Функциональные возможности SCADA-систем. Особенности scada как процесса управления Основные компоненты scada
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 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
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.
SCADA-системы предназначены для осуществления мониторинга и диспетчерского контроля большого числа удаленных объектов (от 1 до 10000 , иногда на расстоянии в тысячи километров друг от друга) или одного территориально распределенного объекта. К таким объектам относятся нефтепроводы, газопроводы, водопроводы, электрораспределительные подстанции, водозаборы, дизель-генераторные пункты и т.д.
Главная задача SCADA-систем – это сбор информации о множестве удаленных объектов, поступающей с пунктов контроля, и отображение этой информации в едином диспетчерском центре. Также, SCADA-система должна обеспечивать долгосрочное архивирование полученных данных. Диспетчер зачастую обладает возможностью не только пассивно наблюдать за объектом, но и им управлять им, реагируя на различные ситуации.
Задачи SCADA-систем:
- обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы;
- обработка информации в реальном времени;
- отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме;
- ведение базы данных реального времени с технологической информацией;
- аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями;
- подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса;
- обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД , электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.).
Структура SCADA-систем
Любая SCADA-система включает три компонента: удалённый терминал (RTU – Remote Terminal Unit), диспетчерский пункт управления (MTU – Master Terminal Unit) и коммуникационную систему (CS – Communication System).
Удаленный терминал подключается непосредственно к контролируемому объекту и осуществляет управление в режиме реального времени. Таким терминалом может служить как примитивный датчик, осуществляющий съем информации с объекта, так и специализированный многопроцессорный отказоустойчивый вычислительный комплекс, осуществляющий обработку информации и управление в режиме реального времени.
Диспетчерский пункт управления осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме квазиреального времени. Он обеспечивает человеко-машинный интерфейс. MTU может быть как одиночным компьютером с дополнительными устройствами подключения к каналам связи, так и большой вычислительной системой или локальной сетью рабочих станций и серверов.
Коммуникационная система необходима для передачи данных с RTU на MTU и обратно. В качестве коммуникационной системы могут использоваться следующие каналы передачи данных: выделенные линии, радиосети, аналоговые телефонные линии, ISDN сети, сотовые сети GSM (GPRS). Зачастую устройства подключаются к нескольким сетям для обеспечения надёжности передачи данных.
Особенности процесса управления в SCADA-системах
- В системах SCADA обязательно наличие человека (оператора, диспетчера).
- Любое неправильное воздействие может привести к отказу 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).
Защита SCADA-систем
Среди некоторых пользователей систем SCADA бытует мнение - если система не подключена к интернету , тем самым она застрахована от кибератак. Эксперты не согласны.
Физическая изоляция бесполезна против атак на SCADA-системы, считает Файзел Лакхани (Faizel Lakhani), эксперт по защите информационных ресурсов. По его мнению, физическая изоляция систем равносильна борьбе с ветряными мельницами .
Большинство SCADA-систем теоретически являются изолированными, однако они все равно не полностью отключены от сети. Кроме того, существуют способы обхода изоляции из-за некорректной настройки систем, наличия тестовых ссылок или потому что кто-то настроил Wi-Fi мост. Системы управления, использующиеся на предприятиях электроэнергетического сектора, создавались без учета безопасности. Они разрабатывались для управления напряжением электрического тока - и это все, что они делают по сей день. Технология SCADA основывалась на устаревших по нынешним меркам протоколах, а системы изначально создавались с возможностью подключения друг к другу, но не к интернету. Однако повсеместно используемый протокол TCP/IP за последние 15 лет добрался и до SCADA-систем. В мире интернета практически все подключено, а значит, не может считаться безопасным.
|
Мнения российских экспертов относительно защищенности систем АСУ ТП и SCADA созвучны. Поскольку вопросы безопасности АСУ ТП попали в фокус всеобщего внимания, некоторые производители защитных решений приступили к разработке продуктов, ориентированных на противостояние угрозам для промышленных информационных комплексов (к числу таких продуктов, в частности, может относиться безопасная операционная система - среда для функционирования только доверенных приложений) .
Отдельные компании начали готовить аналитические материалы по этим вопросам, предпринимая попытки оценить состояние АСУ ТП с точки зрения защищенности. Реакция на эти инициативы со стороны специалистов, работающих с промышленными системами, неоднозначна и не всегда одобрительна. Сторонний наблюдатель может сделать вывод: между эксплуатантами
Прогресс не стоит на месте. На предприятиях работают станки и агрегаты, которые требуют постоянного контроля и своевременную реакцию на случившуюся аварию. Если вы хотите мониторить текущие показания и графики, работу ваших агрегатов или следить за грядками в теплице на персональном компьютере или планшете, то для этого нужно установить специальное ПО (SCADA система) и произвести несложные настройки. На сегодняшний день рынок IT-технологий предлагает программы SCADA систем.
Из этой статьи вы узнаете:
Всем привет! Уважаемые дамы и господа, пользователи сети интернет. С вами Гридин Семён. И я в этой статье хочу рассказать вам об интересной программе. Я когда только начинал заниматься программированием SCADA систем, испытывал трудности в настройке. Мне многое было не понятно, я долго разбирался в терминах и понятиях. Ну впрочем, как и с любым новым делом.
Для чего нужна программа SCADA?
Итак, вернёмся к нашей теме. SCADA (расшифровка: Supervisory Control And Data Acquisition) — диспетчерское управление и сбор данных, программный пакет, предназначенный для сбора информации с различных физических датчиков в реальном времени, для обработки архивируемых параметров и отображения данных на экране монитора, телефона или планшета.
Система состоит из двух частей: программной и аппаратной. Простейшая структура реализации системы изображена на иллюстрации ниже. Если хотите сразу практиковаться то для этого .
Итак, автоматизация системы начинается с нижнего уровня. Это когда осуществляется опрос различных датчиков логическими или модулями ввода-вывода.
Далее организовывается связующее звено — это утилита OPC-сервер. Что она делает? Программа опрашивает каждый модуль и извлекает данные из регистров. Из курса микроэлектроники, регистр — это ячейка памяти, которая хранит в себе информацию.
Затем SCADA начинает спрашивать ОРС-сервер «Эй, а у тебя есть что-нибудь из данных, давай сюда на обработку». Следовательно программа диспетчеризации принимает информацию и отображает на экране визуализации.
На самом деле ничего сложного нет. Со временем сможете разобраться. Итак, какими же программами пользуюсь я?
Master SCADA
Программный пакет фирмы INSAT. Достаточно мощный и гибкий инструмент для диспетчеризации промышленных объектов.
Что мне понравилось в этом продукте:
- Все операции с программами и связями совершаются в единой среде разработки.
- Очень много различных библиотек изображений и функциональных блоков.
- Гибкость программирования визуализации мнемосхемы.
- Большой функционал графиков, отчётов, сообщений, архивов.
Из минусов, по моему мнению, есть только один и категорически важный:
Интерфейс громоздкий и усложнённый, бывает трудно разобраться, где что находится. В настройках легко заблудиться, они раскиданы по всем вкладкам меню.
Simple-SCADA
Простейший инструмент для разработки SCADA-систем под различное оборудование,
- В этом программном продукте красивый и простой интерфейс. Действительно Simple (по англ. просто);
- Пакет разбит на несколько отдельных подпрограмм, каждая из которых выполняет свою функцию: редактирование, мониторинг, настройки, соединение с ОРС-серверами;
- Интерфейс интуитивно понятный, единственная сложность заключается в написании скриптов и функций для SCADA систем;
- Что самое приятное, продукт по цене не кусается.
Совсем недавно вышла новая версия программы Simple-SCADA 2.0. Сам ей пока не пользовался, но судя по скриншотам рабочих окон на сайте для серьёзных и сложных проектов можно применить.
SimpLight
Эта система между MasterSCADA и Simple-SCADA по моему субъективному мнению. Немного громоздкая, так же поделена на несколько подпрограмм, выполняющие свои конкретные задачи.
- Интерфейс и рабочие окна приятны на вид;
- Миллион удобных настроек;
- Цена не заоблачная;
По сути я перечислил всего три пакета из многих других. Так как их достаточно для решения задач по автоматике в нашем регионе. Есть ещё такие гиганты, как Trace Mode, Iridium mobile, НПФ Круг. А есть варианты для дома с . О них пускай пишут другие. Я напишу поподробнее об этих трёх программа в следующих статьях, обучаясь сам и обучая других.
На этом у меня всё. Если есть вопросы, задавайте в комментариях, обязательно отвечу. Подписывайтесь на блог, расскажите друзьям. До встречи в следующих статьях. Пока, пока.
С уважением и наилучшими пожеланиями, Гридин Семён
SCADA -систем (Лекция)
ПЛАН ЛЕКЦИИ
1. Введение
2. Определение и общая структура SCADA
3. Функциональная структура SCADA
4. Особенности SCADA как процесса управления
1. Введение
В настоящее время SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) является наиболее перспективной технологией автоматизированного управления во многих отраслях промышленности.
В последние несколько десятилетий за рубежом резко возрос интерес к проблемам построения высокоэффективных и высоконадежных систем диспетчерского управления и сбора данных.
С одной стороны, это связано со значительным прогрессом в области вычислительной техники, программного обеспечения и телекоммуникаций, что увеличивает возможности и расширяет сферу применения автоматизированных систем.
С другой стороны, развитие информационных технологий, повышение степени автоматизации и перераспределение функций между человеком и аппаратурой обострило проблему взаимодействия человека-оператора с системой управления. Расследование и анализ большинства аварий и происшествий в промышленности и на транспортен, часть из которых привела к катастрофическим последствиям, показали, что, если в 60-х годах ХХ века ошибка человека являлась первоначальной причиной лишь 20 % инцидентов, то в 90-х годах доля «человеческого фактора» возросла до 80 %, причем, в связи с постоянным совершенствованием технологий и повышением надежности электронного оборудования и машин, доля эта может еще возрасти (рис.1).
Рис. 1. Тенденции причин аварий в сложных автоматизированных системах
Основной причиной таких тенденций является старый традиционный подход к построению АСУ, который применяется часто и в настоящее время: ориентация в первую очередь на применение новейших технических (технологических) достижений, стремление повысить степень автоматизации и функциональные возможности системы и, в то же время, недооценка необходимости построения эффективного человеко-машинного интерфейса ( HMI - Human - Machine Interface ), т.е. интерфейса, ориентированного на оператора.
Возникла необходимость применения нового подхода при разработке таких систем, а именно, ориентация в первую очередь на человека-оператора (диспетчера) и его задачи. Реализацией такого подхода и являются SCADA -системы, которые иногда даже называют SCADA / HMI .
Управление технологическими процессами на основе SCADA -систем стало осуществляться в передовых западных странах в 80-е годы ХХ века. В России переход к управлению на основе SCADA -систем стал осуществляться несколько позднее, в 90-е годы.
SCADA -системы наилучшим образом применимы для автоматизации управления непрерывными и распределенными процессами, какими являются нефтегазовые технологические процессы. Кроме нефтяной и газовой промышленности, SCADA -системы применяются в следующих областях:
- управление производством, передачей и распределением электроэнергии;
- промышленное производство;
- водозабор, водоочистка и водораспределение;
- управление космическими объектами;
- управление на транспорте (все виды транспорта: авиа, метро, железнодорожный, автомобильный, водный);
- телекоммуникации;
- военная область.
В мире насчитывается не один десяток компаний, активно занимающихся разработкой и внедрением SCADA -систем. Программные продукты многих из этих компаний представлены на российском рынке. Кроме того, в России существуют компании, которые занимаются разработкой отечественных SCADA -систем.
2. Определение и общая структура SCADA
SCADA - это процесс сбора информации реального времени с удаленных объектов для обработки, анализа и возможного управление этими объектами.
В SCADA -системах в большей или меньшей степени реализованы основные принципы, такие, как работа в режиме реального времени, использование значительного объема избыточной информации (высокая частота обновления данных), сетевая архитектура, принципы открытых систем и модульного исполнения, наличие запасного оборудования, работающего в «горячем резерве» и др.
Все современные SCADA -системы включают три основных структурных компонента (рис.2).
Рис. 2. Основные структурные компоненты SCADA -системы
Remote Terminal Unit ( RTU ) - удаленный терминал, осуществляющий обработку задачи (управление) в режиме реального времени.
Системы реального времени бывает двух типов: системы жесткого реального времени и системы мягкого реального времени.
Системы жесткого реального времени не допускают никаких задержек
Спектр воплощения 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 конкретным применением. Использование устройств низкоуровневой обработки информации позволяет снизить требования к пропускной способности каналов связи с центральным диспетчерским пунктом.
Master Terminal Unit ( MTU ) - диспетчерский пункт управления (главный терминал); осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме мягкого реального времени. Одна из основных функций - обеспечение интерфейса между человеком-оператором и системой. MTU может быть реализован в самом разнообразном виде - от одиночного компьютера с дополнительными устройствами подключения к каналам связи до больших вычислительных систем и/или объединенных в локальную сеть рабочих станций и серверов.
Communication System ( CS ) - коммуникационная система (каналы связи), необходима для передачи данных с удаленных точек (объектов, терминалов) на центральный интерфейс оператора-диспетчера и передачи сигналов управления на RTU .
3. Функциональная структура SCADA
В названии SCADA присутствуют две основные функции, возлагаемые на системы этого класса:
- сбор данных о контролируемом процессе;
- управление технологическим процессом, реализуемое ответственными лицами на основе собранных данных и правил (критериев), выполнение которых обеспечивает наибольшую эффективность технологического процесса.
SCADA -системы обеспечивают выполнение следующих функций:
1. Прием информации о контролируемых технологических параметрах от контроллеров нижних уровней и датчиков.
2. Сохранение принятой информации в архивах.
3. Обработка принятой информации.
4. Графическое представление хода технологического процесса, а также принятой и архивной информации в удобной для восприятия форме.
5. Прием команд оператора и передача их в адрес контроллеров нижних уровней и исполнительных механизмов.
6. Регистрация событий, связанных с контролируемым технологическим процессом и действиями персонала, ответственного за эксплуатацию и обслуживание системы.
7. Оповещение эксплуатационного и обслуживающего персонала об обнаруженных аварийных событиях, связанных с контролируемым технологическим процессом и функционированием программно-аппаратных средств АСУТП с регистрацией действий персонала в аварийных ситуациях.
8.
Существует два типа управления удаленными объектами в SCADA -системах: автоматическое и инициируемое оператором системы.
Процесс управления в современных SCADA -системах имеет следующие особенности:
– процесс SCADA применяется в системах, в которых обязательно наличие человека (оператора, диспетчера);
– процесс SCADA был разработан для систем, в которых любое неправильное воздействие может привести к отказу объекта управления или даже катастрофическим последствиям;
– оператор несет, как правило, общую ответственность за управление системой, которая при нормальных условиях только изредка требует подстройки параметров для достижения оптимальной производительности;
– активное участие оператора в процессе управления происходит нечасто и в непредсказуемые моменты времени, обычно в случае наступления критических событий (отказы, нештатные ситуации и пр.);
– действия оператора в критических ситуациях могут быть жестко ограничены по времени (несколькими минутами или даже секундами).
Программное обеспечение типа SCADA предназначено для разработки и эксплуатации автоматизированных систем управления технологическими процессами. Резонно задать вопрос: а что же все-таки первично – разработка или эксплуатация? И ответ в данном случае однозначен – первичным является эффективный человеко-машинный интерфейс (HMI), ориентированный на пользователя, т. е. на оперативный персонал, роль которого в управлении является определяющей. SCADA – это новый подход к проблемам человеческого фактора в системах управления (сверху вниз), ориентация в первую очередь на человека (оператора/диспетчера), его задачи и реализуемые им функции.
Такой подход позволил минимизировать участие операторов/диспетчеров в управлении процессом, но оставил за ними право принятия решения в особых ситуациях.
А что дала SCADA-система разработчикам? С появлением SCADA они получили в руки эффективный инструмент для проектирования систем управления, к преимуществам которого можно отнести:
Высокую степень автоматизации процесса разработки системы
управления;
Участие в разработке специалистов в области автоматизируемых
процессов (программирование без программирования);
Реальное сокращение временных, а, следовательно, и финансовых
затрат на разработку систем управления.
Прежде, чем говорить о функциональных возможностях ПО SCADA, предлагается взглянуть на функциональные обязанности самих операторов/диспетчеров. Каковы же эти обязанности? Следует сразу отметить, что функциональные обязанности операторов/диспетчеров конкретных технологических процессов и производств могут быть существенно разными, да и сами понятия «оператор» и «диспетчер» далеко не равнозначны. Тем не менее, среди многообразия этих обязанностей оказалось возможным найти общие, присущие данной категории работников:
Регистрация значений основных технологических и хозрасчетных
параметров;
Анализ полученных данных и их сопоставление со сменно-суточными
заданиями и календарными планами;
Учет и регистрация причин нарушений хода технологического
процесса;
Ведение журналов, составление оперативных рапортов, отчетов
и других документов;
Предоставление данных о ходе технологического процесса и
состоянии оборудования в вышестоящие службы и т. д.
Раньше в операторной (диспетчерской) находился щит управления (отсюда - щитовая). Для установок и технологических процессов с несколькими сотнями параметров контроля и регулирования длина щита могла достигать нескольких десятков метров, а количество приборов на них измерялось многими десятками, а иногда и сотнями. Среди этих приборов были и показывающие (шкала и указатель), и самопишущие (кроме шкалы и указателя еще и диаграммная бумага с пером), и сигнализирующие. В определенное время оператор, обходя щит, записывал показания приборов в журнал. Так решалась задача сбора и регистрации информации.
В приборах, обслуживающих регулируемые параметры, имелись устройства для настройки задания регулятору и для перехода с автоматического режима управления на ручное (дистанционное). Здесь же, рядом с приборами, находились многочисленные кнопки, тумблеры и рубильники для включения и отключения различного технологического оборудования. Таким образом решались задачи дистанционного управления технологическими параметрами и оборудованием.
Над щитом управления (как правило, на стене) находилась мнемосхема технологического процесса с изображенными на ней технологическими аппаратами, материальными потоками и многочисленными лампами сигнализации зеленого, желтого и красного (аварийного) цвета. Эти лампы начинали мигать при возникновении нештатной ситуации. В особо опасных ситуациях предусматривалась возможность подачи звукового сигнала (сирена) для быстрого предупреждения всего оперативного персонала. Так решались задачи, связанные с сигнализацией нарушений технологического регламента (отклонений текущих значений технологических параметров от заданных, отказа оборудования).
С появлением в операторной/диспетчерской компьютеров было естественным часть функций, связанных со сбором, регистрацией, обработкой и отображением информации, определением нештатных (аварийных) ситуаций, ведением документации, отчетов, переложить на компьютеры. Еще во времена первых управляющих вычислительных машин с монохромными алфавитно-цифровыми дисплеями на этих дисплеях усилиями энтузиастов-разработчиков уже создавались «псевдографические» изображения - прообраз современной графики. Уже тогда системы обеспечивали сбор, обработку, отображение информации, ввод команд и данных оператором, архивирование и протоколирование хода процесса.
Хотелось бы отметить, что с появлением современных программно-технических средств автоматизации, рабочих станций операторов/диспетчеров, функционирующих на базе программного обеспечения SCADA, щиты управления и настенные мнемосхемы не канули безвозвратно в лету. Там, где это продиктовано целесообразностью, щиты и пульты управления остаются, но становятся более компактными.
Появление УВМ, а затем и персональных компьютеров вовлекло в процесс создания операторского интерфейса программистов. Они хорошо владеют компьютером, языками программирования и способны писать сложные программы. Для этого программисту нужен лишь алгоритм (формализованная схема решения задачи). Но беда в том, что программист, как правило, не владеет технологией, не «понимает» технологического процесса. Поэтому для разработки алгоритмов надо было привлекать специалистов-технологов, например, инженеров по автоматизации.
Выход из этой ситуации был найден в создании методов «программирования без реального программирования», доступных для понимания не только программисту, но и инженеру-технологу. В результате появились программные пакеты для создания интерфейса «человек-машина» (Man/Humain Machine Interface, MMI/HMI). За рубежом это программное обеспечение получило название SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition – супервизорное/диспетчерское управление и сбор данных), так как предназначалось для разработки и функциональной поддержки АРМов операторов/диспетчеров в АСУТП. А в середине 90-х аббревиатура SCADA (СКАДА) уверенно появилась и в лексиконе российских специалистов по автоматизации.
Оказалось, что большинство задач, стоящих перед создателями программного обеспечения верхнего уровня АСУ ТП различных отраслей промышленности, достаточно легко поддается унификации, потому что функции оператора/диспетчера практически любого производства достаточно унифицированы и легко поддаются формализации.
Таким образом, базовый набор функций SCADA-систем предопределен ролью этого программного обеспечения в системах управления (HMI) и реализован практически во всех пакетах. Это:
Сбор информации с устройств нижнего уровня (датчиков,
контроллеров);
Прием и передача команд оператора/диспетчера на контроллеры и
исполнительные устройства (дистанционное управление объектами);
Сетевое взаимодействие с информационной системой предприятия
(с вышестоящими службами);
Отображение параметров технологического процесса и состояния
оборудования с помощью мнемосхем, таблиц, графиков и т.п. в удобной
для восприятия форме;
Оповещение эксплуатационного персонала об аварийных ситуациях и
событиях, связанных с контролируемым технологическим процессом и
функционированием программно-аппаратных средств АСУ ТП с
регистрацией действий персонала в аварийных ситуациях.
Хранение полученной информации в архивах;
Представление текущих и накопленных (архивных) данных в виде
графиков (тренды);
Вторичная обработка информации;
Формирование сводок и других отчетных документов по созданным на
этапе проектирования шаблонам.
К интерфейсу, созданному на базе программного обеспечения SCADA, предъявляется несколько фундаментальных требований:
Он должен быть интуитивно понятен и удобен для
оператора/диспетчера;
Единичная ошибка оператора не должна вызывать выдачу
ложной команды управления на объект.