1.2. Архитектура асу тп
Обобщенная схема АСУТП, представлена на рис. Как правило, это двух или трех уровневые системы, так как именно на этих уровнях реализуется непосредственное управление технологическими процессами.
1) Нижний уровень - уровень объекта (контроллерный) - включает различные датчики, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным ПЛК, которые выполняют следующие функции:
а) сбор и обработка данных о параметрах технологического процесса;
б) управление электроприводами и другими исполнительными механизмами;
в) решение задач автоматического логического управления и др.
Так как информация в контроллерах предварительно обрабатывается и частично используется на месте, существенно снижаются требования к пропускной способности сети.
К аппаратно-программным средствам контроллерного уровня управления предъявляются жесткие требования по надежности, времени реакции на внешние события, поступающие от объекта.
Для критичных с этой точки зрения объектов рекомендуется использовать контроллеры с ОСРВ, функционирующими в режиме жесткого реального времени. Разработка, отладка и исполнение программ управления контроллерами осуществляется с помощью специализированного ПО, например, ISaGRAF.
2) Средний уровень. Информация с локальных контроллеров направляется в сеть диспетчерского пункта непосредственно или через контроллеры верхнего уровня (концентраторы, интеллектуальные или коммуникационные контроллеры) которые реализуют следующие функции:
а) сбор и обработка данных с локальных контроллеров;
б) поддержание единого времени в системе и синхронизация работы подсистем;
в) организация архивов по выбранным параметрам;
г) связь разнородных сетей и обмен данными между нижним и верхним уровнем;
д) работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним уровнем;
е) резервирование каналов передачи данных и др.
3) Верхний уровень. Диспетчерский пункт включает, одну или несколько станций управления, представляющих собой автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера, сервер базы данных, и т. д. Часто в качестве рабочих станций используются ПК. Станции управления предназначены для отображения хода процесса и оперативного управления. Эти задачи призваны решать SCADA - системы.
Функции SCADA-систем:
а) автоматизированная разработка ПО АСУ ТП для конкретного объекта;
б) сбор, обработка и хранение данных, полученных от устройств нижнего уровня;
в) визуализация данных в виде мнемосхем, графиков и т.п. и диспетчерское управление;
г) автоматическое управление ТП ("медленное" управление).
д) сигнализация о неисправности оборудования и нарушении хода процессов;
е) формирование оперативных и итоговых отчетных документов.
1.3. Разработка scada-системы
Существует 2 пути разработки специализированного ПО для создания SCADA-системы:
1) Программирование с использованием "традиционных" средств (традиционные языки программирования, стандартные средства отладки и пр.) Целесообразен для простых систем или небольших фрагментов большой системы, для которых нет стандартных решений (не написан, например, драйвер). Но для реализации этого варианта требуется наличие в штате компании специалистов необходимого уровня и значительные временные затраты. Возможно попадание в зависимость от способных поддержать разработку и развитие.
2) Использование коммерческих инструментальных проблемно-ориентированных средств. Целесообразен для сложных распределенных систем. Позволяет минимизировать затраты труда высококлассных программистов, по возможности привлекая к разработке специалистов-технологов в области автоматизируемых процессов.
Программные продукты класса SCADA широко представлены на мировом рынке. Это несколько десятков SCADA - систем, многие из которых нашли свое применение и в России. Наиболее популярные из них приведены ниже:
SCADA |
Разработчик |
Страна |
Сimplicity |
GE Fanuc Automation |
США |
Citect |
CI Technology |
Австралия |
Genesis |
Iconics |
США |
InTouch |
Wonderware |
США |
MasterSCADA |
InSAT |
Россия |
TraceMode |
AdAstra |
Россия |
WinCC |
Siemens |
Германия |
КРУГ2000 |
НПО "Круг" |
Россия |
К преимуществам отечественных SCADA-систем можно отнести бОльшую приспособленность к российским условиям, удобную техническую поддержку и, как правило, низкую стоимость по сравнению с зарубежными аналогами.
После выбора SCADA - системы, начинается разработка АСУТП для конкретного объекта, включающая следующие этапы:
1) Разработка архитектуры АСУТП в целом. На этом этапе определяется функциональное назначение каждого узла системы.
2) Решение вопросов, связанных с возможной поддержкой распределенной архитектуры.
3) Создание прикладной программы для каждого узла, т.е. написание алгоритмов, совокупность которых позволяет решать задачи автоматизации.
4) Связь прикладной программы c устройствами нижнего уровня (ПЛК, УСО.)
5) Отладка созданной прикладной программы в режиме эмуляции.