Принципи побудови асу тп scada системи. SCADA-системи

Найвищий рівень будь-якої автоматизованої системи – це, звичайно, людина. Проте в сучасній технічній літературі під верхнім рівнем розуміється комплекс апаратних та програмних засобів, що виконують роль напівавтоматичного диспетчерського вузла АСУТП, ядром якого є ПК або потужніший комп'ютер. Людина-оператор входить у систему як із функціональних ланок верхнього рівня управління. Такий підхід має і позитивні, і негативні сторони. Позитивний момент у тому, що коло обов'язків оператора у разі заздалегідь визначено, і від нього вимагається детального знання технологічного процесу. Іншими словами, керувати процесом зможе не лише кваліфікований технолог. Негативні сторони - наслідок того, що зменшується гнучкість управління за рахунок зниження впливу на процес.

У зв'язку із цим розробникам АСУТП доводиться враховувати додаткові вимоги. Необхідно не тільки взяти до уваги апаратну складову процесу, не тільки підібрати режими роботи обладнання, а й розробити надійне та коректне ПЗ. Звичайно, оптимальний варіант - це така організація роботи, коли та сама група розробників відповідає і за технологічну карту процесу, і за підбір і налагодження обладнання, і за розробку ПЗ. У такому разі розробники повинні бути однаково сильні і в технології конкретного процесу, і в застосуванні спеціального обладнання, і написання складних керуючих, сервісних і комунікаційних програм. Однак підібрати таку команду важко.

Для спрощення розробки програмної складової АСУТП зараз використовуються так звані програми ММІ (Man-Machine Interface – інтерфейс людина-машина) та SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition – диспетчерське управління та збір даних). Застосування цих пакетів дозволяє вести автоматизовану розробку ПЗ АСУТП; здійснювати у реальному часі контроль та управління технологічним процесом; отримувати та обробляти інформацію про процес у зручному вигляді.

Найзахоплюючіший і на перший погляд простий етап при використанні SCADA-систем - це моделювання технологічного процесу на екрані монітора. Графічний аналогічний інтерфейс системи Windows інтуїтивно зрозумілий і простий. Для встановлення виконавчих механізмів, електродвигунів, клапанів, ємностей, трубопроводів та іншого устаткування, що використовується в технологічному процесі, достатньо клацання мишею. Прив'язка параметрів обладнання до потреб процесу також проста, виконується кілька клацань мишею. Глобальні та «тактичні» параметри процесу заносяться до форм, організованих у вигляді таблиць або баз даних. Встановлюються стандартні органи управління процесом, організується опитування датчиків контролю. Після чого можна клацнути мишею на кнопку «Пуск» і запустити роботу технологічного процесу. Так відбувається в теорії або демонстрації можливостей конкретної SCADA-системи. Але на практиці все складніше.

Розробка АСУТП, що використовують SCADA-системи, незалежно від процесу та конкретного пакету SCADA передбачає такі основні етапи:

• розробка архітектури системи загалом. АСУТП будується у клієнт-серверній архітектурі. Визначається функціональне призначення окремих вузлів автоматизації та їх взаємодію;
• створення прикладної системи управління кожним вузлом автоматизації (вірніше алгоритму автоматизованого управління цим вузлом);
• аналіз та усунення аварійних ситуацій;
• вирішення питань взаємодії між рівнями АСУТП; добір ліній зв'язку, протоколів обміну; розробка алгоритмів логічної взаємодії різних підсистем;
• вирішення питань можливого нарощування чи модернізації системи;
• створення інтерфейсів оператора;
• програмне та апаратне налагодження системи.

Всі ці питання необхідно вирішувати на етапі проектування та створення саме верхнього рівня АСУТП, інакше можуть виникнути ситуації, коли різноманітні функціональні модулі технологічного процесу важко ув'язати з єдиною за ідеологією та технічним втіленням системою управління. Використання системи SCADA дозволяє цілком успішно провести всі перераховані вище етапи проектування та налагодження.

Як працюють SCADA-системи

SCADA-пакети складаються з кількох програмних блоків: модулі доступу та управління, сигналізації, бази даних реального часу, бази даних та модулі вводу-виводу та аварійних ситуацій.

Головна вимога до SCADA-систем – коректна робота в режимі реального часу. Причому головним пріоритетом при передачі та обробці мають сигнали, що надходять від технологічного процесу або на нього та впливають на його перебіг. Вони мають пріоритет навіть більший, ніж звернення до диска або дії оператора переміщення миші або згортання вікон. Для цих цілей багато пакетів реалізовані із застосуванням операційних систем ОС реального часу, проте останнім часом все більше розробників створює свої SCADA-продукти на платформі Microsoft Windows NT, вбудовуючи в неї підсистеми жорсткого реального часу RTX (Real Time Extension). При такому підході можна використовувати Windows NT як єдину ОС при створенні багаторівневих систем, використовувати стандартні функції Win32 API і будувати інтегровані інформаційні системи - АСУП.

Джерела даних у системах SCADA можуть бути такими.

• Драйвери зв'язку із контролерами. Дуже важливою є надійність драйверів зв'язку. Драйвери повинні мати засоби захисту та відновлення даних при збоях, автоматично повідомляти оператора та систему про втрату зв'язку, при необхідності подавати сигнал тривоги.
• Реляційні бази даних SCADA-системи підтримують протоколи, незалежні від типу бази даних, завдяки чому як джерело даних може виступати більшість популярних СУБД: Access, Oracle і т. д. Такий підхід дозволяє оперативно змінювати налаштування технологічного процесу та аналізувати його хід поза системами реального часу, різними , спеціально створеними для цього програмами.
• Програми, що містять стандартний інтерфейс DDE (Dynamic Data Exchange) або OLE-технологію (Object Linking and Embedding), що дозволяє включати та вбудовувати об'єкти. Це дає можливість використовувати як джерело даних навіть деякі стандартні офісні програми, наприклад Microsoft Excel.

Введення вступників і виведення даних організовані як система спеціальних функціональних блоків. Поточна інформація про процес зберігається у спеціальних базах вводу-виводу. Вхідні блоки отримують інформацію та наводять її у вигляд, придатний для подальшого аналізу та обробки. Блоки обробки реалізують алгоритми контролю та управління, такі як ПІД-регулювання, затримка, підсумовування, статистична обробка; над цифровими даними можуть проводитись операції булевої алгебри та ін. Вихідні блоки передають керуючий сигнал від системи до об'єкта. Для зв'язку з об'єктами використовуються поширені інтерфейси RS-232, RS-422, RS-485, Ethernet. Для збільшення швидкості передачі застосовуються різні методи кешування даних, що усуває навантаження низькошвидкісних мереж. Іншими словами, якщо два різних клієнти одночасно запитують у сервера ті самі дані, він посилає контролеру не два запити, а лише один, повертаючи другому клієнту дані з кеш-пам'яті.

Чи не найважливіший момент при створенні АСУТП - це організація такої системи управління, яка б забезпечувала надійність та оперативне відпрацювання аварійних ситуацій як у самій системі управління, так і в технологічному процесі. Аварійне сигналізація та відпрацювання аварійних ситуацій у технологічному процесі у більшості SCADA-систем виділяються в окремий модуль з найвищим пріоритетом. Надійність системи управління досягається за рахунок гарячого резервування. Можна зарезервувати все: сервер, окремі завдання, мережні з'єднання і окремі (чи всі) зв'язку з апаратурою. Резервування відбувається за інтелектуальним алгоритмом: щоб не створювати подвоєне навантаження на мережу, основний сервер взаємодіє з апаратурою та періодично надсилає повідомлення резервному серверу, який зберігає в пам'яті поточний статус системи. Якщо основний сервер виходить з ладу, резервний бере управління на себе і працює доти, доки основний не приступить до роботи. Відразу після цього бази даних основного сервера оновлюються даними резервного та управління повертається до основного сервера.

Всі SCADA-системи відкриті для подальшого розширення та вдосконалення і мають для цього вбудовані мови високого рівня, найчастіше Visual Basic, або допускають підключення програмних кодів, написаних самим користувачем. З іншого боку, до систем можна підключати розробки інших фірм, об'єкти ActiveX, стандартні бібліотеки DLL Windows. Для реалізації цих технологій розроблено спеціальні інструментальні засоби та спеціалізований інтерфейс.

SCADA-система може бути інтегрована з різними мережами: іншими SCADA-системами, офісними мережами підприємства, реєструючими та сигналізуючими мережами (наприклад, охорона та пожежна сигналізація) тощо. Для ефективної роботи у цьому різнорідному середовищі SCADA-системи використовують стандартні протоколи NETBIOS та TCP/IP. Одна тільки згадка протоколу TCP/IP вже говорить про те, що SCADA-системи можуть працювати і в Інтернеті, тим більше, що все більш актуальною стає передача оперативної та статичної інформації про процес на Web-вузли.

На закінчення хотілося б сказати, що поняття АСУТП спочатку ширше, ніж SCADA. Коли в літературі іноді говорять про SCADA-системи, маючи на увазі АСУТП, це не зовсім правильно. SCADA розроблялися як системи, що дозволяють надавати оператору інформаційні послуги на верхньому рівні управління технологічним процесом. Але вони не можуть забезпечити повністю автоматизоване управління зверху до низу хоча б з тієї простої причини, що це лише програмний продукт, що встановлюється на персональному комп'ютері. А будь-який технологічний процес вимагає, крім того, ще різноманітного специфічного обладнання і відбувається він у реальному житті, а не у віртуальному середовищі.

Проте практика побудови автоматизованих систем управління достатньої складності свідчить про те, що застосування SCADA-систем у проектуванні АСУТП значно спрощує життя розробникам і дозволяє організувати надійне та якісне управління при експлуатації систем.

Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA)

SCADA-система – це інструментальна програма, що забезпечує створення програмного забезпечення для автоматизації контролю та управління технологічним процесом у режимі реального часу. Основна мета програми, що створюється за допомогою SCADA – дати оператору, який управляє технологічним процесом, повну інформацію про цей процес та необхідні засоби для впливу на нього.

ОСНОВНІ ЗАВДАННЯ SCADA-СИСТЕМИ:

• Збір даних від датчиків та подання їх оператору у зручному для нього вигляді, включаючи графіки зміни параметрів у часі;
• Дистанційне керування виконавчими механізмами;
• Введення завдань алгоритмів автоматичного керування;
• Реалізація алгоритмів автоматичного контролю та управління (частіше ці завдання покладаються на контролери, але SCADA-системи теж здатні їх вирішувати);
• Розпізнавання аварійних ситуацій та інформування оператора про стан процесу;
• Формування звітності про хід процесу та вироблення продукції.

Від надійності, швидкодії та ергономічності SCADA-системи залежить не тільки ефективність керування технологічним процесом, а й його безпека.

Які компоненти SCADA найбільш важливі в роботі і чому?

Фахівці відділу АСУТП промислового підприємства з виготовлення соди стверджують, що переважно використовують такі компоненти, як моніторинг та управління, архівування технологічних параметрів, повідомлень, підсистему формування звітів.

Моніторинг та управління, власне, те, для чого і встановлюється система управління. Архіви параметрів, повідомлень та звіти необхідні для оцінки та аналізу ведення технологічного процесу, дій оператора тощо. Також для них важливим є один з базових інструментів SCADA – розмежування прав доступу до управління за рівнями (оператор, технолог, інженер АСУТП).

У зв'язку з тенденцією до інтеграції систем управління технологічними процесами та систем управління підприємством все частіше виникає необхідність використання SCADA як джерела даних для вищих систем. Деякі SCADA можуть бути як сервер консолідації всіх технологічних даних, і як сервер генерації звітів з урахуванням цих даних.

Якщо система управління, побудована на базі ПЛК одного виробника (наприклад, Siemens SIMATIC), обмін даними між контролерами і SCADA відбувається за допомогою вбудованих драйверів протоколів зв'язку. Деякі незалежні від виробників обладнання SCADA пропонують набір драйверів до багатьох (але не всіх) контролерів та інтелектуальних приладів, що є на ринку. Найбільш універсальним способом взаємодії є використання драйверів, розроблених відповідно до стандарту OPC. Такі OPC-сервери можуть бути розроблені виробниками контролерів або незалежними розробниками, а використовуватися разом із будь-якою SCADA-системою. Для ефективної роботи з OPC-серверами SCADA повинна використовувати їх безпосередньо за технологією «OPC в ядрі системи», а не через проміжні інтерфейси. Деякі SCADA є вертикально-інтегрованими: до їх складу входять системи програмування для вільно-програмованих контролерів. Вони також використовуються внутрішні драйвери зв'язку з контролером. Такі SCADA дозволяють створити ПТК із використанням обладнання різних виробників.

РІВНІ СИСТЕМ З ВИКОРИСТАННЯМ SCADA

Системи технологічної автоматизації зазвичай розділені на 3 рівні: нижній, середній та верхній. Вище за них перебуває рівень управління виробництвом загалом.
нижній рівень– це самі датчики та виконавчі механізми
Середній рівень- Контролери. На середньому рівні відбувається:

• прийом вхідних даних;
• первинна обробка даних;
• автоматичне формування та видача керуючих впливів на виконавчі механізми;

Верхній рівень – це рівень SCADA. На цьому рівні відбувається:

• збирання, обробка та зберігання інформації, отриманої на середньому рівні;
• візуалізація поточної та архівної інформації у зручному оператору вигляді (мнемосхеми, графіки, тренди, журнали повідомлень);
• введення команд оператора;
• формування звітності про результати технологічного процесу;
• обмін інформацією із верхнім рівнем.

УПРАВЛІННЯ ПІДПРИЄМСТВОМ

Управління підприємством провадиться на двох рівнях:
MES (Manufacturing Execution Systems) – система управління виробництвом продукції реальному часі. Цей рівень служить для планування виробничих завдань для технологічних процесів, побудови зведених звітів, глибокого аналізу процесу (наприклад, прогнозування, побудова енергетичного та матеріального балансу та ін.). Для цього можна також використовувати інструментарій SCADA.

ERP (Enterprise Resource Planning) – система автоматизованого управління адміністративно-фінансовою та адміністративно-господарською діяльністю підприємства. На цьому рівні використовуються інші спеціалізовані системи, наприклад SAP R3.

ФУНКЦІЇ SCADA

■ Мнемосхеми
Мнемосхема - це графічне зображення (за допомогою вбудованого в SCADA графічного редактора) технологічної схеми з візуалізацією значень датчиків, стану виконавчих механізмів та ін параметрів. Для візуалізації використовується не тільки відображення значень у вигляді цифр і написів, але й зміна візуальних властивостей графічних об'єктів, що відображаються. Наприклад, у ємності змінюється рівень рідини, та її колір змінюється залежно від температури (динамізація). Виконавчі механізми можуть не просто показувати свій стан якоюсь графічною ознакою (наприклад, кольором), а й наочно показувати свою роботу – наприклад, обертанням лопат насоса, рухом стрічки конвеєра тощо. (Анімація).

■ Архіви
Отримані від контролерів дані SCADA складає архіви. Попередньо дані можуть бути оброблені (відфільтровані, усереднені, стиснуті тощо). Часто використовується не регулярний запис, а запис зі зміни з використанням порога чутливості (мертвої зони). Тривалість зберігання настроюється в SCADA індивідуально для кожного параметра і може становити кілька років.

■ Тренди
Тренд – це графічне відображення зміни параметра часу. Тренди в SCADA-системах можуть показувати зміну параметра протягом тривалості його зберігання в архіві. Оператору надається можливість змінювати масштаб, як часу, і самого параметра. У розвинених системах у тренд вбудовані різні інструменти аналізу графіка, порівняння його зі уставкою або іншим параметром, згладжування або фільтрація, позначки на графіку подій (наприклад, порушення кордонів) або закладок для пам'яті та багато іншого.

■ Таблиці
Найчастіше технологу зручніше переглядати архіви над графічному вигляді, а вигляді таблиць. Зазвичай ці таблиці можна як переглядати, а й експортувати до інших систем.

■ Графіки
Зазвичай SCADA дозволяють дивитися і залежність одних параметрів від інших теж у часі. Хоча ця функція менш затребувана технологами, ніж тренди.

■ Гістограми та діаграми
Іншим поширеним способом представлення параметрів є гістрограми (стовпцеві діаграми).

■ Повідомлення
Повідомлення – це текстові рядки, які інформують оператора про події на об'єкті у тій послідовності, в якій ці події відбуваються. Вони спливають на екрані або відображаються у спеціально виділеній для цього зоні.

■ Журнали повідомлень
Журнали повідомлень служать для відображення списків повідомлень у тому порядку, як вони з'являлися та були збережені до архіву. Як правило, використовуються різні екземпляри журналів для різних зон процесу, різних категорій повідомлень, різних пріоритетів.

■ Контроль прав доступу
Для того, щоб оператор міг вчинити ті чи інші дії, йому мають бути адміністратором надані відповідні права – наприклад, право керувати виконавчим механізмом або право змінити завдання регулятору. На початку зміни оператор реєструється в системі, і вона надає йому виконувати лише ті дії, які дозволені адміністратором.

■Журнал дій оператора
Управління технологічним процесом є дуже відповідальним завданням, тому всі дії оператора записуються для контролю у спеціальний журнал, який може бути проаналізований у разі нештатних ситуацій.

■ Формування звіту
Зручне середовище розробки звітів дозволяє легко та швидко підготувати відформатовані та насичені інформацією звіти.

ХАРАКТЕРИСТИКИ SCADA-СИСТЕМИ

• Сумісність із операційними системами;
• Повнофункціональність;
• Відкритість;
• Масштабованість;
• Підтримка промислових протоколів (власна драйверна підсистема);
• Сумісність із стандартом OPC (DA, HDA, UA);
• Підтримка доступу через Інтернет;
• Підтримка баз даних;
• Вбудовані мови програмування;
• Засоби захисту та надійність;
• Інтеграція у системи управління;
• Технічна підтримка;
• Простота розробки та розвитку;
• Простота обслуговування;
• Вартість.

ЗАРУБІЖНІ SCADA-СИСТЕМИ

Найбільш популярні у Росії такі зарубіжні SCADA:

- WinCC (Siemens, Німеччина);
- InTouch (Wonderware, США);
- RSView32 (Rockwell Automation, США);
- Genesis64 (Iconics, США);
- Vijeo Citect (Schneider Electric, Франція).

ВІЧИННІ SCADA-СИСТЕМИ

Найбільш популярні вітчизняні моделі SCADA:
- MasterSCADA (ІнСАТ, Москва);
- TRACE MODE (AdAstra, Москва);
- Коло2000 (Коло, Пенза).

На відміну від більшості західних SCADA, всі російські містять вбудовані засоби програмування контролерів з використанням мов стандарту МЕК61131-3, у тому числі мови функціональних блоків. Причому якщо сама SCADA розрахована на роботу в середовищі Windows на PC-сумісних комп'ютерах, то виконавча система для контролерів може працювати і на інших платформах Logix, наприклад, Linux на процесорі з архітектурою ARM.

Стандарт OPC підтримують усі перелічені системи, однак у системі Trace Mode упор робиться на використання власних драйверів, а MasterSCADA, хоч і підтримує використання драйверів, але ґрунтується на технології OPC в ядрі системи і пропонує окремий інструментальний пакет для розробки OPC-серверів .

Порівняльна характеристика зарубіжних та вітчизняних SCADA

Всі сучасні SCADA, як вітчизняні, так і зарубіжні, мають повний функціонал для цього класу програм, тому їхнє порівняння за переліком функцій останніми роками втратило сенс. Основна перевага російських SCADA – це їхня початкова націленість на російський ринок (російськомовна, а не перекладна документація, технічна підтримка, рівень цін). Можна зробити висновок, що для кожного підприємства або навіть застосування бажано зробити порівняння кількох SCADA як за ціною, так і за можливостями. Практично всі SCADA мають пробну версію, яка дозволяє перевірити її придатність для завдання, що розв'язується.
Редакція «КІПінфо»

Електронний журнал “КІПінфо” №17 2013

Популярні товари

Інженерних систем будівель застосовується програмне забезпечення SCADA.

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерське управління та збір даних) - програмний пакетдля проектування та розробки систем збору, обробки, відображення та архівування інформації про об'єкт моніторингу або управління.

Наша організація здійснює розробку проектів SCADA для найбільш затребуваних у Росії SCADA систем. Уточнити ціни програмних комплексів SCADA та вартість проектування ви можете у наших спеціалістів.

Masterscada - потужний та зручний інструмент для швидкої та якісної розробки систем розподіленої диспетчеризації, у всіх галузях промисловості та ЖКГ.

SIMPLE-SCADA - Проста, сучасна SCADA-система. Клієнт-серверна архітектура, Web-клієнт, Система звітів, Робота з OPC DA, OPC UA серверами, Компілятор скриптів, Робота з СУБД MySQL, SQL Server, Багатомоніторний режим, Дзвінки, SMS, AT-команди, Відправка E-mail Резервування серверів).

CitectSCADA – програмний продукт, що є повнофункціональною системою моніторингу, управління та збору даних, дозволяє забезпечити: Візуалізацію процесу в графічному режимі, управління алармами, відстеження трендів у реальному часі та доступ до архівних трендів, підготовку деталізованих звітів, статичний контроль процесу.

Rapid SCADA - це безкоштовна повнофункціональна SCADA-система з відкритим вихідним кодом. За допомогою Rapid SCADA можна створити автоматизовані системи наступних типів: Системи управління технологічними процесами (АСУ ТП), Системи «розумний дім», Системи обліку енергоресурсів ( , АСТУЕ, АІІС КУЕ). (ОПС), Системи контролю доступу (СКУД),

Simatic WinCC - Система HMI, програмне забезпечення для створення , Складова частина сімейства систем автоматизації Simatic, вироблених компанією Siemens AG. Працює під керуванням операційних систем сімейства Microsoft Windows та використовує базу даних Microsoft SQL Server.

DataRate - просте та ефективне програмне забезпечення для побудови систем диспетчеризації, моніторингу, контролю та управління технологічними процесами.

TRACE MODE - Програмний комплекс, призначений для розробки програмного забезпечення автоматизованих систем, систем телемеханіки, автоматизації будівель, систем обліку енергоресурсів (електроенергії, теплової енергії, газу, води).

Програмний комплекс GENESIS64 Компанія ICONICS є новим поколінням 64-бітного програмного забезпечення для систем промислової візуалізації. З рішеннями для всіх галузей промисловості, GENESIS64 об'єднує дані, що підключаються, агрегує їх, щоб надати візуалізацію в максимально гнучкому і комплексному режимі програмного пакета для завдань HMI/SCADA в реальному часі і в майбутньому

SCADA-система ОВЕН Телемеханіка ЛАЙТ – повноцінний інструмент для проведення повного циклу робіт з настроювання збору даних та управління, завдання алгоритмів обробки, формування сигналів тривог, настроювання баз даних історії, формування технологічних та оперативних схем відображення інформації.

Прайс лист на розробку SCADA-проектів місто Москва 2019 - 2020 р.

SCADA (Supervisory control and data acquisition, диспетчерське управління та збір даних) – програмний пакет, призначений для розробки або забезпечення роботи в реальному часі систем збору, обробки, відображення та архівування інформації про об'єкт моніторингу або управління. SCADA може бути частиною АСУ ТП, АСКУЕ, системи екологічного моніторингу, наукового експерименту, автоматизації будівлі тощо. буд. SCADA-системи використовують у всіх галузях господарства, де потрібно забезпечувати операторський контролю над технологічними процесами у часі.

Головна функція SCADA-систем це створення людино-машинного інтерфейсу, тобто. SCADA система виступає відразу у двох ролях – у ролі HMI та у ролі інструменту його створення. Підсистеми, що входять до складу SCADA-системи:

драйвери або сервери введення-виведення – програми, що забезпечують зв'язок SCADA з промисловими контролерами;

система реального часу – програма, що забезпечує обробку даних у межах заданого часу з урахуванням пріоритетів;

людино-машинний інтерфейс – інструмент, який надає дані про хід процесу людині оператору, що дозволяє оператору контролювати процес та керувати ним;

система логічного управління – програма, що забезпечує виконання програм користувача (скриптів) логічного управління в SCADA-системі. Набір редакторів для їхньої розробки;

база даних реального часу – забезпечує збереження історії процесу;

система управління тривогами – програма, що забезпечує автоматичний контроль технологічних подій, віднесення їх до категорії нормальних, попереджувальних чи аварійних, а також обробку подій оператором чи комп'ютером.

Роль і місце scada-систем на ринку асутп

За застосуванням SCADA-системи можна розділити на дві групи:

використання методів штучного інтелекту для вирішення завдань підтримки та прийняття рішень та управління;

методи обробки та подання інформації, що базуються на знаннях.

У першу групу входять системи, що реалізують традиційні функції моніторингу та управління процесами:

ведення бази даних реального часу;

виконання розрахунків;

графічне представлення даних та параметрів у вигляді мнемосхем, графіків, діаграм тощо;

попереджувальна сигналізація;

архівування інформації;

генерування звітів.

До цієї групи відносять продукти виду: RTAP/Plus (HewlettPackard), MonitrolUX (Hilco), PMIS (Bradley-Ward), Simplicity (GE Fanuc) і т.д.

До функцій систем другої групи входить інтелектуальна інформаційна підтримка людини-оператора під час управління процесами. До цих функцій ставляться:

ситуаційний аналіз стану об'єкта контролю та управління;

оперативний пошук дій оператора-управлінця у разі виникнення аномальних та критичних ситуацій;

діагностика стану технологічного обладнання;

діагностика стану технологічного процесу;

логічний аналіз подій;

логічний аналіз аномальних ситуацій;

прогноз поведінки процесу у часі та інші;

захист від несанкціонованих технологічним регламентом дій оперативного персоналу;

ведення баз даних та знань реального часу;

ведення гіпертекстових баз експлуатаційних та регламентних знань.

Прикладами даних систем є зарубіжна система G2 (Gensym, США), і вітчизняна система «СПРИНТ-РВ» (Росія), які включають не тільки інструментальні засоби проектування та тестування моделей предметної галузі, але й засоби інтелектуальної інформаційної підтримки прийняття рішень реального часу . Системи цих двох груп можуть бути взаємно-доповнювані, але якщо система першої групи - це основи сучасних систем управління, то системи, що базуються на знаннях, з багатьох причин використовуються не часто.

Одні з основних причин:

технологія створення систем, що ґрунтуються на знаннях, недостатньо формалізована, вимагає залучення висококваліфікованих фахівців з інженерії, знань та дорогих експертів, що, зрештою, призводить до значних фінансових та тимчасових витрат. Тому системи цього класу створюються лише тоді, коли їх застосування обіцяє дуже великі матеріальні вигоди;

Системи, засновані на знаннях, розробляються в основному як системи, модель знань яких не може бути повною, що не завжди дозволяє включати їх до складу основних засобів моніторингу та управління. Вони використовуються як інформаційно-консультуючі засоби.

Ці проблеми можуть бути вирішені наступним способом – за допомогою моніторингу/ управління та методів систем, що базуються на знаннях, повинні створюватися за єдиною високоавтоматизованою технологією та складати єдине ціле. Таку інтегровану технологію забезпечує система «СПРИНТ-РВ», яка реалізує як традиційні функції моніторингу/управління, так і інтелектуальні технології оперативної підтримки прийняття рішень.

SCADA-системи призначені для здійснення моніторингу та диспетчерського контролю великої кількості віддалених об'єктів (від 1 до 10000, іноді на відстані тисячі кілометрів один від одного) або одного територіально розподіленого об'єкта. До таких об'єктів належать нафтопроводи, газопроводи, водопроводи, електророзподільні підстанції, водозабори, дизель-генераторні пункти тощо.

Головне завдання SCADA-систем – це збір інформації про безліч віддалених об'єктів, що надходить з пунктів контролю та відображення цієї інформації в єдиному диспетчерському центрі. Також SCADA-система повинна забезпечувати довгострокове архівування отриманих даних. Диспетчер часто має можливість не тільки пасивно спостерігати за об'єктом, але й керувати ним, реагуючи на різні ситуації.

Завдання SCADA-систем:

• обмін даними з УСО (пристрої зв'язку з об'єктом, тобто з промисловими контролерами та платами вводу/виводу) у реальному часі через драйвери;
• обробка інформації у реальному часі;
• відображення інформації на екрані монітора у зрозумілій для людини формі;
• ведення бази даних реального часу із технологічною інформацією;
• аварійна сигналізація та керування тривожними повідомленнями;
• підготовка та генерування звітів про хід технологічного процесу;
• забезпечення зв'язку із зовнішніми додатками (СУБД, електронні таблиці, текстові процесори тощо).

Структура SCADA-систем

Будь-яка SCADA-система включає три компоненти: віддалений термінал (RTU – Remote Terminal Unit), диспетчерський пункт управління (MTU – Master Terminal Unit) та комунікаційну систему (CS – Communication System).

Віддалений термінал підключається безпосередньо до об'єкта, що контролюється, і здійснює управління в режимі реального часу. Таким терміналом може бути як примітивний датчик, здійснює знімання інформації з об'єкта, і спеціалізований многопроцессорный отказоустойчивый обчислювальний комплекс, здійснює обробку інформації та управління режимі реального часу.

Диспетчерський пункт управління здійснює обробку даних та управління високого рівня, як правило, у режимі квазіреального часу. Він забезпечує людино-машинний інтерфейс. MTU може бути як одиночним комп'ютером із додатковими пристроями підключення до каналів зв'язку, так і великою обчислювальною системою або локальною мережею робочих станцій та серверів.

Комунікаційна система необхідна передачі даних з RTU на MTU і назад. Як комунікаційну систему можуть використовуватися такі канали передачі: виділені лінії, радіомережі, аналогові телефонні лінії, ISDN мережі, стільникові мережі GSM (GPRS). Найчастіше пристрої підключаються до кількох мереж для забезпечення надійності передачі даних.

Особливості процесу управління у SCADA-системах

• У системах SCADA обов'язкова наявність людини (оператора, диспетчера).
• Будь-який неправильний вплив може призвести до відмови об'єкта управління або навіть катастрофічних наслідків.
• Диспетчер несе, як правило, загальну відповідальність за керування системою, яка, за нормальних умов, лише зрідка вимагає підстроювання параметрів для досягнення оптимального функціонування.
• Більшу частину часу диспетчер пасивно спостерігає за інформацією, що відображається. Активна участь диспетчера в процесі управління відбувається нечасто, зазвичай у разі настання критичних подій - відмов, аварійних та позаштатних ситуацій та ін.
• Дії оператора в критичних ситуаціях можуть бути жорстко обмежені за часом (декількома хвилинами або секундами).

Захист SCADA-систем

Серед деяких користувачів систем SCADA існує думка - якщо система не підключена до інтернету, тим самим вона застрахована від кібератак. Експерти не погоджуються.

Фізична ізоляція марна проти атак на SCADA-системи, вважає Файзел Лакхані (Faizel Lakhani), експерт із захисту інформаційних ресурсів. На його думку, фізична ізоляція систем рівносильна боротьбі з вітряками.

Думки російських експертів щодо захищеності систем АСУ ТП та SCADA співзвучні. Оскільки питання безпеки АСУ ТП потрапили у фокус загальної уваги, деякі виробники захисних рішень розпочали розробку продуктів, орієнтованих на протистояння загрозам для промислових інформаційних комплексів (до таких продуктів, зокрема, може належати безпечна операційна система - середовище для функціонування тільки довірених додатків) .

Окремі компанії почали готувати аналітичні матеріали з цих питань, намагаючись оцінити стан АСУ ТП з погляду захищеності. Реакція на ці ініціативи з боку фахівців, які працюють із промисловими системами, неоднозначна і не завжди схвальна. Сторонній спостерігач може дійти невтішного висновку: між експлуатантами