Обзор известных SCADA-систем

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Омский государственный технический университет

Кафедра: Автоматизированные системы обработки информации и управления

Специальность 230102

ОТЧЕТ ПО РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЕ

на тему:

Обзор известных SCADA-систем

по дисциплине

История АСОИУ

Пояснительная записка

Шифр работы ОТЧ-2068998-43-03 ПЗ

Студента группы ИВТ-140

Павлова Антона Павловича

Преподаватель: С.А. Рафолович

Омск 2010



Реферат

Пояснительная записка 85 с., 4 рис., 2 табл., 50 источников, 2 прил., 6 л. графического материала

scada-системы, общая характеристика, обзор отдельных систем

Объектом выполненной работы являются наиболее известные SCADA-системы.

Цель работы - изучение SCADA-систем.

В процессе работы проводились теоретические исследования работы SCADA-систем.

В результате исследований были определенны сходства и различия разных SCADA-систем и принцип их работы.

Основные технико-эксплуатационные показатели: диспетчерское управление и сбор данных.

Степень внедрения: работа проводилась в учебных целях.

Эффективность: использование SCADA-систем повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.



Содержание

• Введение
• АСУ ТП и диспетчерское управление
• Компоненты систем контроля и управления и их назначение
• Разработка прикладного программного обеспечения СКУ: выбор пути и инструментария
• Технические характеристики
• Открытость систем
• Стоимостные характеристики
• Эксплуатационные характеристики


Введение

Современная АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения.



АСУ ТП и диспетчерское управление

Непрерывную во времени картину развития АСУТП можно разделить на три этапа, обусловленные появлением качественно новых научных идей и технических средств. В ходе истории меняется характер объектов и методов управления, средств автоматизации и других компонентов, составляющих содержание современной системы управления.

Первый этап отражает внедрение систем автоматического регулирования (САР). Объектами управления на этом этапе являются отдельные параметры, установки, агрегаты; решение задач стабилизации, программного управления, слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчета задания и параметры настройки регуляторов.

Второй этап - автоматизация технологических процессов. Объектом управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью систем автоматического управления (САУ) реализуются все более сложные законы управления, решаются задачи оптимального и адаптивного управления, проводится идентификация объекта и состояний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедрение систем телемеханики в управление технологическими процессами. Человек все больше отдаляется от объекта управления, между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем, исполнительных механизмов, средств телемеханики, мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ).

Третий этап - автоматизированные системы управления технологическими процессами - характеризуется внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале - применение микропроцессоров, использование на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, методов и моделей исследования операций и, наконец, диспетчерское управление на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.

От этапа к этапу менялись и функции человека (оператора/диспетчера), призванного обеспечить регламентное функционирование технологического процесса. Расширяется круг задач, решаемых на уровне управления; ограниченный прямой необходимостью управления технологическим процессом набор задач пополняется качественно новыми задачами, ранее имеющими вспомогательный характер или относящиеся к другому уровню управления.

Диспетчер в многоуровневой автоматизированной системе управления технологическими процессами получает информацию с монитора ЭВМ или с электронной системы отображения информации и воздействует на объекты, находящиеся от него на значительном расстоянии с помощью телекоммуникационных систем, контроллеров, интеллектуальных исполнительных механизмов.

Основой, необходимым условием эффективной реализации диспетчерского управления, имеющего ярко выраженный динамический характер, становится работа с информацией, т. е. процессы сбора, передачи, обработки, отображения, представления информации.

От диспетчера уже требуется не только профессиональное знание технологического процесса, основ управления им, но и опыт работы в информационных системах, умение принимать решение (в диалоге с ЭВМ) в нештатных и аварийных ситуациях и многое другое. Диспетчер становится главным действующим лицом в управлении технологическим процессом.

Говоря о диспетчерском управлении, нельзя не затронуть проблему технологического риска. Технологические процессы в энергетике, нефтегазовой и ряде других отраслей промышленности являются потенциально опасными и при возникновении аварий приводят к человеческим жертвам, а также к значительному материальному и экологическому ущербу.

Статистика говорит, что за тридцать лет число учтенных аварий удваивается примерно каждые десять лет. В основе любой аварии за исключением стихийных бедствий лежит ошибка человека.

В результате анализа большинства аварий и происшествий на всех видах транспорта, в промышленности и энергетике были получены интересные данные. В 60 - х годах ошибка человека была первоначальной причиной аварий лишь в 20% случаев, тогда как к концу 80-х доля "человеческого фактора" стала приближаться к 80%.

Одна из причин этой тенденции - старый традиционный подход к построению сложных систем управления, т. е. ориентация на применение новейших технических и технологических достижений и недооценка необходимости построения эффективного человеко - машинного интерфейса, ориентированного на человека (диспетчера).

Таким образом, требование повышения надежности систем диспетчерского управления является одной из предпосылок появления нового подхода при разработке таких систем: ориентация на оператора/диспетчера и его задачи.

Концепция SCАDA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) предопределена всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса. Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI), предоставляемого SCADA - системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность "рычагов" управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т. д. - повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.

Следует отметить, что концепция SCADA, основу которой составляет автоматизированная разработка систем управления, позволяет решить еще ряд задач, долгое время считавшихся неразрешимыми: сократить сроки разработки проектов по автоматизации и прямые финансовые затраты на их разработку.

В настоящее время SCADA является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами).

Управление технологическими процессами на основе систем SCADA стало осуществляться в передовых западных странах в 80-е годы. Область применения охватывает сложные объекты электро- и водоснабжения, химические, нефтехимические и нефтеперерабатывающие производства, железнодорожный транспорт, транспорт нефти и газа и др.

В России диспетчерское управление технологическими процессами опиралось, главным образом, на опыт оперативно-диспетчерского персонала. Поэтому переход к управлению на основе SCADA-систем стал осуществляться несколько позднее. К трудностям освоения в России новой информационной технологии, какой являются SCADA-системы, относится как отсутствие эксплуатационного опыта, так и недостаток информации о различных SCADA-системах. В мире насчитывается не один десяток компаний, активно занимающихся разработкой и внедрением SCADA-систем. Каждая SCADA-система - это "know-how" компании и поэтому данные о той или иной системе не столь обширны.

Большое значение при внедрении современных систем диспетчерского управления имеет решение следующих задач:

a) выбора SCADA-системы (исходя из требований и особенностей технологического процесса);

b) кадрового сопровождения.

Выбор SCADA-системы представляет собой достаточно трудную задачу, аналогичную принятию решений в условиях многокритериальности, усложненную невозможностью количественной оценки ряда критериев из-за недостатка информации.

Подготовка специалистов по разработке и эксплуатации систем управления на базе программного обеспечения SCADA осуществляется на специализированных курсах различных фирм, курсах повышения квалификации. В настоящее время в учебные планы ряда технических университетов начали вводиться дисциплины, связанные с изучением SCADA-систем. Однако специальная литература по SCADA-системам отсутствует; имеются лишь отдельные статьи и рекламные проспекты.

Компоненты систем контроля и управления и их назначение

Многие проекты автоматизированных систем контроля и управления (СКУ) для большого спектра областей применения позволяют выделить обобщенную схему их реализации, представленную на рис. 1.

Рис. 1. Обобщенная схема системы контроля и управления

Как правило, это двухуровневые системы, так как именно на этих уровнях реализуется непосредственное управление технологическими процессами. Специфика каждой конкретной системы управления определяется используемой на каждом уровне программно - аппаратной платформой.

Нижний уровень - уровень объекта (контроллерный) - включает различные датчики для сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным программируемым логическим контроллерам (PLC - Programming Logical Controoller), которые могут выполнять следующие функции:

сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса;

управление электроприводами и другими исполнительными механизмами;

решение задач автоматического логического управления и др.

Так как информация в контроллерах предварительно обрабатывается и частично используется на месте, существенно снижаются требования к пропускной способности каналов связи.

В качестве локальных PLC в системах контроля и управления различными технологическими процессами в настоящее время применяются контроллеры как отечественных производителей, так и зарубежных. На рынке представлены многие десятки и даже сотни типов контроллеров, способных обрабатывать от нескольких переменных до нескольких сот переменных.

К аппаратно-программным средствам контроллерного уровня управления предъявляются жесткие требования по надежности, времени реакции на исполнительные устройства, датчики и т.д. Программируемые логические контроллеры должны гарантированно откликаться на внешние события, поступающие от объекта, за время, определенное для каждого события.

Для критичных с этой точки зрения объектов рекомендуется использовать контроллеры с операционными системами реального времени (ОСРВ). Контроллеры под управлением ОСРВ функционируют в режиме жесткого реального времени.

Разработка, отладка и исполнение про-грамм управления локальными контроллерами осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения, широко представленного на рынке.

К этому классу инструментального ПО относятся пакеты типа ISaGRAF (CJ International France), InConrol (Wonderware, USA), Paradym 31 (Intellution, USA), имеющие открытую архитектуру.

Информация с локальных контроллеров может направляться в сеть диспетчерского пункта непосредственно, а также через контроллеры верхнего уровня (см. рис.). В зависимости от поставленной задачи контроллеры верхнего уровня (концентраторы, интеллектуальные или коммуникационные контроллеры) реализуют различные функции. Некоторые из них перечислены ниже:

Ш сбор данных с локальных контроллеров;

Ш обработка данных, включая масштабирование;

Ш поддержание единого времени в системе;

Ш синхронизация работы подсистем;

Ш организация архивов по выбранным параметрам;

Ш обмен информацией между локальными контроллерами и верхним уровнем;

Ш работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним уровнем;

Ш резервирование каналов передачи данных и др.

Верхний уровень - диспетчерский пункт (ДП) - включает, прежде всего, одну или несколько станций управления, представляющих собой автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера/оператора. Здесь же может быть размещен сервер базы данных, рабочие места (компьютеры) для специалистов и т. д. Часто в качестве рабочих станций используются ПЭВМ типа IBM PC различных конфигураций. Станции управления предназначены для отображения хода технологического процесса и оперативного управления. Эти задачи и призваны решать SCADA - системы. SCADА - это специализированное программное обеспечение, ориентированное на обеспечение интерфейса между диспетчером и системой управления, а также коммуникацию с внешним миром.

Спектр функциональных возможностей определен самой ролью SCADA в системах управления и реализован практически во всех пакетах:

Ш автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования;

Ш средства исполнения прикладных программ;

Ш сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;

Ш обработка первичной информации;

Ш регистрация алармов и исторических данных;

Ш хранение информации с возможностью ее пост-обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);

Ш визуализация информации в виде мнемосхем, графиков и т.п.;

Ш возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как "единое целое" ("recipe" или "установки").

Рассматривая обобщенную структуру систем управления, следует ввести и еще одно понятие - Micro-SCADA.

Micro-SCADA - это системы, реализующие стандартные (базовые) функции, присущие SCADA - системам верхнего уровня, но ориентированные на решение задач автоматизации в определенной отрасли (узкоспециализированные). В противоположность им SCADA - системы верхнего уровня являются универсальными.

Все компоненты системы управления объединены между собой каналами связи. Обеспечение взаимодействия SCADA - систем с локальными контроллерами, контроллерами верхнего уровня, офисными и промышленными сетями возложено на так называемое коммуникационное ПО. Это достаточно широкий класс программного обеспечения, выбор которого для конкретной системы управления определяется многими факторами, в том числе и типом применяемых контроллеров, и используемой SCADA - системой. Более подробная информация о коммуникационном ПО приведена в главе 2.

Большой объем информации, непрерывно поступающий с устройств ввода/вывода систем управления, предопределяет наличие в таких системах баз данных (БД). Основная задача баз данных - своевременно обеспечить пользователя всех уровней управления требуемой информацией. Но если на верхних уровнях АСУ эта задача решена с помощью традиционных БД, то этого не скажешь об уровне АСУ ТП. До недавнего времени регистрация информации в реальном времени решалась на базе ПО интеллектуальных контроллеров и SCADA - систем. В последнее время появились новые возможности по обеспечению высокоскоростного хранения информации в БД.

Бурное развитие Интернет не могло не привлечь внимание производителей программного продукта SCADA. Возможно ли применение Интернет-технологий в системах управления технологическими процессами? Если да, то какие решения предлагаются в настоящее время компаниями - разработчиками?

Разработка прикладного программного обеспечения СКУ: выбор пути и инструментария

Приступая к разработке специализированного прикладного программного обеспечения (ППО) для создания системы контроля и управления, системный интегратор или конечный пользователь обычно выбирает один из следующих путей:

Программирование с использованием "традиционных" средств (традиционные языки программирования, стандартные средства отладки и пр.)

Использование существующих, готовых - COTS (Commercial Of The Shelf) - инструментальных проблемно-ориентированных средств.

Для большинства выбор уже очевиден. Процесс разработки ППО важно упростить, сократить временные и прямые финансовые затраты на разработку ППО, минимизировать затраты труда высококлассных программистов, по возможности привлекая к разработке специалистов-технологов в области автоматизируемых процессов. При такой постановке задачи второй путь может оказаться более предпочтительным.

Для сложных распределенных систем процесс разработки собственного ППО с использованием "традиционных" средств может стать недопустимо длительным, а затраты на его разработку неоправданно высокими. Вариант с непосредственным программированием относительно привлекателен лишь для простых систем или небольших фрагментов большой системы, для которых нет стандартных решений (не написан, например, подходящий драйвер) или они не устраивают по тем или иным причинам в принципе.

Итак, выбор пути сделан! Это очень важно, но тогда следует сделать и второй шаг - "определиться" с инструментальными средствами разработки ППО. Программные продукты класса SCADA широко представлены на мировом рынке. Это несколько десятков SCADA - систем, многие из которых нашли свое применение и в России. Наиболее популярные из них приведены ниже:

Таблица 1

Распространенные системы SCADA

Название	Разработчик	Страна
InTouch	Wonderware	США
Citect	CI Technology	Австралия
FIX	Intellution	США
Genesis	Iconics Co	США
RealFlex	BJ Software Systems	США
Sitex	Jade Software	Великобритания
TraceMode	AdAstrA	Россия
Cimplicity	GE Fanuc	США
САРГОН	НВТ - Автоматика	Россия

При таком многообразии SCADA - продуктов на российском рынке естественно возникает вопрос о выборе. Выбор SCADA-системы представляет собой достаточно трудную задачу, аналогичную поиску оптимального решения в условиях многокритериальности. (Далее мы рассмотрим некоторые из них более подробно)

Ниже приводится примерный перечень критериев оценки SCADA - систем, которые в первую очередь должны интересовать пользователя. Этот перечень не является авторским и давно уже обсуждается в специальной периодической прессе. В нем можно выделить три большие группы показателей:

- технические характеристики;

- стоимостные характеристики;

- эксплуатационные характеристики.

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, прикладная программа может быть выполнена в любой другой, которую поддерживает выбранный SCADA-пакет). В различных SCADA-системах этот вопрос решен по разному. Так, FactoryLink имеет весьма широкий список поддерживаемых программно-аппаратных платформ:

информационный вычислительный программный scada



Таблица 2

Список поддерживаемых программно-аппаратных платформ

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 РС-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. Учитывая позиции Microsoft на рынке операционных систем (ОС), следует отметить, что даже разработчики многоплатформных SCADA-систем, такие как United States DATA Co (разработчик FactoryLink), приоритетным считают дальнейшее развитие своих SCADA-систем на платформе Windows NT. Некоторые фирмы, до сих пор поддерживавшие SCADA-системы на базе операционных систем реального времени (ОСРВ), начали менять ориентацию, выбирая системы на платформе Windows NT. Все более очевидным становится применение ОСРВ, в основном, во встраиваемых системах, где они действительно хороши. Таким образом, основным полем, где сегодня разворачиваются главные события глобального рынка SCADA--систем, стала MS Windows NT/2000 на фоне всё ускоряющегося сворачивания активности в области MS DOS, MS Windows 3.xx/95.

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 баз 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 (ARCNET, 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.

Встроенные командные языки

Большинство SCADA-систем имеют встроенные языки высокого уровня, VBasic-подобные языки, позволяющие генерировать адекватную реакцию на события, связанные с изменением значения переменной, с выполнением некоторого логического условия, с нажатием комбинации клавиш, а также с выполнением некоторого фрагмента с заданной частотой относительно всего приложения или отдельного окна.

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, также 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 выбранным объектом, а также быстро обновлять изображение на экране, используя 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 используемого GUI.

Открытость систем

Система является открытой, если для нее определены и описаны используемые форматы данных и процедурный интерфейс, что позволяет подключить к ней "внешние", независимо разработанные компоненты.

Разработка собственных программных модулей

Перед фирмами-разработчиками систем автоматизации часто встает вопрос о создании собственных (не предусмотренных в рамках систем SCADA) программных модулей и включение их в создаваемую систему автоматизации. Поэтому вопрос об открытости системы является важной характеристикой SCADA-систем. Фактически открытость системы означает доступность спецификаций системных (в смысле SCADA) вызовов, реализующих тот или иной системный сервис. Это может быть и доступ к графическим функциям, функциям работы с базами данных и т.д.

Драйверы ввода-вывода

Современные SCADA-системы не ограничивают выбора аппаратуры нижнего уровня, так как предоставляют большой набор драйверов или серверов ввода-вывода и имеют хорошо развитые средства создания собственных программных модулей или драйверов новых устройств нижнего уровня. Сами драйверы разрабатываются с использованием стандартных языков программирования. Вопрос, однако, в том, достаточно ли только спецификаций доступа к ядру системы, поставляемых фирмой-разработчиком в штатном комплекте (система Trace Mode), или для создания драйверов необходимы специальные пакеты (системы FactoryLink, InTouch), или же, вообще, разработку драйвера нужно заказывать у фирмы-разработчика.

Разработки третьих фирм

Многие компании занимаются разработкой драйверов, ActiveX-объектов и другого программного обеспечения для SCADA-систем. Этот факт очень важно оценивать при выборе SCADA-пакета, поскольку это расширяет область применения системы непрофессиональными программистами (нет необходимости разрабатывать программы с использованием языков С или Basic).

Стоимостные характеристики

При оценке стоимости SCADA-систем нужно учитывать следующие факторы:

Ш стоимость программно-аппаратной платформы;

Ш стоимость системы;

Ш стоимость освоения системы;

Ш стоимость сопровождения.



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:

1. удобство интерфейса среды разработки - "Windows - подобный интерфейс", полнота инструментария и функций системы;

2. качество документации - ее полнота, уровень русификации;

3. 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, которая включает следующие этапы:

a. Разработка архитектуры системы автоматизации в целом. На этом этапе определяется функциональное назначение каждого узла системы автоматизации.

b. Решение вопросов, связанных с возможной поддержкой распределенной архитектуры, необходимостью введения узлов с "горячим резервированием" и т.п.

c. 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.

d. Приведение в соответствие параметров прикладной системы с информацией, которой обмениваются устройства нижнего уровня (например, программируемые логические контроллеры - ПЛК) с внешним миром (датчики технологических параметров, исполнительные устройства и др.)

e. Отладка созданной прикладной программы в режиме эмуляции. В последующих главах на примере двух известных и хорошо зарекомендовавших себя SCADA-систем (InTouch и Citect) рассмотрены основные компоненты, функции и возможности систем диспетчерского управления и сбора данных.

Scada-система Intouch компании Wonderware

SCADA система InTouch - мощный человеко-машинный интерфейс (HMI) для промышленной автоматизации, управления технологическими процессами и диспетчерского контроля. В России SCADA активно применяется для создания DCS (распределенных систем управления) и других АСУ. Это девятое поколение лидирующего в промышленности программного обеспечения типа HMI от компании Wonderware.

Широко известное в мире программное обеспечение человеко-машинного интерфейса InTouch® HMI от компании Wonderware, предназначенное для визуализации и управления производственными процессами, предоставляет удобные в использовании среду разработки и набор графических средств. Версия 9.5 предлагает ряд существенных преимуществ, что позволяет значительно повысить производительность и эффективность производства. Мощные средства разработки и реализация новой технологии Wonderware® SmartSymbols предоставляют широкие функциональные возможности для быстрого создания и развертывания специальных приложений автоматизации, которые связываются и передают информацию в реальном времени.

Приложения InTouch достаточно гибкие, чтобы удовлетворить как текущие, так и будущие потребности без необходимости в дополнительных инвестициях и усилиях. Доступ к универсальным приложениям InTouch обеспечивается с различных мобильных устройств, маломощных сетевых клиентов, компьютерных узлов и через Интернет. Кроме того, открытый и расширяемый интерфейс InTouch предлагает широкие возможности взаимодействия с множеством устройств промышленной автоматизации.

Scada-система Citect компании CI Technology

SCADA-система Citect можем применяться как для небольших систем с десятками или сотнями параметров, так и для крупных проектов с сотнями тысяч параметров. Эта масштабируемость определяется модульной клиент-серверной архитектурой, в которой каждый функциональный модуль SCADA-системы Citect может исполняться на отдельном компьютере и даже быть распределен на несколько компьютеров для увеличения общей производительности. Это означает, что если ваша система растет, SCADA-система Citect может расти вместе с ней, сохраняя ваши инвестиции.

Встроенное резервирование

Многие производственные процессы не допускают остановки. В этом случае, как к аппаратуре, так и к программному обеспечению, управляющему этим процессом, предъявляются повышенные требования по надежности. Резервирование - общеизвестный способ повышения надежности компьютерных систем, но в SCADA-системе Citect резервирование является встроенным, т.е. не требующим написания дополнительного прикладного программного обеспечения для реализации резервирования. Citect допускает резервирование любого своего функционального модуля, а также каналов связи между модулями и между модулем и контроллерами ввода/вывода.

Модульная, масштабируемая архитектура клиент-сервер

SCADA-система Citect состоит из пяти функциональных модулей (серверов или клиентов):

1. I/O - сервер ввода/вывода. Обеспечивает передачу данных между физическими устройствами ввода/вывода и остальными модулями Citect.

2. Display - клиент визуализации. Обеспечивает операторский интерфейс: отображает данные, поступающие от других модулей Citect и управляет выполнением команд оператора.

3. Alarms - сервер алармов (тревог). Отслеживает данные, сравнивает их с допустимыми пределами, проверяет выполнение заданных условий и отображает алармы на соответствующем узле визуализации

4. Trends - сервер трендов. Собирает и регистрирует трендовую информацию, позволяя отображать развитие процесса в реальном масштабе времени или в ретроспективе.

5. Reports - сервер отчетов. Генерирует отчёты по истечению определённого времени, при возникновении определённого события или по запросу оператора.

Каждый функциональный модуль Citect исполняется как отдельная задача независимо от того, исполняются ли модули на одном компьютере или на разных. Поэтому Citect позволяет строить как простые системы, когда все модули работают на одном компьютере, так и сложные, в которых функциональные модули распределены по отдельным узлам локальной сети частично или полностью.

Scada-система FIX компании Intellution

Первый этап разработки системы с использованием программного обеспечения FIX включал организацию получения данных от контроллеров. Широкий выбор протоколов обмена данными с различными контроллерами и допустимость одновременной работы нескольких различных протоколов - эти возможности программного обеспечения использовались во время построения системы. Стоит отметить, что в настоящее время Intellution активно продвигает технологию OPC (OLE for Process Control), предполагающую, что производитель сам должен заботиться о том, чтобы его контроллер работал с программным обеспечением для Windows. Способность FIX работать с различными контроллерами использована на Рублевской и Восточной водопроводных станциях, где наряду с контроллерами ROC применяются контроллеры Modicon, работающие по протоколу Modbus+. Контроллеры Modicon применяются при создании промышленной сети контроллеров в одном или нескольких рядом стоящих зданиях.

Второй этап - разработка экранных форм для отображения получаемых данных. Одна из интересных функций пакета, которая использовалась при создании системы, это отображение различной информации при помощи одной видеограммы. Так, значения 115 параметров напора воды в городской сети отображаются группами поочередно на одной видеоформе. Необходимо нарисовать только одну картинку и определить группы значений, остальное FIX сделает сам.

Третий основной этап - связь с другими приложениями. FIX поддерживает стандартные для ОС Windows связи по DDE и ODBC протоколам. Благодаря DDE, инженерная служба ГДП имеет возможность видеть данные FIX на своих компьютерах в Excel. Связь по ODBC протоколу позволяет записывать данные в реляционную базу данных, в данном случае, Access. Для разработчиков программного обеспечения Intellution предоставляет пакет простого доступа к базе данных и файлам истории на языках C++ и Visual Basic.

Scada-система Genesis32 компании Iconics Co

Является комплексом приложений для операционных систем Microsoft Windows 98/NT/ME/2000/XP/2003. GENESIS32 предназначен для создания программного обеспечения сбора данных и оперативного диспетчерского управления верхнего уровня систем промышленной автоматизации. В состав GENESIS32 так же входит среда разработки и исполнения сценарных процедур VBA, обеспечивающая возможность разработки части программного обеспечения средствами Microsoft Visual Basic for Applications 6.3 (Visual Basic для приложений), входящего в популярный пакет MS Office 2000. Все программные компоненты реализованы на базе многопотоковой модели и поддерживают технологию ActiveX.

Инструментарий Genesis32 адресован системным интеграторам, разрабатывающим крупные проекты (АСУ ТП), предназначенные для сбора данных и оперативного диспетчерского управления на верхнем уровне системы промышленной автоматизации. Genesis32 позволяет оптимально настроить и сконфигурировать создаваемые SCADA-приложения, обеспечить надежный контроль целостности данных и повысить производительность системы. В качестве дополнительных средств, которые могут понадобиться для разработки пользовательских приложений, предлагается инструментарий Microsoft: язык программирования VBA, а также VBScript и JScript.

Продукт Genesis32 7.0 ориентирован на платформу MS Windows разных версий (95/98/2000/XP), поддерживает современные сетевые технологии, предлагаемые Microsoft, и состоит из базовых инструментальных приложений AlarmWorX32, GraphWorX32, TrendWorX32, ScriptWorX32, Security Server и Screen Manager с возможностью включения целого ряда дополнительных программ (в том числе третьих фирм).

GraphWorX32

TrendWorX32

Genesis32 наиболее часто используется для разработки SCADA-систем, предназначенных для пищевой, фармацевтической, нефтегазовой и теплоэнергетической отраслей.

Scada-система RealFlex компании BJ Software Systems

Пакет RealFlex поставляется с полным набором модулей, обеспечивающих пользователя всем необходимым для разработки и функционирования АСУ ТП, и включает утилиты конфигурирования, процессоры данных реального времени и тревог, а также средства для вычислений, обработки дискретных и аналоговых данных, архивирования данных предыстории, отображения и генерации отчетов. Дополнительно могут быть включены следующие средства: BJScan - связь нескольких RealFlex через глобальную сеть, RemFlex и LanFlex - утилиты для соединения с центральной БД RealFlex соответствен но по последовательному каналу или через локальную сеть, Control Sequence Language (CSL) - язык управляющих последовательностей, RealTalk - управ ляемый событиями речевой сигнализатор, Recipe Loader - загрузчик начальных установок, Statistical Process Control (SPC) - статистический пакет управления процессами, TermFlex - доступ к RealFlex через алфавитноцифровой терминал, DDE Bridge - связь RealFlex с приложениями MS Windows 3.x. На рис. 1 показан пример конфигурации системы, построенной на базе пакета RealFlex. Система состоит из двух независимых подсистем, каждая из которых включает несколько операторских станций. Одна из подсистем содержит «горячий» резерв. Две подсистемы обмениваются информацией по последовательному каналу. В настоящее время RealFlex поддерживает аппаратуру многих известных зарубежных фирмпроизводителей контроллеров и плат ввода-вывода. Список поддерживаемых устройств постоянно расширяется, поэтому на зовем лишь некоторые из них: Allen Bradley, Honeywell серии TDC 3000, Metrabyte серии M1000/M2000, Modicon по интерфейсу J470, Yokogawa серий HR 2300, Simatic S5. В качестве одного из наиболее перспективных средств вводавывода аналоговой и дискретной информации от объектов АСУ ТП в рамках RealFlex используются компьютеры MicroPC (Octagon Systems, США) со встроенной в ПЗУ или флэшпамять операционной системой QNX 2.21 или QNX 4.22. Для RealFlex разработаны драйверы для отечественных контроллеров ТCМ51, Ломиконт110, Ремиконт110 и 130, ЭК2000, Ш711 и др. RealFlex может поставляться либо в виде конфигурации для разработчика, либо в исполнительной конфигурации (Run time System). Кроме этого, поставки RealFlex отличаются по числу поддерживаемых записей в БД RealFlex: 500 (MiniFlex) и 128000. RealFlex в настоящее время функционирует более чем на 5000 операторских станциях.

Scada-система Sitex компании Jade Software

Sitex - программный пакет класса SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) был разработан английской фирмой Jade Software в 1995 г. Вынесенное в заголовок определение Sitex как нового SCADA-пакета требует некоторого пояснения. Во-первых, Sitex - новый пакет для российского рынка. Во-вторых, концептуально он вобрал в себя современные теоретические взгляды на построение SCADA-пакетов и практический опыт работы в области промышленной автоматизации. В качестве любопытной исторической справки хочется отметить, что Sitex спроектирован и разработан группой специалистов, длительное время работавших в области АСУ ТП и использовавших пакет RealFlex фирмы BJ Software Systems (BJSS, Хьюстон, США). Основные идеологи пакета Sitex - Глин Дурбан, многие годы бывший дистрибьютором RealFlex, и Барбара Джонсон, основатель компании BJSS, чьи инициалы и составили ее название. Естественно, при разработке Sitex использовался опыт внедрения RealFlex и современные взгляды на построение SCADA-пакетов.

Sitex спроектирован, чтобы удовлетворить самые требовательные запросы в области мониторинга и систем управления. Этот SCADA-пакет обеспечивает многие возможности, обычно отсутствующие у его аналогов, базирующихся на PC, и его цена нехарактерна для пакетов реального времени, работающих в среде операционных систем в стандарте POSIX.

Мощностью и структурой Sitex обязан операционной системе QNX. Благодаря системе абсолютных приоритетов, реализованных в архитектуре микроядра, QNX идеальна для такого рода приложений. Эта ОС имеет собственные средства для работы в сети, обеспечивающие быструю связь, устойчивую к отказам (FLEET), равномерную загрузку и избыточность сети. QNX в полной мере реализует возможности, предоставляемые современными процессорами, так как приложения в этой среде работают в защищенном режиме, целиком используя 32-разрядный код. Механизм абсолютных приоритетов QNX позволяет вести параллельную обработку: например, в одном окне можно следить в реальном времени за трендом на дисплее, отображающем процесс, и в то же время модифицировать базы данных в онлайновом режиме. Наконец, POSIX-образная, надежная файловая система делает данные пользователя более защищенными.

Графический пользовательский интерфейс Open Look, обеспечиваемый графической средой QNX Windows и используемый в Sitex, облегчает его изучение и использование. Несколько окон могут быть открыты одновременно, причем все они будут обновляться в режиме реального времени (сейчас готовится версия Sitex, которая будет работать в графической среде Photon) .

Основу Sitex составляют несколько серверов (БД, ввода-вывода, предыстории и быстрой предыстории) и администраторов (доступа, управления, сообщений, исходных данных). Далее везде под сервером понимается программный компонент, а не отдельный компьютер. Каждый сервер в Sitex может поддерживать одновременно работу нескольких серверов ввода-вывода.

Sitex поставляется со всеми необходимыми компонентами, обеспечивающими работоспособность системы пользователя без программирования.

Работая в области АСУТП с различными SCADA-пакетами, я для себя условно разделил их на два класса. Первый класс - это пакеты (например RealFlex, VTC), разрабатываемые специалистами в области АСУТП. В этих пакетах внимание акцентируется на базе данных системы, которая в наибольшей степени определяет объект управления, а все остальные возможности (графика, отчеты и т. п.) рассматриваются как производные. Sitex можно считать типичным представителем этого класса пакетов. Второй класс - это пакеты (Genesis, Trace Mode), где во главе угла стоят графические возможности системы. Появлению этих пакетов способствовало развитие некоторого графического инструментария и библиотеки с элементами динамизации. Для этих пакетов, наоборот, база данных является производной от графики. В наиболее концентрированной форме этот подход сформулирован в лозунге “Нарисуйте АСУ ТП”.

Экранные формы позволяют динамически отображать связи в реальном времени.

Scada-система TraceMode компании AdAstrA

Trace Mode - это популярная в России SCADA-система, предназначенная для разработки крупных распределенных АСУТП широкого назначения. Trace Mode 5 создана в 1992 году фирмой AdAstra Research Group, Ltd (Россия) и к настоящему времени имеет свыше 10000 инсталляций. Системы, разработанные на базе Trace Mode, работают в энергетике, металлургии, нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности и в коммунальном хозяйстве России. По числу внедрений в России Trace Mode значительно опережает зарубежные пакеты подобного класса.

Trace Mode - основана на инновационных, не имеющих аналогов технологиях. Среди них: разработка распределенной АСУТП как единого проекта, автопостроение, оригинальные алгоритмы обработки сигналов и управления, объемная векторная графика мнемосхем, единое сетевое время, уникальная технология playback - графического просмотра архивов на рабочих местах руководителей. Trace Mode - это первая интегрированная SCADA- и softlogic-система, поддерживающая сквозное программирование операторских станций и контроллеров при помощи единого инструмента.

Scada-система cimplicity компании GE Fabuc

Proficy CIMPLICITY - хорошо известная мощная и в то же время чрезвычайно простая в использовании SCADA-система открытой архитектуры и модульной структуры. Обеспечивает доступ к данным (с неограниченным числом точек) в реальном режиме времени. Отличительные особенности CIMPLICITY: - CIMPLICITY имеет очень привлекательную стоимость, сравнимую с ценой на отечественные СКАДА и гораздо меньшую, чем у известных аналогов зарубежного производства. - Вместе с аппаратными средствами GE Fanuc представляет собой инструментарий для построения законченных комплексов АСУТП.

ПО Proficy HMI/SCADA - CIMPLICITY является наиболее эффективным и надежным решением на основе клиент-серверной архитектуры, которое предоставляет все необходимые средства для организации постоянного мониторинга, точного контроля и оперативного управления технологическими процессами, оборудованием и ресурсами. Таким образом, на основе объективных данных своевременно решаются проблемы эксплуатации оборудования, улучшается качество управление, а с ней и качество продукции, повышается рентабельность, сокращается период ввода изделия в массовое производство.

Основные характеристики Proficy HMI/SCADA - CIMPLICITY

Proficy CIMPLICITY - система диспетчерского контроля, сбора и обработки данных (SCADA) человека-машинного интерфейса (HMI), предназначенная для автоматизации технологических процессов (АСУТП). Это система модульной структуры и открытой архитектуры, обеспечивающая доступ к данным (с неограниченным числом точек) в режиме реального времени, обладает исключительной мощью и в то же время чрезвычайно простая в изучении, внедрении и эксплуатации.

Proficy CIMPLICITY - разработка GeFanuc (совместного предприятия всемирно известного индустриального лидера General Electric (США) и его японского партнера -компании Fanuc). Система известна на рынке промышленной автоматизации с 80-х годов прошлого тысячелетия. Среди пользователей СКАДА-системы CIMPLICITY - мировые лидеры самых разных отраслей: AT&T, AlliedSignal, Chemical, BMW, Boeing, Chrysler, Dell, Duracell, Energizer, Ford, Fujitsu, Intel, Kodak, Land Rover, NASA, Nissan, Revlon, UPS, U.S. Post Office, и др.

В последние годы Proficy CIMPLICITY завоевывает все большую популярность в России и странах СНГ потому, что:

a) CIMPLICITY имеет очень привлекательную стоимость, сравнимую с ценой на отечественные СКАДА и гораздо меньшую, чем у известных аналогов зарубежного производства.

b) Вместе с аппаратными средствами GE Fanuc (КПЛ контроллерами) представляет собой инструментарий для построения идеально сбалансированных законченных комплексов АСУТП.

c) Как следствие: значительное число успешных проектов и внедрений на предприятиях России и стран СНГ. См. краткий перечень проектов.

Особенности

Широкий диапазон поддерживаемых устройств и контроллеров

Сбор данных можно осуществляться с самых разных устройств. Поддерживаются практически все известные модели программируемых логических контроллеров (ПЛК), а встроенные средства OPC обеспечивают возможность использования десятков тысяч устройств от разных производителей.

Наглядное представление данных

Данные преобразуются и визуализируются в наглядную информацию (в виде чисел, текста, сигнализации и графических данных).

Развитые средства графики и аварийной сигнализации «сообщают» оператору и руководству о точном состоянии ключевых производственных параметров и показателей на всех значимых производственных участках.

Инновационные технологии

CIMPLICITY - одна из самых совершенных клиент-серверных систем HMI открытой архитектуры, разработана на основе стандартов и кодов Microsoft Win32, что позволяет управлять самыми сложными приложениями.

Эффективному управлению производственными процессами способствуют инновационные технологии CIMPLICITY, которые включают в себя сложные клиенты, простые клиенты на основе Интернет-решений и терминальных сервисов, поддержку работы через портативные устройства PDA "персональный цифровой секретарь" и пейджинговые функции. Применение в CIMPLICITY MES-технологий, Web-приложений, беспроводной связи дает возможность подсоединять к системе все большее число пользователей.

Scada-система САРГОН компании НВТ - Автоматика

Программно-технический комплекс "САРГОН" (Система Автоматизации энергетического оборудования) - это отечественный комплекс для создания полнофункциональных АСУТП энергетических объектов (энергоблока, котлоагрегата, турбины, цеха, станции).

ПТК "САРГОН" обеспечивает новый уровень разработки, сопровождения и эксплуатации АСУТП за счет использования современных дружественных интерфейсов, как для эксплуатационного персонала, так и для всех участников процесса разработки, проектирования и внедрения системы. Для достижения такого качества ПТК "САРГОН" включает в себя исчерпывающий набор инструментальных программных средств, автоматизирующий процесс создания АСУТП и обеспечивающий дружественный интерфейс с его участниками. При этом дружественным считается интерфейс, который выбрал бы специалист данной предметной области для формального описания постановки решаемой задачи. Собственно решение осуществляется на системном уровне соответствующими компонентами ПТК "САРГОН".

ЗАО "НВТ-Автоматика" разработаны библиотеки типовых алгоритмов автоматизации энергетических установок всех основных типов, типовые структурные решения, созданы графическая и текстовая оболочки для построения автоматизированных рабочих мест (ТкА), мощная система сквозного проектирования (TkAconf) и полный набор инструментальных средств, обеспечивающих разработку, проектирование и внедрение систем.

Для комплексной автоматизации ТЭС, тепловых и компрессорных станций создан практически полный набор проектных решений и программного обеспечения, который позволяет минимизировать стадию разработки, сводя ее, преимущественно, к, адаптации и привязке типовых решений к конкретному объекту проектным путем.

ПТК САРГОН прошел повторную экспертизу РАО ЕЭС и получил экспертное заключение (от 30.04.02 г. 159-АСУ-2002), рекомендован Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО ЕЭС для использования при создании АСУТП энергетических объектов.

АСУТП на базе ПТК САРГОН

АСУТП, построенная на базе ПТК "САРГОН", это современная система, которая:

1. реализует полный набор информационных, управляющих и сервисных функций;

2. позволяет использовать для создания АСУТП верхнего уровня стандартные технические средства и сетевые операционные системы;

3. использует при создании АСУТП инструментальные программные средства, входящие в ПТК "САРГОН";