Что такое SCADA?

 

Наверняка многие слышали термин «автоматизированная система управления», АСУ. Слова «автоматизированная система» говорят нам о том что в управлении принимает участие человек. В отличии от автоматической системы управления человек не участвует в процессе управления системой. Современные реалии таковы что на данный момент нет возможности полностью заменить людской труд на машинный. Насколько умной не были бы наши производства, всё равно они требуют присмотра и контроля.

Именно поэтому при разработке АСУ используют два уровня управления:

Нижний уровень

Непрерывное регулирование технологических параметров (температуры, давления, и т.д.) и программно-логическое управление разными механизмами (задвижками, клапанами, двигателями, конвейерами…)

Сегодня базой нижнего уровня являются программированные логические контроллеры ( Programmable Logical controller )

Верхний уровень АСУ

Супервизорный уровень, или SCADA ( Supervisory Control And Data Acquisition ), супервизорный контроль и сбор данных. Так же его могут называть HMI ( Human-machine interface ), человеко-машинный интерфейс или HMI/SCADA.

Супервизорное управление состоит в идентификации ситуации на объекте и выдачи заданий на нижний уровень.

 

 

 

HMI/SCADA – промышленное программное обеспечение, которое реализует обмен данными с контроллером, а так же взаимодействие между лицом, принимающим решение и непосредственно системой управления.

 

SCADA-система должна обеспечивать следующие функции:

  1. HMI (Human-machine interface) -визуализация объекта управления и всех текущих параметров (мнемосхема);
  2. Сбор и архивация всех данных, которые приходят от контроллеров;
  3. Отображение данных и оповещение о событиях в системе
  4. Ведение журнала событий;
  5. Разграничение прав пользователей.
  6. Реализация системы отчётности
  7. Реализация специфический функций управления с помощью скриптов.

 

Немного подробнее о каждой из функций:

HMI

Человеко-машинный интерфейс в SCADA-системах реализуется в виде мнемосхем .На мнемосхемах отображается основное оборудование, сигналы, состояние регулирующих органов и другие части системы. Мнемосхемы могут отражать как общую картину состояния системы, технологического процесса, так и состояние отдельных агрегатов, устройств, значения параметров и т. п. HMI система может иметь несколько десятков окон с мнемосхемами, трендами, алармами и т. д. Оператор может переключаться между ними и работать с тем или иным элементом технологического процесса то есть с той или иной мнемосхемой. Мнемосхема – основной посредник при передачи информации от системы оператору или инженеру.

 

Что такое SCADA?

 

Качественно разработанная мнемосхема может сильно повлиять на эффективность работы производства. Грамотная визуализация производственного процесса уменьшает время, необходимое пользователю для реакции а события, происходящие в системе. Так же глядя на качественную мнемосхему даже незнакомый с производством человек сможет быстро понять и осознать суть происходящих в ней процессов. Таким образом можно с лёгкостью обучать новый персонал и снизить нагрузку на операторов технологических процессов..

Сбор и хранение данных

Одна из важнейших функций SCADA. Обмен данными осуществляется через полевую шину. Полевая шина состоит из интерфейса (аппаратная, физическая часть шины) и протокола(программная часть, логика обмена информацией). Таким образом Компьютер с установленной SCADA должен иметь соответствующие порты и поддерживать протоколы обмена данных с помощью которых «общается» контроллер, установленный на нижнем уровне системы.

 

Что такое SCADA?

 

SCADA собирает данные со всех контроллеров и устройств нижнего уровня и хранит их в одном месте столько времени, сколько необходимо. Такой подход обеспечивает удобный доступ к информации о процессах в системе и возможность её дальнейшего анализа для улучшения эффективности работы производства в целом. Доступ к информации, которую собирает SCADA могут иметь только пользователи, которым такой доступ разрешен. То есть руководитель может видеть всю картину производства в целом а его подчинённые только то что необходимо для их непосредственных обязанностей.

Отображение данных и оповещения

Функция, не менее важная чем Человеко-машинный интерфейс и сбор и хранение данных.

После того как мы собрали все данные в одном месте и сохранили их нам нужно научится выделять из данных непосредствено информацию. Так сложилость исторически, что один из наиболее удобных для восприятия методов подачи информации являются тренды.

Тренд - график зависимости параметра от времени. SCADA-система позволяет смотреть как меняются параметры технологического процесса в реальном времени а так же просматривать информацию за определённый период в прошлом. Тренд позволяет видеть целостную картину по конкретным параметрам производства, быстро анализировать эту картину и принимать решения о дальнейших действиях. Например, на графике мы можем увидеть, что ровно в 14:18 какой-то параметр резко падает или возрастает на определённую величину. При подаче тех же данных в виде таблицы такой провал заметить довольно сложно. На тренде же это будет сразу бросаться в глаза. В таком случае это может помочь предотвратить скорую поломку оборудования или исправить ошибки в управлении процессом.

 

Что такое SCADA?

 

Что такое SCADA?

 

Помимо трендов SCADA так же должна сообщать о важных событиях, которые происходят в системе: аварии, или предаварийные значения параметров, изменение задания необходимой величины параметров и т.д. Возможно есть необходимость периодического напоминания о каком-то событии оператору. Для этого существует световая и звуковая сигнализация и возможность оповещения пользователей по смс, e-mail или другими необходимыми способами.

Ведение журнала событий

Как было упомянуто ранее, в системе происходят какие-то события. Это могут быть как непредвиденные аварийные ситуации так и стандартные, обычные события (вход операторов в систему, изменение заданий и т.п.). Оператор обязан прореагировать на аварийные события согласно инструкции, которая так же может быть сразу же предоставлена SCADA-системой. Все события архивируются системой и в случае необходимости могут быть просмотрены и использованы во время анализаа. SCADA- система ведёт учёт всех подобных действий и событий. В случае необходимости можно посмотреть, кто был на смене в тот или иной период времени, какие были совершены действия, когда и как долго длилась авария ….)

 

Что такое SCADA?

 

Эта функция системы позволяет увеличить производственную дисциплину и проанализировать эффективность работы персонала и самой системы.

Разграничение прав пользователей

SCADA система предусматривает ее использование несколькими пользователями с разными полномочиями.

Любой пользователь при входе в систему должен пройти авторизацию. Это помогает фиксировать время выхода на смену операторов и защищает систему от несанкционированного доступа.

 

Что такое SCADA?

 

Соответственно каждый пользователь должен видеть только ту информацию, которая необходима ему для работы. Например директору не интересно и не важно какая сейчас температура в котле или давление в конкретному участке трубопровода но его интересует конечный результат и анализ общей эффективности работы котла за последнюю неделю или месяц. А оператору нижнего уровня не нужно знать какой рецепт нового продукта придумали технологи из другого отдела чтобы поддерживать необходимую температуру в своём котле. В случае если всё –таки есть необходимость показывать всю информацию всем пользователям системы то можно просто запретить персоналу нижнего уровня менять глобальные настройки системы а оставить это право только вышестоящим начальникам.
Все эти функции позволяют избежать неприятных последствий безграмотности либо неосторожности персонала.

Система отчётов

SCADA-система должна формировать отчёты в виде таблиц, графиков, диаграм и т.д. Некоторые системы имеют встроенную систему отчётности, но зачастую для этого используется табличный программа MS Excel. В целом на этапе разработки системы пользователь сам может выбрать удобную для него форму предоставления отчётов по необходимым для него параметрам и в последствии получать всю информацию «в один клик». Данные в SCADA на 100% достоверны так как исключают человеческий фактор. Система отчётности позволяет выбирать только самую необходимую информацию и делать на основании неё правильные выводы касательно работы производства что в свою очередь приводит к оптимизации и улучшению эффективности работы

 

Что такое SCADA?

 

Скрипты

При разработке SCADA-системы возникает необходимостьЧто такое SCADA? расширения нестастандартных задач. Для создания пользовательских функций есть возможность написания скриптов.

Зачастую для написания пользовательских скриптов в SCADA-системах используются наиболее популярные языки программирования. Возможности таких языков практически безграничны по-этому и уровень задач, решаемых с помощью таких скриптов может быть абсолютно разный. С помощью скриптов можно создавать уникальные решения для любых объектов управления либо систем. Таким образом базовый функционал системы можно расширять практически неограниченно в зависимости от потребностей заказчика. С использованием скриптов можно модернизировать уже существующую систему в случае необходимости.

Итак, для чего нужна SCADA система:

Для экономии денег и для увеличения эффективности зарабатывания денег.

Благодаря чему это достигается:

  1. Уменьшение затрат на ремонт и простой оборудования благодаря быстрой реакции и предотвращению аварий
  2. Эффективный анализ производства и оптимизация на основе полученной информации
  3. Улучшения качества работы персонала за счёт жесткого контроля и удобного интерфейса. Тотальный и непрерывный контроль за всеми производственными процессами. Видение целостной и достоверной картины производства. Возможность быстрее принимать решения по управлению производством в ответ на возникающие проблемы.