مبادئ بناء نظام تحكم آلي لنظام سكادا. أنظمة SCADA

أعلى مستوى في أي نظام آلي هو بالطبع الشخص. ومع ذلك ، في الأدبيات التقنية الحديثة ، يُفهم المستوى الأعلى على أنه مجموعة معقدة من الأجهزة و أدوات البرمجياتتعمل كعقدة إرسال شبه آلية لنظام التحكم في العملية ، والتي يكون جوهرها جهاز كمبيوتر شخصي أو أكثر كمبيوتر قوي. يدخل المشغل البشري النظام كأحد الروابط الوظيفية لمستوى التحكم العلوي. هذا النهج له كل من الإيجابية و السلبية. على الجانب الإيجابي ، فإن نطاق مسؤوليات المشغل في هذه الحالة محدد مسبقًا ، وليس مطلوبًا أن يكون لديه معرفة مفصلة بالعملية. بعبارة أخرى ، لا يستطيع التقني المؤهل فقط إدارة العملية. الجانب السلبي هو نتيجة لحقيقة أن مرونة الإدارة تقل عن طريق تقليل التأثير على العملية.

في هذا الصدد ، يتعين على مطوري أنظمة التحكم في العمليات مراعاة المتطلبات الإضافية. من الضروري ليس فقط مراعاة مكون الأجهزة في العملية ، ليس فقط لتحديد أوضاع تشغيل الجهاز ، ولكن أيضًا لتطوير برامج موثوقة وتعمل بشكل صحيح. بطبيعة الحال ، فإن أفضل خيار هو تنظيم العمل هذا ، عندما تكون نفس مجموعة المطورين مسؤولة عن مخطط تدفق العملية ، وعن اختيار المعدات وتصحيح أخطائها وتطوير البرمجيات. في هذه الحالة ، يجب أن يكون المطورون أقوياء بنفس القدر في تقنية عملية معينة ، وفي استخدام المعدات الخاصة ، وفي كتابة برامج التحكم والخدمة والاتصال المعقدة. ومع ذلك ، قد يكون العثور على مثل هذا الفريق أمرًا صعبًا.

لتبسيط تطوير مكون البرنامج لنظام التحكم في العمليات ، يتم الآن استخدام ما يسمى ببرامج MMI (واجهة الإنسان والآلة) و SCADA (التحكم الإشرافي واكتساب البيانات). يسمح استخدام هذه الحزم بالتطوير الآلي لبرامج PCS ؛ التحكم في الوقت الحقيقي وإدارة العملية التكنولوجية ؛ تلقي المعلومات حول العملية ومعالجتها بطريقة ملائمة.

المرحلة الأكثر إثارة والتي تبدو بسيطة عند استخدام أنظمة SCADA هي محاكاة العملية التكنولوجية على شاشة العرض. الرسم مشابه واجهة Windowsالنظام بديهي وبسيط. تركيب المشغلات والمحركات الكهربائية والصمامات والخزانات وخطوط الأنابيب وغيرها من المعدات المستخدمة في العملية على بعد نقرة واحدة. يعد ربط معلمات المعدات باحتياجات المعالجة أمرًا بسيطًا أيضًا ، ويتم ذلك ببضع نقرات بالماوس. يتم تسجيل معلمات العملية العالمية و "التكتيكية" في نماذج منظمة في جداول أو قواعد بيانات. يتم تثبيت عناصر التحكم القياسية في العملية ، ويتم تنظيم اقتراع مستشعرات التحكم. بعد ذلك ، يمكنك النقر فوق الزر "ابدأ" وبدء سير العمل. يحدث هذا من الناحية النظرية أو عند إظهار قدرات نظام SCADA معين. لكن في الممارسة العملية ، كل شيء أكثر صعوبة.

يتضمن تطوير أنظمة التحكم في العمليات باستخدام أنظمة SCADA ، بغض النظر عن العملية وحزمة SCADA المحددة ، الخطوات الرئيسية التالية:

• تطوير بنية النظام ككل. تم بناء نظام التحكم في العملية في بنية العميل والخادم. يتم تحديد الغرض الوظيفي لعقد الأتمتة الفردية وتفاعلها ؛
• إنشاء نظام تحكم مطبق لكل عقدة أتمتة (أو بالأحرى خوارزمية للتحكم الآلي في هذه العقدة) ؛
• تحليل حالات الطوارئ والقضاء عليها ؛
• حل قضايا التفاعل بين مستويات أنظمة التحكم في العمليات ؛ اختيار خطوط الاتصال ، تبادل بروتوكولات ؛ تطوير خوارزميات للتفاعل المنطقي للأنظمة الفرعية المختلفة ؛
• معالجة قضايا التوسع أو التحديث المحتمل للنظام ؛
• إنشاء واجهات المشغل ؛
• تصحيح أخطاء البرامج والأجهزة للنظام.

يجب معالجة كل هذه القضايا في مرحلة تصميم وإنشاء المستوى العلوي لنظام التحكم في العملية ، وإلا فقد تنشأ مواقف عندما يكون من الصعب ربط الوحدات الوظيفية المختلفة للعملية التكنولوجية بنظام تحكم واحد من حيث الأيديولوجية و التنفيذ الفني. يتيح لك استخدام نظام SCADA تنفيذ جميع مراحل التصميم وتصحيح الأخطاء المذكورة أعلاه بنجاح.

كيف تعمل أنظمة SCADA

تتكون حزم SCADA من عدة كتل برمجية: وحدات الوصول والتحكم ، ووحدات الإشارة ، وقواعد البيانات في الوقت الفعلي ، وقواعد البيانات ، ووحدات الإدخال والإخراج والطوارئ.

الشرط الرئيسي لأنظمة SCADA هو التشغيل الصحيح في الوقت الفعلي. علاوة على ذلك ، فإن الأولوية الرئيسية في الإرسال والمعالجة هي الإشارات القادمة من العملية التكنولوجية أو عليها والتي تؤثر على مسارها. لها أسبقية أعلى من الوصول إلى القرص أو إجراءات المشغل لتحريك الماوس أو تصغير النوافذ. لهذه الأغراض ، يتم تنفيذ العديد من الحزم باستخدام أنظمة تشغيل OS في الوقت الفعلي ، ولكن في الآونة الأخيرة ينشئ المزيد والمزيد من المطورين منتجات SCADA الخاصة بهم على منصة مايكروسوفتنظام التشغيل Windows NT من خلال تضمين أنظمة الوقت الفعلي الصعبة RTX (ملحق الوقت الحقيقي) فيه. باستخدام هذا الأسلوب ، يمكنك استخدام Windows NT كنظام تشغيل واحد عند إنشاء أنظمة متعددة المستويات ، استخدم الميزات القياسية Win32 API وبناء متكامل نظم المعلومات- ASUP.

يمكن أن تكون مصادر البيانات في أنظمة SCADA على النحو التالي.

• السائقين للتواصل مع وحدات التحكم. موثوقية محركات الاتصال مهمة للغاية. يجب أن يكون لدى السائقين وسائل لحماية البيانات واستعادتها في حالة حدوث أعطال ، وإخطار المشغل والنظام تلقائيًا بفقدان الاتصال ، وإذا لزم الأمر ، قم بإصدار إنذار.
• قواعد البيانات العلائقية. تدعم أنظمة SCADA البروتوكولات المستقلة عن نوع قاعدة البيانات ، والتي بفضلها يمكن أن يعمل نظام DBMS الأكثر شيوعًا كمصدر بيانات: Access ، Oracle ، إلخ. يتيح لك هذا النهج تغيير إعدادات العملية التكنولوجية بسرعة وتحليل تقدمها خارج أنظمة الوقت الحقيقي ، برامج متنوعة مصممة خصيصًا لهذا الغرض.
• التطبيقات التي تحتوي على واجهة DDE (تبادل البيانات الديناميكي) القياسية أو تقنية OLE (ربط الكائنات وتضمينها) التي تسمح بتضمين الكائنات وتضمينها. هذا يجعل من الممكن استخدام بعض تطبيقات المكاتب القياسية ، مثل Microsoft Excel ، كمصدر بيانات.

يتم تنظيم إدخال وإخراج البيانات المرسلة كنظام من الكتل الوظيفية الخاصة. يتم تخزين معلومات العملية الحالية في قواعد بيانات I / O خاصة. تتلقى كتل الإدخال المعلومات وتحضرها في شكل مناسب لمزيد من التحليل والمعالجة. تنفذ كتل المعالجة خوارزميات التحكم والإدارة ، مثل التحكم PID ، والتأخير ، والجمع ، والمعالجة الإحصائية ؛ يمكن إجراء عمليات الجبر المنطقي وما إلى ذلك على البيانات الرقمية ، حيث ترسل كتل الإخراج إشارة تحكم من النظام إلى الكائن. للتواصل مع الكائنات ، يتم استخدام واجهات إيثرنت RS-232 و RS-422 و RS-485 المستخدمة على نطاق واسع. لزيادة معدل النقل ، يتم استخدام طرق مختلفة للتخزين المؤقت للبيانات ، مما يلغي ازدحام الشبكات منخفضة السرعة. بمعنى آخر ، إذا طلب عميلان مختلفان في وقت واحد نفس البيانات من الخادم ، فإنه لا يرسل طلبين إلى وحدة التحكم ، بل يرسل طلبًا واحدًا فقط ، ويعيد البيانات من ذاكرة التخزين المؤقت إلى العميل الثاني.

ربما تكون النقطة الأكثر أهمية في إنشاء نظام التحكم الآلي في العملية هي تنظيم نظام التحكم هذا الذي يضمن الموثوقية والعمل الفوري للخروج من حالات الطوارئ في كل من نظام التحكم نفسه وفي العملية التكنولوجية. يتم تخصيص إشارات الإنذار ومعالجة حالات الطوارئ في العملية التكنولوجية في معظم أنظمة SCADA إلى وحدة منفصلة ذات أولوية قصوى. تتحقق موثوقية نظام التحكم من خلال التكرار الساخن. يمكنك حجز كل شيء: الخادم ، ومهامه الفردية ، واتصالات الشبكة ، والاتصالات الفردية (أو جميعها) بالمعدات. يحدث التكرار وفقًا لخوارزمية ذكية: من أجل عدم إنشاء حمل مزدوج على الشبكة ، يتفاعل الخادم الرئيسي مع الجهاز ويرسل رسائل بشكل دوري إلى خادم النسخ الاحتياطي ، الذي يخزن حالة النظام الحالية في الذاكرة. إذا تعطل الخادم الأساسي ، فإن خادم النسخ الاحتياطي يتولى المهمة ويعمل حتى يصبح الخادم الأساسي متصلاً بالإنترنت. بعد ذلك مباشرة ، يتم تحديث قواعد بيانات الخادم الأساسي ببيانات خادم النسخ الاحتياطي ، ويتم إرجاع التحكم إلى الخادم الأساسي.

جميع أنظمة SCADA مفتوحة لمزيد من التوسع والتحسين ولديها لغات عالية المستوى مضمنة لهذه الأغراض ، في أغلب الأحيان البصرية الأساسية، أو السماح بتوصيل أكواد البرنامج التي يكتبها المستخدم بنفسه. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن ربط تطورات الشركات الأخرى بالأنظمة ، كائنات ActiveXوالمكتبات القياسية Windows DLL. لتنفيذ هذه التقنيات ، تم تطوير أدوات خاصة وواجهة متخصصة.

يمكن دمج نظام SCADA مع مجموعة متنوعة من الشبكات: أنظمة SCADA الأخرى ، وشبكات المكاتب المؤسسية ، وشبكات التسجيل والإشارات (على سبيل المثال ، أجهزة إنذار الأمن والحرائق) ، إلخ. ل عمل فعالفي هذه البيئة غير المتجانسة ، تستخدم أنظمة SCADA بروتوكولات NETBIOS و TCP / IP القياسية. يشير مجرد ذكر بروتوكول TCP / IP إلى أن أنظمة SCADA يمكن أن تعمل أيضًا على الإنترنت ، خاصة وأن نقل المعلومات التشغيلية والثابتة حول العملية إلى مواقع الويب أصبح أكثر أهمية.

في الختام ، أود أن أقول إن مفهوم أنظمة التحكم في العمليات هو في البداية أوسع من SCADA. عندما يتحدثون أحيانًا في الأدبيات عن أنظمة SCADA ، أي أنظمة التحكم في العمليات ، فإن هذا ليس صحيحًا تمامًا. تم تطوير SCADA على وجه التحديد كنظام يسمح للمشغل بتقديم خدمات المعلومات على افضل مستوىتحكم العملية. لكنهم لا يستطيعون توفير تحكم آلي بالكامل من أعلى إلى أسفل ، لسبب بسيط هو أنه كذلك فقط برمجةمثبتة على كمبيوتر شخصي. وأي عملية تكنولوجية تتطلب ، بالإضافة إلى ذلك ، مجموعة متنوعة من المعدات المحددة وتتم في الحياه الحقيقيه، ليس في بيئة افتراضية.

ومع ذلك ، فإن الممارسة المتبعة في البناء أنظمة مؤتمتةيشير التحكم في التعقيد الكافي إلى أن استخدام أنظمة SCADA في تصميم أنظمة التحكم في العمليات يبسط إلى حد كبير حياة المطورين ويسمح لك بتنظيم مراقبة موثوقة وعالية الجودة أثناء تشغيل الأنظمة.

التحكم الإشرافي والحصول على البيانات (SCADA)

نظام SCADA هو برنامج أداة يوفر الخلق برمجةلأتمتة التحكم في العملية التكنولوجية وإدارتها في الوقت الفعلي. الغرض الرئيسي من البرنامج الذي تم إنشاؤه باستخدام SCADA هو إعطاء المشغل الذي يتحكم في العملية ، معلومات كاملةحول هذه العملية والوسائل اللازمة للتأثير فيها.

المهام الرئيسية لنظام SCADA:

• جمع البيانات من أجهزة الاستشعار وتقديمها إلى المشغل بالشكل الذي يناسبه ، بما في ذلك الرسوم البيانية لتغييرات المعلمات بمرور الوقت ؛
• التحكم عن بعد في الآليات التنفيذية ؛
• إدخال مهام لخوارزميات التحكم الآلي ؛
• تنفيذ خوارزميات للتحكم والإدارة الأوتوماتيكي (غالبًا ما يتم تعيين هذه المهام لوحدات التحكم ، لكن أنظمة SCADA قادرة أيضًا على حلها) ؛
• التعرف على حالات الطوارئ وإبلاغ المشغل بحالة العملية ؛
• تشكيل التقارير حول التقدم المحرز في العملية وتطوير المنتجات.

لا تعتمد كفاءة التحكم في العملية فحسب ، بل تعتمد أيضًا على سلامتها على الموثوقية والسرعة وبيئة العمل لنظام SCADA.

ما هي مكونات SCADA الأكثر أهمية للعمل ولماذا؟

يدعي المتخصصون في قسم APCS في مصنع للصودا الصناعية أنهم يستخدمون بشكل أساسي مكونات مثل المراقبة والتحكم ، وأرشفة معلمات العملية ، والرسائل ، ونظام التقارير الفرعي.

المراقبة والتحكم ، في الواقع ، هو ما تم تركيب نظام التحكم من أجله. هناك حاجة إلى أرشيفات المعلمات والرسائل والتقارير لتقييم وتحليل سير العملية التكنولوجية وإجراءات المشغل وما إلى ذلك. أيضًا ، تعتبر إحدى أدوات SCADA الأساسية مهمة بالنسبة لهم - التمييز بين حقوق الوصول للتحكم حسب المستويات (المشغل ، التقني ، مهندس التحكم في العمليات).

مع الاتجاه نحو تكامل أنظمة التحكم في العمليات وأنظمة التحكم في المؤسسة ، هناك حاجة متزايدة لاستخدام SCADA كمصدر بيانات للأنظمة ذات المستوى الأعلى. يمكن لبعض SCADA العمل كخادم لتوحيد جميع البيانات التكنولوجية ، وكخادم لإنشاء التقارير بناءً على هذه البيانات.

إذا تم بناء نظام التحكم على أساس PLC من مصنع واحد (على سبيل المثال ، Siemens SIMATIC) ، فسيتم تبادل البيانات بين وحدات التحكم و SCADA باستخدام برامج تشغيل بروتوكول الاتصال المدمجة. تقدم بعض أنظمة SCADA المستقلة عن البائعين مجموعة من برامج التشغيل للعديد من (وليس كل) وحدات التحكم والأدوات الذكية في السوق. معظم طريقة عالميةقابلية التشغيل البيني هي استخدام برامج تشغيل تم تطويرها وفقًا لمعيار OPC. يمكن تطوير خوادم OPC هذه من قبل الشركات المصنعة لوحدات التحكم أو الجهات الخارجية واستخدامها مع أي نظام SCADA. للعمل بفعالية مع خوادم OPC ، يجب أن يستخدمها SCADA مباشرةً ، باستخدام تقنية OPC في صميم النظام ، وليس من خلال واجهات وسيطة. تتكامل بعض أنظمة التحكم الإشرافي وتحصيل البيانات (SCADA) رأسياً: فهي تشتمل على أنظمة برمجة لوحدات تحكم قابلة للبرمجة بحرية. يستخدمون أيضًا برامج تشغيل داخلية للتواصل مع وحدة التحكم. يتيح لك هذا SCADA إنشاء PTK باستخدام معدات من جهات تصنيع مختلفة.

مستويات النظام باستخدام SCADA

تنقسم أنظمة أتمتة العمليات عادةً إلى 3 مستويات: السفلي والوسطى والعليا. وفوقهم مستوى إدارة الإنتاج بشكل عام.
المستويات الدنياهي أجهزة الاستشعار والمشغلات نفسها
مستوى متوسط- وحدات تحكم. في المستوى المتوسط ​​يوجد:

• تلقي المدخلات
• معالجة البيانات الأولية ؛
• التكوين التلقائي وإصدار إجراءات التحكم في المشغلات ؛

افضل مستوى - هذا هو مستوى SCADA. في هذا المستوى يوجد:

• جمع ومعالجة وتخزين المعلومات التي تم الحصول عليها في المستوى المتوسط ​​؛
• تصور المعلومات الحالية والمؤرشفة في شكل مناسب للمشغل (الرسوم البيانية للذاكرة ، الرسوم البيانية ، الاتجاهات ، سجلات الرسائل) ؛
• إدخال أوامر المشغل ؛
• الإبلاغ عن نتائج العملية التكنولوجية ؛
• تبادل المعلومات مع المستوى الأعلى.

إدارة المشاريع

تتم إدارة المؤسسة على مستويين:
MES (أنظمة تنفيذ التصنيع) هو نظام لإدارة الإنتاج في الوقت الفعلي. يستخدم هذا المستوى لتخطيط مهام الإنتاج للعمليات التكنولوجية ، وبناء التقارير الموجزة ، والتحليل المتعمق للعملية (على سبيل المثال ، التنبؤ ، بناء الطاقة وتوازن المواد ، إلخ). يمكن أيضًا استخدام أدوات SCADA لهذه الأغراض.

تخطيط موارد المؤسسات (ERP) هو نظام للإدارة الآلية للأنشطة الإدارية والمالية والإدارية للمؤسسة. في هذا المستوى ، يتم استخدام أنظمة متخصصة أخرى ، على سبيل المثال ، SAP R3.

وظائف SCADA

■ ذاكري
ذاكري هو صورة بيانية(باستخدام المدمج في SCADA محرر رسومي) مخطط تقني مع تصور لقيم المستشعر وحالة المشغلات والمعلمات الأخرى. من أجل التصور ، لا يتم استخدام عرض القيم في شكل أرقام ونقوش فحسب ، بل يتم أيضًا استخدام التغيير في الخصائص المرئية للكائنات الرسومية المعروضة. على سبيل المثال ، يتغير مستوى السائل في وعاء ، ويتغير لونه حسب درجة الحرارة (الديناميكية). لا يمكن للمشغلات إظهار حالتها فقط من خلال بعض الميزات الرسومية (على سبيل المثال ، اللون) ، ولكن أيضًا إظهار عملهم بشكل مرئي - على سبيل المثال ، عن طريق تدوير شفرات المضخة ، وتحريك حزام النقل ، وما إلى ذلك. (الرسوم المتحركة).

■ المحفوظات
يتم أرشفة بيانات SCADA المستلمة من وحدات التحكم. يمكن معالجة البيانات مسبقًا (مصفاة ، ومتوسط ​​، وضغط ، وما إلى ذلك). في كثير من الأحيان ، لا يتم استخدام السجل العادي ، ولكن يتم استخدام سجل التغيير باستخدام عتبة الحساسية ("المنطقة الميتة"). يتم تكوين مدة التخزين في SCADA بشكل فردي لكل معلمة ويمكن أن تصل إلى عدة سنوات.

■ الاتجاهات
الاتجاه هو تمثيل رسومي لكيفية تغير المعلمة بمرور الوقت. يمكن أن تظهر الاتجاهات في أنظمة SCADA التغيير في المعلمة طوال مدة تخزينها في الأرشيف. يُمنح المشغل الفرصة لتغيير مقياس الوقت والمعلمة نفسها. في الأنظمة المتطورة ، توجد أدوات متنوعة لتحليل الرسم البياني ، ومقارنته بنقطة ضبط أو معلمة أخرى ، أو التنعيم أو التصفية ، أو وضع علامة على الأحداث على الرسم البياني (على سبيل المثال ، انتهاك الحدود) أو الإشارات المرجعية للذاكرة ، وأكثر من ذلك بكثير مدمجة في الاتجاه .

■ الجداول
غالبًا ما يكون من الأنسب لتقني عرض المحفوظات ليس في شكل رسوم بيانية ، ولكن في شكل جداول. عادة ، لا يمكن عرض هذه الجداول فحسب ، بل يمكن أيضًا تصديرها إلى أنظمة أخرى.

■ الرسوم البيانية
عادةً ما يسمح لك SCADA برؤية اعتماد بعض المعلمات على البعض الآخر ، أيضًا في الوقت المناسب. على الرغم من أن هذه الميزة أقل طلبًا من قبل التقنيين من الاتجاهات.

■ الرسوم البيانية والرسوم البيانية
طريقة أخرى شائعة لتمثيل المعلمات هي الرسوم البيانية (المخططات الشريطية).

■ رسائل
الرسائل سلاسل النص، والتي تُعلم المشغل بالأحداث على الكائن في التسلسل الذي تحدث فيه هذه الأحداث. تظهر على الشاشة أو يتم عرضها في منطقة مخصصة لذلك.

■ سجلات الرسائل
تُستخدم سجلات الرسائل لعرض قوائم الرسائل بالترتيب الذي ظهرت به وأرشفتها. كقاعدة عامة ، يتم استخدام مثيلات السجل المختلفة لمناطق عملية مختلفة ، وفئات رسائل مختلفة ، وأولويات مختلفة.

■ التحكم في الوصول
لكي يقوم المشغل بتنفيذ إجراءات معينة ، يجب أن يمنحه المسؤول الحقوق المناسبة - على سبيل المثال ، الحق في التحكم في المشغل ، أو الحق في تغيير مهمة المنظم. في بداية التحول ، يقوم المشغل بتسجيل الدخول إلى النظام ، ويسمح له بتنفيذ الإجراءات التي يسمح له المسؤول بها فقط.

■ سجل عمل المشغل
يعد التحكم في العمليات التكنولوجية مهمة مسؤولة للغاية ، لذلك يتم تسجيل جميع إجراءات المشغل للتحكم في سجل خاص ، والذي يمكن تحليله في حالات الطوارئ.

■ إنشاء تقرير
تسمح لك بيئة تطوير التقارير المريحة بإعداد التقارير المنسقة والغنية بسهولة وسرعة.

خصائص نظام SCADA

• متوافق مع أنظمة التشغيل ؛
• وظائف كاملة ؛
• الانفتاح.
• قابلية التوسع؛
• دعم البروتوكولات الصناعية (نظام التشغيل الفرعي الخاص) ؛
• متوافق مع معيار OPC (DA ، HDA ، UA) ؛
• دعم الوصول عبر الإنترنت ؛
• دعم قاعدة البيانات ؛
• لغات البرمجة المدمجة ؛
• وسائل الحماية والموثوقية ؛
• الاندماج في أنظمة التحكم ؛
• دعم فني؛
• سهولة التطوير والتطوير ؛
• سهولة الصيانة؛
• سعر.

أنظمة SCADA الأجنبية

الأكثر شعبية في روسيا هي الأجنبية التالية SCADA:

- WinCC (سيمنز ، ألمانيا) ؛
- InTouch (Wonderware ، الولايات المتحدة الأمريكية) ؛
- RSView32 (Rockwell Automation ، الولايات المتحدة الأمريكية) ؛
- Genesis64 (أيقونية ، الولايات المتحدة الأمريكية) ؛
- Vijeo Citect (شنايدر إلكتريك ، فرنسا).

أنظمة SCADA المنزلية

نماذج SCADA المحلية الأكثر شيوعًا:
- MasterSCADA (إنسات ، موسكو) ؛
- وضع التتبع (AdAstra ، موسكو) ؛
- كروغ 2000 (كروغ ، بينزا).

على عكس معظم SCADA الغربي ، تحتوي جميع الأدوات الروسية على أدوات برمجة تحكم مدمجة باستخدام لغات معيار IEC61131-3 ، بما في ذلك لغة كتل الوظائف. علاوة على ذلك ، إذا كان SCADA نفسه مصممًا للعمل فيه بيئة Windowsعلى أجهزة الكمبيوتر المتوافقة مع الكمبيوتر الشخصي ، يمكن تشغيل نظام التنفيذ لوحدات التحكم على أنظمة Logix الأساسية الأخرى ، مثل Linux على معالج ARM.

تدعم جميع الأنظمة المذكورة أعلاه معيار OPC ، ومع ذلك ، في نظام "وضع التتبع" ، ينصب التركيز على استخدام برامج التشغيل الخاصة بها ، و MasterSCADA ، على الرغم من أنها تدعم استخدام برامج التشغيل ، إلا أنها تستند إلى "OPC في core "ويقدم مجموعة أدوات منفصلة لتطوير خوادم OPC.

الخصائص المقارنة لل SCADA الأجنبية والمحلية

تتمتع جميع SCADA الحديثة ، المحلية والأجنبية ، بوظائف كاملة لهذه الفئة من البرامج ، لذا فإن مقارنتها وفقًا لقائمة الوظائف في السنوات الاخيرةفقد معناه. الميزة الرئيسية لـ SCADA الروسية هي تركيزها الأولي على السوق الروسية (باللغة الروسية ، وليس الوثائق المترجمة ، دعم فني، مستوى السعر). يمكن الاستنتاج أنه بالنسبة لكل مؤسسة أو حتى تطبيق ، من المستحسن إجراء مقارنة بين العديد من SCADA ، من حيث السعر والقدرات. تحتوي جميع أنظمة SCADA تقريبًا على إصدار تجريبي ، مما يسمح لك بالتحقق من مدى ملاءمتها للمهمة التي يتم حلها.
محررو KIPinfo

المجلة الالكترونية KIPinfo رقم 17 2013

السلع الشعبية

تستخدم أنظمة هندسة البناء برنامج SCADA.

سكادا (الرقابة الإشرافية والحصول على البيانات - الرقابة الإشرافية والحصول على البيانات) - حزمة البرامجلتصميم وتطوير أنظمة لجمع ومعالجة وعرض وأرشفة المعلومات حول موضوع المراقبة أو التحكم.

منظمتنا تتطور المشاريع SCADA لأنظمة SCADA الأكثر طلبًا في روسيا. يمكنك تحديد أسعار أنظمة برمجيات SCADA وتكلفة التصميم من المتخصصين لدينا.

ماسترسكادا - أداة قوية ومريحة للتطوير السريع والعالي الجودة لأنظمة الإرسال الموزعة ، في جميع الصناعات والإسكان والخدمات المجتمعية.

بسيطة- SCADA هو نظام SCADA بسيط وحديث. بنية خادم العميل ، عميل الويب ، نظام التقارير ، العمل مع OPC DA ، خوادم OPC UA ، مترجم البرامج النصية ، العمل مع MySQL DBMS ، خادم قاعدة البيانات، وضع الشاشات المتعددة ، المكالمات ، الرسائل القصيرة ، أوامر AT ، إرسال البريد الإلكتروني، برقية ، حجز الخادم).

سكتيكتكتسكادا - منتج برمجي يمثل نظام مراقبة وتحكم وجمع بيانات كامل الميزات يسمح لك بتوفير: تصور للعملية في الوضع الرسومي ، وإدارة الإنذارات ، وتتبع الاتجاه في الوقت الفعلي والوصول إلى الاتجاهات المؤرشفة ، وإعداد التقارير التفصيلية ، التحكم في عملية ثابتة.

السريع SCADA هو نظام SCADA مجاني كامل المواصفات ومفتوح المصدر. باستخدام Rapid SCADA ، يمكنك إنشاء أنظمة آلية من الأنواع التالية: أنظمة التحكم في العمليات (APCS) ، وأنظمة المنزل الذكي ، وأنظمة محاسبة الطاقة ( ، أستو ، آيز كيو). (OPS) ، وأنظمة التحكم في الوصول (ACS) ،

سيماتيك WinCC - نظام HMI ، برنامج إنشاء ، جزء من عائلة Simatic لأنظمة الأتمتة المصنعة بواسطة Siemens AG. يعمل على أنظمة تشغيل الأسرة مايكروسوفت ويندوزويستخدم قاعدة بيانات Microsoft SQL Server.

معدل البيانات - برنامج بسيط وفعال لبناء أنظمة الإرسال ، مراقبة ومراقبة وإدارة العمليات التكنولوجية.

وضع التتبع - حزمة برامج مصممة لتطوير برمجيات للأنظمة الآلية ، وأنظمة الميكانيكا عن بعد ، وأتمتة المباني ، وأنظمة محاسبة موارد الطاقة (الكهرباء ، والحرارة ، والغاز ، والمياه).

حزمة برامج GENESIS64 ICONICS هو جيل جديد من برامج التصور الصناعي 64 بت. مع حلول لجميع الصناعات ، تدمج GENESIS64 البيانات المتصلة وتجمعها لتوفير التصور في الوضع الأكثر مرونة وتعقيدًا لحزمة البرامج لمهام HMI / SCADA في الوقت الفعلي وفي المستقبل

نظام SCADA ARIES Telemechanics LIGHT - أداة كاملة ل دورة كاملةالعمل على إعداد جمع البيانات والتحكم فيها ، ووضع خوارزميات المعالجة ، وتوليد الإنذارات ، وإنشاء قواعد بيانات التاريخ ، وتشكيل المخططات التكنولوجية والتشغيلية لعرض المعلومات.

قائمة أسعار تطوير مشاريع SCADA في موسكو 2019 - 2020

SCADA (التحكم الإشرافي والحصول على البيانات والتحكم الإشرافي والحصول على البيانات) عبارة عن حزمة برامج مصممة لتطوير أو ضمان التشغيل في الوقت الفعلي للأنظمة لجمع ومعالجة وعرض وأرشفة المعلومات حول كائن المراقبة أو التحكم. يمكن أن يكون SCADA جزءًا من APCS ، ASKUE ، نظام المراقبة البيئية ، التجربة العلمية ، أتمتة المباني ، إلخ. تُستخدم أنظمة SCADA في جميع قطاعات الاقتصاد حيث يكون مطلوبًا لتوفير تحكم المشغل في العمليات التكنولوجية في الوقت الفعلي.

تتمثل الوظيفة الرئيسية لأنظمة SCADA في إنشاء واجهة بين الإنسان والآلة ، أي يعمل نظام SCADA في دورين في وقت واحد - باعتباره HMI وكأداة لإنشائه. الأنظمة الفرعية المضمنة في نظام SCADA:

برامج التشغيل أو خوادم الإدخال والإخراج - البرامج التي توفر اتصال SCADA مع وحدات التحكم الصناعية ؛

نظام الوقت الحقيقي - برنامج يوفر معالجة البيانات في غضون وقت محدد ، مع مراعاة الأولويات ؛

واجهة الإنسان والآلة - أداة تقدم بيانات عن تقدم العملية إلى المشغل البشري ، مما يسمح للمشغل بالتحكم في العملية وإدارتها ؛

نظام التحكم المنطقي هو برنامج يضمن تنفيذ برامج المستخدم (البرامج النصية) للتحكم المنطقي في نظام SCADA. مجموعة من المحررين لتطويرها ؛

قاعدة بيانات في الوقت الفعلي - توفر تخزينًا لسجل العملية ؛

نظام إدارة الإنذار - برنامج يوفر التحكم التلقائي في أحداث العملية ، ويصنفها على أنها عادية ، أو تحذير أو طارئة ، بالإضافة إلى معالجة الأحداث بواسطة المشغل أو الكمبيوتر.

دور ومكان أنظمة scada في سوق أجهزة الكمبيوتر الشخصية

حسب تطبيق أنظمة SCADA يمكن تقسيمها إلى مجموعتين:

استخدام الطرق الذكاء الاصطناعيلحل مشاكل الدعم واتخاذ القرار والإدارة ؛

طرق المعالجة و تقديم المعلوماتعلى أساس المعرفة.

تتضمن المجموعة الأولى الأنظمة التي تنفذ المراقبة التقليدية ووظائف التحكم في العمليات:

الحفاظ على قاعدة بيانات في الوقت الحقيقي ؛

أداء العمليات الحسابية

تمثيل رسومي للبيانات والمعلمات في شكل مخططات ذاكري ، رسوم بيانية ، رسوم بيانية ، إلخ ؛

إنذار تحذير

أرشفة المعلومات

توليد التقارير.

تتضمن هذه المجموعة منتجات من النوع التالي: RTAP / Plus (HewlettPackard) ، Monitrol \ UX (Hilco) ، PMIS (Bradley-Ward) ، Simplicity (GE Fanuc) ، إلخ.

تشمل وظائف أنظمة المجموعة الثانية دعم المعلومات الفكرية لمشغل بشري في التحكم في العملية. تشمل هذه الميزات:

تحليل الموقف لحالة موضوع التحكم والإدارة ؛

البحث التشغيلي عن تصرفات مدير المشغل في حالة المواقف غير الطبيعية والحرجة ؛

تشخيص حالة المعدات التكنولوجية ؛

تشخيص حالة العملية التكنولوجية ؛

التحليل المنطقي للأحداث.

التحليل المنطقي للحالات غير الطبيعية ؛

التنبؤ بسلوك العملية في الوقت المناسب وغيرها ؛

الحماية من تصرفات أفراد التشغيل غير المصرح لهم بموجب اللوائح التكنولوجية ؛

الحفاظ على قواعد البيانات والمعرفة في الوقت الحقيقي ؛

صيانة قواعد بيانات النص التشعبي للمعرفة التشغيلية والتنظيمية.

ومن الأمثلة على هذه الأنظمة النظام الأجنبي G2 (Gensym ، الولايات المتحدة الأمريكية) ، والنظام المحلي "SPRINT-RV" (روسيا) ، والتي لا تشمل فقط أدوات تصميم واختبار نماذج المجال ، ولكن أيضًا أدوات لدعم المعلومات الذكية لـ Real- وقت اتخاذ القرار. يمكن أن تكون أنظمة هاتين المجموعتين متكاملة بشكل متبادل ، ولكن إذا كان نظام المجموعة الأولى هو أساس أنظمة التحكم الحديثة ، فإن الأنظمة القائمة على المعرفة لا تُستخدم غالبًا لأسباب عديدة.

بعض الأسباب الرئيسية هي:

لم يتم إضفاء الطابع الرسمي على تقنية إنشاء أنظمة قائمة على المعرفة ، فهي تتطلب مشاركة متخصصين هندسيين مؤهلين تأهيلاً عالياً ومعرفة وخبراء باهظين ، مما يؤدي في النهاية إلى تكاليف مالية وتكاليف زمنية كبيرة. لذلك ، يتم إنشاء أنظمة من هذه الفئة فقط عندما يعد تطبيقها بفوائد مادية كبيرة جدًا ؛

يتم تطوير الأنظمة القائمة على المعرفة بشكل أساسي كنظم لا يمكن أن يكتمل نموذج المعرفة الخاص بها ، مما لا يسمح دائمًا بإدراجها في أدوات المراقبة والتحكم الرئيسية. يتم استخدامها كأدوات معلومات واستشارات.

يمكن حل هذه المشكلات بالطريقة التالية - بمساعدة المراقبة / التحكم وطرق الأنظمة القائمة على المعرفة ، يجب إنشاؤها باستخدام تقنية واحدة مؤتمتة للغاية وتشكيل وحدة واحدة. يتم توفير هذه التكنولوجيا المتكاملة من خلال نظام SPRINT-RV ، الذي ينفذ وظائف المراقبة / التحكم التقليدية والتقنيات الذكية لدعم القرار التشغيلي.

تم تصميم أنظمة SCADA لمراقبة عدد كبير من الكائنات البعيدة والإشراف عليها (من 1 إلى 10000 ، وأحيانًا على مسافة آلاف الكيلومترات من بعضها البعض) أو كائن واحد موزع جغرافيًا. تشمل هذه المرافق خطوط أنابيب النفط وخطوط أنابيب الغاز وخطوط أنابيب المياه ومحطات التوزيع الكهربائية الفرعية ومآخذ المياه ومحطات مولدات الديزل وما إلى ذلك.

تتمثل المهمة الرئيسية لأنظمة SCADA في جمع معلومات حول مجموعة متنوعة من الكائنات البعيدة القادمة من نقاط التحكم وعرض هذه المعلومات في مركز إرسال واحد. أيضًا ، يجب أن يوفر نظام SCADA أرشفة طويلة الأجل للبيانات المستلمة. غالبًا ما يكون لدى المرسل القدرة ليس فقط على المراقبة السلبية للكائن ، ولكن أيضًا للتحكم فيه ، والرد على المواقف المختلفة.

مهام أنظمة SCADA:

• تبادل البيانات مع USO (أجهزة للتواصل مع الكائن ، أي مع وحدات التحكم الصناعية ولوحات الإدخال / الإخراج) في الوقت الفعلي من خلال برامج التشغيل ؛
• معالجة المعلومات في الوقت الحقيقي ؛
• عرض المعلومات على شاشة العرض بشكل مفهوم للبشر ؛
• الحفاظ على قاعدة بيانات في الوقت الحقيقي مع المعلومات التكنولوجية ؛
• إشارات الطوارئ وإدارة رسائل الإنذار ؛
• إعداد وإعداد التقارير حول تقدم العملية التكنولوجية ؛
• توفير الاتصال مع التطبيقات الخارجية (نظم إدارة قواعد البيانات ، وجداول البيانات ، معالجات النصوصإلخ.).

هيكل أنظمة SCADA

يتضمن أي نظام SCADA ثلاثة مكونات: محطة بعيدة(RTU - وحدة طرفية بعيدة) ، مركز تحكم في الإرسال (MTU - وحدة طرفية رئيسية) ونظام اتصالات (CS - نظام اتصالات).

تتصل المحطة البعيدة مباشرة بالجسم المتحكم فيه وتقوم بالتحكم في الوقت الفعلي. يمكن أن تكون هذه المحطة الطرفية بمثابة جهاز استشعار بدائي يسترد المعلومات من كائن ما ، أو نظام كمبيوتر متخصص متعدد المعالجات يتحمل الأخطاء ويعالج المعلومات والضوابط في الوقت الفعلي.

تقوم غرفة التحكم في الإرسال بمعالجة البيانات والتحكم عالي المستوى ، كقاعدة عامة ، في وضع شبه الوقت الحقيقي. يوفر واجهة بين الإنسان والآلة. يمكن أن تكون MTU إما جهاز كمبيوتر واحدًا به أجهزة إضافية للاتصال بقنوات الاتصال ، أو نظام كمبيوتر كبير أو شبكة محلية من محطات العمل والخوادم.

نظام الاتصال مطلوب لنقل البيانات من RTU إلى MTU والعكس صحيح. يمكن استخدام قنوات نقل البيانات التالية كنظام اتصالات: الخطوط المؤجرة ، وشبكات الراديو ، وخطوط الهاتف التناظرية ، وشبكات ISDN ، وشبكات GSM (GPRS) الخلوية. غالبًا ما تكون الأجهزة متصلة بشبكات متعددة لضمان نقل موثوق للبيانات.

ملامح عملية التحكم في أنظمة SCADA

• في أنظمة SCADA ، يعد وجود شخص (عامل ، مرسل) إلزاميًا.
• يمكن أن يؤدي أي إجراء خاطئ إلى فشل عنصر التحكم أو حتى عواقب وخيمة.
• تتحمل وحدة التحكم بشكل عام المسؤولية الكاملة عن إدارة النظام ، والذي ، في ظل الظروف العادية ، لا يتطلب إلا في بعض الأحيان تعديلات المعلمات لتحقيق الأداء الأمثل.
• في معظم الأحيان ، يراقب المرسل المعلومات المعروضة بشكل سلبي. تحدث المشاركة النشطة للمرسل في عملية التحكم بشكل غير متكرر ، عادةً في حالة الأحداث الحرجة - حالات الفشل وحالات الطوارئ وحالات الطوارئ ، إلخ.
• يمكن أن تكون إجراءات المشغل في المواقف الحرجة محدودة للغاية في الوقت (عدة دقائق أو حتى ثوانٍ).

حماية أنظمة SCADA

هناك رأي بين بعض مستخدمي أنظمة SCADA أنه إذا لم يكن النظام متصلاً بالإنترنت ، فهو مؤمن ضد الهجمات الإلكترونية. الخبراء يختلفون.

يقول فايزل لاخاني ، خبير أمني ، إن العزلة الجسدية غير مجدية ضد الهجمات على أنظمة SCADA مصادر المعلومات. في رأيه ، فإن العزل المادي للأنظمة هو بمثابة محاربة طواحين الهواء.

آراء الخبراء الروس فيما يتعلق بأمن أنظمة APCS و SCADA متناسقة. نظرًا لأن القضايا الأمنية لأنظمة التحكم الصناعية قد أصبحت في بؤرة اهتمام الجميع ، فقد بدأت بعض الشركات المصنعة للحلول الأمنية في تطوير منتجات تهدف إلى مواجهة التهديدات التي تتعرض لها أنظمة المعلومات الصناعية (قد تتضمن هذه المنتجات ، على وجه الخصوص ، عنصرًا آمنًا نظام التشغيل- بيئة لتشغيل التطبيقات الموثوقة فقط).

بدأت الشركات الفردية في إعداد مواد تحليلية حول هذه القضايا ، في محاولة لتقييم حالة ICS من وجهة نظر الأمن. رد الفعل على هذه المبادرات من المتخصصين الذين يعملون مع الأنظمة الصناعية غامض وغير موات دائمًا. يمكن للمراقب الخارجي أن يستنتج: بين المشغلين