2. Классификация асу тп
Все АСУ ТП делятся на три глобальных класса:
• SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). На русский язык этот термин можно перевести как “система телемеханики”, “система телеметрии” или “ система диспетчерского управления”. Основное предназначение системы - контроль и мониторинг объектов с участием диспетчера.
Термин SCADA часто используется в более узком смысле: многие так называют программный пакет визуализации технологического процесса. Однако в классификации АСУ ТП под словом SCADA понимается целый класс систем управления.
• PLC (Programmable Logic Controller). На русский язык переводится как “программируемый логический контроллер” (или сокращенно ПЛК).
Тут, как и в предыдущем случае, есть двусмысленность. Под термином ПЛК часто подразумевается аппаратный модуль для реализации алгоритмов автоматизированного управления. Тем не менее, термин ПЛК имеет и более общее значение и часто используется для обозначения целого класса систем.
• DCS (Distributed Control System). По-русски распределенная система управления (РСУ).
В настоящее время такая классификация считается весьма условной. Это связано с тем, что в последние годы внедряются гибридные системы, которые по ряду характерных признаков можно отнести как к одному классу, так и к другому.
3. Scada класс систем управления
Термин SCADA-система используют для обозначения программно-аппаратного комплекса сбора данных (телемеханического комплекса).
К основным задачам, решаемым SCADA-системами, относятся:
•Обмен данными в реальном времени с УСО (устройством связи с контролируемым объектом). Этим устройством может быть как промышленный контроллер, так и плата ввода/вывода.
•Обработка информации в реальном времени.
•Отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме (HMI сокр. от англ. Human Machine Interface — человеко-машинный интерфейс).
•Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
•Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
•Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
•Архивирование технологической информации (сбор истории).
•Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронными таблицами, текстовыми процессорами и т.д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.
Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными, и к ним добавляют термин SoftLogiс.
Cистемы такого класса имеют четкое предназначение – они предоставляют возможность осуществлять мониторинг и диспетчерский контроль множества удаленных объектов (от 1 до 10000 пунктов контроля, иногда на расстоянии в тысячи километров друг от друга) или одного территориально распределенного объекта. Классическими примерами являются:
•Нефтепроводы;
•Газопроводы;
•Водопроводы;
•Удалённые электрораспределительные подстанции;
•Водозаборы;
•Дизель-генераторные пункты и т.д.
Основная задача SCADA – это сбор информации о множестве удаленных объектов, поступающей с пунктов контроля, и отображение этой информации в едином диспетчерском центре. Кроме этого, SCADA должна обеспечивать долгосрочное архивирование полученных данных. При этом диспетчер зачастую имеет возможность не только пассивно наблюдать за объектом, но и ограниченно им управлять, реагируя на различные ситуации.
Общая структура SCADA
Работа SCADA – это непрерывный процесс сбора информации реального времени с удаленных точек (объектов) для обработки, анализа и возможного управления.
Требование обработки реального времени обусловлено необходимостью оперативной доставки (выдачи) всех сообщений и данных на центральный интерфейс оператора (диспетчера). В то же время понятие реального времени отличается для различных SCADA-систем.
Все современные SCADA-системы включают три основных структурных компонента (см. рисунок ниже):
Remote Terminal Unit (RTU) удаленный терминал, подключающийся непосредственно к контролируемому объекту и осуществляющий обработку задачи (управление) в режиме реального времени. Спектр воплощений RTU широк: от примитивных датчиков, осуществляющих съем информации с объекта, до специализированных многопроцессорных отказоустойчивых вычислительных комплексов, осуществляющих обработку информации и управление в режиме жесткого реального времени. Конкретная его реализация определяется спецификой применения. Использование устройств низкоуровневой обработки информации позволяет снизить требования к пропускной способности каналов связи с центральным диспетчерским пунктом.
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 – обеспечение человеко-машинного интерфейса (между человеком-оператором и системой). 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 (мэйнфреймов) и/или объединенных в локальную сеть рабочих станций и серверов. Как правило, и при построении MTU используются различные методы повышения надежности и безопасности работы системы. Устройство MTU часто называют SCADA-сервером.
Communication System (CS) коммуникационная система (каналы связи) между RTU и MTU. Она необходима для передачи данных с удаленных точек (RTU) на центральный интерфейс диспетчера и передачи сигналов управления обратно с MTU на RTU. В качестве коммуникационной системы можно использовать следующие каналы передачи данных:
•Выделенные линии - собственные или арендованные; медный кабель или оптоволокно;
•Частные радиосети;
•Аналоговые телефонные линии;
•Цифровые ISDN сети;
•Сотовые сети GSM (GPRS).
С целью дублирования линий связи устройства могут подключаться к нескольким сетям, например к выделенной линии и резервному радиоканалу.
Особенности SCADA как процесса управления:
•В системах SCADA обязательно наличие человека (оператора, диспетчера);
•Любое неправильное воздействие может привести к отказу (потере) объекта управления или даже катастрофическим последствиям;
•Диспетчер несет, как правило, общую ответственность за управление системой, которая, при нормальных условиях, только изредка требует подстройки параметров для достижения оптимального функционирования;
•Большую часть времени диспетчер пассивно наблюдает за отображаемой информацией. Активное участие диспетчера в процессе управления происходит нечасто, обычно в случае наступления критических событий - отказов, аварийных и нештатных ситуаций и пр.;
•Действия оператора в критических ситуациях могут быть жестко ограничены по времени (несколькими минутами или даже секундами).