Устройство связи с объектом
Рис.8 Схема устройства связи с объектом
блок-схема функциональной структуры устройства связи с объектом
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. Это была сухая формулировка, взятая из энциклопедии. На самом деле системы 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 ситуации8. 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. 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
Ниже перечисленные некоторые характерные особенности процесса управления в современных диспетчерских системах: •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) 9.