Программируемые логические контроллеры

        InTouch (Wonderware) - США;

        Citect (CI Technology) - Австралия;

        FIX (Intellution ) - США;

        Genesis (Iconics Co) - США;

        Factory Link (United States Data Co) - США;

        RealFlex (BJ Software Systems) - США;

        Sitex (Jade Software) - Великобритания;

        TraceMode (AdAstrA) - Россия;

        Cimplicity (GE Fanuc) - США;

        САРГОН (НВТ - Автоматика) - Россия.

2.2 SCADA Genesis

Термин SCADA Genesis обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, расположенных на больших областях (между промышленной установкой и потребителем). Большинство управляющих воздействий выполняется автоматически RTU или PLC. 

Первостепенные функции управления обычно ограничиваются по уровням отмены или контролирующему вмешательству. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уставку для потока, и установить условия сигнализации, такие как - потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены и записаны. Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или PLC, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла. Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает — показания измерительного прибора и отчеты об отказе оборудования (алармы), соединенного со SCADA, по мере надобности. Далее данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI мог принять контролирующие решения - корректировать или прервать стандартное управление средствами RTU (PLC). Данные могут также быть помешены в Историю, часто основанную на СУБД, для построения трендов и другой аналитической обработки накопленных данных.

2.3 Основные задачи решаемые SCADA-системами

SCADA решают следующие задачи:

- Обмен данными с УСО (устройства 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.

-  Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.

- Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.

SCADA позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределенной архитектуре.

2.4 Основные компоненты SCADA

SCADA—система обычно содержит следующие подсистемы:

Драйверы или серверы ввода-вывода — программы, обеспечивающие связь SCADA с промышленными контроллерами, счетчиками, АЦП и другими устройствами ввода-вывода информации.

Система реального времени — программа, обеспечивающая обработку данных в пределах заданного временного цикла с учетом приоритетов.

Человеко-машинный интерфейс (HMI, англ. Human Machine Interface) — инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им. Программа-редактор для разработки человеко-машинного интерфейса.

Система логического управления — программа, обеспечивающая исполнение пользовательских программ (скриптов) логического управления в SCADA.

База данных реального времени — программа, обеспечивающая сохранение истории процесса в режиме реального времени.

Система управления тревогами — программа, обеспечивающая автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или компьютером.

Генератор отчетов — программа, обеспечивающая создание пользовательских отчетов о технологических событиях. Набор редакторов для их разработки.

Внешние интерфейсы — стандартные интерфейсы обмена данными между SCADA и другими приложениями. Обычно OPC, DDE, ODBC, DLL и т.д.

2.5 Концепции систем SCADA

Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, осуществляемого с участием человека. Большинство управляющих воздействий выполняется автоматически RTU или ПЛК. Непосредственное управление процессом обычно обеспечивается RTU или PLC, а SCADA управляет режимами работы. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уставку для потока, менять маршруты движения жидкости, заполнять те или иные емкости, а так же следить за тревожными сообщениями (алармами), такими как — потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены, записаны, и на которые оператор должен своевременно реагировать. Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или ПЛК, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.

Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает — показания измерительного прибора. Далее данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI мог принять контролирующие решения — корректировать или прервать стандартное управление средствами RTU/ПЛК. Данные могут также быть записаны в архив для построения трендов и другой аналитической обработки накопленных данных.

2.6 Web-SCADA

Под термином WebSCADA, как правило, понимается реализация человеко-машинного интерфейса (HMI) SCADA-систем на основе web-технологий.

Это позволяет осуществлять контроль и управление SCADA-системой через стандартный браузер, выступающего в этом случае в роли тонкого клиента.

Архитектура таких систем включает в себя WebSCADA-сервер и клиентские терминалы — ПК, КПК или мобильные телефоны с Web-браузером. Подключение клиентов к WebSCADA-серверу через Internet/Intranet позволяет им взаимодействовать с прикладной задачей автоматизации как с простой web или WAP-страницей. Однако на данном этапе развития WebSCADA еще не достигло уровня широкого промышленного внедрения, т.к. существуют сложности с защитой передаваемой информации. Кроме этого, реализация функций управления через незащищенные каналы связи противоречит соображениям безопасности любого промышленного объекта. В связи с этим, в большинтсве случаев Web интерфейсы используются в качестве удаленных клиентов для контроля и сбора данных.

3 DCS - распределённая система управления

     Распределённая система управления (англ. Distributed Control System, DCS) — система управления технологическим процессом, характеризующаяся построением распределённой системы ввода вывода и децентрализацией обработки данных.

РСУ применяются для управления непрерывными и гибридными технологическими процессами (хотя, строго говоря, сфера применения РСУ только этим не ограничена). К непрерывным процессам можно отнести те, которые должны проходить днями и ночами, месяцами и даже годами, при этом остановка процесса, даже на кратковременный период, может привести к порче изготавливаемой продукции, поломке технологического оборудования и даже несчастным случаям. Классическим примером непрерывного процесса является изготовление стекла в стекловаренной печи.

Сферы применения РСУ многочисленны

- химия и нефтехимия.

- нефтепереработка и нефтедобыча.

- стекольная промышленность.

- пищевая промышленность: молочная, сахарная, пивная.

- газодобыча и газопереработка.

- металлургия.

- энергоснабжение и т. д.

Требования к современной РСУ

- отказоустойчивость и безопасность.

- простота разработки и конфигурирования.

- поддержка территориально распределенной архитектуры.

- единая конфигурационная база данных.

- развитый человеко-машинный интерфейс.

     Распределённая система управления Centum CS3000

Распределённая система управления (DCS) Centum CS3000, производства компании Yokogawa Electric, Япония, предназначена для управления технологическими процессами практически любого масштаба в различных отраслях промышленности: нефтеперерабатывающей, нефтехимической, фармацевтической, целлюлозно-бумажной, газовой, энергетической и многих других.

DCS Centum CS3000  является открытой, исключительно надежной, отказоустойчивой и удобной в эксплуатации и обслуживании распределенной системой управления. Система организована по доменному принципу и гибко масштабируема, позволяя создавать единые системы управления территориально распределенными производствами, с возможностью наращивания функций управления в соответствии с растущими потребностями Вашего предприятия в процессе эксплуатации и развития, значительно сокращая общие издержки производства и потери, обусловленные простоями.

Системы управления CENTUM обеспечивают

     - сбор, хранение и анализ данных технологического процесса;

     - безопасное ведение технологических процессов;

     - решение задач оптимального управления;

     - устойчивость процессов регулирования и оптимизации;

     - управление периодическими процессами;

     - взаимодействие с подсистемами верхнего и нижнего уровня практически по любым промышленным стандартным протоколам.

Основные достоинства системы

- гибкая система двойного резервирования на всех уровнях, обеспечивающая феноменальные показатели наработки на отказ и доступности;

- гибкая конфигурация каждого рабочего места оператора с возможностью независимого накопления исторической информации;

- доменный принцип организации позволяет организовать системы управления любого масштаба с истинно распределенным управлением;

- высокая плотность каналов модулей ввода/вывода (64-х канальные модули дискретных сигналов);

-   высокая скорость передачи данных по внутренней шине (шина ESB, скорость 128 Мбит/с);

-    два монитора на одной станции оператора;

-    специализированная клавиатура для работы в тяжелых промышленных условиях, позволяющая осуществлять прямой доступ к любому технологическому окну одним нажатием;

-    связь с подсистемами верхнего и нижнего уровней:

- двусторонний обмен информацией с системами управления предприятием с использованием протокола OPC;

      - двусторонний обмен информации с подсистемами нижнего уровня практически по любым стандартным протоколам;

-    функция виртуального тестирования, позволяющая выполнять отладку алгоритмов управления и  прикладного программного обеспечения как с подключением полевых станций управления, так и без подключения.

Архитектура системы Centum CS

Рисунок 5. Архитектура системы Centum CS: HIS - станция оператора, ENG - инженерная станция, PRM - менеджер ресурсов КИП, FCS - полевая станция управления, Remote Node - узел удалённого управления.

Система управления CENTUM CS3000 относится к классу распределенных интегрированных систем управления технологическими процессами и предприятиями. Доменная архитектура системы, каждый домен которой включает в себя максимально 64 станции, из них до 16 станций оператора, с максимальным количеством станций на всю систему до 256, обеспечивает уникальные характеристики масштабируемости с гарантированным временем реакции системы на любые события. Двойное резервирование на всех уровнях системы и полевая станция управления с двойным «горячим» резервированием и полной синхронизацией между ведущим и резервным контроллером, реализованным на низком программно-аппаратном уровне, обеспечивают высокоскоростное безударное переключение (менее 30 мс) с отказавшего компонента на резервный, позволяя достичь очень высоких показателей надежности и долговременной стабильности работы системы управления и технологического процесса в целом.

21