего состояния и положения регуляторов, которые запрашиваются SCADA-системой. Затем данные представляются пользователю в наглядном виде, и используются для управления процессом.
Как правило, в SCADA-системах используют распределенные базы данных, содержащие разделы. Один раздел содержать входные или выходные величины, которые наблюдаются и контролируются системой. Разделы могут обрабатываться физически. Физический раздел представляет собой или выход, в то время как рассчитанный раздел получается в результат математических преобразований над состоянием системы. Обычно раздел представляет собой комбинацию значений величин и времени. Серия разделов позволяет проследить процесс во времени.
Связь
Коммуникация современных SCADA-систем всё чаще основывается на ТСР-протоколе. На полевом уровне всё ещё значительную роль играют другие форматы передачи данных, и в обозримом будущем ситуация не изменится. Процесс стандартизации коммуникации ещё не завершён. Предпринимаются попытки ограничить применение OPC (OPC (OLE for Process Control) — семейство программных технологий, предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами.) только для ряда операционных систем, хотя в тоже время предпринимаются попытки в направлении создания кроссплатформенных протоколов (OPC XML-DA, OPC UA). На сегодняшний день среди SCADA-систем еще присутствуют уникальные или основанные на закрытом коде решения. Но открытые протоколы, такие как Modbus, завоёвывают все большую популярность. Взаимодействие различных сетевых протоколов осуществляется через сетевые шлюзы встроенных систем. Рабочие места на которых происходит визуализация сегодня всё больше соединяются через Ethernet или беспроводную сеть на основе TCP.
| БИЛЕТ № 7 |
| Вопрос 1. WebSCADA системы Вопрос 2. Преимущества и недостатки Вопрос 3. Основные SCADA системы |
1. WebSCADA системы
Под термином WebSCADA, как правило, понимается реализация человеко-машинного интерфейса (HMI) SCADA-систем на основе web-технологий.
Это позволяет осуществлять контроль и управление SCADA-системой через стандартный браузер, выступающего в этом случае в роли тонкого клиента.
Архитектура таких систем включает в себя WebSCADA-сервер и клиентские терминалы — ПК, КПК или мобильные телефоны с Web-браузером. Подключение клиентов к WebSCADA-серверу через Internet/Intranet позволяет им взаимодействовать с прикладной задачей автоматизации как с простой web или WAP-страницей. Однако на данном этапе развития WebSCADA еще не достигло уровня широкого промышленного внедрения, т.к. существуют сложности с защитой передаваемой информации. Кроме этого, реализация функций управления через незащищенные каналы связи противоречит соображениям безопасности любого промышленного объекта. В связи с этим, в большинтсве случаев Web интерфейсы используются в качестве удаленных клиентов для контроля и сбора данных.
2. Уязвимость
Системы SCADA уязвимы для хакерских атак.
1. 2010 — использование вируса Stuxnet, для атаки на центрифуги для обогащения урана в Иране.
2. 2011 — авария в системе водоснабжения в штате Иллинойс, в которой ФБР и министерство внутренней безопасности США подозревают хакеров из России.
