Полная версия

Главная arrow Информатика arrow Интегрированные автоматизированные системы управления химическими производствами и предприятиями

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

Автоматизированные системы управления технологическими процессами и системы диспетчерского управления и сбора данных — SCADA-системы. Функциональные возможности и задачи, решаемые SCADA-системами

АСУ ТП, автоматизированные системы управления технологическими процессами, обеспечивают автоматизированный сбор, хранение и обработку информации о ходе протекания технологического процесса, а также выдачу управляющих воздействий на объект управления (ОУ) в соответствии с принятым критерием управления.

Возможны три основных варианта реализации АСУ ТП.

  • 1. Централизованная АСУ ТП, в которой используется управляющая вычислительная машина (УВМ) для сбора, обработки информации о необходимых сигналах и выработки управляющих воздействий.
  • 2. Иерархическая АСУ ТП, в которой УВМ используется для управления настройками отдельных систем управления (автоматических регуляторов).
  • 3. Децентрализованная или распределенная АСУ ТП характеризуется наличием ряда автономных простых подсистем, в каждой из которых имеется контроллер, а координация их работы осуществляется с автоматизированного рабочего места оператора.

Основные функции АСУ ТП выполняются SCADA-системами. SCADA-системы решают следующие задачи:

  • — обмен данными с «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.

Структура SCADA-систем

Все современные SCADA-системы включают три основных структурных компонента (рис. 2.8).

  • 1. Remote Terminal Unit (RTU) — удаленный терминал, осуществляющий обработку информации в режиме реального времени.
  • 2. Master Terminal Unit (MTU) — диспетчерский пункт управления (главный терминал); осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме мягкого (квази-) реального времени; одна из основных его функций — обеспечение интерфейса между человеком-оператором и системой (HMI, MMI). В зависимости от конкретной системы MTU может быть реализован в самом разнообразном виде от одиночного компьютера с дополнительными устройствами подключения к каналам связи до больших вычислительных систем (мэйнфреймов) и (или) объединенных в локальную сеть рабочих станций и серверов.
Основные структурные компоненты SCADA-системы

Рис. 2.8. Основные структурные компоненты SCADA-системы

3. Communication System (CS) — коммуникационная система необходима для передачи данных с удаленных точек (объектов, терминалов) на центральный интерфейс оператора-диспетчера и передачи сигналов управления на RTU (или удаленный объект в зависимости от конкретного исполнения).

Удаленные терминалы

Главная тенденция развития удаленных терминалов — увеличение скорости обработки и повышение их интеллектуальных возможностей. Современные терминалы строятся на основе микропроцессорной техники, работают под управлением операционных систем реального времени, при необходимости объединяются в сеть, непосредственно или через сеть взаимодействуют с интеллектуальными электронными датчиками объекта управления и компьютерами верхнего уровня.

Конкретная реализация RTU зависит от области применения. Это могут быть специализированные (бортовые) компьютеры, в том числе мультипроцессорные системы, обычные микрокомпьютеры или персональные ЭВМ (PC); для индустриальных и транспортных систем существует два конкурирующих направления в технике RTU — индустриальные (промышленные) PC и программируемые логические контроллеры (ПЛК).

Промышленные компьютеры представляют собой, как правило, программно-совместимые с обычными коммерческими PC машины, но адаптированные для жестких условий эксплуатации: буквально для установки на производстве, в цехах, газокомпрессорных станциях и т. д. Адаптация относится не только к конструктивному исполнению, но и к архитектуре и схемотехнике, так как изменения температуры окружающей среды приводят к дрейфу электрических параметров. В качестве устройств сопряжения с объектом управления данные системы комплектуются дополнительными платами (адаптерами) расширения.

ПЛК представляют собой специализированные вычислительные устройства, предназначенные для управления процессами (объектами) в реальном времени. ПЛК имеют вычислительное ядро и модули ввода-вывода, принимающие информацию (сигналы) с датчиков, переключателей, преобразователей, других устройств и контроллеров, и осуществляющие управление объектом, выдачей управляющих воздействий на приводы, клапаны, переключатели и другие исполнительные устройства. Современные ПЛК часто объединяются в сеть (RS-485, Ethernet, различные типы индустриальных шин), а программные средства, разрабатываемые для них, позволяют в удобной для оператора форме программировать и управлять ими через компьютер, находящийся на верхнем уровне SCADA-системы диспетчерском пункте управления (MTU).

Диспетчерские пункты управления

Главной тенденцией развития MTU является переход большинства разработчиков SCADA-систем на архитектуру клиент-сервер, состоящую из четырех функциональных компонентов.

  • 1. User (Operator) Interface (интерфейс пользователя/оператора), исключительно важная составляющая SCADA-систем.
  • 2. Data Management (управление данными) — отход от узкоспециализированных баз данных в сторону поддержки большинства корпоративных реляционных баз данных.
  • 3. Networking & Services (сети и службы) — переход к использованию стандартных сетевых технологий и протоколов.
  • 4. Real-Time Services (службы реального времени) дают возможность сконцентрироваться на требованиях производительности для задач реального времени.

Каналы связи

Каналы связи для современных диспетчерских систем отличаются большим разнообразием: выбор конкретного решения зависит от архитектуры системы, расстояния между диспетчерским пунктом (MTU) и RTU, числа контролируемых точек, требований по пропускной способности и надежности канала, наличия доступных коммерческих линий связи.

Тенденцией развития CS как структурного компонента SCADA- систем можно считать использование не только большого разнообразия выделенных каналов связи, но также и корпоративных компьютерных сетей и специализированных индустриальных шин.

Функциональная структура SCADA-систем

Можно выделить четыре основных функциональных компонента систем диспетчерского управления и сбора данных — человек-оператор, компьютер, взаимодействующий с человеком, компьютер, взаимодействующий с объектом управления, и объект управления, а также пять функций человека-оператора в системе диспетчерского управления:

  • 1) планирование последовательности действий;
  • 2) обучение компьютерной системы на последующие действия;
  • 3) отслеживание результатов работы системы;
  • 4) вмешательство в процесс в случае аварийных ситуаций, когда автоматика не может справиться, либо при необходимости изменения параметров настройки систем регулирования;
  • 5) самообучение в процессе функционирования системы.

Основные требования к диспетчерским системам управления

К SCADA-системам предъявляются следующие основные требования:

  • — надежность системы (технологическая и функциональная);
  • — безопасность управления;
  • — точность обработки и представления данных;
  • — простота расширения системы.

В настоящее время для управления технологическими процессами используются как отечественные (Trace Mode, Master SCADA, КРУГ-2000, GE HMI SCADA iFIX компании ИНДАСОФТ), так и зарубежные (InTouch фирмы Wonderware, WinCC фирмы Siemens и др.) SCADA-системы.

SCADA-система компании Adastra

SCADA-система компании Adastra Trace Mode (Российская Федерация) (https://www.adastra.ru) широко применяется в энергетике, в атомной, химической, нефтяной, газовой, пищевой промышленности, в черной и цветной металлургии, транспорте и др.

SCADA-системы Wonderware

SCADA-системы компании Wonderware занимают лидирующие позиции в мире, их функциональность постоянно расширяется:

— Wonderware HMI/SCADA (https://www.wonderware.ru/hmi- scada/);

  • — Wonderware In Touch HMI (https://www.wonderware.ru/hmi- scada/intouch/);
  • — Wonderware Citect SCADA (https://www.wonderware.ru/hmi- scada/citect-scada/).
 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>