SCADA: в поисках идеала

По моим наблюдениям, большинство толковых специалистов АСУ, работающих со SCADA, проходят несколько стадий «эмоционального роста»: освоение какой-либо SCADA, поиск чего-то лучшего, идеи и попытки написания своего варианта, выработка философского отношения к проблеме и использование одного из существующих продуктов.

Да, бывают исключения. Например, встречаются сильно увлеченные и упорные энтузиасты, которые создают что-то работающее, но картины они не меняют совершенно.

Попробуем разобраться, почему так происходит и может ли быть выход из этого порочного круга.
Примечание: дальнейшие рассуждения будут касаться преимущественно коммерческих продуктов, но во многом справедливы и для проектов с открытым кодом, о которых будет сказано отдельно.

В первом приближении процесс работы со SCADA-системой сводится к нескольким действиям: выбор параметров обмена данными с ПЛК, разработка мнемосхем в специальном редакторе, настройка логирования событий и состояний параметров. Для обеспечения сложного поведения графических элементов мнемосхем и несложных математических расчетов используется написание скриптов или вообще предполагается, что достаточно средств простейшей анимации, настраиваемой в редакторе.

Такой подход во многом себя оправдывает — легко обучиться, можно быстро реализовать несложные проекты. По большому счету, можно даже не иметь минимальных знаний о программировании для начала работы.

Сегодня существует довольно большое количество SCADA-систем, различающихся по своим возможностям, стоимости, удобству разработки и т.д. Казалось бы, выбирай подходящий вариант и начинай творить доброе, светлое, вечное… Но тут-то и выясняется, что все не так просто.

Как только возникает необходимость в создании большого проекта с большим числом элементов на мнемосхемах или потребность в сколько-нибудь заметных объемах вычислений, сразу бросается в глаза очень низкая скорость работы. Особенно комично выглядит ситуация, когда приходится перекладывать расчеты на ПЛК, хотя его быстродействие несопоставимо ниже современных ПК. Чаще всего и об организации выполнения нескольких потоков также можно забыть.

Теперь, получив представление о трудностях, попробуем сформулировать требования к идеальной SCADA и посмотрим, можно ли решить проблему, если слегка выйти за рамки традиционной парадигмы.

Необходима высокая скорость работы. Это означает, что не должно быть никаких интерпретаторов, на выходе надо получить исполняемый машинный код.

Когда я впервые познакомился с Qt, то был просто поражен внутренней логичностью и богатством этой библиотеки. Как только возникает задача сделать что-нибудь, очень часто выясняется, что это уже практически реализовано в Qt и надо просто адаптировать под свои нужды.

Когда задача правильно сформулирована, остается ее просто реализовать, что я и начал делать некоторое время назад. К текущему моменту удалось реализовать минимальный джентльменский набор компонентов.

Созданный набор можно условно поделить на несколько групп.

Компоненты, предназначенные для обеспечения обмена данными с ПЛК

• Система тегов. Фактически, некоторый буфер между драйверами и другими частями библиотеки, обеспечивающий доступ к данным из различных компонентов программы.
• Драйвер-клиент для OPC DA2. По моему мнению, на данный момент это самый популярный способ обмена данными с ПЛК и довольно сложно найти хоть сколько-нибудь распространенное устройство без OPC-сервера.

• Система аварийных сообщений.
• Журналы технологических параметров.

• Построение графиков и трендов из журналов технологических параметров. Тут все классически — выбор и настройка отображения накопленных данных.
• Работа с аварийными сообщениями — вывод активных сообщений, подтверждение оператором (квитирование), доступ к архивной информации.
• Отображение различных элементов мнемосхем. Как показали опросы, в большинстве компаний используют собственные иконки для показа состояний технологического оборудования. По этой причине был создан компонент, позволяющий выводить графические изображения (в том числе и с эффектом мигания) в зависимости от значений тегов.
• Построение больших анимированных схем трубопроводов. Готовых аналогов мне не доводилось встречать ни в одной SCADA, а ведь потребность очевидна — попробуйте проложить маршрут в разветвленной системе с двумя — тремя сотнями задвижек.
• Набор компонентов для облегчения создания пользовательских элементов.

Конечно, предстоит пройти еще немалый путь, но уже сейчас просматривается несколько возможных направлений для применения, помимо собственно всех видов классических задач промышленной автоматизации:

• Создание утилит для решения побочных задач в уже существующих системах. Так например, мне довелось написать аналог Matrikon OPC Data Manager с более богатым функционалом, потратив на это всего около четырех часов и сэкономив довольно значительные средства.
• Разработка приложений для работы с научными приборами.
• Системы «умный дом».

Как-то незаметно для меня, мое хобби превратилось во что-то большее, вызывающее интерес у других людей. Появилась мысль превратить это творчество в стартап, но пока все упирается в недостаток людей, готовых разделить со мной эту работу. Если у Вас есть желание принять участие в развитии стартапа, встать у истоков новой компании или попробовать себя в роли сооснователя, напишите мне в личку.

Чуть больше информации можно найти на странице в Facebook.

Также буду очень благодарен за конструктивную критику и новые идеи.

И в заключение, небольшое видео FAQ:

Что такое система SCADA и как она работает?

SCADA – это мощная система управления, которая предназначена для сбора, анализа и визуализации данных из промышленного оборудования . Операторы могут просматривать критические измерения, такие как температура, вибрация, использование энергии и уровни по промышленному оборудованию.

Каковы примеры систем SCADA?

Системы SCADA широко используются в следующем:

• Нефть и газ. Мониторинг трубопровода и контроль. …
• Автоматизация завода/завода.
• Вода и сточные воды. Центры очистки воды и распределение. …
• Утилиты. Распределение электроэнергии от газового, угольного, ядерного. …
• Сельское хозяйство / орошение.
• Производство.
• Еда и напиток.
• Фармацевтический.

Что такое SCADA и почему он используется?

Термин SCADA обозначает контроль над контролем и системой сбора данных. Они используются для управления широким разнообразием снаряжения и нескольких серверов в Scada Industries и Scada Environments . … Как правило, системы SCADA используются для автоматизации сложных процессов, где контроль человека нецелесообразно.

Кто использует систему SCADA?

Некоторые из отраслей, которые используют SCADA в их повседневной работе, включают системы воды и сточных вод, электропенедионы, трансмиссионных и распределительных систем, а также нефтегазовые системы . Производственные предприятия, производственные мощности и системы массового транспорта также в значительной степени зависят от SCADA.

Какие компании используют scada?

5 лучших поставщиков SCADA

• Honeywell. Honeywell – это диверсифицированная технологическая и производственная компания, предоставляющая решения по всему миру. …
• Schneider Electric. Schneider Electric обеспечивает энергетические и автоматические цифровые решения для эффективности и устойчивости. …
• GE GRID Solutions. …
• abb. …
• Siemens Energy.

Сколько видов SCADA?

Существуют различные типы систем SCADA, которые можно рассматривать как архитектуры SCADA четырех разных поколений : первое поколение: монолитные или ранние системы SCADA, второе поколение: распределенные системы SCADA, третье поколение: сетевая SCADA Системы и.

Каковы преимущества SCADA?

Системы SCADA обеспечивают много преимуществ, включая повышение надежности, снижение затрат, повышение безопасности работников, большую удовлетворенность клиентов и улучшение использования . Их тревога и взгляды в реальном времени на операции могут помешать небольшим проблемам стать большими, а также могут ускорить время восстановления.

Как я могу выучить scada?

Если да, вам нужно узнать о контроле над контролем и сбором данных (SCADA) и программируемыми логическими контроллерами (PLCS).
…
Как учиться SCADA: шаг за шагом

1. Определите свои пробелы в знаниях. …
2. Начните исследовать. …
3. тщательно учиться. …
4. Зарегистрируйтесь в классе. …
5. Зарегистрируйтесь на онлайн -курсах и получите сертификацию.

Каковы ключевые особенности SCADA?

У вашей системы SCADA есть эти 5 функций?

• Аналоговые входы для живого мониторинга. Аналоговые входы позволяют мониторингу данных в реальном времени в вашей сети. …
• Управляющие реле (точки SBO) для удаленного доступа и управления. …
• Графический веб -интерфейс. …
• Значимые описания тревоги. …
• Промышленная долговечность.

Что может сделать SCADA?

Системы SCADA используются для контроля и контроля физических процессов , примерами которых являются передача электроэнергии, транспортировку газа и нефти в трубопроводах, распределение воды, светофоры и другие системы, используемые в качестве основы современного общества.

Какое лучшее программное обеспечение SCADA?

• Industoft Web Studio. Indusoft Web Studio-это простой в использовании, мощный и доступный. …
• Litmus Edge. Одна платформа для сбора, анализа и интеграции данных. …
• Genesis64. Следующее поколение в программном обеспечении HMI SCADA. …
• Зажигание Scada. …
• Simatic Scada. …
• action.net. …
• daqfactory. …
• eisbaer scada.

может ли SCADA работать без PLC?

Advertisements

ПЛК-это аппаратное устройство, scada -это система, которая работает в сочетании с ПЛК. Но HMI также является системой, которая работает в сочетании с PLC.

Является ли SCADA программное обеспечение?

Наблюдательный контроль и получение данных (SCADA) – это система программных и аппаратных элементов , которая позволяет промышленным организациям: … напрямую взаимодействовать с такими устройствами, как датчики, клапаны, насосы, двигатели и Подробнее через программное обеспечение для интерфейса человека (HMI).

Как работает SCADA с PLC?

Система SCADA имеет четыре функции: сборы данных, сетевая связь, презентация данных, управление данными и мониторинг. … RTUS (Удаленные телеметрические единицы) являются компьютерами, в данном случае – ПЛК (программируемый логический контроллер), который функционирует для сбора данных с датчиков и отправки их в Master Scada или HMI.

Как используется SCADA в энергетических системах?

Scada System собирает данные из различных электрических подстанций и соответственно обрабатывает их . ПЛК в подстанциях непрерывно контролируют компоненты подстанции и соответствующие передают это в центральную систему. Он отвечает за: повышение эффективности за счет поддержания допустимого диапазона коэффициента мощности.

Что такое недостатки PLC?

Недостатки PLC:

• Слишком много работы требуется при соединении проводов.
• У него есть работа с фиксированной цепью.
• Производители PLCS предлагают только архитектуру с закрытой контуром.
• PLC – это новая технология, чтобы потребовать обучения.
• Существует ограничение работы ПЛК в условиях высокой температуры, вибрации.

Является ли Scada аппаратное обеспечение?

SCADA – это система аппаратных и программных элементов, которая облегчает управление процессом . Эта центральная система управления состоят из оборудования связи, сетевых интерфейсов, устройств ввода/ вывода и программного обеспечения. Это позволяет организациям выполнять следующие функции: управлять промышленными процессами удаленно или локально.

Как работает SCADA?

Система SCADA состоит из аппаратных устройств и программного обеспечения SCADA, которые позволяют пользователю управлять и контролировать операции. Система SCADA может собирать, контролировать и анализировать данные, поступающие с завода или завода в реальном времени , что позволяет работникам контролировать и контролировать операции с большей видимостью.

где используется PLC Scada?

plc и scada используются для контроля и управления оборудованием для автоматизации процессов во многих различных отраслях, таких как телекоммуникации, контроль воды и отходов, энергия, нефть и газ и транспортировку.

Почему компании используют SCADA?

Приложения SCADA расширяют возможности бизнеса через удаленный мониторинг . Он часто используется для управления критическими функциями и сбора и входящих данных, которые помогают поддерживать свои операции плавно.

Какие ведущие компании SCADA?

Schneider Electric, Rockwell Automation и Emerson Electric являются ведущими игроками на рынке SCADA. Schneider Electric, Emerson Electric, Rockwell Automation, Abb, Siemens, Honewell International и Mitsubishi Electric, среди прочего, являются одними из ключевых игроков, предлагающих Scada Systems.

Что такое scada и plc?

Основное различие между ПЛК (или программируемого логического контроллера) и SCADA (контроль над контролем и сбором данных) заключается в том, что ПЛК является оборудованием, а SCADA (обычно) программное обеспечение , хотя некоторые будут Укажите, что SCADA является общей системой управления заводом, использующим аппаратные и программные элементы.

Разработка SCADA систем: программирование АСУТП

Система диспетчерского контроля и сбора данных (Supervisory control and data acquisition – далее «SCADA») объединяет аппаратные и программные элементы управления для автоматизации производственных процессов. Системы SCADA собирают, обрабатывают и классифицируют важные параметры о производительности системы. Эти данные собираются и отображаются на панели управления (мониторе и т.п.), что позволяет оператору принимать точные и быстрые решения на основе данных полученных в реальном времени.

Основываясь на своих широких возможностях, системы SCADA могут быть разработаны и запрограммированы для объекта практически любой сложности, бюджета или отрасли. Это могут быть как крупные производственные и перерабатывающие заводы, так и небольшие системы, такие как светофоры или устройства для наблюдения за домом. В тех случаях, когда требуется контроль и управление данными, SCADA может помочь упростить процесс.

Почему SCADA

При правильной реализации внедрение SCADA-системы приводит к масштабным улучшениям и повышению эффективности процессов, требующих мониторинга. В обрабатывающей промышленности такие системы могут определять достигаются ли поставленные цели по объему выпуска продукта или цели по обеспечению его качества.

Если на одном участке производственного процесса случается отклонение от нормы, то оператор получает информацию о характере и местонахождении неполадки, что позволяет быстро принять необходимые меры для устранения неисправности. Некоторые системы могут выполнять основные задачи без вмешательства человека, при достижении определенных пороговых значений, что позволяет выполнять, например, аварийные отключения или другие аналогичные действия.

Важно отметить, что система SCADA не заменяет промышленные системы управления , и она не может управлять заводом самостоятельно.

SCADA — это система для сбора и обработки данных от установленных промышленных датчиков и компонентов, позволяющая оператору принимать более обоснованные и оперативные решения.

Разработчик обязан рассматривать создание каждой SCADA-системы как часть более крупной промышленной системы управления для облегчения автоматизации на всех уровнях.

Компоненты системы SCADA

Системы SCADA базируются на пяти компонентах, которые в сочетании обеспечивают ее широкое применение в различных отраслях промышленности. Эти элементы работают совместно с датчиками для более глубокой автоматизации производственных процессов.

1. Устройства связи с объектом (УСО) или Удаленные терминальные устройства (Remote Terminal Units — RTU). Удаленные терминальные (или телеметрические) устройства являются одним из основных способов взаимодействия программного обеспечения SCADA с физическими компонентами системы. RTU существуют главным образом для контроля датчиков и исполнительных механизмов для передачи значений их выходных сигналов в центральный блок управления (на сервер).
2. Программируемые логические контроллеры (ПЛК илиProgrammable Logic Controllers — PLC). Функции ПЛК довольно сильно совпадают с функциями RTU. Оба микропроцессора способны считывать, обрабатывать и передавать результаты измерений. Однако ПЛК, как правило, предпочтительнее в локальных системах, поскольку они экономичны и способны работать на высоких скоростях передачи данных на короткие расстояния. RTU, напротив, могут быть предпочтительнее, когда система географически более распределена. Нет необходимости понимать тонкие различия между RTU и ПЛК при первом рассмотрении системы SCADA. Во многих случаях они взаимозаменяемы.
3. Компьютерные серверы. Серверы являются центром управления системой SCADA. Они собирают информацию с RTU и ПЛК, а также передают команды в обратном направлении на объект, что позволяет удаленно управлять компонентами системы. Каждое автоматизированное рабочее место (АРМ) оператора может взаимодействовать с несколькими серверами.
4. Человеко-машинный интерфейс (Human Machine Interface — HMI). Сгенерированный диспетчерским компьютером HMI представляет собой графический интерфейс, или проще говоря, графическую панель (монитор компьютера или ноутбука и т.п.), который отображает данные в удобной для человека форме. Контролируя и взаимодействуя с HMI, сотрудник может просматривать тренды или схемы, выполнять диагностику и изменять значения уставок в соответствии с новой информацией.
5. Инфраструктура связи. Инфраструктура связи формирует структуру, на которой взаимодействуют все другие компоненты системы.

Архитектура системы

Как можно понять из вышеописанного, невозможно полностью понять программирование SCADA, рассматривая отдельные ее части. Архитектура системы расширяет представление о SCADA, описывая способ взаимодействия компонентов друг с другом и образуя интегрированную сеть управления.

Данные, обрабатываемые программным обеспечением SCADA, поступают автоматически с датчиков, или реже заносятся вручную. Эти данные могут включать в себя измерения температуры, давления, напряжения или другие важные параметры. После каждой записи RTU или PLC передает новую информацию на сервер. Он в свою очередь обрабатывает и отображает данные измененного процесса графически на HMI панели, чтобы оператор мог легко воспринять информацию и предпринять оперативные действия. В некоторых случаях сам RTU или PLC могут быть запрограммированы на выполнение простых действий управления на основе результата измерения. На практике архитектура SCADA может быть довольно сложной, охватывающей сотни или тысячи различных компонентов и различные протоколы связи.

SCADA Программирование

Распространенным заблуждением является то, что SCADA — это то же самое, что распределенная система управления (РСУ или Distributed Control System — DCS). Хотя есть некоторые совпадения, учитывая, что DCS также контролирует производственные процессы, тем не менее, общая настройка систем отличается.

• В системе DCS упор делается на компьютерное управление процессами. Оператор может вмешиваться в систему, но человеческий анализ и вмешательство не являются основной целью системы DCS.
• Системы SCADA, напротив, нацелены в первую очередь на сбор данных таким образом, чтобы оператор мог принимать повседневные или экстренные решения о функционировании системы и корректировать необходимые параметры.

Эта разница также проявляется в разных методах программирования. DCS обычно в большей степени опирается на простые логические элементы для формирования контуров управления. Программирование SCADA сложнее, но в то же время более гибкое. Логические элементы все еще могут играть роль на уровне RTU и PLC, но для программирования SCADA требуется использование специализированного программного обеспечения для управления и отображения входных данных.

Когда используется специальное программное обеспечение, оно обычно разрабатывается на C (C++, WinCC) или аналогичном языке программирования. Как только эта программная разработка передается Заказчику, ему остается только ввести уставки для RTU, PLC и HMI с использованием графических интерфейсов. При этом оператор может изменять и просматривать уставки или настраивать схемы и диаграммы без необходимости написания программного кода.

SCADA-безопасность

Еще один элемент SCADA-системы, к которому следует относиться серьезно — это кибербезопасность. Первоначально системы SCADA разрабатывались с учетом дополнительных взаимодействий с человеком для проверки показаний датчиков и управления контрольными точками. Теперь многие из этих задач были автоматизированы с использованием интернет-протоколов, что резко повышает вероятность отказов за счет повышенной уязвимости к кибератакам. Эти атаки могут иметь форму взлома или вредоносного ПО, предназначенного для нарушения работоспособности технологии.

Для защиты от этих рисков программисты обязаны следовать рекомендациям SCADA по безопасности системы на каждом этапе процесса разработки, а также рекомендуется отдать им на аутсортинг услугу по установке ПО непосредственно на объекте, предотвращая любую возможность вмешательства третьих лиц и предоставляя Заказчику возможность контролировать процесс установки и отладки.

Где используется SCADA

Ряд различных отраслей полагаются на программы SCADA для оптимизации своей повседневной деятельности. К ним, например, относятся:

• Производство: контроль качества выпускаемой продукции, управление складскими запасами
• Управление движением: регулирование светофора, распределение и отслеживание мощности общественного транспорта
• Очистка и транспортировкаводы и сточных вод: мониторинг и регулирование расхода, автоматизированные циклы очистки, автоматизация электропривода
• Производство и распределение энергии: мониторинг и регулирование напряжения, управление выключателями, управление электросетями

При подготовке материала использовались источники:
https://habr.com/ru/articles/319318/
https://www.onsecrethunt.com/ru/what-is-a-scada-system-and-how-does-it-work/
https://gekoms.org/2020/05/02/scada-development/