7.7. Scada-системы
SCADA-система (Supervisory Control And Data Acquisition System) предназначена для эффективного управления функциями и процессами на удаленных объектах с использованием последовательных связей между главными и удаленными станциями [134]. SCADA-система собирает информацию с датчиков и приборов, обеспечивает интерфейс с оператором, сохраняет историю процесса и осуществляет автоматическое управление процессом в том объеме, в котором это необходимо. Для построения диспетчерских инженерных сетей выпускаются различные версии SCADA-систем, в том числе интегрированные с геоинформациоными системами (ГИС), которые позволяют осуществлять привязку информации к географическому положению клиентов. SCADA-системы могут совмещаться с территориально распределенными АСКУЭ.
Компоненты SCADA-системы:
мастер-станция (главная) с (без) интерфейсом оператора;
удаленные станции для локального управления;
телеметрическая сеть;
оборудование связи для передачи данных (DCE);
модули ввода/вывода для контроля и управления оборудованием.
Вариант построения SCADA-системы для сбора информации и управления процессами в системе теплоснабжения показан на рис. 7.14.
Мастер-станция в SCADA-системе получает массивы данных, периодически считывая и/или получая данные непосредственно из удаленных станций, а также напрямую или через субмастера обеспечивает координированный текущий контроль через интерфейс оператора. Интерфейсом оператора мастер-станции является персональный компьютер с оборудованием связи и соответствующим программным обеспечением (ПО). Программное обеспечение поддерживает системы баз данных, локальный интерфейс оператора, генерацию отчетов и прикладных программ. При большом количестве удаленных станций в качестве мастер-станции обычно используются достаточно мощные сервер-компьютеры. В небольших SCADA-системах применяются программируемые контроллеры или промышленные ПК, которые могу служить главной станцией и центральным компьютером.
Р и с. 7.14. SCADA-система для контроля за процессами теплоснабжения
Серверы на базе систем VAX, Windows или UNIX поддерживают одну или множество рабочих станций. Связь мастер-станции с локальной сетью осуществляется с помощью программного обеспечения.
Для больших приложений могут потребоваться субмастер-станции, которые:
собирают данные из удаленных станций внутри района;
поддерживают локальный интерфейс оператора для обслуживания района;
поддерживают регистрацию тревог и событий;
передают удаленным станциям данные и поддерживают команды управления;
осуществляют интерфейс с главной мастер-станцией.
Удаленная станция в SCADA-приложениях осуществляет:
контроль входов и выходов полевых устройств, таких как клапаны, измерительное оборудование и привода;
мониторинг состояния полевых устройств и регистрацию тревог;
передачу данных состояния в адрес мастер-станции и выполнение получаемых от нее команд.
Удаленные станции реализуются на программируемых контроллерах, выбор которых определяется из количества обслуживаемых входов/выходов и требований к памяти процессора. Для приложений, использующих несколько аналоговых входов-выходов, 32 или менее дискретных входов-выходов и полу– и дуплексный протокол, для связи с удаленной станцией можно использовать MicroLogix 1000 Allen Bradley, 1708 и 1716 RTU’s Zetron, Simatic, Nais, Ф-1766, Ф-1765, Advantech ADAM-4000/5000. При большом количестве входов/выходов используются контроллеры SLC 500, семейство PLC-5 Allen Bradley, Siemens Simatic S5 и S7, КР-300, M1732, M1708 и M1716 Zetron, ICP/DAS i7000 и i8000, Ш9327 и т.д.
Телеметрическая сеть обеспечивает порядок и пути соединений в SCADA-системе в масштабе реального времени, которые определяются топологией сети и типами каналов связи: проводными, волоконно-оптическими, РРЛ, беспроводными и т.д. Наличие серийно выпускаемых телефонных и GSM-модемов, а также радиомодемов и центральных мастер-станций, функционирующих в наиболее широко используемых диапазонах UHF/SHF, позволяет подобрать для каждой конкретной сети оборудование, обеспечивающее наиболее экономичное решение для связи с удаленными объектами.
К основным критериям при выборе систем относятся: шаг опроса, качество и ассортимент графического отображения, комплектность и параметры поддерживаемых контроллеров, интегрированность с другими сетевыми технологиями, количество и удаленность обслуживаемы рабочих станций, параметры аппаратуры для удаленного доступа (модемы) и т.д.
Базовые топологии SCADA-систем представлены в табл. 7.5.
Одна из популярных SCADA-систем TRACE MODE 6 с функцией GSM-управления сертифицирована на применение в АСКУЭ (измерительная аппаратура компании «Метран»), поддерживает более 2000 промышленных контроллеров. OPC-сервер предоставляет любым независимым программным приложениям высокоскоростной доступ к данным реального времени. Связь системы с интеллектуальными датчиками АСКУЭ может осуществляться через обычный последовательный порт с помощью HART-модема либо через мультиплексор посредством OPC-сервера.
Распределенная клиент/серверная система «КАСКАД» характеризуется высокой скоростью архивации данных; возможностью регистрации по апертуре (запись в базу данных только при изменениях параметров); реализацией алгоритмов обработки информации непосредственно на сервере. Имеет удобные средства просмотра оперативной и исторической информации: подробные мнемосхемы, тренды, динамика и др. Совместима с любыми отечественными и зарубежными контроллерами, имеющими стандарт совмещения сетей OPC, а также стандарт сети Modbus Modicon. Разработанные модули доступа, учитывающие специфику конкретных устройств, предоставляют быстродействующие интерфейсы для обмена данными с контроллерами, счетчиками и др.
На отечественных предприятиях применяется широкая номенклатура SCADA-систем: Тrace Mode, Rockwell Software INTERCHANGE, FIX (Fix 32, Fix Dynamics), CIMPLICITY, Elipson, RS Wiev, InTouche, Sitex Jade Software, National Instruments Lookout Control Program, ТМ2000, Intellution. AEG Modicon, SquareD, Вариконт и др. Практически все системы совместимы с АСКУЭ или выполняют ее функции.
Таблица 7.5