4.3.3.3 Протоколирование инфы о ходе технол-го пр-са.
Протоколирование служит для сохранения в архивах информации о протекании технологического процесса. При этом может фиксироваться следующая информация:
о событиях, связанных с контролируемым технологическим процессом и действиями персонала, ответственного за эксплуатацию и обслуживание системы (запись происходит в моменты их возникновения);
о значениях параметров протекания технологического процесса (запись производится либо через определенные интервалы времени, либо при изменении параметра на некоторую заданную величину).
Обработка информации о параметрах в рамках SCADA-системы, как правило, сводится к построению графиков того или иного вида (они обычно называются трендами), примеры которых приведены на рис. 4.3.4.
Рис. 4.3.4. Пример построения трендов: 1 – температура; 2 – баланс сред; 3 – уровень; 4 – давление
Если данные передаются в другой программный пакет (например, MS Excel), то обработка переданных данных (генерация и печать отчетов или графиков) определяется параметрами принимающего пакета.
4.3.3.4 Управление переменными (тэгами).
Механизм управления переменными представляет собой основу любой SCADA-системы. Во время работы система содержит текущие значения переменных, однако для ее нормального функционирования необходимо обеспечить достаточно большой объем информации по каждой переменной. В системах SCADA вместо термина переменная обычно используется термин тэг.
Для каждой переменной (тэга) определяются имя и тип. Имя записывается по обычным правилам для имен переменных (латинскими буквами, цифрами и некоторыми знаками). Допустимые типы переменных определяются конкретным пакетом, однако во всех пакетах имеются следующие основные типы:
дискретные переменные (имеют два значения);
целые переменные (могут быть знаковые, беззнаковые, короткие и длинные);
действительные переменные (с плавающей запятой);
строковые переменные (сообщения, тексты).
Кроме имени и типа переменной ее снабжают текстовым комментарием.
имя |
тип |
текстовый комментарий |
Для переменной обязательно задаются начальное значение и возможность ее изменения в процессе работы (часть переменных может быть объявлена с доступом только для чтения). Некоторые SCADA-системы задают также минимальное и максимальное значения переменной, обеспечивая нахождение переменной в этих пределах в течение всего времени работы.
Кроме работы с обычными переменными (расположенными на самой рабочей станции) SCADA-системы позволяют оперировать удаленными переменными, расположенными либо в контроллерах (на нижнем уровне), либо на других рабочих станциях. Доступ к таким переменным осуществляется через систему ввода/вывода, при этом обычно предоставляется возможность масштабирования передаваемых данных.
Для реализации механизма оповещения оператора об аварийных состояниях в ходе управления технологическим процессом (Тревог) для каждой переменной необходимо задать соответствующие пороги. При задании каждого порога необходимо указать следующую информацию:
значение порога и величину мертвой зоны (зоны нечувствительности);
уровень приоритета возникающей при этом Тревоги.
Кроме переменных, задаваемых пользователем, каждая SCADA-система имеет определенный набор так называемых системных переменных. Их состав меняется от системы к системе, но в них обязательно включаются Дата (День-Месяц-Год) и Время (Часы-Минуты-Секунды), а также сведения о зарегистрированном операторе.
19
19-1. Назначение, классификация, места установки и применение щитов и пультов СА.
Назначение. Предназначены для размещения средств контроля и управления технологическим процессом (контрольно-измерительных приборов, сигнальных устройств, аппаратуры управления, автоматического регулирования, защиты, блокировки), а также линии связи между ними (трубные и электрические проводки) и т. п.
Классификация на основе каркаса. Одно из основных преимуществ щитовых конструкций состоит в том, что все они построены на единой базе – каркасе (ОСТ 36.13-76 и ОСТ 36.ЭД 1.13-79). Каркас является основным несущим элементом щитовых конструкций. Внешний вид объемного каркаса представлен на рисунке 1. В полках стоек имеются ряд круглых отверстий, шаг между которыми 25 мм. Используя их, а также рейки, угольники, скобы, кронштейны можно установить устройство или закрепить проводку практически в любой точке.
Рисунок 1 – Каркас объемный: 1- болты, 2 – рамы, 3 – швеллеобразные стойки.
Классификация щитов и пультов на основе каркаса имеет вид:
Каркас – жесткий, несущий, объемный или плоский металлический остов, предназначенный для установки (панелей, стенок, дверей, крышек, поворотных или стационарных рам, унифицированных монтажных конструкций) и монтажа (приборов, аппаратов, арматуры, установочных изделий, электрической и трубной проводки).
Шкаф – объемный каркас на опорной раме с установленными на нем панелью, стенками, дверьми, крышкой.
Щит шкафной – шкаф с установленными на унифицированных монтажных конструкциях, поворотной или стационарной раме: Ап – аппаратурой, Ар – арматурой, УИ – установочными изделиями, ЭиТПр – электрическим и трубными проводками, подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.
Панель с каркасом – объемный каркас на опорной раме с установленной на нем панелью.
Щит панельный с каркасом – панель с каркасом с установленными: Ап, Ар, УИ, ЭиТПр подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.
Стойка – объемный или плоский каркас на опорной раме.
Статив – стойка с ( плоским или объемным каркасом) с установленными только на унифицированных монтажных конструкциях аппаратурой: Ап, Ар, УИ, ЭиТПр подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.
Корпус пульта – объемный каркас с установленными наклонной столешницей, стенками, дверьми.
Пульт – корпус с установленными только на унифицированных монтажных конструкциях: Ап, Ар, УИ, ЭиТПр подготовленными к подключению внешних цепей и приборов, устанавливаемых на объекте.
Места установки и применение. Щиты и пульты устанавливаются в производственных и специальных щитовых помещениях: операторских, диспетчерских, аппаратных и т. п. (закрытые помещения с температурой окружающей среды от –30 до +50°С при относительной влажности не более 80% и отсутствии вибрации, агрессивных газов, паров и токопроводящей пыли.
Учитывая конструктивные особенности, в том числе степень защиты от прикосновения к токоведущим частям по ГОСТ 14254-80, рекомендуется применять:
щиты шкафные малогабаритные – в производственных помещениях, а также щитовых (диспетчерских и операторских) помещениях (если это технически обоснованно);
щиты панельные с каркасом – в щитовых (диспетчерских и операторских) помещениях;
стативы – для установки вспомогательной аппаратуры (реле, аппараты питания, преобразователей). Располагаются в аппаратных помещениях или в пространстве за щитом в операторских и диспетчерских помещениях;
пульты – для размещения аппаратуры управления и сигнализации в щитовых и производственных помещениях.
19-2. Выбор схемы электрического питания систем автоматизации.
Выбор определяется:
бесперебойностью электроснабжения,
территориальным расположением источников питания и электроприемников,
сопротивлением нагрузки,
удобством и безопасностью эксплуатации.
В схемах электропитания систем автоматизации различают два основных звена:
а) питающая сеть (линии) —сеть от источников питания до щитов и сборок питания;
б) распределительная сеть — сеть от щитов и сборок питания до электроприемников; к распределительной сети относятся также цепи всех назначений, связывающие первичные приборы и датчики с вторичными приборами и регулирующими устройствами.
Питающая и распределительная сети систем электропитания приборов и средств автоматизации выполняются:
1. Одно и двухфазные двухпроводные сети — применяются при наличии только однофазных приемников (если это допустимо по условию равномерной нагрузки фаз источника питания);
2. Трехфазные трехпроводные сети применяются:
а) для смешанных электроприемников, трех- и однофазных одинакового напряжения или только трехфазных электроприемников — при питании от системы с изолированной нейтралью;
б) для однофазных электроприемников, когда устройство двухпроводной сети недопустимо по условию равномерной нагрузки фаз источника питания;
Трехфазные четырехпроводные сети применяются :
а) для смешанных электрических приемников, трех и однофазных разных напряжений или только трехфазных— при питании от системы с глухозаземленной нейтралью;
б) для однофазных электроприемников, когда устройство двухпроводной сети недопустимо по условию равномерной нагрузки фаз источника питания.
19-3. Проектирование SCADA-систем: управление вводом-выводом.
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.
Управление вводом/выводом.
Управление технологическим процессом предполагает получение данных SCADA-системой от промышленных контроллеров (с нижнего уровня), их обработку и передачу устройствам различных команд, уставок и заданий. Правда, разработчики SCADA-систем редко могут разработать драйвер, поддерживающий все функциональные возможности конкретного устройства, – как правило, это доступно только разработчику устройства. Поэтому повышается вероятность ошибок в драйверах, которые проявляются на этапе отладки проекта или даже в процессе промышленной эксплуатации АСУТП.
Выходом из подобной ситуации послужило использование промежуточного интерфейса для обмена данными в системе. Исторически первым таким интерфейсом стал стандартный межзадачный интерфейс DDE.
При такой технологии SCADA-система производит обмен данными по интерфейсу DDE. В рабочей станции запускается специальная программа (DDE-сервер), которая принимает потоки ввода/вывода SCADA-системы и через встроенный драйвер направляет их к устройствам нижнего уровня. В этом случае устройства нижнего уровня обслуживаются именно DDE-сервером, а SCADA-система остается аппаратно-независимой. Более того, применение стандартного интерфейса для ввода/вывода позволяет легко осуществить связь SCADA-системы со стандартными пакетами MS Windows (например, MS Word и MS Excel).
Наиболее перспективным и популярным на сегодняшний день способом интеграции подсистем разных изготовителей в составе крупномасштабной АСУТП является использование стандарта ОРС (OLE for Process Control). OLE (Object Linking and Embedding – связь и внедрение объектов) – это технология, позволяющая включать в создаваемый документ любую информацию из других программ: графики, таблицы и др. В настоящее время практически все изготовители контроллеров и других средств промышленной автоматизации поставляют для своей продукции специальные программные драйверы, ориентированные на связь с устройствами нижнего уровня и соответствующие спецификациям ОРС. Такой драйвер называется ОРС-сервером.
Важное свойство такой технологии состоит в том, что ОРС-клиенты, исполняющиеся на рабочих станциях в локальной сети, получают свободный доступ к каналам ввода/вывода ОРС-серверов, работающих на других узлах сети – локальных или даже удаленных (рис. 4.3.5.).
Рис. 4.3.5. Ввод/вывод через ОPC-сервер
Использование этой технологии обеспечивает также дополнительные возможности SCADA-систем – построение распределенных систем и работу через сеть Интернет.
Контроль и управление доступом.
Возможности SCADA-систем в области контроля доступа предусматривают как введение различных категорий доступа, так и контроль лиц, осуществлявших доступ, протоколирование (отслеживание) внесенных ими изменений, а также средства защиты протокола и паролей от фальсификации.
Задача контроля лиц, осуществлявших доступ к системе, решается в различных системах по-разному. В некоторых вход пользователя в систему с регистрацией осуществляется с помощью стандартной утилиты Login. Эта утилита позволяет также получить информацию о тех пользователях, которые зарегистрированы в системе в данный момент времени. Анализ фактов входа и выхода из системы осуществляется путем просмотра стандартного системного журнала MS Windows NT и/или базы данных MS Access, которая может вестись регистратором событий пакета.
В других системах контроль доступа выполняется с помощью собственных средств, в собственном журнале защиты. В файле этого журнала хранится информация о входах и выходах из системы, о неудачных попытках входа в систему и о попытках получить несанкционированный доступ.
Еще одним важным аспектом защиты от несанкционированного доступа является противодействие некорректным действиям оператора на уровне операционной системы. Обычно для устойчивой работы АРМ оператора необходимо запретить как завершение самого SCADA-пакета, так и запуск других приложений.
Как правило, основная обязанность оператора состоит в наблюдении за технологическим процессом и принятии необходимых мер в случае отклонения хода процесса от нормы, о чем согласно заданным на стадии разработки инструкциям его уведомляет система. От оператора требуется, чтобы он обладал минимальными навыками работы с компьютером. Следовательно, большое значение приобретает контроль за действиями оператора, чтобы он не мог совершить необратимых действий, ведущих к неприятным последствиям для автоматизируемого объекта.
Наиболее совершенные SCADA-системы позволяют запретить конкретному пользователю переключаться из режима исполнения на другие задачи или завершать приложение стандартными средствами Windows.
20-1. Задание на проектирование систем автоматизации: содержание, исходные
данные и материалы.