Материал: 2113

ловеческого 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 человекомашинного 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 человекомашинного 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

31

стал осуществляться несколько позднее. К трудностям освоения в России новой информационной технологии, какой являются SCADAсистемы, 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:

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

2)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.

Контрольные вопросы

1.Что включает в себя первый этап развития автоматизированных систем управления технологическим процессом?

2.Что включает в себя второй этап развития автоматизированных систем управления технологическим процессом?

3.Что включает в себя третий этап развития автоматизированных систем управления технологическим процессом?

4.Поясните роль человека-оператора в системе диспетчерского управления.

5.Какие опасности стоят за применением систем диспетчерского управления?

6.Что такое SCADA-система (перевод сокращения)?

7.Что скрывает за собой понятие HMI/MMI?

8.Назовите две задачи, которые решаются при построении современных систем диспетчерского управления (SCADA-систем)?

3.2. 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. 5. Как правило, это двухуровневые системы, так как именно на этих уровнях реализуется непосредственное управление технологическими про-

32

цессами. Специфика каждой конкретной системы управления определяется используемой на каждом уровне программно-аппаратной платформой.

Рис. 5. Схема реализации обобщенной СКУ

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 сле-

дующие функции:

-сбор и обработку информации о параметрах технологического процесса;

-управление электроприводами и другими исполнительными механизмами;

-решение задач автоматического логического управления и др. Так как информация в контроллерах предварительно обрабатыва-

ется и частично используется на месте, существенно снижаются требования к пропускной способности каналов связи. В качестве локальных

33

PLC в системах контроля и управления различными технологическими процессами в настоящее время применяются контроллеры как отечественных, так и зарубежных производителей. 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 программ управления локальными контроллерами осуществляются 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.5). 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

34

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

Контрольные вопросы

1.Какие компоненты входят в обобщенную схему системы контроля и управления?

2.Как функционирует нижний уровень систем контроля и управления?

3.Назовите три функции локальных программируемых логических контроллеров, используемых в составе систем контроля и управления.

35