SCADA-системы. Современные технологии автоматизации

Размещено на http://allbest.ru

ФГАОУ ВО «Уральский федеральный университет

им. Б.Н. Ельцина» Россия

Кафедра Анализа систем и принятия решений

SCADA-системы. Современные технологии автоматизации

Сабирова Ю.А., студент магистратуры, 2 курс

г. Екатеринбург

Аннотация

Технологические процессы в промышленности являются потенциально опасными и при возникновении аварий приводят к человеческим жертвам, а также к значительному материальному и экологическому ущербу. В основе почти любой аварии за исключением стихийных бедствий лежит ошибка человека.

Одна из причин этой тенденции - недооценка необходимости построения эффективного человеко-машинного интерфейса, ориентированного на человека (диспетчера). Основой, необходимым условием эффективной реализации диспетчерского управления, становится работа с информацией.

Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

Ключевые слова: Человеко-машинный интерфейс, диспетчерское управление и сбор данных, Автоматизированная система управления технологическим процессом.

Abstract

Technological processes in the industry are potentially dangerous and in case of accidents lead to human casualties, as well as significant material and environmental damage. At the heart of almost any accident except natural disasters is human mistakes.

One of the reasons for this trend is underestimation of the need to build an effective human-machine interface, focused on the human (dispatcher). The basis is the work with information.

Application of SCADA-technologies allows to achieve a high level of automation in solving problems of development of control systems, collection, processing, transmission, storage and display of information

Keywords: Human Machine Interface, Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA), Automated Process Control System.

Введение

Основное количество систем автоматизации работает с участием человека. Взаимодействие между человеком и системой автоматизации называют человеко-машинным интерфейсом (ЧМИ).

На сегодняшний день самым распространенным программным комплексом, реализующим человеко-машинный интерфейс, являются SCADA системы. SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) дословно переводится как: диспетчерское управление и сбор данных. Но стоит отметить, что существующие SCADA системы помимо сбора данных и диспетчерского управления реализуют множество различных функций, далеко выходящих за рамки упомянутого выше определения.

Эти системы устанавливают на инженерные и операторские рабочие станции (ПК). Для обеспечения связи с объектом и оборудованием система управления SCADA использует специализированные драйверы ввода/вывода или OPC/DDE серверы. Программирование SCADA может осуществляться на широко известных языках, будь то C++, Visual Basic, и т.д.

Назначение и задачи SCADA-систем

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. [1]. 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.

Структура SCADA-систем

Общая структура SCADA-системы представлена на рис. №1.

Рис №1. - Структура системы SCADA

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 [2]. диспетчерский автоматизированный программирование

Особенности процесса управления в SCADA-системах

- В системах SCADA обязательно наличие человека.

- 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, изредка требует подстройки параметров для достижения оптимального функционирования.

- Большую часть времени диспетчер пассивно наблюдает за отображаемой информацией и вмешивается 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. По мнению многих экспертов, это не так. Физическая изоляция бесполезна против атак на SCADA-системы, считает Файзел Лакхани (Faizel Lakhani), эксперт по защите информационных ресурсов. "Большинство SCADA-систем теоретически являются изолированными, однако они все равно не полностью отключены от сети. Кроме того, существуют способы обхода изоляции из-за некорректной настройки систем, наличия тестовых ссылок или потому что кто-то настроил Wi-Fi мост. Системы управления, использующиеся на предприятиях электроэнергетического сектора, создавались без учета безопасности.

Технология SCADA основывалась на устаревших по нынешним меркам протоколах, а системы изначально создавались с возможностью подключения друг к другу, но не к интернету. Однако повсеместно используемый протокол TCP/IP за последние 15 лет добрался и до SCADA-систем. В мире интернета практически все подключено, а значит, не может считаться безопасным" [3]. 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.

Заключение

Одним из возможных методов совершенствований принципов построения интеллектуальных SCADA-систем может послужить группировка предприятий, нуждающихся в таких системах, создание базы знаний, хранящей информацию об общих чертах принципов разработки. Это позволит сократить время на сбор общей информации, и даст больше времени на исследование специфики деятельности фирмы, что позволит сократить количество ошибок при разработке SCADA-систем.

Развитие SCADA-систем неотъемлемо связано с развитием методов и средств искусственного интеллекта. Один из главных путей развития - интеллектуализация SCADA-систем путем создания интеллектуальных систем поддержки принятия решений (ИСППР) и их интеграции с классическими SCADA-системами. Другой подход к повышению автономности и надежности SCADA-систем состоит в использовании беспроводных сенсорных сетей и построении информационных центров, связанных с такими системами. Это позволит системам стать более универсальными, снизит риск ошибок из-за человеческого фактора, облегчит взаимодействие пользователей с интерфейсом системы.

Список литературы

1. Пьявченко Т.А. Проектирование АСУТП в SCADA-системе. - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2007.

2. Щагин А.В., Демкин В.И., Кононов В.Ю., Кабанова А.Б. Основы автоматизации техпроцессов: Учебное пособие. - М.: Высшее образование, 2009.

3. Андреев Е.Б., Куцевич Н.А., Синенко О.В. SCADA-системы: взгляд изнутри. - М.: РТСофт, 2004.УДК 368.914.22

Размещено на Allbest.ru