Data acquisition at operational control system (SCADA system)

Ang terminong Supervisory Control and Data Acquisition System o SCADA system ay lumitaw noong huling bahagi ng 1980s. XX siglo. kasabay ng mga unang pagtatangka na gumamit ng mga personal na computer na may mga graphical na application na naka-install sa mga ito bilang mga operator console.

Ang mga unang SCADA system ay binuo para sa DOS o Unix operating system at may katamtamang kakayahan, kapwa dahil sa mga limitasyon ng hardware ng hardware at mga graphical na kakayahan ng mga operating system. Ang mga sistema ng SCADA ay naging laganap nang sabay-sabay sa hitsura ng mga graphical na interface, tulad ng Windows 3.11, X-Windows, Phantom at hardware na nagbibigay-daan sa iyo upang makamit ang kinakailangang bilis ng pagpapatupad ng mga proseso sa mga multitasking mode.

Ang dahilan para sa paglitaw ng mga sistema ng SCADA bilang mga tool sa pagpapaunlad ng software sa pinakamataas na antas ay katulad ng mga dahilan para sa paglitaw ng mga sistema tulad ng Borland Delphi at iba pang mga visual programming system.Ang kanilang pangunahing gawain ay upang mapawi ang mga developer ng software ng nakagawiang at talagang walang silbi na pasanin ng paglalarawan ng mga karaniwang interface at pag-andar. Kasabay nito, dapat itong maunawaan na ang paggamit ng mga sistema ng SCADA ay hindi nagpapahiwatig ng pagbawas sa mga kinakailangan para sa kwalipikasyon ng developer, habang sinusubukan nilang isipin.

Kilalanin ang mga sistema MMI (Man Machine Interface) at SCADA, dahil pareho silang matagumpay na binuo nang nakapag-iisa sa isa't isa, na sumasakop sa iba't ibang mga niches sa merkado ng device HMI (Human Machine Interface).

Ang mga MMI system ay talagang mga lokal na control panel para sa mga indibidwal na device o teknolohikal na pag-install, na nilagyan ng mga alphanumeric na screen at keyboard o graphic, karaniwang mga touch screen.

Sa karamihan ng mga kaso, ang MMI device ay ipinatupad gamit ang isang espesyal na controller, at ang bahagi ng software nito ay hindi nagpapahiwatig ng anumang karagdagang mga pagbabago o pagbabago.

Kasabay nito, ang mga sistema ng SCADA ay kinabibilangan ng paggamit ng karaniwang mga personal na computer at operating system, ay ginagamit upang i-automate ang proseso ng pamamahala ng malalaking teknolohikal na proseso, kung saan ang isang malaking bilang ng mga ehekutibong aparato at teknolohikal na yunit ay kasangkot, at sinusuportahan din ang posibilidad ng pagpapatupad ng mga distributed na application (gamit ang maramihang operator consoles)...

Imposibleng gumuhit ng malinaw na linya sa pagitan ng mga sistema ng MMI at SCADA dahil sa pagkakaroon ng mga end-to-end programming system kung saan kadalasan ay walang pagkakaiba sa pagitan ng mga tool sa pagbuo ng software para sa iba't ibang antas ng control system.

Ang kakulangan ng isang solong pamantayan na naglalarawan sa layunin at functional na komposisyon ng mga sistema ng SCADA at ang pagkakaiba sa mga interpretasyon ng terminong "SCADA" mismo ay nagpapalubha sa pag-uuri at paghahambing ng mga sistema ng klase na ito.

Ang mga sumusunod na pangunahing grupo ng mga sistema ng SCADA ay maaaring makilala:

• Mga sistema ng SCADA na binuo ng mga tagagawa ng controller;

• Mga sistema ng SCADA na binuo ng mga independiyenteng tagagawa;

• Ang mga SCADA system ay mga bahagi ng end-to-end programming system.

Ang gawain ng manufacturer ng controller equipment sa pagbuo ng sarili nilang SCADA system ay magbigay sa end user ng tool para sa pagbuo ng mga visualization application gamit ang mga controllers mula sa manufacturer na iyon.

Ang mga sumusunod na pangunahing katangian ng naturang mga sistema ay maaaring makilala:

• inuulit ng interface ng mga system na ito ang interface ng paraan ng pagsulat ng software para sa kagamitan ng controller;

• Ang mga bahagi ng sistema ng SCADA ay na-optimize upang gumana sa data na natanggap mula sa control equipment ng isang partikular na tagagawa;

• Ang mga interface para sa pagpapalitan ng data sa kagamitan mula sa ibang mga tagagawa ay hindi maganda ang pagpapatupad o mahirap gamitin.

Ang isang klasikong halimbawa ng naturang sistema ay Siemens WinCC… Ang paggamit ng naturang pagmamay-ari na sistema, sa isang banda, ay nagpapaliit sa gastos ng pagsasanay sa mga espesyalista sa pag-develop ng software, ngunit sa kabilang banda, ito ay mahigpit na nagbubuklod sa parehong developer at ang end user ng system sa isang partikular na tagagawa o kahit sa isang partikular na linya ng kagamitan mula sa isang tagagawa.

Bilang karagdagan, ang ilang mga tagagawa ng control equipment ay pinilit na bumuo ng kanilang sariling mga sistema ng SCADA para sa mga layunin ng marketing nang hindi binibigyan ang kanilang mga produkto ng software ng kinakailangang antas ng suporta at pagpapanatili.

Ang mga third-party na SCADA system ay ang pinaka-kakayahang umangkop na mga tool para sa paglikha ng visualization ng proseso at mga application ng kontrol. Kasama sa kanilang mga pakinabang ang suporta ng isang malaking bilang ng mga pag-andar para sa paglikha ng mga desentralisado at ipinamamahagi na mga sistema ng kontrol, pati na rin ang kakayahang pagsamahin ang mga kagamitan mula sa iba't ibang, kabilang ang nakikipagkumpitensya, mga tagagawa sa isang sistema.

Upang makipagpalitan ng data sa mga kagamitang pang-ehekutibo, ang mga naturang system ay gumagamit ng mga software na I/O server na nagpapatupad ng mga interface ng DDE o OPC. Ang pagkalat ng naturang mga sistema ng SCADA, pati na rin ang pangangailangang sumunod sa mga pamantayan ng automation tool, ay humantong sa katotohanan na ang lahat ng mga developer ng kagamitan sa controller ay may sariling OPC o DDE software server, na inihahatid na kumpleto sa kagamitan o sa pag-order.

Dahil kasama sa end-to-end programming system ang pagbuo ng mga istasyon ng operator bilang mahalagang bahagi ng control system, palagi itong naglalaman ng mga hiwalay na bahagi ng SCADA system. Gayunpaman, dahil ang buong system ay gumagana sa kabuuan, ang mga bahaging ito ay maaari ding mga bahagi ng iba pang mga module ng end-to-end programming system, o maaaring imposibleng paghiwalayin ang SCADA system sa purong anyo nito sa isang produkto ng software.

Ang ganitong mga sistema ay may parehong mga pakinabang at disadvantages tulad ng mga SCADA system na binuo ng mga tagagawa ng controller, na isinasaalang-alang ang dalawang pangunahing pagkakaiba:

• Ang mga SCADA system, na isang mahalagang bahagi ng end-to-end programming system, ay halos walang interoperability sa software at hardware mula sa ibang mga manufacturer;

• ang papel ng SCADA system sa mga naturang application ay limitado sa pagbuo ng isang graphical na interface.

Komposisyon at istraktura ng mga sistema ng SCADA

Komposisyon at istraktura ng mga sistema ng SCADA

Karaniwan, ang mga SCADA system ay binubuo ng dalawang magkahiwalay na hanay ng mga produkto ng software: isang development environment at isang execution environment.

Kapaligiran sa pag-unlad ay tinatawag na set kung saan ang kapaligiran para sa visualization ng teknolohikal na proseso ay idinisenyo at isinaayos.

Kapaligiran sa panahon ng trabaho — ito ay isang hanay ng mga produkto ng software na kinakailangan para sa trabaho sa proyekto ng programa para sa visualization ng teknolohikal na proseso sa istasyon ng operator.

Hiwalay, dapat isaalang-alang ang isyu ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng development environment at ng runtime environment habang nagtatrabaho sa parehong proyekto ng developer at operator:

1. Ang mga pagbabagong ginawa ng developer ay magkakabisa kaagad.

2. Ang runtime ay sumasalamin sa mga pagbabagong ginawa gaya ng makikita sa source code ng proyekto.

3. Ang mga pagbabago ay makikita sa runtime sa pag-reboot o puwersa.

Ang pagpapatupad ng unang uri ng pakikipag-ugnayan ay ginagawang posible upang ipakita ang mga kakayahan ng produkto nang malinaw at epektibo sa mga komersyal na pagtatanghal, at samakatuwid ito ay ipinapatupad minsan sa mga panghuling produkto ng software. Gayunpaman, kapag nagtatrabaho sa mga tunay na proyekto, may potensyal na panganib ng nawawalang bahagi ng graphical na interface o dynamic na paggalaw ng mga kontrol. Kaugnay nito, ang pangalawa at pangatlong uri ng pakikipag-ugnayan o ang kumbinasyon ng mga ito ang pinakalaganap.

Ang mga sumusunod na pangunahing bahagi ng sistema ng SCADA ay maaaring makilala:

• base ng tag;

• module ng pagpapakita ng graphics;

• processor ng script;

• sistema ng alarma at babala;

• module para sa pag-archive ng mga parameter ng teknolohikal na proseso.

Tag ng Sistema ng SCADA Ay isang bagay para sa pag-iimbak ng halaga ng isang parameter ng teknolohikal na proseso at mga katangian nito. Minsan mali ang tawag sa mga label na "mga variable". Kasabay nito, ang konsepto ng isang label ay pinakamalapit sa kahulugan ng isang klase sa object-oriented programming language.

Ang graphical display module ay nagpapatupad ng graphical na interface ng proyekto. Bilang isang tuntunin, ang isang graphical na interface ay isang hanay ng mga screen form na may mga graphical na elemento na nakalagay sa kanila. Ang gawain ng paglikha ng isang screen ay nabawasan sa paglalagay ng mga graphic na elemento sa mga hugis ng screen at pagtatakda ng kanilang mga katangian.

Sa proseso ng pagtawag, pagpapakita at pagsasara ng mga form ng screen, kapag nag-click sa mga graphic na bagay, nagbabago ng mga katangian o mga halaga ng mga indibidwal na tag, kinakailangan na magsagawa ng mga kalkulasyon o aksyon kung saan mayroong script engine… Ang mga script ay tinatawag ding “macro” o “mga script” sa ilang system.

Karamihan sa mga script ng system ng SCADA na nagpapatupad ng graphical na interface ng mga automated na workstation ng operator ay mga mouse click handler sa mga graphical na elemento.

Para sa mga script, ang mga SCADA system mula sa iba't ibang mga tagagawa ay nag-aalok ng isa o higit pang mga wika. Ang mga system na binuo ng mga tagagawa ng controller o bilang bahagi ng end-to-end programming system ay karaniwang nag-aalok ng parehong mga programming language para sa scripting tulad ng para sa pagsulat software ng controller… Ang mga third-party na SCADA system ay kadalasang nag-aalok ng espesyal na macro scripting na mga wika.

Ang paggamit ng mga pangkalahatang layunin na programming language ay nagbibigay-daan sa iyo na magpatupad ng mga kumplikadong interface ng gumagamit at hindi karaniwang mga pamamaraan ng pagtatrabaho sa data sa pamamagitan ng pag-access ng mga karagdagang library at API.

Kasabay nito, ang developer ay dapat sa anumang case study function na mga library para sa pagtatrabaho sa mga bahagi ng SCADA-system, sa parehong paraan kung paano pinag-aaralan ang mga macro language, at ang ipinatupad na code ay maaaring potensyal na mapanganib o magmana ng mga error mula sa third-party na function. mga aklatan.

Sistemang pang-alarma ay nilayon na ipaalam sa operator ang halaga ng parameter ng proseso sa labas ng mga pinapayagang limitasyon. Bilang isang patakaran, para sa bawat teknolohikal na parameter, 2 uri ng mga setting ang maaaring itakda ayon sa kung saan lilitaw ang abiso: ayon sa pagkakabanggit, mga setting ng emergency at babala.

Depende sa mga kakayahan ng system, ang mga setting na ito ay itinakda ayon sa isa o higit pang pamantayan:

• Wala sa saklaw. Sa kasong ito mayroong: itaas at mas mababang mga halaga ng babala at itaas at mas mababang mga halaga ng alarma.

• Isang paglihis mula sa nominal na halaga ng ilang halaga. Ipamahagi ang minimum at maximum na pinapayagang mga paglihis mula sa itinakdang halaga.

• Pagtatakda ng maximum na pinapayagang rate ng pagbabago ng value ng parameter ng proseso. Ang mga halaga ng pinapayagang mga setting ng hanay ay tinukoy sa ganap na mga yunit, at ang paglihis mula sa nominal at rate ng pagbabago ay maaaring tukuyin pareho sa ganap na mga yunit at bilang isang porsyento ng kasalukuyang o setpoint na halaga.

Dahil sa katotohanan na para sa isang teknolohikal na proseso ang bilang ng mga parameter kung saan ang mga setpoint ng emergency at babala ay itinakda ay maaaring malaki, sa mga sistema ng SCADA posible na pagsamahin ang mga parameter na kinokontrol ng teknolohikal sa mga grupo, pati na rin upang itakda ang antas ng priyoridad para sa anumang set point.

Ang pangunahing gawain backup na module — pagbibigay ng kakayahang magpakita ng mga graph ng mga teknolohikal na parameter (Trends) sa monitor screen para sa medyo maikling panahon, pati na rin ang pagbuo ng mga simpleng ulat. Ang module para sa pag-archive ng mga halaga ng SCADA system ay dapat magbigay ng mga sumusunod na function:

• pag-archive ng mga halaga sa isang lokal na database na may isang tiyak na dalas o pagbabago;

• kapag nag-archive ng mga halaga sa pagbabago - posibilidad na magtakda ng dead zone para sa pag-archive;

• magtakda ng lokal na limitasyon sa laki ng database;

• pagtatakda ng oras upang mag-imbak ng mga halaga;

• magsagawa ng regular na pagpapanatili upang maalis ang hindi napapanahon o pinakamaagang mga halaga kapag ang oras ng imbakan o laki ng database ay lumampas sa awtomatikong mode;

• pagkakaroon ng isang interface para sa pagbuo ng mga graph ng mga halaga ng archive at pagtingin sa mga ito;

• pagkakaroon ng isang sistema para sa pag-export ng mga halaga ng parameter para sa tinukoy na panahon sa anyo ng isang talahanayan ng mga halaga.