Системы управления среднего уровня (MLCS). Что такое SCADA?
SCADA (supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) – программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления.
Если говорить проще, это система, которая позволяет оператору видеть на экране компьютера всю картину технологического процесса и удаленно управлять им.
Ключевые слова здесь:
- Дистанционное управление (Supervisory Control): Оператор не бегает по цеху, чтобы включить насос или закрыть задвижку. Он делает это одним щелчком мыши с центрального пульта.
- Сбор данных (Data Acquisition): Система постоянно собирает данные с тысяч датчиков по всему предприятию (температура, давление, уровень, напряжение и т.д.).
- Мониторинг (Supervisory): Система предоставляет всю информацию в удобном графическом виде (мнемосхемы, графики, таблицы).
Архитектура и основные компоненты SCADA
Любая SCADA-система состоит из нескольких ключевых компонентов:
1. Оборудование нижнего уровня (Field Level):
- Датчики (Sensors) и исполнительные механизмы (Actuators): Это "органы чувств" и "руки" системы. Датчики измеряют физические величины (температура, давление), а исполнительные механизмы выполняют команды (открыть/закрыть).
- Программируемые логические контроллеры (ПЛК, PLC): Это "мозг" на уровне цеха. ПЛК получают сигналы от датчиков, выполняют логическую программу управления и подают сигналы на исполнительные механизмы. SCADA не управляет процессом напрямую — это делает ПЛК. SCADA управляет через ПЛК.
2. Аппаратная часть (Hardware):
- Удаленные терминалы (RTU) и ПЛК: Часто объединяются в одну группу. Они оцифровывают данные с датчиков и передают их на верхний уровень.
- Серверы: Хранят базу данных реального времени и исторические данные.
- Рабочие станции операторов (HMI): Компьютеры с мониторами, на которых отображается интерфейс для оператора.
3. Программная часть (Software):
- Система разработки (Development System): Используется инженерами для создания графических интерфейсов (мнемосхем), настройки связи с ПЛК, создания баз данных и алармов (тревог).
- Система исполнения (Runtime System): Программа, которая работает на рабочих станциях операторов и отображает готовый интерфейс, позволяет управлять процессом и видеть данные.
- Серверы баз данных: Хранят исторические данные для последующего анализа.
4. Коммуникационная сеть (Communication Network): Связывает все компоненты вместе (промышленные сети, Ethernet, Wi-Fi и т.д.).
SCADA-системы предназначены для осуществления мониторинга и диспетчерского контроля в реальном времени большого числа удаленных объектов (от 1 до 10000 , иногда на расстоянии в тысячи километров друг от друга) или одного территориально распределенного объекта.
SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать автоматическое управление технологическими процессами в режиме реального времени.
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 управлять им, реагируя на различные ситуации. Большую часть времени SCADA-система автоматически управляет процессом. Диспетчер наблюдает за ходом процесса. Вмешательство человека требуется в случае настройки параметров, при переходе на другой режим, при возникновении алармов (сообщений: тревожных, технологических, информационных) или других нештатных ситуаций.
Основные задачи, решаемые SCADA-системами
- Обмен данными с УСО «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.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.
Популярные SCADA-системы на рынке
- Siemens (SIMATIC WinCC)
- Rockwell Automation (FactoryTalk View SE)
- AVEVA (System Platform, Edge, InTouch)
- Schneider Electric (EcoStruxure Operator Terminal Expert)
- Ignition (от Inductive Automation) — очень популярна благодаря модульной и гибкой модели лицензирования.
SCADA — это краеугольный камень современной автоматизации. Она предоставляет тот самый интерфейс, через которого человек взаимодействует с распределенным и сложным технологическим процессом, делая его управляемым, безопасным и эффективным.
