Системы SCADA

Описание первых телеметрических систем дистанционного мониторинга. Характеристика систем диспетчерского контроля и сбора данных. Управляющие системы типа SCADA. Основные возможности, функции принципы и средства современных управляющих SCADA систем.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Санкт-Петербургский Государственный Университет

Информационных Технологий, Механики и Оптики

Кафедра «Систем Управления и Информатики»

Реферат

на тему: Системы SCADA

Выполнили: Смирнов А.,

Мустафаев К.,

Мальцева Т.,

Лабадин Д.

Преподаватель: Блинников А. А.

Санкт - Петербург

2011

Содержание

Содержание

1. Предпосылки к созданию SCADA систем

1.1 Первые SCADA-подобные системы

1.2 Традиционные рынки и движущие силы

1.3 Человеко-машинные интерфейсы

2. Современные SCADA системы

2.1 Основные возможности и средства

2.2 Основные функции

2.3 Принципы разработки

2.4 Архитектура SCADA систем

3. Характеристики SCADA-систем

3.1 Функциональные возможности

3.2 Технические характеристики

3.3 Эксплуатационные характеристики

4. Интеграция многоуровневых систем автоматизации

Заключение

1. Предпосылки к созданию SCADA систем

1.1 Первые SCADA-подобные системы

Ранние управляющие решения, предварившие наступление эры SCADA, назывались «телеметрическими» системами и представляли собой попытки организовать дистанционный мониторинг небольшого числа параметров (обычно одного-двух). Все основные требования, которым должны удовлетворять современные решения типа SCADA, равно как и большинство обеспечиваемых такими решениями преимуществ, присутствовали уже в телеметрических системах начала 70-ых годов прошлого века хотя бы в зачаточном виде. Для отображения текущего состояния системы тогда использовались «имитационные стены» (mimic wall) (рис. 1). Оперативность вывода информации на такие стены можно охарактеризовать как «приближающуюся к реальному времени»: показания индикаторов и лампочек изменялись вручную по мере того, как перемещающиеся по удалённым локациям операторы получали новые данные.

Рисунок 1. Имитационные стены (mimic wall)

Аббревиатура SCADA расшифровывается как Supervisory Control and Data Acquisition - диспетчерский контроль и сбор данных. В ранних SCADA-подобных системах вроде тех, что применялись в задачах водоснабжения и водоочистки в 60-70-ых годах XX века, связь между диспетчерской (головной станцией SCADA) и удалёнными станциями была столь призрачной, что организовать полноценный оперативный контроль не представлялось возможным. Первые управляющие системы типа SCADA разрабатывались для налаживания сбора данных с удалённых локаций. Например, традиционно в задачах добычи и транспортировки нефти, а также водоснабжения и водоочистки критическое значение имеет информация о давлении и расходе. Для контроля критических показателей в ранних SCADA-подобных системах обычно использовались один-два аларма, которые обеспечивали, например, контроль входа в здание либо подавали сигналы типа «ёмкость пуста», «ёмкость заполнена» или «отказ насоса». Малое число параметров было обусловлено тогдашним уровнем развития управляющих систем. Организация надёжного мониторинга четырёх-пяти показателей для каждой удалённой станции расценивалась в те времена как крупный успех. Серьёзную проблему представляло даже налаживание дистанционного контроля времени работы насосов.

1.2 Традиционные рынки и движущие силы

Управляющие системы типа SCADA возникли в тех отраслях, где в отличие от обрабатывающей промышленности «производственные мощности» в принципе нельзя объединить под крышей одного или нескольких близко расположенных зданий. Основными пользователями SCADA-решений во все времена были распределённые компании и предприятия, занимающиеся:

· водоснабжением и водоочисткой,

· сбором производственных и ливневых сточных вод,

· регулированием паводков и дренажем,

· ирригацией,

· энергоснабжением,

· добычей и транспортировкой нефти,

· транспортировкой природного газа,

· крупные промышленные предприятия, имеющие удалённые станции.

Основными стимулами развития SCADA-систем и роста их популярности на протяжении последних пятидесяти лет служили два тесно связанных друг с другом фактора. Первый - это желание операторов иметь более полный и качественный контроль над распределёнными процессами. Второй фактор - это стремление руководства сокращать и регулировать расходы. scada диспетчерский контроль данные

Одна из причин роста расходов - это рабочая сила. До наступления эпохи современных SCADA-решений, типичная распределённая система управления, будь то управление водоснабжением, водоочисткой, ирригацией или транспортировкой углеводородов, требовала наличия штата «операторов на колёсах», периодически посещающих удалённые станции с целью сбора данных, внесения изменений, контроля над соблюдением требований к техническому обслуживанию и проведения инспекций. Причём эта деятельность должна была осуществляться непрерывно и круглосуточно - 24 часа в день 7 дней в неделю. В 70 годах прошлого века типичная сеть водоснабжения в США обслуживалась в среднем шестью-восемью «операторами на колёсах».

Существуют и другие факторы, способствующие развитию рынка управляющих систем типа SCADA. Это демографические изменения, рост эксплуатационных расходов и неэффективность альтернативных методов.

1.3 Человеко-машинные интерфейсы

С появлением компьютеров Macintosh, рабочих станций Silicon Graphics, графического программного обеспечения и, наконец, операционных систем Windows у разработчиков появилась возможность создавать человеко-машинные интерфейсы (Human Machine Interface/HMI), заменившие имитационные стены и оставившие «операторов на колёсах» без работы.

Программные человеко-машинные интерфейсы всегда представляли собой нечто большее, чем просто ПО для визуализации состояния системы в реальном времени. Реальные решения класса HMI практически с самого начала были программно-реализованными версиями головной станции SCADA-системы. Самые ранние SCADA-пакеты, где предусматривались такие виртуальные средства управления, как переключатели «ручн./выкл./автом.», регуляторы режима работы насосов, модули алармов и другие, требовали использования печатных плат. В XXI столетии размеры управляющих систем типа SCADA ограничиваются лишь производительностью процессора, точнее, временем, которое требуется главному компьютеру на опрос всех узлов.

2. Современные SCADA системы

2.1 Основные возможности и средства

· автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования;

· средства сбора первичной информации от устройств нижнего уровня;

· средства управления и регистрации сигналов об аварийных ситуациях;

· средства хранения информации с возможностью ее постобработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);

· средства обработки первичной информации;

· средства визуализации информации в виде графиков, гистограмм и т.п.;

· возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как «единое целое» («recipe» или «установки»).

2.2 Основные функции

Прием информации о контролируемых технологических параметрах от контроллеров нижних уровней и датчиков

Сохранение принятой информации в архивах.

Вторичная обработка принятой информации.

Графическое представление хода технологического процесса, а также принятой и архивной информации в удобной для восприятия форме.

Прием команд оператора и передача их в адрес контроллеров нижних уровней и исполнительных механизмов.

Регистрация событий, связанных с контролируемым технологическим процессом и действиями персонала, ответственного за эксплуатацию и обслуживание системы

Оповещение эксплуатационного и обслуживающего персонала об обнаруженных аварийных событиях, связанных с контролируемым технологическим процессом и функционированием программно-аппаратных средств АСУ ТП с регистрацией действий персонала в аварийных ситуациях.

Формирование сводок и других отчетных документов на основе архивной информации.

Обмен информацией с автоматизированной системой управления предприятием (или, как ее принято называть сейчас, комплексной информационной системой).

Непосредственное автоматическое управление технологическим процессом в соответствии с заданными алгоритмами.

2.3 Принципы разработки

Технология проектирования систем автоматизации на основе различных SCADA-систем включает следующие этапы:

Разработка архитектуры системы автоматизации в целом. На этом этапе определяется функциональное назначение каждого узла системы автоматизации. Решение вопросов, связанных с возможной поддержкой распределенной архитектуры, необходимостью введения узлов с горячим резервированием и т.п.

...