Характеристики, свойства, функции, структура SCADA системы In Touch

       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 программ 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:
• сбор данных с локальных контроллеров;
• обработка данных, включая масштабирование;
• поддержание единого времени в системе;
• синхронизация работы подсистем;
• организация архивов по выбранным параметрам;
• обмен информацией между локальными контроллерами и верхним уровнем;
• работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним уровнем;
• 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:

• автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования;
• средства исполнения прикладных программ;
• сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;
• обработка первичной информации;
• регистрация алармов и исторических данных;
• хранение информации с возможностью ее пост-обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);
• визуализация информации в виде мнемосхем, графиков и т.п.;
• 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.
• 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?

 Отображение объектов и параметров на мнемосхемах 

       Объектами отображения называются единицы  технологического оборудования и автоматики, которые имеют отдельное изображение на мнемосхеме. Для всех объектов зарезервированными состояниями считаются:

• авария – красный цвет;
• ремонт, блокировка – синий цвет;
• недостоверность, неопределенность – тёмно-серый.

       Для аналоговых измерений зарезервированными состояниями считаются:

• выход за предельное значение – жёлтый цвет;
• выход за аварийное значение – красный цвет;
• ремонт, блокировка – синий цвет;
• недостоверность, неопределенность – тёмно-серый.

       В состоянии недостоверности вместо текущего значения отображается символы  “ХХХ”.

       Отображение параметров контроля технологического процесса

       На  мнемосхемах требуется отображать параметры контроля технологического процесса. Для этого была используют типовую ячейку (рисунок 2) отображения параметров, которая  помогает оператору своевременно реагировать на сгенерированную тревогу, так как показывается место возникшей тревоги. К тому же типовая ячейка занимает минимум места на мнемосхемах, что немаловажно, так как технологический процесс имеет сложную структуру, содержащий большое количество исполнительных механизмов. 
Типовая ячейка представлена в виде прямоугольника с привязкой к месту установки. Прямоугольник делится горизонтальными линиями на три равных части по вертикали. В верхней части указывается позиция датчика по проекту, в средней - значение отображаемого параметра, в нижней – единица измерения.

       Рисунок2 – Типовая ячейка отображения параметра

       Для сигнализации предельных порогов параметра разработан следующий метод:  если порог верхний, то закрашивается верхняя часть, если нижний – нижняя часть. При нормальном состоянии все части имеют темно–серый цвет. При выходе значения за порог, область обозначения порога для данного параметра окрашивается в соответствующий цвет (рисунок 3). 
Типы порогов сигнализации:

• LoLo – значение меньше “Ниже нижнего порога”, красный цвет
• Lo – значение меньше “Нижнего порога”, желтый цвет
• Hi – значение больше “Верхнего порога”, желтый цвет
• HiHi – значение больше “Выше верхнего порога”, красный цвет.

       Рисунок 3– Типы порогов сигнализации

       Чтобы сократить время на анимацию типовых  ячеек, была сконфигурирована глобальная таблица порогов,  доступная всей системе. В глобальной таблице были определены цвета для порогов сигнализации. Такая таблица дает централизованное средство управления преобразованием системных данных. Если в дальнейшем появится необходимость изменить цвет или порог, то достаточно будет сделать изменения только в одном месте, в таблице порогов.

       Пример окна контроля и управления задвижкой

       Рисунок – Окно управления задвижкой

       В данном окне информация представлена по степени важности:

• Сигнализация аварии
• Состояние: “В работе”/ “В ремонте”
• Режим:“Местный”/”Дистанционный”
• Статус: “Открыта”/ “Закрыта”
• Панель управления

       Сигнализация  аварии – надпись ”Неисправность”  – выводится в верхней части окна, так как важно вовремя оповестить оператора о возникшей аварии. Поля ”Состояние” и ”Режим” расположены выше других объектов, так как от значения этих полей зависят возможности оператора по управлению секущей задвижки:

• если задвижка находится в состоянии ”В ремонте”, то возможен только местный режим управления и панель ”Управление” недоступна;
• если задвижка находится в  состоянии ”В работе” и в режиме ”Дистанционный”, то оператор может управлять задвижкой с помощью панели ”Управление.

       Режим “Mестный”/ “Дистанционный” выбирается аппаратно, переключением тумблера в шкафу автоматики.

       Подсистема  архивов (TrendWorX32)

       Графическое представление значений технологических  параметров во времени способствует лучшему пониманию динамики технологического процесса предприятия. Поэтому подсистема создания трендов и хранения информации о параметрах с целью ее дальнейшего анализа и использования для управления является неотъемлемой частью любой SCADA - системы.

       Тренды  реального времени (Real Time) отображают динамические изменения параметра  в текущем времени. При появлении нового значения параметра в окне тренда происходит прокрутка графика справа налево. Таким образом текущее значение параметра выводится всегда в правой части окна.

       Тренды  становятся историческими (Historical) после  того, как данные будут записаны на диск и можно будет использовать режим прокрутки предыдущих значений назад с целью посмотреть прошлые  значения. Отображаемые данные тренда в таком режиме будут неподвижны и будут отображаться только за определенный период

       Подсистема  архивов обеспечивает накопление и  представление текущих данных в  виде графических зависимостей от времени, а также является мощным средством  архивирования накапливаемой информации в базах данных с возможностью последующего извлечения и просмотра  на графиках.