Особенности SCADA в процессе управления

Ниже перечисленные некоторые характерные особенности процесса управления в современных диспетчерских системах

1) В системах SCADA обязательно наличие человека (оператора, диспетчера);

2) Любое неправильное воздействие может привести к отказу (потере) объекта управления или даже катастрофическим последствиям;

3) Диспетчер несет, как правило, общую ответственность за управление системой, которая, при нормальных условиях, только изредка требует подстройки параметров для достижения оптимального функционирования;

4) 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.;

5) Действия оператора в критических ситуациях могут быть жестко ограничены по времени (несколькими минутами или даже секундами).

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.

Основные структурные компоненты SCADA

1) Master Terminal Unit (MTU) диспетчерский пункт управления, осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме мягкого (квази-) реального времени. Одна из основных функций – обеспечение человеко-машинного интерфейса, между диспетчером и АСУ. 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 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.

2) Remote Terminal Unit (RTU) удаленный терминал, подключающийся непосредственно к контролируемому объекту и осуществляющий обработку задачи 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.

3) 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, медный кабель или оптоволокно, радиосети, телефонные линии, сотовые сети.

С целью дублирования линий связи устройства могут подключаться к нескольким сетям, например к выделенной линии и резервному радиоканалу