Основные функции SCADA-систем. Особенности scada как процесса управления Программирование scada систем

Основные задачи, решаемые SCADA-системами

Операторский интерфейс, разработанный в SCADA

SCADA-системы решают следующие задачи:

• Обмен данными с «устройствами связи с объектом», то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы.
• Обработка информации в реальном времени.
• Логическое управление.
• Отображение информации на экране монитора в удобной и 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.
• Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.
• Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД , электронные таблицы , текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES .

SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределённой архитектуре.

Основные компоненты SCADA

SCADA-система обычно содержит следующие подсистемы:

• Драйверы или серверы ввода-вывода - программы, обеспечивающие связь SCADA с промышленными контроллерами , счётчиками , АЦП и другими устройствами ввода-вывода информации.
• Система реального времени - программа, обеспечивающая обработку данных в пределах заданного временного цикла с учетом приоритетов.
• Человеко-машинный интерфейс (HMI , англ. Human Machine Interface ) - инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им. Программа-редактор для разработки человеко-машинного интерфейса.
• Система логического управления - программа, обеспечивающая исполнение пользовательских программ (скриптов) логического управления в SCADA-системе. Набор редакторов для их разработки.
• База данных реального времени - программа, обеспечивающая сохранение истории процесса в режиме реального времени.
• Система управления тревогами - программа, обеспечивающая автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или компьютером.
• Генератор отчетов - программа, обеспечивающая создание пользовательских отчетов о технологических событиях. Набор редакторов для их разработки.
• Внешние интерфейсы - стандартные интерфейсы обмена данными между SCADA и другими приложениями. Обычно OPC , DDE , ODBC , DLL и т. д.

Концепции систем

Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, осуществляемого с участием человека. Большинство управляющих воздействий выполняется автоматически RTU или ПЛК . Непосредственное управление процессом обычно обеспечивается RTU или PLC, а SCADA управляет режимами работы. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уста для потока, менять маршруты движения жидкости, заполнять те или иные ёмкости, а также следить за тревожными сообщениями (алармами ), такими как - потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены, записаны, и на которые оператор должен своевременно реагировать. Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или ПЛК, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.

Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает - показания измерительного прибора. Далее данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI мог принять контролирующие решения - корректировать или прервать стандартное управление средствами RTU/ПЛК. Данные могут также быть записаны в архив для построения трендов и другой аналитической обработки накопленных данных.

WebSCADA

Под термином WebSCADA , как правило, понимается реализация человеко-машинного интерфейса (HMI) SCADA-систем на основе web -технологий.

Это позволяет осуществлять контроль и управление SCADA-системой через стандартный браузер, выступающего в этом случае в роли тонкого клиента .

Архитектура таких систем включает в себя WebSCADA-сервер и клиентские терминалы - ПК, КПК или мобильные телефоны с Web-браузером. Подключение клиентов к WebSCADA-серверу через Internet /Intranet позволяет им взаимодействовать с прикладной задачей автоматизации как с простой web или WAP -страницей. Однако на данном этапе развития WebSCADA ещё не достигло уровня широкого промышленного внедрения, так как существуют сложности с защитой передаваемой информации. Кроме этого, реализация функций управления через незащищенные каналы связи противоречит соображениям безопасности любого промышленного объекта. В связи с этим, в большинстве случаев Web-интерфейсы используются в качестве удаленных клиентов для контроля и сбора данных.

Уязвимость

SCADA-системы могут быть уязвимы для хакерских атак, так, в 2010 году с использованием вируса Stuxnet была осуществлена атака на центрифуги для обогащения урана в Иране . Таким образом, для защиты информационных комплексов, содержащих SCADA-системы, требуется соблюдение общих требований информационной безопасности .

См. также

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "SCADA" в других словарях:

SCADA - is the abbreviation for Supervisory Control And Data Acquisition . It generally refers to an industrial control system: a computer system monitoring and controlling a process. The process can be industrial, infrastructure or facility based as… … Wikipedia

SCADA - система диспетчерское управление и сбор данных ПО, предназначенное для поддержки средств автоматизации и построения систем промышленной автоматизации. SCADA (аббр. от англ. supervisory control and data acquisition,… … Справочник технического переводчика

SCADA - Este artículo o sección sobre informática necesita ser wikificado con un formato acorde a las convenciones de estilo. Por favor, edítalo para que las cumpla. Mientras tanto, no elimines este aviso puesto el 10 de febrero de 2010. También puedes… … Wikipedia Español

SCADA - Supervisory Control and Data Acquisition SCADA est l acronyme de Supervisory Control And Data Acquisition (commande et l acquisition de données de surveillance). L idée générale est celle d un système de télégestion à grande échelle réparti au… … Wikipédia en Français

SCADA - Unter Überwachung, Steuerung, Datenerfassung (ÜSE), oft englisch Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA), wird das Konzept zur Überwachung und Steuerung technischer Prozesse verstanden. Inhaltsverzeichnis 1 Konzept 2 Kommunikation 3… … Deutsch Wikipedia

SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition (Computing » General) Supervisory Control And Data Acquisition (Business » International Business) Supervisory Control And Data Acquisition (Computing » SMS) Supervisory Control And Data Acquisition… … Abbreviations dictionary

SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition … Acronyms

scada - cascada … Dictionnaire des rimes

scáda - m (n/ n) crown of head … Old to modern English dictionary

SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition … Acronyms von A bis Z

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.

Термин “SCADA” имеет двоякое толкование. Наиболее широко распространено понимание SCADA как приложения , то есть программного комплекса, обеспечивающего выполнение указанных функций, а также инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения.

Однако, часто под SCADA-системой подразумевают программно-аппаратный комплекс . Подобное понимание термина SCADA более характерно для раздела телеметрия.

История развития SCADA

Значение термина SCADA претерпело изменения вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами.

В 80-е годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных реального времени.

С 90-х годов в связи с тем, что всё большая часть функций автоматического управления решается не аппаратными, а программными средствами, термин SCADA больше используется для обозначения только программной части человеко-машинного интерфейса АСУ ТП.

Основные задачи, решаемые SCADA-системами

• Обмен данными с “устройствами связи с объектом”, (то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы.
• Обработка информации в реальном времени.
• Логическое управление.
• Отображение информации на экране монитора в удобной и 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.
• Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA-станциями (компьютерами).
• Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.).

SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределённой архитектуре.

Основные компоненты SCADA

SCADA-система обычно содержит следующие подсистемы:

• или серверы ввода-вывода - программы, обеспечивающие связь SCADA с промышленными контроллерами, счётчиками, АЦП и другими устройствами ввода-вывода информации.
• Система реального времени - программа, обеспечивающая обработку данных в пределах заданного временного цикла с учетом приоритетов.
• (HMI, англ. Human Machine Interface )- инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им.
• для разработки человеко-машинного интерфейса.
• Система логического управления - программа, обеспечивающая исполнение пользовательских программ (скриптов) логического управления в SCADA-системе. Набор редакторов для их разработки.
• База данных реального времени - программа, обеспечивающая в режиме реального времени.
• - программа или подсистема, обеспечивающая автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или компьютером.
• Генератор отчетов - программа, обеспечивающая создание пользовательских отчетов о технологических событиях. Набор редакторов для их разработки.
• Внешние интерфейсы - стандартные интерфейсы обмена данными между SCADA и другими приложениями. Обычно OPC.

Концепции систем

Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, осуществляемого с участием человека. Большинство управляющих воздействий выполняется автоматически RTU или ПЛК.

Непосредственное управление процессом обычно обеспечивается RTU или PLC, а SCADA управляет режимами работы.

Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уставки для потока, менять маршруты движения жидкости, заполнять те или иные ёмкости, а также следить за тревожными сообщениями (алармами ), такими как - потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены, записаны, и на которые оператор должен своевременно реагировать.

Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или ПЛК, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.

Сбор данных начинается в контроллере и включает показания измерительного прибора. Далее данные собираются и форматируются наглядным способом в виде интерактивных мнемосхем, таблиц с понятными значениями, которые приняты в этой системе.

Если все сделано правильно, то оператор диспетчерской может принять контролирующие решения - корректировать или прервать стандартное управление средствами контроллера.

Данные могут также быть записаны в для построения трендов и другой аналитической обработки накопленных данных.

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 .

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