Технология SCADA

Каждая SCADA-система – это ноу-хау компании, и поэтому информация о той или иной системе не столь обширна.

 

 

 

 

 

2. АСУ ТП НА ПРЕДПРИЯТИЯХ

2.1 АСУ  ТП в ОАО «Газпром»

Крупнейшая газовая компания мира ОАО Газпром, использует российскую SCADA-систему TRACE MODE с 1999 года. 19 апреля 2000 г. в Учебном центре ОАО ГАЗПРОМ фирма АдАстрА (Россия) провела семинар по теме "Применение российской SCADA-системы TRACE MODE 5 для Windows NT/2000 в системах диспетчерского управления и АСУТП РАО ГАЗПРОМ". SCADA TRACE MODE может быть использована в АСУТП и системах телемеханики практически всех технологических процессов газового комплекса: в подготовке, транспортировке, хранении газа, в газораспределительных сетях, на ГПЗ, в системах коммерческого учета и в диспетчерских системах управления.

На семинаре была представлена технология сквозного программирования операторских станций и контроллеров в распределенных АСУТП. Технология сквозного программирования позволяет в 1,5-2 раза сократить количество разработчиков, занятых в проекте, а также использовать технологии автоматического построения и поддержания проекта, что ведет к сокращению стоимости эксплуатации АСУТП.

Особое место на семинаре занимали новейшие разработки фирмы  в области Internet/Intranet и web-управления, а также использования сетей мобильной связи стандарта GSM в системах телемеханики. Была представлена новая программа Web-activator, которая превращает любой монитор реального времени ТРЕЙС МОУД 5 в web-сервер. Использование WEB-активатора позволяет быстро превратить существующие локальные системы автоматизированного управления производством в Internet/Intranet-системы. При этом никакой переделки баз данных реального времени (баз каналов) не требуется. Доступ к данным реального времени через WEB-активатор производится при помощи стандартного браузера, работающего под любой операционной системой, позволяющей запуск виртуальной Java-машины, например UNIX, LINUX, QNX, MacOS и т.д., а также ОС, использующихся в карманных ПК.

Информация о технологическом  процессе представляется пользователю в виде графических анимированных мнемосхем, трендов и таблиц. Для доступа к данным пользователю достаточно набрать web-адрес активатора и ввести пароль - весь проект загружается в удаленный компьютер в виде Java-апплета.

GSM-технологии TRACE MODE 5, представленные  на семинаре, предполагают использование  SMS-службы коротких сообщений  для передачи данных о состоянии технологического объекта. На семинаре была продемонстрирована передача аварийных сообщений на мобильные телефоны слушателей, телеуправление Монитором реального времени при помощи обыкновенного сотового телефона стандарта GSM. Кроме того, GSM-технологии TRACE MODE предусматривают автоматическую передачу данных между контроллерами и операторскими станциями, управляемыми TRACE MODE.

2.2 АСУ ТП на "ТЭЦ"

Специалисты РУП “Белэлектромонтажналадка” ввели в эксплуатацию АСУ ТП газомоторной теплоэлектроцентрали в г. Анадырь. Общая мощность ТЭЦ составляет 25 МВт.

Новая АСУТП реализована на базе SCADA-системы TRACE MODE; на аппаратном уровне используются контроллеры Mitsubishi Electric. Система управляет самой ТЭЦ и 35-кВ подстанциями г. Анадыря. АСУТП объединила тепловую и электрическую части АСУ и позволила управлять системами электроснабжения, вентиляции, отопления, хозяйственно-питьевого и горячего водоснабжения, водоподготовки, утилизации тепла, пожаротушения и резервного парка ГСМ.

АСУТП имеет полное резервирование программных и аппаратных компонентов, что увеличивает надежность работы системы в аварийных ситуациях. Для передачи данных применены оптоволоконные каналы связи между контроллерами и серверами сбора данных, за счет чего увеличивается скорость обмена между устройствами и надежность работы. В данной системе цикл опроса всех контроллеров составляет 20 мс. Максимальный цикл опроса по расчету должен составлять 65 мс. За счет кольцевого резервируемого соединения контроллеров при порыве одного участка оптической связи сохраняется обмен данными со всеми контроллерами.

Программная часть АСУТП  представлена дублированными серверами  Double Force RTM+ системы SCADA TRACE MODE, которые получают информацию из контроллеров, систематизируют ее в виде базы данных, организуют хранение и быстрый доступ к данным. Дублированные серверы SCADA-системы через OРС-сервер собирают данные с контроллеров по оптоволоконной сети и записывают их в базу данных.

К серверам сбора данных подключаются автоматизированные рабочие  места (АРМ) операторов, организованные на базе TRACE MODE RTM+ и TRACE MODE Netlink Light. АРМы имеют доступ к архивам данных, накопленных серверами. ПО рабочих станций обеспечивает каждому пользователю доступ только к необходимой для него информации.

В настоящее время специалисты  РУП “Белэлектромонтажналадка” занимаются внедрением АСУТП Анадырского энергоузла. Проектом предусмотрена автоматизация всех подстанций находящихся в районе города Анадырь.

2.3 АСУ  ТП на ОАО «РЖД»

SCADA-пакет PcVue для систем автоматизации на рельсовом транспорте (железная дорога, метро, трамвай).

Основные возможности SCADA-пакета PcVue, которые обеспечивают его широкое применение в системах автоматизации на рельсовом транспорте:

• PcVue удовлетворяет требованиям обеспечения высокой готовности и работы в «мягком» реальном времени
• Интеграция с системами IP-видеонаблюдения и IP-телефонии
• Интеграция со средствами спутниковой навигации
• Поддержка функций крупного плана и панорамных видов
• Поддержка возможностей «видеомагнитофона», записывающего требуемую информацию со средств видеонаблюдения и включающего инструменты последующего воспроизведения и детализации
• Интерфейс с геоинформационными системами (ГИС)
• Средства импорта данных из САПР (таких как AutoCad) и систем программирования контроллеров (ISaGRAF, CoDeSys, Unity)
• Фильтрация тревог по географическому признаку
• Мнемосхемы с очень высоким разрешением (до 10000x10000 пиксел)
• Простота работы с многоэкранными дисплеями и видеостенками
• Средства графической анимации и трехмерная графика
• Наличие программного интерфейса, позволяющего взаимодействовать с аппаратными средствами третьих фирм
• Хорошая поддержка базовых сетевых протоколов, применяемых на транспорте (Modbus, MVB, CAN, LonWorks, BACNet, FIP и другие).

Немаловажную роль в широком  применении PcVue в системах автоматизации на рельсовом транспорте играет репутация на рынке и многолетнее плодотворное сотрудничество ARC Informatique с ведущими поставщиками комплексных решений для этой области – компаниями Alstom и Cegelec. В начале марта 2010 года в присутствии президентов России и Франции был подписан протокол о технологическом и производственном сотрудничестве между ОАО «РЖД», компанией Alstom и ЗАО «Трансмашхолдинг». Этот факт позволяет рассматривать PcVue как один из весьма перспективных SCADA-пакетов для использования системными интеграторами в России в сегменте средств автоматизации на рельсовом транспорте.

PcVue – современный SCADA-пакет, один из мировых лидеров на рынке автоматизации

SCADA-пакет PcVue французской компании ARC Informatique предназначен для создания систем сбора данных, диспетчерского управления и мониторинга различного масштаба, начиная от автономных операторских мест и кончая распределенными системами управления с возможностями поддержки средств обеспечения избыточности, дублирования и безопасности (в том числе шифрования данных). Как и в любом серьезном современном SCADA-пакете, в PcVue имеются такие компоненты как внутренняя или внешняя база данных реального времени и истории, мощный 2D- и 3D- графический редактор с поддержкой эффектов анимации, генератор отчетов, встроенный язык программирования, web-интерфейс («тонкий клиент»), средства разграничения прав доступа и сопровождения версий проектов, подсистемы обработки тревог, событий, трендов реального времени и истории, аналитика и статистика, настройка языка интерфейса (русский, английский, французский, немецкий,…) и локализованная документация и подсказки, средства календарного планирования, рецепты, OPС-интерфейс, поддержка промышленных протоколов и многое другое. Другими словами, в PcVue, как одном из мировых лидеров на рынке, реализован весь современный «джентльменский набор» средств, присущих ведущим SCADA-пакетам.

SCADA-пакет PcVue составляет базис для других инструментальных продуктов компании ARC Informatique, в совокупности получивших название PcVue Solutions.

Компания ARC Informatique (Франция) является одним из ведущих европейских поставщиков решений класса HMI/SCADA/MES. На сайте локального дистрибьютора в России – компании «ФИОРД» можно скачать демонстрационную версию PcVue, документацию на русском языке и ознакомиться с примерами внедрения PcVue за рубежом и в России.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ХАРАКТЕРИСТИКИ SCADA

3.1 Технические характеристики

Программно-аппаратные платформы  для SCADA-систем

Анализ перечня таких  платформ необходим, поскольку от него зависит ответ на вопрос, возможна ли реализация той или иной SCADA-системы на имеющихся вычислительных средствах, а также оценка стоимости эксплуатации системы (будучи разработанной в одной операционной среде, которую поддерживает выбранный SCADA-пакет ). В различных SCADA-системах этот вопрос решен по-разному. Так, FactoryLink имеет весьма широкий список поддерживаемых программно аппаратных платформ (табл.3.1).

                                                                                                  Таблица 3.1

Операционная  система	Компьютерная  платформа
DOS/MS Windows	IBM PC
OS/2	IBM PC
SCO UNIX	IBM PC
VMS	VAX
AIX	RS6000
HP-UX	HP-9000
MS Windows/NT	Системы с реализованным Windows/ NT, в основном на PC-платформе

 
В то же время в таких SCADA-системах, как RealFlex и Sitex, основу программной платформы принципиально составляет единственная операционная система реального времени QNX.

Подавляющее большинство  SCADA- систем реализовано на MS Windows-платформах. Именно такие системы предлагают наиболее полные и легко наращиваемые MMI-средства (Man Machine Interface – человеко машинные средства). Учитывая позиции Microsoft на рынке операционных систем, следует отметить, что даже разработчики многоплатформенных SCADA-систем, такие, как United States DATA Co (разработчик FactoryLink), приоритетными считают дальнейшее развитие своих SCADA-систем на платформе Windows NT. Некоторые фирмы, до сих пор поддерживающие SCADA-системы на базе операционных систем реального времени, начали менять ориентацию, выбирая системы на платформах Windows NT. Все более очевидным становится применение операционных систем реального времени во встраиваемых системах, где они действительно хороши. Таким образом, основным полем, где сегодня разворачиваются главные события глобального рынка SCADA-систем, стала MS Windows NT на фоне всё ускоряющегося сворачивания активности в области MS DOS, MS Windows 3.xx.

 

Имеющиеся средства сетевой  поддержки

Одной из основных черт современного мира систем автоматизации является их высокая степень интеграции. В  любой из них могут быть задействованы объекты управления, исполнительные механизмы, аппаратура, регистрирующая и обрабатывающая информацию, рабочие места операторов, серверы без данных и т.д. Очевидно, что для эффективного функционирования в этой разнородной среде SCADA-система должна обеспечивать высокий уровень сетевого сервиса. Желательно, чтобы она поддерживала работу в стандартных сетевых средах (ETHERNET и т.д.) с использованием стандартных протоколов (NETBIOS, TCP/IP и др.), а также обеспечивала поддержку наиболее популярных сетевых стандартов из класса промышленных интерфейсов (PROFIBUS, CANBUS, LON, MODBUS и т.д.). Этим требованиям в той или иной степени удовлетворяют практически все рассматриваемые SCADA-системы, с тем только различием, что набор поддерживаемых сетевых интерфейсов, конечно же, разный.

 Поддерживаемые базы данных

Одной из основных задач  систем диспетчерского контроля и управления является обработка информации: сбор, оперативный анализ, хранение, сжатие, пересылка и т.д. Таким образом, в рамках создаваемой системы должна функционировать база данных.

Практически все SCADA-системы, в частности Genesis, InTouch, Citect, используют ANSI SQL-синтаксис, который является независимым от типа базы данных. Таким образом, приложения виртуально изолированы, что позволяет менять базу данных без серьезного изменения самой прикладной задачи, создавать независимые программы для анализа информации, использовать уже наработанное программное обеспечение, ориентированное на обработку данных.

Графические возможности

Для специалиста-разработчика системы автоматизации, как и  для специалиста-технолога, чье рабочее место создается, очень важен графический пользовательский интерфейс. Функционально графические интерфейсы SCADA-систем весьма похожи. В каждой из них существует графический объектно-ориентированный редактор с определенным набором анимационных функций. Используемая векторная графика дает возможность осуществлять широкий набор операций над объектом, а также быстро обновлять изображение на экране, применяя средства анимации.

Крайне важен также  вопрос о поддержке в рассматриваемых  системах стандартных функций GUI (Graphic Users Interface). Поскольку большинство рассматриваемых SCADA-систем работают под управлением Windows, это и определяет тип используемых GUI.

3.2 Эксплуатационные характеристики

Показатели этой группы критериев  наиболее субъективны. Это тот самый  случай, когда лучше один раз увидеть, чем семь раз услышать. К этой группе можно отнести:

• удобство интерфейса среды разработки – «Windows-подобный» интерфейс, полнота инструментария и функций системы;
• качество документации – ее полнота, уровень руссификации;
• поддержка со стороны создателей – количество инсталляций, дилерская сеть, обучение, условия обновления версий и т.д.

Если предположить, что  пользователь справился и с этой задачей – остановил свой выбор  на конкретной SCADA-системе, то далее начинается разработка системы контроля и управления, включающая следующие этапы:

• разработку архитектуры системы автоматизации в целом. На этом этапе определяется функциональное назначение каждого узла системы автоматизации;
• решение вопросов, связанных с возможной поддержкой распределенной архитектуры, необходимостью введения узлов с «горячим резервированием» и т.п.;
• создание прикладной системы управления для каждого узла. На этом этапе специалист в области автоматизируемых процессов наполняет узлы архитектуры алгоритмами, совокупность которых позволяет решать задачи автоматизации;
• приведение в соответствие параметров прикладной системы с информацией, которой обмениваются устройства нижнего уровня (например, программируемые логические контроллеры) с внешним миром (датчики технологических параметров, исполнительные устройства и др.);
• отладку созданной прикладной программы в режиме эмуляции.