Щиты и пульты локальных САУ.
Щит и пульт – конструкции, используемые для установки средств автоматизации (контроля и управления, например, лампы сигнализации, визуализации, вторичные показывающие и самопишущие приборы, переключатели, кнопки и т. п.) и компьютерной техники, как на внешних так и на внутренних сторонах. Щит – объемная или плоская конструкция, предназначенная для размещения на вертикальной плоскости средств автоматизации и компьютерной техники и предоставления оперативному (операторы, диспетчеры) и обслуживающему персоналу информации о состоянии объекта управления и выполнения воздействий на ход технологического процесса этого объекта. Пульт – то же, что щит, но с размещением средств автоматизации и компьютерной техники на горизонтальной или наклонной плоскости.
По назначению щиты подразделяются: – местный – установлены средства автоматизации определённой частью технологического процесса. Размещается по месту непосредственно вблизи технологической установки;
– агрегатный – установлены средства автоматизации для одного (нескольких однотипных технологических установок, агрегатов – печь, котел, смеситель, экструдер и т. п.), расположенных в одном помещении;
– блочный – установлены средства автоматизации несколькими взаимосвязанными агрегатами комплексной установки. Размещается в особом помещении; – центральный – установлены средства автоматизации предприятия или его составной части (цеха, производства. Размещается (как правило) в диспетчерском помещении;
– вспомогательный – установлены неоперативные средства автоматизации (средств учета, релейные и защитные устройства, устройства и элементы питания). Размещается в различных помещениях, где это целесообразно для эксплуатации.
32. Локальные САУ непрерывными процессами: общая характеристика.
Распределенные системы управления (РСУ) (DCS) – применяются для управления непрерывными технологическими процессами, т. е., возобновление которых после останова зачастую связано с большими издержками. Отсюда вытекает главное требование к РСУ – 1) отказоустойчивость. Для РСУ отказ, а соответственно и оста-
нов технологического процесса, недопустим. Современные РСУ способны обрабатывать до 50000 переменных ввода/вывода, что соответствует большому предприятию. Из этого следует еще два требования к РСУ: 1. Масштабируемость. РСУ должна одинаково хорошо подходить для автоматизации как одной установки, так и для всего предприятия.
При этом система должна легко расширяться для того, чтобы охватить новые производственные участки (цеха). 2. Простота разработки и конфигурирования. Конфигурирование таких масштабных систем, как РСУ, – это тяжелый и долгий труд. Си-
стема должна предлагать набор предподготовленных программных компонентов и средств разработки. Из самого названия «распределенная система управления» становиться очевидным, что подобные системы могут охватывать множество территориально распределенных объектов.
33. Локальные САУ непрерывными процессами: законы регулирования
Важнейшей характеристикой регулятора является его временная реакция на управляющее воздействие u при внезапном отклонении . С учетом этой временной характеристики регуляторы непрерывного действия разделяют на три основных типа: П-регуляторы, И-регуляторы, Д-регуляторы. Пропорциональные регуляторы. Пропорциональный (П)-регулятор немедленно реагирует на внезапное отклонение регулируемой величины пропорциональным изменением управляющего воздействия u. Интегральные регуляторы. Интегральный (И)-регулятор реагирует на скачкообразное отклонение регулируемой величины постоянно возрастающим управляющим воздействием u.
Дифференциальный (Д)-регулятор не оказывает собственно регулирующего воздействия. Он действует по принципу упреждающей реакции на отклонение регулируемой величины. При этом управляющее воздействие u скачкообразно возрастает и медленно возвращается к своему первоначальному состоянию сочетании с другими основными типами регуляторов Д-регулятор ускоряет их регулирующее воздействие. Пропорционально-дифференциальные регуляторы. ПД-регуляторы согласно своей Д-составляющей немедленно реагируют на отклонение регулируемой величины значительным изменением управляющего воздействия, которое затем возвращается к постоянной величине ПД-регулятор не способен производить настройку на заданное значение. В связи с этим он почти не используется в промышленности.
Показатели качества САУ.
При эксплуатации САУ важным условием является обеспечение показателей качества процесса регулирования, которые определяются из переходного процесса, т. е. процесса, при котором САУ переводит ОУ из одного режима в другой. а) время регулирования tр – время, в течении которого, начиная с момента приложения воздействия к системе, отклонение регулируемой величины y(t) отличается от нового установленного (yзад)на ± 5 %. Характеризует быстродействие системы: чем меньше tр, тем лучше система реагирует на изменение задания и внешние возмущения. б) перерегулирование – отношение величины первого отклонения (от заданного значения) к заданному значению y зад 
Перерегулирование не должно превышать 10-30%. Характеризует колебательность системы.в) статическая ошибка (точность) – величина отклонения установившегося значения регулируемой величины y() от заданного yзад (её ещё называют остаточным отклонением) = yзад – y() . Характеризует точность системы: чем меньше , тем точнее си-стема устанавливает выходную переменную y на заданное значение
yзад. г) колебательность m – число колебаний регулируемой величины за время переходного процесса. д) степень затухания – отклонение разности двух соседних амплитуд колебаний направленных в одну сторону к первой из них
35. Локальные САУ дискретными процессами: общая характеристика
Системы класса PLC хороши для управления логической последовательностью технологических операций и оборудования с циклическим режимом работы в процессе изготовления изделия (не продукта, а именно изделия). Как правило, эти операции носят дискретный (т. е. прерывистый) характер и требуют очень быстрой реакции со
стороны автоматики. Обычно, система структурирована так, что каждая технологическая установка (машина, агрегат и т. п.) управляется своим контроллером. Типовые задачи таких систем: • пуск и остановка технологических установок; • управление конвейерными линиями (логическая последовательность действий узлов, механизмов, транспортеров);
• управление робототехникой; • управление позиционирующими устройствами (или позиционерами) – изменяющими положение изделия в пространстве во время
его обработки без остановки процесса обработки; • сигнализация, оповещение.
При этом для них характерны следующие аспекты:• быстрая реакция на дискретные события, т.е. высокоскоростное управление дискретными операциями (время выполнения всего цикла составляет не более 10-20 мс); • жесткая временная синхронизация работы нескольких узлов; • высокая степень автономности (практическое отсутствие операторского уровня); • отказоустойчивость системы управления не критична: в случае остановки технологический процесс возобновляется в короткие сроки и с минимальными потерями.
36. Локальные САУ дискретными процессами: типовые схемы блокировок и
сигнализации.
а) блокировочные связи, обеспечивающие наладочный режим Наладочные операции предназначены для опробования отдельных элементов или узлов конвейера, агрегата, станка (установка и выверка обрабатываемых изделий). б) блокировочные связи, обеспечивающие ограничение пути перемещения. в) блокировочные связи, обеспечивающие согласование работы отдельных узлов станка. Станки управляются отдельными блоками, не имеющими механических связей и поэтому возникает необходимость введения их в работу в определенной последовательности.
К таким узлам можно отнести: – механизм главного движения (привод);
– механизм подачи; – вспомогательные механизмы (зажим изделия, механизм уклона
пильной рамки и т.д.);– насосы смазки и т. п.
Типовые схемы сигнализации должны обеспечивать:
а) одновременную подачу светового и звукового сигналов,
б) съём звукового сигнала (нажатием кнопочного выключателя),
в) повторное срабатывание исполнительного устройства звуко-
вой сигнализации (при вторичном отклонении параметра) после его
отключения нажатием кнопочного выключателя.
37. SCADA-системы: решаемые задачи и особенности
Решаемые задачи. SCADA-система система диспетчерского управления) – программно-аппаратный комплекс для сбора данных, отображения (визуализации)и управления линией, участком.К основным задачам, решаемым SCADA-системами, относятся:• обмен данными и обработка информации в реальном времени с УСО (устройством связи с объектом). Этим устройством может быть как промышленный контроллер, так и модуль вво-да/вывода;• визуализация функционирования объекта управления на основе мнемосхем в понятной для человека форме человеко-машинного интерфейса (Human Machine Interface – HMI) в виде мнемосхем;• протоколирование (архивирование) и обработка процессных переменных и их архивирование;• протоколирование и обработка особых состояний (тревоги и события), аварийные сигнализации ;• генерирование отчетов о ходе технологического процесса;• обеспечение связи с внешними приложениями (базами данных,электронными таблицами, текстовыми процессорами и т. д.) В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES-систем.Особенности. Главная особенность SCADA-систем как процесса управления – наличие человека (диспетчера, оператора), действия которого обладают определенной спецификой:• диспетчер несет, как правило, общую ответственность за управление системой, которая, при нормальных условиях, только изредкатребует подстройки параметров;• большую часть времени диспетчер пассивно наблюдает за отображаемой информацией. Его активное участие в процессе управленияпроисходит нечасто, обычно в случае наступления критических событий – отказов, аварийных и нештатных ситуаций и т. д.;• действия диспетчера в критических ситуациях могут быть жестко ограничены по времени (несколькими минутами или даже секундами);• любое неправильное воздействие может привести к отказу (потере) объекта управления или даже катастрофическим последствиям.Обеспечение взаимодействия между человеком (диспетчером,оператором) и программно-аппаратным комплексом и есть задача человеко-машинного интерфейса (HMI). Очевидно, что чем лучше он организован, тем эффективнее дуэт «человек-система управления» способен решать поставленные задачи.Существует два основных подхода (или их комбинации) по реализации HMI :1. На базе специализированных операторских станций, устанавливаемых в центральной диспетчерской;2. На базе панелей операторов локального управления, устанавливаемых непосредственно в цеху поблизости к объектам управления.
38 SCADA-системы: общая структура и критерии выбора.
Работа SCADA – это непрерывный процесс сбора информации в реальном времени с удаленных точек (объектов) для обработки, анализа и возможного управления.Требование обработки реального времени обусловлено необходимостью оперативной доставки (выдачи) всех сообщений и данных на монитор SCADA-системы (оператора, диспетчера).Как правило, SCADA состоит из двух частей:
1. Среды разработки, где проектировщик рисует и программирует технологические мнемосхемы;2. Среды исполнения, необходимой для выполнения сконфигурированных мнемосхем в режиме runtime. Фактически это режим повседневной эксплуатации Критерии выбора. При оценке возможности использования SCADA-системы необходимо учитывать:
1. Общие характеристики:• объем обрабатываемых данных (производительность, поддержка стандартных сетевых протоколов и форматов данных);• взаимодействие с верхними уровнями управления;
• число инсталляций за рубежом и в СНГ (особенно применимость в промышленных АСУ);• цена.2. Освоение и поддержка:• качество документации: полнота и ясность описания; русификация и ее качество (экраны, подсказки, справочная система, всевозможные обозначения и т. д.).
• доступность диалога: наглядность представления необходимой информации на экране, удобство использования справочной системы, информативность оперативных подсказок и т. д.;• модификация системы при ее эксплуатации: коррекции мнемосхем и возможность внесения изменений в базу данных без остановки системы, полнота средств диагностики системы при сбоях и отказах, возможность наращивания функций системы,трудоемкость при инсталляции системы и т. д.;• наличие и качество поддержки: услуги организации разработчика в области обслуживания (в т. ч. консультации, которые необходимо проводить не только с программистами разработчиками по месту создания системы, но иногда по месту внедрения на объекте), освоение (обучение пользователей) и сопровождения (консультации, смены версий продукта, прочие услуги) системы.
39 Человеко-машинный интерфейс SCADA-систем на базе операторских станций.
Аппаратно станция оператора(диспетчера) SCADA-системы представляет собой персональный компьютер c адаптерами для подключения к сетям управления верхнего уровня (например, Industrial Ethernet). Она отличается от офисных компьютеров своим промышленным исполнением, а также ценой– в 3-5 раз выше.Системный блок может быть как настольного исполнения, так и для монтажа в стойку. Чаще применяется второй вариант для лучшей защищенности и предотвращения от несанкционированного доступа. На станции оператора устанавливаются программные пакеты визуализации технологического процесса, большинство из которых работают под управлением операционных систем семейства Windows.Существует две схемы подключения операторских станций к системе управления, а точнее, уровню управления. В рамках первой схемы каждая операторская станция подключается к контроллерам локальных САУ напрямую или с помощью промежуточного коммутатора. Подключенная таким образом операторская станция работает независимо от других станций сети, и поэтому часто называется одиночной.
40 Человеко-машинный интерфейс SCADA-систем на базе панелей оператора.
Однако часто операторские станции подключают к серверу или резервированной паре серверов, а серверы в свою очередь подключаются к промышленным контроллерам. Таким образом, сервер, являясь неким буфером, постоянно считывает данные с контроллера и предоставляет их по запросу операторским (клиентским) SCADA-станциям Как происходит информационный обмен? Для сопряжения операторской станции с промышленным контроллером на первой устанавливается специальное ПО, называемое драйвером ввода/вывода. Драйвер ввода/вывода поддерживает совместимый с контроллером коммуникационный протокол и позволяет прикладным программам считывать с контроллера параметры или наоборот записывать в него. SCADA-система обращается к драйверу ввода/вывода каждый раз, когда требуется обновление отображаемой информации или запись измененных оператором данных. Для взаимодействия пакета визуализации и драйвера ввода/вывода используется основной протокол OPC(OLE for Process Control) – протокол информационного обмена между различными приложениями, которые могут выполняться как на одном, так и на разных компьютерах. Современным решением, пришедшим на смену устаревшим кнопочным пультам управления, является использование панелей оператора локального мониторинга и управления (operator panels).Панель оператора представляет собой компактную вычислительную машину со встроенным жидкокристаллическим дисплеем. Для реализации функций управления панели снабжаются блоками кнопочного управления и/или сенсорными экранами.
41 Основные внешние механизмы обработки информации в SCADA-системах:
визуализация функционирования ОУ на основе мнемосхем (назначение и графи-
ческие элементы).
Назначение. Мнемосхема (экранная форма) – наглядное графическое изображение технологического процесса, интегрированное со средствами контроля и управления. Она является важнейшим источником информации о характере и структуре связей, текущем состоянии переменных (в том числе связанных с нарушением технологических режимов, авариями и т. п.) и позволяет оператору-технологу:• облегчить запоминание хода технологического процесса, поиска и опознания нужной информации, назначения устройств и органов управления для оперативного принятия правильных решений;• реализовывать адекватные способы действия (управления) приразличных режимах работы объекта управления. Графические элементы. Все SCADA-системы имеют в своем составе средства, позволяющие создавать как статические элементы мнемосхем (контурные изображения технологических аппаратов, трубопроводы и т. д.), так и оживлять (анимировать) эти элементы (создавать динамические объекты). В состав этих средств входят:• готовые библиотеки типовых графических элементов: технологических объектов (аппараты, механизмы, машины, трубопроводы и т. д.) и средств контроля и управления, служащие для отображения и управления процессом (данные библиотеки могут быть расширены пользователем);• наборы графических примитивов рисования (линия, прямоугольник, эллипс, кривые, текст) и средства их компоновки для создания собственных элементов).
42 Основные внешние механизмы обработки информации в SCADA-системах:
визуализация функционирования ОУ на основе мнемосхем (принципы построе-
ния).
Принципы построения. При большом разнообразии технологических процессов спроектировать хорошую мнемосхему во многом искусство, но можно рекомендовать общие принципы построения:
– лаконичность и наглядность – мнемосхема должна быть простой (контуры и пропорции аппаратов приближены к виду реальных прототипов), не должна содержать второстепенных элементов, а отображаемая информация четкой и конкретной, удобной для восприятия и дальнейшей переработки. На ней должно отображаться минимальное, но адекватное для контроля и управления количество переменных и органов управления, она не должна быть «перегружена» информацией для уточнения (второстепенные тренды), которую удобнее делать вложенной в виде всплывающих окон, вызываемых по требованию оператора;
– максимальная линейность изображения процесса, т.е. желательно выделять основную линию процесса, подчиняясь правилу естественной визуальности: чтение «слева направо» и «сверху вниз», минимальное применение параллельных контуров, что значительно упростит восприятие схемы;– автономность – обособление друг от друга участков мнемосхемы, соответствующих автономно контролируемым и управляемым
объектам и агрегатам. Эти обособленные участки должны быть четко
отделены от других, иметь завершенную, легко запоминающуюся и
отличающуюся от других структуру.– унификация – символы сходных объектов и процессов необходимо по возможности объединять и унифицировать;– визуальный акцент к элементам контроля и управления – в первую очередь должны быть выделены (размерами, формой или цветом) элементы, существенные для оценки состояния, принятия решения и воздействия на управляемый объект (т.е. помогают быстро ориентироваться, определять и устранять отклонения и неисправности);– учет человеческого фактора – мнемосхема должна разрабатываться и совершенствоваться с учётом мнения эксплуатирующего персонала.
43 Основные внешние механизмы обработки информации в SCADA-системах:
протоколирование (архивирование) и обработка процессных переменных.
Процессные переменные (т.е. технологические, далее, просто переменные) – это численные значения переменных (обычно, сигналы аналогового и дискретного ввода/вывода – AI, AO, DI, DO), определяющие текущее состояние технологического процесса. Их протоколирование(архивирование, на техническом жаргоне «история», и обработка позволяет оператору технологу:1. оценить динамику изменения переменных за длительный период времени, что полезно для понимания поведения процесса в различных (в том числе аварийных) ситуациях, а, следовательно, и пополнения знаний о конкретной технологии;2. установить причины возникновения различных аварийных и нештатных ситуаций. Так, изучив журнал аварийных сигнализаций,можно определить, какое именно действие привело к отклонению от регламента или аварии;3. оценить качество и эффективность управления на основе ретроспективного анализа ключевых переменных, что позволяет судить о том, в какой мере достигнута поставленная цель управления.Процессные переменные делятся на дискретные и аналоговые:• дискретная переменная (D) принимает конечное число значений из узкого диапазона. На практике под дискретной переменной чаще всего подразумевают величину булевского типа(двоичную), указывающую на одно их двух возможных состояний (выключено/включено, 0/1);• аналоговая переменная (A) принимает любую величину из ограниченного непрерывного диапазона значений Существуют две способа записи значений переменных в архивSCADA-систем . Интервал для каждой переменной настраивается индивидуально (0.5 с до 10 мин).2. Дельта-архивированиe – запись переменной в архив только тогда, когда изменение ее значения по сравнению с предыдущим значением (абсослютная разность) достигает определенной величины – дельты. Дельта настраивается пользователем и может быть выражена как в абсолютных единицах измерения, так и в процентах от шкалы.
44 Основные внешние механизмы обработки информации в SCADA-системах:
протоколирование и обработка особых состояний (тревоги и события), аварийные
сигнализации.
Характерной особенностью SCADA-систем является встроенный
механизм обработки особых состояний (Тревоги и События) с обеспечением их отображения, записи и печати:• тревоги – предупреждения о ненормальном ходе технологического процесса, как правило, требующие немедленной реакции оператора. Например, превышение какой-либо переменной заранее заданного предела (уставки), неожиданное отключение механизма, про-падание давления рабочей жидкости и т.п. Сообщения об этих тре-вогах передаются оператору, который должен подтвердить факт
его получения («квитировать»);• события – информация об изменениях в статусе технологического процесса (например, возврат переменной из аварийного состояния в нормальное) или о действиях обслуживающего персонала(например, регистрация оператора) и не предполагают немедленной реакции оператора. На основании тревог и событий формируется аварийная сигнали-зация (alarm) – оповещение оператора о наступлении определенного состояния, связанного с нарушением или угрозой нарушения хода технологического процесса.Наиболее часто используемые аварийные сигнализации для ана-логовых величин:Lo – нижняя предупредительная граница. В случае если процесс-ная переменная становится меньше Lo, генерируется предупредитель-ное оповещение.LoLo – нижняя аварийная граница. Если процессная переменная становится меньше LoLo, генерируется аварийная сигнализация.Hi – верхняя предупредительная граница. Если процессная пере-менная становится больше Hi, генерируется предупредительное опо-вещение. HiHi – верхняя аварийная граница. Если процессная переменная становится больше HiHi, генерируется аварийная сигнализация. DEV_HI (DEVIATION_HI) – верхняя граница отклонения (рассогласования) (по отклонению от заданного значения (предупредительное и аварийное)). Если разность (абсолютное значение) между двумя переменными становится больше DEV_HI, то генерируется аварийная сигнализация. Например, такую сигнализацию можно настроить у блока PID; в этом случае система будет сигнализировать об отклоне-нии регулируемой величины от уставки, превышающем границуDEV_HI. По аналогии можно настроить сигнализацию DEV_LO.ROC_HI (RATE_OF_CHANGE_HI) – верхняя граница скорости изменения (по скорости изменения переменной). Система отслежива-ет скорость изменения процессной переменной (первую производ-ную). Если скорость возрастания переменной выше границы ROC_HI,то генерируется аварийная сигнализация.
45 Архитектура системы архивирования SCADA-систем.
Для работы с базами данных истории в большинстве SCADA-систем используются СУБД MS SQL Server или MySQL (Oracle).Наиболее часто применяются следующие схемы архивирования:1. Каждая операторская станция накапливает на своем жестком диске собственный архив (или его часть) независимо от работы дру-гих станций. При этом станция имеет доступ как к своему архиву, так и к архиву, хранящемуся на соседней станции. Как правило, на каж-дой операторской станции устанавливается СУБД на базе SQL для ве-дения журнала аварийных сигнализаций и журнала действий операто-ра. Во многих системах архив процессных переменных также записы-вается в локальную базу данных и обслуживается движком на базе SQL. Таким образом архивы, хранящиеся на разных станциях, не синхронизируются и поэтому могут значительно отличаться друг от друга. Такая организация архивирования больше характерна для систем с одиночными операторскими станциями 2. При клиент-серверной архитектуре операторского уровня. история накапливается и хранится на общем сервере. В случае использования резервированной пары серверов система обеспечивает идентичность хранящихся на них экземпляров архива, проводя их периодическую синхронизацию. Операторские станции получают по за 3. Для долговременного хранения истории часто выделяют отдельный центральный сервер архива.Как правило, это мощная серверная платформа с дисками большой емкости и RAID-массивом. Главное предназначение CAS –это сбор и хранение технологической истории в течение нескольких лет. CAS берет исторические данные с общего сервера, обеспечивает их хранение и поставляет их операторским станциям (как, впрочем, и любому другому обратившемуся к ним клиенту). Такая схема архиви-рования позволяет освободить общий сервер и операторские станции от такой ресурсоемкой задачи как сбор истории. В некоторых системах сервер CAS резервируется.Система архивирования должна отвечать следующим требовани-ям: 1. Большая глубина (продолжительность) архива. Выражается в способности непрерывного архивирования технологических перемен-ных в течение нескольких лет. Архив накапливается в виде последовательно создаваемых частей определенного размера. Когда суммарный размер всех частей достигает угрожающего размера, система автоматически пересылает самые старые части на Backup-сервер или осуществляет их запись на съемный накопитель, тем самым высвобождая место под новые. 2. Производительность (скорость архивирования) и максимальное количество архивируемых переменных. Это достигается путем модификации стандартной СУБД (например, надстройки над SQL-сервером), что позволяет добиться более высокой скорости работы с базой данных, чем в обычных офисных приложениях. Например, про-дукт Wonderware Industrial SQL Server версии 9.0 позволяет записы-вать до 2000 аналоговых переменных в секунду и поддерживает в сумме до 60000 переменных, а система SIMATIC PCS7 Central ArchiveServer – до 120000 переменных.3. Поддержка открытых коммуникационных протоколов. Доступ к архиву со стороны клиентов должен быть возможен с использовани-ем стандартных, всем известных протоколов (например, OPC) или с использованием SQL-запросов. Это требование связано с тем, что ар-хивом пользуются не только операторские станции, входящие непо-средственно в состав SCADA-систем, но и сторонние пользователи такие как: удаленные клиенты, серверы приложений MES-систем (ра-бочая станция начальника цеха) и т. д
46 Действия операторов (диспетчеров) при работе со SCADA-системами.
Для диспетчера (оператора) механизмы обработки информации в SCADA-системах (визуализация, протоколирование и обработка особых состояний) сфокусированы на непосредственном наблюдении хода технологического процесса на экране монитора и ведении электронного журнала оператора. В нем регистрируются следующие действия оператора, выполняемые на операторской станции SCADA-системы:1. Вход/выход диспетчера из системы (system logon/logout);2. Квитирование (подтверждение) диспетчером аварийных сигнализаций (тревоги, события);3. Изменение процессных переменных – например, уставки y зад ,верхней или нижней границы технологического диапазона);4. Изменение настроек системы (если это допускается) (tuning).Журнал оператора отображается в табличной форме и по виду похож на журнал аварийных сигнализаций. В нем обычно фиксируется:1. Имя оператора;2. Права (уровень доступа) оператора;3. Дата и время совершения действия;4. Тип совершенного действия (например, изменение уставки температуры с 34.5 0 C на 35.0 0 C, остановка насоса и т. д.);5. Комментарий оператора (при необходимости).Журнал записывается в базу данных и может храниться как на операторской (диспетчерской) станции, так и централизованно на сервере (например, на том же, где хранится архив аварийных сигнализаций).В некоторых системах журнал действий оператора и журнал аварийных сигнализаций хранятся в одной базе данных и отображаются в единой форме. Это связано с тем, что в обоих случаях в основе регистрации лежит событийных подход.
47 Основные внутренние механизмы обработки информации в SCADA- системах: технология OPC (назначение, компоненты и схемы передачи данных).
OPC— семейство программных технологий для объединения разнородных систем автоматизации.Главной целью стандарта ОРС является предоставления разработчикам программ для SCADA-систем универсальный фиксированный интерфейс (т.е. набор функций) обмена данными с любыми устрой-ствами (например, независимость от конкретного типа контроллеров).До разработки стандарта ОРС SCADA-пакет нужно было адаптировать к новому оборудованию индивидуально. Существовали длинные списки «поддерживаемого оборудования», очень сложной была
техническая поддержка. При модификации оборудования нужно было
вносить изменения во все драйверы, каждый из которых поддерживал
протокол обмена только с одной клиентской программой. Число таких
драйверов доходило до сотен.После появления стандарта ОРС практически все SCADA-пакеты были перепроектированы как ОРС-клиенты, а каждый производитель аппаратного обеспечения стал снабжать свои контроллеры (PLC), модули ввода-вывода, интеллектуальные датчики и исполнительные
устройства стандартным ОРС-сервером. Благодаря также стандартизации интерфейса стало возможным подключение любого физического устройства (датчики, PLC, исполнительные механизмы) к любой SCADA, если они оба соответствовали стандарту ОРС. Схема передачи данных в системе автоматического управления
выглядит следующим образом физические устройства, получая данные от объекта управления, через интерфейс направляют данные в OPC-сервер. В OPC-сервере эти данные хранятся и, по запросу передаются OPC-клиенту (SCADA-системе).Основные внутренние механизмы обработки информации в SCADA-системах: технология OPC (основные спецификации).Стандарт ОРС состоит из следующих основных спецификаций:• ОРС DA (ОРС Data Access) — спецификация для обмена данными между клиентом (например SCADA) и аппаратурой (контроллерами, модулями ввода-ввода и др.) в реальном времени;• ОРС HDA (Historical Data Access) — спецификация для доступа
(чтение) и обработки (запись и изменение данных) сохраненных в архиве данных технологического процесса. Сервер обеспечивает унифицированный способ доступа с помощью DCOM технологии.• ОРС Alarms & Events (A&E) — спецификация для уведомления клиента о событиях и сигналах тревоги, которые посылаются клиенту по мере их возникновения.• ОРС Unified Architecture — набор спецификаций, не базирующийся на DCOM технологии. Наиболее распространенными спецификациями являются ОРСDA, реже ОРС HDA. Сервер ОРС DA является наиболее широко используемым в промышленной автоматизации. Он обеспечивает обмен данными (запись и чтение) между клиентской программой и физическими устройства-
ми. Данные состоят из трех полей: значение, качество и временная метка (предназначена для подтверждения существования определённого документа в определённое время). Параметр качества данных позволяет передать от устройства клиентской программе информацию о выходе измеряемой величины за границы динамического диапазона,
об отсутствии данных, ошибке связи и другие. В данной спецификации существуют четыре стандартных режима чтения данных из ОРС-сервера: 1) синхронный режим: клиент посылает запрос серверу и ждет от него ответ;2) асинхронный режим: клиент отправляет запрос и сразу же переходит к выполнению других задач. Сервер после выполнения функции запроса посылает клиенту уведомление и тот забирает предоставленные данные;3) режим подписки: клиент сообщает серверу список технологических переменных, значения которых сервер должен отправлять клиенту только в случае их изменения.4) режим обновления данных: клиент вызывает одновременное чтение всех активных технологических переменных. Такой метод уменьшает загрузку процессора обновлением данных, принимаемых из физического устройства. Спецификация ОРС HDA устанавливает стандарт на интерфейсы СОМ-объекта и методы его использования. Структура сервера и методы взаимодействия с клиентами полностью аналогичны общей идеологии ОРС и описанному выше ОРС DA. Например, ОРС клиент может подсоединяться к нескольким ОРС HDA-серверам разных производителей и быть установлен на разных компьютерах в сети Ethernet. Существует два типа HDA-серверов:
• сервер данных предыстории для построения графиков (трендов);• сервер для хранения данных в упакованном виде с возможностью их обработки и анализа. К функциям обработки и анализа данных относятся нахождение среднего, минимального и максимального значения и др. Работа с данными заключается в чтении, записи или изменении данных.Сервер ОРС UA устанавливает методы обмена сообщениями между ОРС-сервером и клиентом, не зависящие от аппаратно-программной платформы, от типа взаимодействующих систем и сетей:• обеспечивает надежную и безопасную коммуникацию, противодействие вирусным атакам;
• гарантирует идентичность информации клиента и сервера;
• обладает высокой нечувствительностью данных к помехам,
сбоям, вычислительным ошибкам.
Спецификация ОРС UA не предназначена для замены существующих ОРС-спецификаций, а дополняет и расширяет их возможности.