Компьютерные технологии управления в технических системах SCADA-системы SCADA

Компьютерные технологии управления в технических системах SCADA-системы SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных). 1

Уровни автоматизации производства OLAP ERP MES SCADA 2

OLAP (On. Line Analytical Processing) Оперативный анализ данных Задачи: принятие стратегических решений на основе анализа деятельности предприятия Решение: анализ деятельности на основе срезов информации (Decision Cube) Пользователи системы: Руководитель/Высший менеджмент 3

ERP системы (Enterprise Resource Planning - управление ресурсами предприятия) Задачи: ü Управление финансами ü Управление взаимоотношениями с клиентами ü Управление взаимоотношениями с поставщиками ü Управление жизненным циклом продукта ü Управление персоналом ü Управление логистической сетью ü Управление производственной деятельностью ü Управление сервисными службами предприятия ü Управление нормативно-справочной информацией (НСИ) ü Управление материально-техническим обеспечением ü Управление техническим обслуживанием оборудования Решение: корпоративная информационная система - КИС Пользователи системы: работники финансово-хозяйственного управления (бухгалтерия, кадры, снабженцы, хозяйственные службы, 4 юристы и т. д. ).

MES (Manufacturing Execution System исполнительная система производства) Задачи: • · Контроль состояния и распределение ресурсов • · Оперативное/Детальное планирование • · Диспетчеризация производства • · Управление документами • · Сбор и хранение данных • · Управление персоналом • · Управление качеством продукции • · Управление производственными процессами • · Управление техобслуживанием и ремонтом • · Отслеживание истории продукта • · Анализ производительности Пользователи системы: Руководители производства, служба главного механика, главного инженера, главного технолога и т. д. Решение: MES - информационная и коммуникационная система производственной среды предприятия 5

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) — система диспетчерского контроля и сбора данных Задачи: управление оборудованием и технологическими процессами Решение: SCADA как система является подсистемой диспетчерского управления и частью системы автоматического управления Пользователи системы: диспетчеры и операторы технологических процессов 6

Определение SCADA - системы Под термином SCADA понимают: 1. Инструментальную программу или взаимосвязанный комплекс программ (программную платформу) для разработки программного обеспечения систем управления технологическим оборудованием (технологическими процессами) в реальном времени (АСУ ТП) и удаленного сбора данных (телемеханика); 2. Программно-технический комплекс (ПТК) систем управления технологическими процессами, предназначенный для сбора, обработки и анализа данных в режиме реального времени. Основные задачи, решаемые SCADA-системами: ü Обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, т. е. с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени. ü Обработка информации об управляемых процессах в реальном времени. ü Отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме (HMI сокр. от англ. Human Machine Interface — человеко-машинный интерфейс). ü Ведение базы данных реального времени с технологической информацией. ü Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями. ü Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса. ü Осуществление сетевого взаимодействия между промышленными компьютерами и контроллерами локальных подсистем. ü Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д. ) 7

Общие принципы построения SCADA - системы Двухуровневая система 8

• Многоуровневая система 9

Нижний уровень сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса; управление электроприводами и другими исполнительными механизмами; решение задач автоматического, логического, ситуационного управления и др. Верхний уровень автоматизированная разработка ПО системы автоматизации ; запуск и выполнение прикладных программ; сбор первичной информации от устройств нижнего уровня; обработка первичной информации; регистрация алармов (аларм - тревога, событие), трендов и исторических данных; хранение информации и ее последующей обработки; визуализация информации в виде мнемосхем, графиков, анимации и т. п. 10

Типовой программно-технический комплекс SCADA-системы Технические средства Различные типы ЭВМ ПЛК верхнего и нижнего уровня, коммуникационное оборудование, Средства отображения информации Устройства сопряжения с объектом (УСО) 11

Программное обеспечение ПО обработки данных на ЭВМ Основные задачи: • создание АРМ для отображения информации и управления объектами • вывод информации на устройства отображения в соответствующем мнемоническом виде • архивация данных в СУБД и просмотр архивов • обеспечение требований непротиворечивости данных • обеспечение защиты данных • интеграция в АСУ предприятия ПО ПЛК верхнего и нижнего уровня Основные задачи: • локальная обработка данных (выборка, масштабирование, переадресация, буферизация) • прием и передача данных по каналам связи (реализация требуемых протоколов связи, опрос контроллеров нижнего уровня) ПО контроллеров нижнего уровня Основные задачи: • прием информации с датчиков и преобразователей (устранение дребезга, буферизация, цифровая фильтрация) • локальный автоматический контроль и управление различным оборудованием (параллельно с решением обычных задач телемеханики) • сбор данных с устройств сторонних производителей (блоки локальной автоматики, приборы регистрации и пр. ) 12

SCADA как система диспетчерского управления Решаемые задачи: Взаимодействие с оператором (выдача визуальной и звуковой информации в удобном для оператора виде); Помощь оператору в принятии решений (функции экспертной системы); Автоматическая сигнализация об авариях в критических ситуациях; Выдача информационных сообщений на пульт оператора; Ведение журнала событий в системе; Извлечение информации из архива и предоставление ее оператору в удобном для восприятия виде; Подготовка отчетов. 13

SCADA как часть системы автоматического управления Автоматическое управление и регулирование; Программное управление последовательностью операций в системах управления и автоматизации; Адаптация к изменению условий протекания управляемого процесса; Автоматическое отключение исполнительных устройств при выполнении заранее заданных критических условий. 14

SCADA система Infinity. Suite – программно-инструментальный комплекс (пакет) для разработки SCADA и MES решений Сбор, обработка и хранение производственных и технологических данных Объединение производственных и технологических данных в единое информационное пространство Оперативное планирование, распределение и контроль ресурсов в режиме реального времени Диспетчеризация производственных и технологических процессов Формирование отчетности, сводок, балансов 15

Инструментальные средства Infinity. Factory Infinity. SCADA Infinity. Application. Server Infinity. ETL Infinity. History. Server Infinity. Reports Infinity. HMI Infinity. Indicators Infinity. Trends Infinity. Intercom Infinity. Alarms Infinity. Web. Server Infinity. History. Player Решения Infinity. Solutions Infinity. Power Infinity. Lab Infinity. LDS Infinity. Storage 16

свыше миллиона сигналов и показателей, обрабатываемых системой в реальном времени десятки распределенных коммуникационных узлов и диспетчерских пунктов тысячи мнемосхем, отчетов, сводок Применение стандартных промышленных протоколов Mod. Bus, CAN Поддержка OPC, OLE DB, ODBC для обмена данными Применение Visual Basic для описания скриптов 17

Сбор и обмен данными в масштабе реального времени Infinity. Server Обмен данными по Mod. Bus, IEC 870. 5, CAN, OPC DA, OPC AE Контроль доставки значений Контроль качества входящих и исходящих значений Управление масштабными объектами (250 тыс. сигналов, 16 каналов) Высокая производительность (80 тыс. оп/сек) Горячее резервирование Безопасный доступ к функциям 18

Infinity. Server– функциональные возможности Управление структурой дерева сигналов Управление свойствами сигналов Уведомление клиентских приложений об изменениях Пересчет физических значений в инженерные 19

Infinity. Server– функциональные возможности Опрос систем автоматики, осуществляемый только активным сервером Предоставление клиентам данных только с активного сервера Запись полученных значений одновременно в оба сервера Автоматическое переключение клиентов на активный сервер 20

Управление историей данных реального времени Infinity. History. Server Сбор данных по OPC DA, OPC AE Доступ к данным по OPC HDA, SQL Корректность и полнота истории Высокая производительность Резервирование потоков данных Безопасный доступ к функциям Резервное копирование БД истории 21

Мониторинг и управление технологическими процессами в масштабе реального времени Infinity. HMI Мониторинг и управление масштабным производством (сотни мнемосхем, тысячи параметров) Поддержка OPC DA для чтения и записи данных Безопасный доступ к экранам и функциям мнемосхем Широкий спектр функциональных возможностей для разработки мнемосхем 22

Infinity. HMI – функциональные возможности Управление слоями Функция «Весь документ» Анимация объектов Библиотека объектов 23

Infinity. HMI – функциональные возможности Active. X контейнер «Кнопка с экраном» Объект «Таблица» Поддержка форматов xml, grf, emf 24

Отображение изменений сигналов в виде графиков и таблиц Infinity. Trends Доступ к данным по OPC DA и OPC HDA Получение данных одновременно от нескольких источников Резервирование подключений к источникам Безопасный доступ к функциям Кэширование данных Возможность интеграции в другие приложения (Active. X) 25

Infinity. Trends – функциональные возможности Автоматическое и ручное масштабирование Несколько графиков в одном трендовом поле Настройка параметров тренда Многооконный режим Отображение нескольких реперных линий 26

Infinity. Trends – функциональные возможности Экспорт в Excel, emf Табличное представление Визуализация точек перегиба Статистические характеристики 27

Infinity. Alarms Визуализация и управления сообщениями об авариях и событиях Infinity. Alarms Доступ к данным по OPC AE Получение данных от нескольких источников одновременно Оповещение голосом Построковая печать Резервирование подключений к источникам Безопасный доступ к функциям Возможность интеграции в другие приложения (Active. X) 28

Infinity. Alarms – функциональные возможности Выделение цветом сообщений Гибкая настройка отображения сообщений 29

Infinity. Alarms – функциональные возможности Экспорт в Excel Фильтрация и сортировка сообщений Просмотр истории сообщений за период 30

Infinity. History. Player Проигрывание истории технологического процесса Infinity. History. Player Получение данных по OPC HDA Предоставление данных по OPC DA Гибкое управление проигрыванием Чтение с упреждением и оптимизация запросов 31

Infinity. History. Player– функциональные возможности Перемещение «ползунком» Пошаговое перемещение Прямое и обратное проигрывание Установка интервала проигрывания Изменение скорости проигрывания Воспроизведение истории в оперативном режиме 32

Разработка, формирование и управление отчетами в масштабах предприятия Infinity. Reports Создание сложных полнофункциональных отчетов Выбор данных из источников, поддерживающих интерфейсы OPC, ODBC, OLE DB, ADO Построение отчетов по требованию, расписанию или при возникновении заданного события Экспорт отчетов в различные форматы: XLS, XML, HTML, RTF, CSV Рассылка отчетов на принтер, е-mail, публикация в Web 33

Infinity. Reports – функциональные возможности Навигатор по объектам отчета Предварительный просмотр отчета в формате таблицы Excel Отображение диагностических сообщений и отладочной информации Инспектор свойств атрибутов объектов 34

Infinity. Reports – функциональные возможности Навигатор по сгенерированным отчетам Поиск заданий и отчетов в хранилище Мониторинг выполнения заданий на генерацию отчетов 35

Безопасность SCADA Методы повышения безопасности: ü Разграничение прав доступа между разными категориями пользователей; ü Защита информации (шифрование, секретность протоколов связи); ü Дистанционный контроль (безопасность оператора); ü Применение межсетевых экранов и др. 36

Выбор SCADA-систем Инструментальные свойства Эксплуатационные свойства Свойства открытости Экономическая эффективность 37

Варианты построения сложной SCADA-системы Локальный уровень Распределенная SCADA-система Глобальная SCADA-система SCADA - система на основе сотовой связи 38