автоматизированные системы управления технологическими процессами

Современное предприятие для повышения количества и качества производимой продукции стремится к автоматизации, как отдельных технологических процессов, так и всего производства в целом. Для этого надо увязать все активные (ведущие - Master) и пассивные (ведомые - Slave) устройства, как показывает практика, от разных производителей, в единую информационную сеть, где взаимодействие между ними происходит при помощи программно-логических протоколов связи (правила обмена данными внутри сети). Такая сеть называется промышленной сетью.

2.1. Общие сведения о сетях

Крупные производственные установки требуют использования нескольких децентрализованных систем управления, связанных друг с другом мощной информационной сетью, способной работать в сложных промышленных условиях. Современная промышленная сеть имеет две особенности: распределенный характер и цифровой способ обмена данными.
Сети можно разделить:
1. По совместимости протоколов связи: открытые и закрытые.
Закрытые системы (closed/proprietary systems) - работают по индивидуально разработанным протоколам связи и поддерживаются только одним производителем. Открытые системы (open systems)- поддерживаются несколькими производителями оборудования.
 
2. По приоритету участников сети. Одноранговые сети, сети равноправного доступа – все участники равноправны. Нет иерархии среди участников и нет выделенного (dedicated) сервера. Как правило, каждый участник функционирует и как клиент, и как сервер; иначе говоря, нет отдельного контроллера или компьютера, ответственного за администрирование всей сети. Все пользователи самостоятельно решают, какие данные на своем компьютере сделать общедоступными по сети. Используются если число пользователей не велико, и нет необходимости в записи файлов и ресурсов, конфигурации и администрировании.
Сети на основе сервера, сеть клиент-сервер.Если к сети подключено более 30 пользователей, то одноранговая сеть, где пользователивыступают в роли и клиентов и серверов, может оказаться недостаточно производительной. Поэтому большинство сетей использует выделенные серверы. Такой сервер обеспечивает авторизацию и допуск клиента к файлам, ресурсам, приложениям, если со стороны клиента возникает запрос. Ониоптимизированы для быстрой обработки запросов от сетевых клиентов и для управления защитой файлов и каталогов.
Сервером называется абонент (узел) сети, который предоставляет свои ресурсы другим абонентам, но сам не использует ресурсы других абонентов. Серверов в сети может быть несколько, и не обязательно сервер – самый мощный компьютер. Выделенный сервер – это сервер, занимающийся только сетевыми задачами. Невыделенный сервер может заниматься помимо обслуживания сети и другими задачами.
Клиентом (рабочей станцией) называется абонент сети, который только использует сетевые ресурсы, но сам свои ресурсы в сеть не отдает. В принципе, каждый компьютер может быть одновременно как клиентом, так и сервером Сети на основе сервера являются промышленным стандартом.
 
3. По размеру сети, объёму передаваемой информации, территориальной протяжённости. Локальная сеть (Local Area Network — LAN), используется на отдельном участке, уровне, организации. Региональная сеть (Metropolitan Area Network — MAN), используется несколькими отделами, организациями, могут быть территориально разделены. Распределенные сети (Wide Area Networks — WAN), глобальные сети, интернет. Сети сохранения данных (Storage Area Network – SAN), специализированные выделенные высокоскоростные сети, которые перемещают данные между серверами и хранилищами ресурсов.

2.2. Преимущества использования сетей

Сеть представляет собой совместное взаимодействие компьютера и человека, которое дает возможность быстро доставлять и обрабатывать информацию, позволяет использовать периферийные устройства (принтеры, дисковые накопители, сканеры, модемы) и информационные ресурсы (файлы, каталоги, базы данных). С помощью сети к одной общей базе данных могут получать доступ множество пользователей. Все это помогает экономить средства и время. Использование сети существенно снижает затраты на прокладку кабелей, увеличивает разрешаемую протяженность от подключенного датчика до исполнительного устройства.

3. КОНЦЕПЦИЯ SCADA


SCADA (от англ. Supervisory Control And Data Acquisition – диспетчерское управление и сбор данных) представляет собой программный комплекс, в который входят специальные инструменты, позволяющие производить сбор данных и разработка программного обеспечения системы управления технологическим процессом. Основное целевое направление этого комплекса – взаимосвязь оператора с технологическим процессом.

3.1. Структура и основные понятия

Система SCADA совершает операции по сбору информации со всех инструментов, находящихся на любом расстоянии от компьютера в реальном времени, при этом происходит обрабатывание и анализ полученной информации, осуществляется управление этими инструментами. В этом случае под реальным временем подразумевается фиксированный временной период. Система реального времени подразделяется на систему жесткого (не допускающая ошибок) и мягкого (сбой временного периода провоцирует ухудшение качество работы системы) реального времени. Современные SCADA-системы включают три основных структурных компонента (рис. 3.1): RTU, MTU и СS.