Материал: 111111111

5. Понятие scada системы. Структура, виды.

SCADA - это процесс сбора информации реального времени с удаленных объектов для обработки, анализа и возможного управление этими объектами.

В SCADA-системах в большей или меньшей степени реализованы основные принципы, такие, как работа в режиме реального времени, использование значительного объема избыточной информации (высокая частота обновления данных), сетевая архитектура, принципы открытых систем и модульного исполнения, наличие запасного оборудования, работающего в «горячем резерве» и др.

Все современные SCADA-системы включают три основных структурных компонента.

Рис. Основные структурные компоненты SCADA-системы

Remote Terminal Unit (RTU) - удаленный терминал, осуществляющий обработку задачи (управление) в режиме реального времени.

Системы жесткого реального времени не допускают никаких задержек

Спектр воплощения RTU широк - от примитивных датчиков, осуществляющих съем информации с объекта, до специализированных многопроцессорных отказоустойчивых вычислительных комплексов, осуществляющих обработку информации и управление в режиме жесткого реального времени. Конкретная его реализация определяется конкретным применением. Использование устройств низкоуровневой обработки информации позволяет снизить требования к пропускной способности каналов связи с центральным диспетчерским пунктом.

Master Terminal Unit (MTU) - диспетчерский пункт управления (главный терминал); осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме мягкого реального времени. Одна из основных функций - обеспечение интерфейса между человеком-оператором и системой. MTU может быть реализован в самом разнообразном виде - от одиночного компьютера с дополнительными устройствами подключения к каналам связи до больших вычислительных систем и/или объединенных в локальную сеть рабочих станций и серверов.

Communication System (CS) - коммуникационная система (каналы связи), необходима для передачи данных с удаленных точек (объектов, терминалов) на центральный интерфейс оператора-диспетчера и передачи сигналов управления на RTU.

Виды:

CASE–средства (Computer Aided Software Engineering), предназначенные для программирования задач, реализуемых подсистемами нижнего уровня АСУТП на промышленных микроконтроллерах (ремиконтах);

ОСРВ - операционные системы реального времени: pSOS, VRTX, LynxOS, VxWorks, QNX, OS9 и др. [28, 29];

SCADA–системы (Supervisory Control And Data Acquisition), которые предназначены для автоматизированного конфигурирования АСУТП из таких элементов, как микроконтроллеры, компьютеры, технологические станции и т. д. и программирования задач, отнесённых к SCADA – уровню;

ПТК - программно-технические комплексы:

· Spectrum (Foxboro, США);

· Intelligent Automation Series (Foxboro, США);

· Centum, Yew Series (Yokogawa, Япония);

· СКАТ (Россия);

ЭСРВ - экспертные систем реального времени, к числу которых относятся:

· G2 (фирма Gensym);

· RTWorks (Talarian, США);

· COMDALE/C (Comdale Tech., Канада);

· COGSYS (SC, США);

· ILOG Rules (ILOG, Франция);

СУБД– системы управления базами данных.

MRP-системы (MRP – Material Requirements Planning) - автоматизированное планирование потребности в сырье и материалах для производства;

MRP II (Manufacturing Resource Planning) – планирование ресурсов предприятия;

ERP-системы (ERP - Enterprise Resource Planning – планирование/управление ресурсами предприятия с точки зрения бизнеса);

EAM-системы (EAM - Enterprise Asset Management - управление основными фондами и имуществом).

SCADA ПО ВЕРСИИ ГРЦЮК

Виды scada систем

Безопасность (safety).

Так как распределенные системы вовлекают в свою работу множество пользователей, машин и географически разделенных элементов, вопросы их безопасности получают гораздо большее значение, чем при работе обычных приложений, сосредоточенных на одной физической машине. 

Иерархический тип структур управления

Иерархическая структура – это многоуровневый набор взаимодействующих подсистем, каждая из которых несет свою функциональную нагрузку и ответственна за решение определенной задачи. В современных мехатронных системах, как правило, используется иерархия “сверху – вниз”, когда нижний уровень полностью подчинен вышестоящему.

Типовая структура

собирательный термин, имеющий отношение ко всему многообразию управляющих компьютерных устройств и их объединений, которые имеют целью обеспечить управление разнообразными процессами.

обычно строятся по трехуровневому принципу.

• Нижний уровень (полевой уровень, field) АСУ ТП представляет собой различные датчики (сенсоры) и исполнительные механизмы.

• Средний уровень (уровень контроллеров) состоит из программируемых логических контроллеров (ПЛК, в англоязычной литературе - PLC). Он как раз принимает полевые данные и выдает команды управления на нижний уровень. Управление в ПЛК осуществляется по заранее разработанному алгоритму, который исполняется циклически (прием данных – обработка – выдача управляющих команд).

• Верхний уровень - это уровень визуализации, диспетчеризации (мониторинга) и сбора данных. На этом уровне задействован человек, т.е. оператор (диспетчер). Если он осуществляет контроль локального агрегата (машины), то для его осуществления используется так называемый человеко-машинный интерфейс (HMI, Human-Machine Interface).

Система диспетчерского управления

3 вида

Dcs распределенная система управления обеспечивающая управление, в масштабе установки или целого цеха.

Основные элементы такой системы это функциональный узел на основе ПЛК узлы объеденины в разнородную сеть по различным интерфейсам (протокол соед. каждый с каждым)

Каждый узе выполняет набор задач

1. сбор и первичная обработка данных

2. управление частью исполнительных устройств участка

3. связь с другими узлами и системами, отображение данных участка и интерфейс.

Классическая SCADA однородная промышленная сеть

Четкая специализация узлов более развитый человеко-машинный интерфейс

Фильтрация и архивация текущих данных

Распределенная система управления

Особенности её заключаться в использовании пакетного управления ориентированного на регулирование системы, состоящий из последовательно связанных участков с обеспечением качества выхода конечного продукта. Используется в нефти-химической промышленности.

6. Понятие гсп, назначение. Функционально-иерархическая структура гсп.

Основные понятия ГСП.

Рассмотрим основные понятия Государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП), созданной в нашей стране в целях экономически и технически рационального решения проблемы обеспечения техническими средствами систем контроля, регулирования и управления технологическими процессами различных отраслей народного хозяйства.

По функциональному признаку все изделия ГСП разделены на следующие группы:

- получения информации о состоянии объекта управления;

- приема, преобразования и передачи информации по каналам связи;

- преобразования, хранения и обработки информации, формирования команд управления, связи с оперативным персоналом;

- использования командной информации для воздействия на управляемый объект.

В первую группу устройств входят измерительные и нормирующие преобразователи, другие устройства, используемые для контроля состояния объекта или его управляемых переменных.

Ко второй группе относят устройства для передачи информации на расстояние (например, устройства телемеханики).

Третья группа представляет собой устройства, предназначенные для формирования управляющих сигналов (т. е. командной информации): функциональные преобразователи, логические устройства, реле, программные устройства, регулирующие приборы, вычислительные устройства и комплексы, задающие элементы и др.

В четвертую группу входят исполнительные элементы и их компоненты: электрические, пневматические и гидравлические исполнительные механизмы, усилители мощности к ним, а также устройства представления информации.

На уровне ЕRP – Enterprise Resource Planning (планирования ресурсов предприятия) осуществляют­ся расчет и анализ финансово-эко­номических показателей, решают­ся стратегические административные и логисти­ческие задачи.

На уровне MES – Manufacturing Execution Systems (системы исполнения производством) – задачи управления качеством про­дукции, планирования и контро­ля последовательности операций технологического процесса, уп­равления производственными и людскими ресурсами в рамках тех­нологического процесса, техничес­кого обслуживания производ­ственного оборудования.

Эти два уровня относятся к задачам АСУП (автоматизированным системам управления предприятием) и технические средства, с помощью которых эти задачи реализуются – это офисные персональные компьютеры (ПК) и рабочие станции на их основе в службах главных специалистов предприятия.

7.Конструктивно-технологическая структура гсп.

УКТС(унифицированный комплекс технических средств) – это совокупность разных типов технических изделий, предназначенных для выполнения различных функций, но построенных на основе одного принципа действия и имеющие одинаковые конструктивные элементы.

АКТС(агрегатныйкомплекс технических средств)–это совокупность различных типов технических изделий и приборов, взаимосвязанных между собой по функциональному назначению, конструктивному исполнению, виду питания, уровню входных/выходных сигналов, создаваемая на единой конструктивной и программно-технической базе по блочно-модульному принципу. Примеры известных отечественных УКТС и АКТС приведены в табл. 1.

ПТК (программно-технический комплекс) –этосовокупность микропроцессорных средств автоматизации (программируемые логические контроллеры, локальные регуляторы, устройства связи с объектом), дисплейных панелей операторов и серверов, промышленных сетей, связывающих между собой перечисленные компоненты, а также промышленного программного обеспечения всех этих составных частей, предназначенная для создания распределенных АСУ ТП в различных отраслях промышленности. Примеры современных отечественных и зарубежных ПТК приведены в табл. 2.

Конкретные комплексы технических средств состоят из сотен и тысяч различных типов, типоразмеров, модификаций и исполнений приборов и устройств. [11,12,13]

Тип изделия – это совокупность технических изделий, одинаковых по функциональному назначению, единого принципа действия, имеющие одинаковую номенклатуру главного параметра.

Типоразмер – изделия одного и того же типа, но имеющие свои конкретные значения главного параметра.

Модификация– это совокупность изделий одного типа, имеющих определенные конструктивные особенности.

Исполнение– конструктивные особенности, влияющие на эксплуатационные характеристики.