SCADA-системы SCADA от англ Supervisory Control And Data

SCADA-системы SCADA (от англ. Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных). 1

Уровни автоматизации производства OLAP ERP MES SCADA 2

OLAP (Online 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: Высший менеджмент/Руководитель 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, юристы и т. д. ). 4

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 Решение: Пользователи системы: MES - информационная и Руководители производства, коммуникационная система служба главного механика, производственной среды главного инженера и т. д. предприятия 5

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) — система диспетчерского контроля и сбора данных Задачи: Управление технологическими процессами Решение: SCADA как система диспетчерского управления и как часть 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 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 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. ü Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д. ) 7

Общие принципы построения SCADA - системы Двухуровневая система 8

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, 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 последующей обработки; визуализация информации в виде мнемосхем, графиков и т. п. ; возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как "единое целое". 9

• Многоуровневая система 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 технологическими процессами (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 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 регулирование; Управление последовательностью операций в системе автоматизации; Адаптация к изменению условий протекания технологического процесса; Автоматическая блокировка исполнительных устройств при выполнении заранее заданных критических условий. 14

SCADA система Infinity. Suite – программно-инструментальный комплекс для разработки SCADA и MES решений Сбор, обработка, 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/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 Гибкая настройка правил генерации сообщений Доступ к событиям по OPC AE, UDP Прием квитирования сообщений 20

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 21

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 (40000/сек) Резервирование потоков данных Безопасный доступ к функциям Резервное копирование БД истории 22

Infinity. History. Server– функциональные возможности Гибкая настройка состава сохраняемой информации Настройка времени хранения Ведение одновременно нескольких архивов 23

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 24

Infinity. HMI – функциональные возможности Управление слоями Функция «Весь документ» Анимация объектов Библиотека объектов 25

Infinity. HMI – функциональные возможности Active. X контейнер «Кнопка с экраном» Объект «Таблица» Поддержка форматов xml, grf, emf 26

Infinity. HMI – функциональные возможности Сценарии на Visual Basic Назначение сценариев Обработка действий пользователя 27

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) 28

Infinity. Trends – функциональные возможности Автоматическое и ручное масштабирование Несколько графиков в одном трендовом поле Настройка параметров тренда Многооконный режим Отображение нескольких реперных линий 29

Infinity. Trends – функциональные возможности Экспорт в Excel, emf Табличное представление Визуализация точек перегиба Статистические характеристики 30

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) 31

Infinity. Alarms – функциональные возможности Выделение цветом сообщений Гибкая настройка отображения сообщений 32

Infinity. Alarms – функциональные возможности Экспорт в Excel Фильтрация и сортировка сообщений Просмотр истории сообщений за период 33

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 34

Infinity. History. Player– функциональные возможности Перемещение «ползунком» Пошаговое перемещение Прямое и обратное проигрывание Установка интервала проигрывания Изменение скорости проигрывания Воспроизведение истории в оперативном режиме 35

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 36

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 37

Infinity. Reports – функциональные возможности Навигатор по хранилищу заданий и отчетов Настройка параметров задания на генерацию отчета Настройка расписания выполнения задания 38

Infinity. Reports – функциональные возможности Навигатор по сгенерированным отчетам Поиск заданий и отчетов в хранилище Мониторинг выполнения заданий на генерацию отчетов 39

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. 40

Выбор SCADA-систем Инструментальные свойства Эксплуатационные свойства Свойства открытости Экономическая эффективность 41

Инструментальные свойства (важны для системных интеграторов) Быстрота разработки проекта; Легкость освоения; Поддерживаемые средства коммуникации; Наличие функций для сложной обработки данных; Наличие языков МЭК 61131 -3 и универсального алгоритмического языка типа Visual Basic; Степень открытости для разработчика (поддержка СОМ и Active. X); Качество технической документации; Наличие режима эмуляции оборудования для отладки; Наличие внутренних графических редакторов, позволяющих отказаться от внешних; Поддержка типовых графических форматов файлов; Качество технической поддержки. 42

Эксплуатационные свойства (важны для конечного пользователя) Робастность (нечувствительность к ошибкам пользователя, в исходных данных); Надежность; Информационная защищенность; Наличие средств сохранения данных при внештатных ситуациях, отключения питания, сбоев; Наличие автомата перезапуска системы при ее зависании после прерывания питания; Поддержка резервирования SCADA (операторской станции, сетевых сервисов, клиентских рабочих станций, резервное копирование данных) Поддержка переключения экранов с различной детализацией изображений, поддержка нескольких мониторов. 43

Степень открытости Открытость для программирования (подключение программных модуле, написанных другими производителями); Совместимость с аппаратурой и базами данных других производителей (ОРС, OLE DB); Открытость системы программирования (поддержка МЭК 61131 -3); Применение веб-интерфейса (доступ к SCADA с любой точки мира). 44

Экономическая эффективность Масштабируемость; Модульность; Стоимость обслуживания; Условия обновления версий; Надежность поставщика, наличие опыта практического применения; Стоимость обучения; Стоимость технической поддержки; Методы ценообразования. 45

Варианты построения сложной SCADAсистемы Локальный уровень Распределенная SCADA-система Глобальная SCADA-система SCADA - система на основе сотовой связи 46

Пример графического интерфейса оператора 47

Пример графического интерфейса оператора 48