Nuotolinis duomenų gavimas ir stebėjimas, kaip pagrindinė SCADA sistemos ir DCS, PLC funkcija, yra tokia pati kaip pramoninių procesų automatizavimas ir būtinos pagrindinės sistemos informavimas.
SCADA sistema
SCADA yra SupervisoryControI ir duomenų gavimo sistemos (duomenų gavimo ir priežiūros valdymo sistemos) akronimas, SCADA sistema yra tolimojo{0}}duomenų gavimo, stebėjimo ir valdymo sistemos gamybos sistemos decentralizuotų gamybos padalinių platinimas.
Jis turi platų pritaikymo spektrą, gali būti naudojamas elektros energijos, metalurgijos, naftos, chemijos ir kitose duomenų gavimo ir stebėjimo valdymo ir procesų valdymo srityse bei daugelyje kitų sričių, kurios plačiau naudojamos energetikos sistemoje, technologijų plėtra taip pat yra brandžiausia. Jis užima svarbią vietą nuotolinio valdymo sistemoje ir gali stebėti bei valdyti vietoje veikiančią-įrangą, kad būtų galima atlikti duomenų gavimo, įrangos valdymo, matavimo, parametrų reguliavimo ir įvairių tipų signalų aliarmų funkcijas, ty tai, ką mes žinome kaip „keturių-nuotolinio valdymo funkciją“.
RTU (Remote Terminal Unit) ir FTU (Feeder Terminal Unit) yra svarbūs jo komponentai. Šiandieninėje pastočių automatikos statyba atlieka labai svarbų vaidmenį. Tai gamybos automatizavimo valdymo sistema, sukurta kompiuteriu. Žinoma, skirtingoms taikymo sritims reikalingos funkcijos yra skirtingos, tačiau visos jos turi šias pagrindines savybes: grafinę valdymo sąsają; dinaminis sistemos būsenos modeliavimas; momentinių ir istorinių duomenų tendencijų kreivės rodymas; signalizacijos apdorojimo sistema; duomenų rinkimas ir įrašymas; ataskaitos išvestis.
SCADA sistemos kūrimo istorija
SCADA sistema nuo pat jos atsiradimo kompiuterinių technologijų plėtros datos yra glaudžiai susijusi su SCADA sistemų plėtra iki šiol išgyveno keturias kartas.
Pirmoji karta yra pagrįsta specialiu kompiuteriu ir specialia operacine sistema SCADA sistema, tokia kaip Šiaurės Kinijos elektros tinklo SD176 sistemos energijos automatizavimo tyrimų institutas, kurį Japonijoje sukūrė „Hitachi“ Kinijos geležinkelių elektrifikavimo sistemai, sukurtai nuotolinės H-80M sistemos. Šis etapas yra nuo kompiuterio, naudojamo iki SCADA sistemos, kai ji buvo paleista, iki aštuntojo dešimtmečio.
Antroji karta yra SCADA sistema, pagrįsta bendrosios paskirties kompiuteriais devintajame dešimtmetyje. Antroje kartoje plačiai naudojami kiti kompiuteriai, pvz., VAX ir kitos bendrosios paskirties darbo stotys, o operacinė sistema paprastai yra bendros paskirties UNIX operacinė sistema. Šiame etape SCADA sistemos buvo derinamos su ekonominės veiklos analize, automatine generavimo kontrole (AGC) ir tinklo analize tinklo dispečerinės automatizacijoje, kad suformuotos EMS sistemos (energijos valdymo sistemos).
Bendras pirmosios ir antrosios kartos SCADA sistemų bruožas buvo tai, kad jos buvo pagrįstos centralizuotomis kompiuterinėmis sistemomis ir nebuvo atviros, todėl priežiūra, atnaujinimas ir tinklų sujungimas su kitomis sistemomis buvo labai sudėtingas.
Dešimtajame dešimtmetyje pagal atvirumo principą, remiantis paskirstytais kompiuterių tinklais ir reliacinėmis duomenų bazių technologijomis, siekiant plataus spektro tinklo EMS/SCADA sistema, vadinama trečiosios kartos. Šis etapas yra Kinijos SCADA/EMS sistema yra sparčiausiai auganti stadija, į SCADA/EMS sistemą sujungiamos įvairios naujausios kompiuterinės technologijos. Šis etapas taip pat yra Kinijos elektros energijos sistemos automatizavimo ir tinklo statybos didžiausių investicijų laikotarpį, šalis investavo 270 milijardų juanių, kad pakeistų miesto ir kaimo elektros tinklus, galima pamatyti šalies elektros sistemos automatizavimo ir tinklo statybos laipsnio svarbą.
Pagrindinis ketvirtos kartos SCADA/EMS sistemos bruožas yra interneto technologijų,{0}}objektinių technologijų, neuroninių tinklų technologijos ir JAVA technologijos bei kitų technologijų naudojimas, toliau plečiama SCADA/EMS sistemos ir kitų sistemų integracija, visapusiškas saugumas ir ekonominis veikimas bei komercinės veiklos poreikis.
SCADA sistema apims šiuos posistemius:
1. Žmogaus mašinos sąsaja (arba trumpiau – HMI)
Įrenginys, galintis rodyti programos būseną, operatorius gali stebėti ir valdyti programą pagal šį įrenginį, HMI bus susietas su SCADA sistemos duomenų baze ir programine įranga, skaitys atitinkamą informaciją, kad būtų rodomos tendencijos, diagnostikos duomenys ir susijusi valdymo informacija, pvz., reguliarios priežiūros procedūros, logistikos informacija, specifiniai jutikliai ar mašinos detalių laidų schemos, arba gali padėti šalinant ekspertinės sistemos triktis.
HMI sistemos dažnai rodo sistemos informaciją grafiškai ir imituoja tikrąją sistemą vaizdais. Operatorius gali matyti valdomos sistemos schemą. Pavyzdžiui, prijungus prie dujotiekio siurblio piktogramos, gali būti rodomas siurblys veikiantis ir skysčio srautas vamzdyne, operatorius gali sustabdyti siurblį, o HMI programinė įranga parodys skysčio srautą vamzdyne bėgant laikui. Modeliavimas apims laidų schemas ir schemas, vaizduojančias proceso elementus, tačiau taip pat gali būti naudojamos proceso įrangos nuotraukos kartu su animacija proceso situacijai iliustruoti.
SCADA sistemos HMI programinė įranga paprastai apima piešimo programinę įrangą, leidžiančią sistemos prižiūrėtojui modifikuoti sistemos pateikimą HMI. Pristatymas gali būti toks paprastas, kaip tik ekrane rodomos lemputės, o lemputės rodo tikrąją situacijos būklę, taip pat gali būti taip pat sudėtinga, kaip naudojant kelis projektorius, kad būtų rodomi visi dangoraižio vietoje esantys liftai arba visi traukiniai geležinkelio vietoje.
Diegiant SCADA sistemą įspėjimų tvarkymas yra svarbi sistemos dalis. Sistema stebi, ar galioja nurodytos įspėjimo sąlygos, kad nustatytų, ar įvyko įspėjimo įvykis. Įspėjamajam įvykiui sistema imsis atitinkamų veiksmų, pvz., suaktyvins vieną ar daugiau įspėjimo instrukcijų arba išsiųs el SCADA operatoriai turi patvirtinti įspėjimo įvykį, kai kurie įspėjamieji įvykiai patvirtinant įspėjimo nurodymus bus išjungti, o kai kurie įspėjamieji indikatoriai išsijungs tik išvalius įspėjimo sąlygas.
2. (kompiuterizuota) stebėjimo sistema
Galima rinkti duomenis ir pateikti komandas, kad būtų galima stebėti programos eigą.
3. Nuotolinis terminalo blokas (RTU)
RTU galima prijungti prie daugelio programoje naudojamų jutiklių, o skaitmeniniai duomenys po duomenų gavimo perduodami į stebėjimo sistemą.
Nuotolinio terminalo valdymo sistemos (RTU) gali būti prijungtos prie kitos įrangos, o RTU gali konvertuoti elektros signalus iš įrangos į skaitmenines reikšmes, tokias kaip jungiklio arba vožtuvo atidarymo / uždarymo būsena arba prietaisu išmatuotas slėgis, srautas, įtampa ar srovė. Taip pat gali būti konvertuojamas ir perduodamas signalu, kad būtų galima valdyti įrenginį, pvz., konkretų jungiklį arba vožtuvą atidaryti/uždaryti, arba nustatyti siurblio greitį.
4. programuojamas loginis valdiklis (programuojamas loginis valdiklis, trumpiau PLC)
Dėl savo nebrangios, universalios, bet taip pat dažnai naudojamos kaip lauko įrenginiai, vietoj specialių nuotolinio terminalo valdymo sistemos funkcijų.
SCADA yra planavimo valdymo sluoksnis, PLC yra lauko įrangos sluoksnis. PLC sistema, tai yra programuojamas valdiklis, tinka pramoniniam lauko matavimui ir valdymui, lauko matavimo ir valdymo funkcijoms, stabilus veikimas, didelis patikimumas, brandi technologija, plačiai naudojama ir prieinama kaina. SCADA daugiausia dėmesio skiria stebėjimui ir valdymui, ir gali būti realizuota iš dalies loginės funkcijos, iš esmės naudojamos viršutinei daliai; PLC tik tam, kad pasiektų loginę funkciją, o PLC tiesiog realizuoja loginę funkciją ir valdymą, nesuteikia žmogaus-mašinos sąsajos, veikia naudojant mygtuko indikatorių, HMI ir SCADA sistemą;
5. Ryšio tinklas
Ar teikti stebėjimo sistemą ir RTU (arba PLC) tarp dujotiekio duomenims perduoti.
Tradicinė SCADA sistema naudos transliaciją, nuoseklųjį arba modemą, kad pasiektų ryšio funkciją, o kai kurios didelės{0}} SCADA sistemos (pvz., elektrinės ar geležinkeliai) taip pat dažnai naudos sinchroninio optinio tinklo (SONET) arba sinchroninės skaitmeninės sistemos (SDH) architektūrą Ethernet arba tinklo protokoluose. SCADA sistema nuotolinio valdymo ar stebėjimo funkcija dažnai vadinama telemetrija.
Tipiška SCADA sistemos architektūra
SCADA sistemos kūrimas perėjo tris etapus: centralizuotos SCADA sistemos stadiją, paskirstytos SCADA sistemos stadiją ir tinklinę SCADA sistemą.
Centralizuota SCADA sistema yra ta, kad visos stebėjimo funkcijos priklauso nuo pagrindinio kompiuterio, naudojant platųjį tinklą lauko RTU ir pagrindinio kompiuterio sujungimui. Tinklo protokolas yra gana paprastas, prastas atvirumas ir silpnas funkcionalumas.
Tinklinė SCADA sistema yra pagrįsta įvairiomis tinklo technologijomis, su decentralizuota valdymo struktūra ir labiau centralizuotai valdoma informacija. Sistema paprastai yra pagrįsta kliento / serverio (C / S) ir naršyklės / serverio struktūra (B / S), daugumoje sistemos struktūros yra abi struktūros, tačiau C / S struktūra daugiausia yra B / S struktūra, daugiausia skirta palaikyti interneto programas, kad atitiktų nuotolinio stebėjimo poreikius.
Palyginti su antrosios-kartos SCADA sistema, trečiosios-kartos SCADA sistema yra atviresnė, geriau suderinama ir ją galima sklandžiai integruoti į visą gamyklos visapusišką automatizavimo sistemą. Kadangi SCADA sistemos skalė gali būti nuo kelių šimtų balų iki dešimčių tūkstančių balų, vartotojų poreikis SCADA sistemai yra įvairus, todėl jos sistemos architektūrai keliami aukšti reikalavimai.
SCADA sistema priklauso tipinei paskirstytai kompiuterinei taikomųjų programų sistemai, tokioje sistemoje architektūra yra svarbiausias dalykas programinėje sistemoje, gera architektūra reiškia universalumą, efektyvumą ir stabilumą. Jis gali efektyviai patenkinti įvairius individualius poreikius. Tuo pačiu metu architektūra tam tikrą laiką išlieka stabili. Pasikeitus reikalavimams, programuotojas gali nekeisdamas sistemos architektūros.
1. Kliento/serverio architektūra
C / S struktūra kliento ir serverio ryšį tarp "užklausos - atsakymo" būdu. Klientas siunčia užklausą serveriui, o serveris atsako į užklausą.
Svarbiausia C/S architektūros ypatybė yra ta, kad tai ne pagrindinė-pagalbinė aplinka, o lygiavertė aplinka, ty C/S sistemoje esantys kompiuteriai įvairiomis progomis gali būti ir klientai, ir serveriai. C / S programose vartotojas rūpinasi tik visišku savo programų sprendimu, o ne dėl šių programų, kurias sistema ar kompiuteriai turi užbaigti.
Pavyzdžiui, SCADA sistemoje, kai SCADA serveris prašo duomenų iš PLC, tai yra klientas, o kai kitos operacinės stotys prašo paslaugų iš SCADA serverio, tai serveris. Akivaizdu, kad ši struktūra gali visiškai išnaudoti aparatinės įrangos aplinkos privalumus abiejuose galuose ir pagrįstai paskirstyti užduotis kliento ir serverio pusėje, kad būtų galima realizuoti, sumažinant sistemos komunikacijos išlaidas.
2. Naršyklės/serverio struktūra
Populiarėjant ir plėtojant internetą, ankstesnė prieglobos / terminalo ir C / S struktūra negali atitikti dabartinio pasaulinio tinklo atviro, tarpusavyje sujungto, informacija visur ir dalijimosi informacija naujų reikalavimų, todėl B / S struktūros atsiradimas.
B / S struktūrai būdinga: vartotojas per naršyklę gali pasiekti internetinį tekstą, duomenis, vaizdus, animaciją, vaizdo{0}}pagal pareikalavimą ir garso informaciją, šią informaciją generuoja daugelis žiniatinklio serverių, o kiekvienas žiniatinklio serveris gali būti prijungtas prie įvairių būdų ir duomenų bazių serverių, didelis duomenų kiekis iš tikrųjų saugomas duomenų bazės serveryje. Didžiausias šios struktūros privalumas yra tas, kad klientas yra suvienodintas naudojant naršyklę, todėl vartotojui ne tik patogu naudotis, bet ir klientui nekyla priežiūros problemų.
3. Dviejų struktūrų palyginimas
(1) B / S modelio privalumai ir trūkumai
B / S struktūros pranašumai parodyti:
Paskirstytos charakteristikos, galite teikti užklausas, naršyti ir kitus verslo procesus bet kuriuo metu ir bet kur.
Verslo plėtra yra paprasta ir patogu, pridedant interneto puslapius galima padidinti serverio funkciją.
Priežiūra yra paprasta ir patogi, tereikia pakeisti tinklalapį, galite suprasti visų vartotojų sinchronizavimą atnaujinti.
Paprastas kūrimas ir stiprus dalijimasis.
B／S struktūros trūkumai yra šie:
Suasmenintos funkcijos akivaizdžiai sumažėja, todėl neįmanoma įgyvendinti suasmenintų funkcijų reikalavimų.
Veikimas pagrįstas pele kaip pagrindiniu veikimo režimu, negalinčiu patenkinti greito veikimo reikalavimų.
Dinaminis puslapio atnaujinimas, reakcijos greitis žymiai sumažėja.
Funkcijos susilpnėja, o tradiciniu režimu sunku įgyvendinti specialius funkcijų reikalavimus.
(2) C / S modelio privalumai ir trūkumai
C / S struktūros pranašumai:
Kadangi klientas suvokia tiesioginį ryšį su serveriu, tarpinės nuorodos nėra, todėl atsako greitis yra greitas.
Veikimo sąsaja yra graži, įvairi ir gali visiškai patenkinti individualius kliento reikalavimus.
C / S valdymo informacinės sistemos struktūra turi stiprias sandorių apdorojimo galimybes, gali realizuoti sudėtingus verslo procesus.
C / S struktūra atlikimo trūkumai:
Specializuotos kliento diegimo programos poreikis, paskirstymo funkcija yra silpna, įvairiems taškams ir neturi vartotojų grupės tinklo sąlygų, negali suprasti greito diegimo ir konfigūravimo.
Prastas skirtingų kūrimo įrankių suderinamumas turi didesnių apribojimų. Jei naudojate skirtingus įrankius, turite perrašyti programą.
Didesnės plėtros sąnaudos, reikalaujančios tam tikro lygio profesionalių techninių darbuotojų.
Skirtumas tarp SCADA ir DCS, PLC
Pramonės valdymo sistemos apima įvairių tipų valdymo sistemas, prieš tai kalbėjome apie paskirstytąsias valdymo sistemas (DCS), programuojamus loginius valdiklius (PLC), juos ir duomenų rinkimo bei stebėjimo sistemą (SCADA) dažniau ir lengviau supainioti. Taigi, kuo skiriasi SCADA, DCS ir PLC?
DCS
DCS sistema arba paskirstytoji valdymo sistema yra sistema, kuri pirmiausia naudojama gamybos procesams toje pačioje geografinėje aplinkoje valdyti.
DCS sistemos naudoja centralizuotą stebėjimą ir valdymą, kad koordinuotų vietinius valdiklius ir vykdytų visą gamybos procesą. Modularizuodamas gamybos sistemą, DCS sumažina atskirų gedimų įtaką visai sistemai. Daugelyje šiuolaikinių sistemų DCS sistemos yra susietos su įmonės sistemomis, kad gamybos procesas atsispindėtų bendroje verslo veikloje.
DCS sistemos dažniausiai naudojamos pramonės valdymo srityse, tokiose kaip naftos perdirbimo gamyklos, nuotekų valymo įrenginiai, elektrinės, chemijos gamyklos ir farmacijos gamyklos. Šios sistemos paprastai naudojamos proceso valdymo arba diskrečiojo valdymo sistemoms.
SCADA
SCADA sistemos arba duomenų rinkimo ir stebėjimo sistemos yra pagrindinės pramonės valdymo sistemos, pirmiausia naudojamos decentralizuoto turto valdymui, siekiant atlikti centralizuotą duomenų rinkimą, kuris yra toks pat svarbus kaip ir kontrolė.
SCADA sistemose integruotos duomenų rinkimo sistemos, duomenų perdavimo sistemos ir HMI programinė įranga, užtikrinanti centralizuotą proceso įvesties ir išvesties stebėjimą ir valdymą.SCADA sistemos skirtos rinkti informaciją iš lauko, perduoti šią informaciją į kompiuterinę sistemą ir atvaizduoti tą informaciją vaizdo ar teksto forma. Dėl to operatorius gali stebėti ir valdyti visą sistemą realiu laiku iš centralizuotos vietos, valdyti bet kurią atskirą sistemą pagal kiekvienos sistemos sudėtingumą ir atitinkamus nustatymus bei automatizuoti atitinkamas operacijas ar užduotis, kurios taip pat gali būti atliekamos automatiškai operatoriaus komandomis.
SCADA sistemos pirmiausia naudojamos paskirstytose sistemose, tokiose kaip vandens valymas, naftos ir dujų vamzdynai, elektros perdavimo ir paskirstymo sistemos, geležinkeliai ir kitos viešojo transporto sistemos.
PLC
PLC sistema, ty programuojamas loginis valdiklis PLC yra naujos kartos pramoniniai valdymo įrenginiai, paremti mikroelektronikos technologijų, kompiuterinių technologijų, automatinio valdymo technologijų ir komunikacijos technologijų įdiegimu į tradicinius nuoseklius valdiklius, siekiant pakeisti nuoseklaus valdymo funkcijas, tokias kaip relės, vykdymo logika, laiko matavimas, skaičiavimas ir kt., ir sukurti lanksčias programuotas valdymo sistemas. Tarptautinė elektrotechnikos komisija (IEC) paskelbė PLC nuostatas: programuojamas valdiklis – tai elektroninės sistemos skaitmeninė skaičiavimo operacija, skirta pritaikyti pramoninėje aplinkoje. Ji naudoja programuojamą atmintį, kuri naudojama joje saugoti loginių operacijų, nuoseklaus valdymo, laiko nustatymo, skaičiavimo ir aritmetinių operacijų instrukcijas bei valdyti įvairių tipų mašinas ar gamybos procesus per skaitmeninius ir analoginius įėjimus ir išėjimus. Programuojamas valdiklis ir su juo susijusi įranga turėtų būti lengvai suformuoti su pramonine valdymo sistema, lengvai išplėsti jo funkcionalumą pagal projektavimo principą.
Pramoninės automatikos ir valdymo sistemos tinklo architektūroje PLC, kaip svarbus valdymo komponentas, paprastai naudojamas SCADA ir DCS sistemose, siekiant realizuoti specifinį pramoninės įrangos veikimą ir procesų valdymą bei užtikrinti vietinį procesų valdymą per kilpos valdymą.
SCADA sistemose PLC veikia kaip RTU (ty Remote Terminal Unit). Kai naudojami DCS sistemose, PLC naudojami kaip vietiniai valdikliai su priežiūros valdymo programa. Tuo pačiu metu PLC dažnai naudojami kaip svarbūs komponentai mažesnėms valdymo sistemoms konfigūruoti.
PLC turi naudotojo{0}}programuojamas atmintis, kuriose saugomos instrukcijos, skirtos konkrečioms funkcijoms, pvz., I/O valdymui, logikai, laiko nustatymui, skaičiavimui, PID valdymui, ryšiams, aritmetikai, duomenų ir failų apdorojimui, atlikti. Tobulėjant ryšių technologijoms, PLC taip pat nuo uždarų privačių komunikacijos protokolų iki atvirų viešųjų protokolų naudojimo labai pagerino sistemos suderinamumą, palengvina sistemos priežiūrą ir atnaujinimą.
Išvada
Iš to, kas išdėstyta pirmiau, lengva suprasti: SCADA, DCS yra koncepcija, o PLC yra produktas, šie trys nėra palyginami:
1, PLC yra produktas, su kuriuo jis gali sudaryti SCADA, DCS;
2, DCS yra sukurtas proceso valdymas, PLC yra relės{1}}loginio valdymo sistema;
3, PLC yra įrenginys, DCS, SCADA yra sistema.
Trumpai tariant, DCS daugiausia naudojamas procesų automatizavimui, PLC daugiausia naudojamas gamyklų automatizavimui (gamybos linijai), SCADA daugiausia naudojamas plataus-teritorijos poreikiams, pvz., naftos telkiniams, besitęsintiems tūkstančius mylių vamzdynų. Jei iš kompiuterio ir tinklo požiūriu, jie yra vieningi, priežastis, kodėl yra skirtumų, daugiausia taikomų reikalavimų, DCS dažnai reikalauja pažangių valdymo algoritmų. Pavyzdžiui, naftos perdirbimo pramonėje PLC reikalingas didelis apdorojimo greitis, nes jis dažnai naudojamas blokuojančiose ir netgi saugiose sistemose, SCADA taip pat turi tam tikrų specialių reikalavimų, pvz., vibracijos stebėjimo, srauto skaičiavimo, piko ir dugno reguliavimo ir pan.
Todėl tai taip pat gali būti tiesiog laikoma:
SCADA yra planavimo valdymas
DCS yra gamyklos valdymo sluoksnis
PLC yra lauko įrangos sluoksnis
SCADA sistema yra sena istorija, tačiau vis dar sparčiai besivystantys „naujagimiai“ dalykai su sudėtinga sistema, atviros sąsajos standartais ir interneto tinklo integracijos gyliu ir kitomis charakteristikomis, poreikiu integruoti gamybą, akademinį pasaulį, mokslinius tyrimus ir visų tyrimų aspektų panaudojimą SCADA informacijos saugumo teorijos ir technologijos sistema, skatinti vietinius SCADA sistemų gamintojus skatinami SCADA sistemų gamintojai skatinami kaupti ir tobulinti pasaulinę technologiją ir tobulinti technologijas. aukštesnio lygio, ir palaipsniui skatinti naudoti lokalizuotą SCADA sistemą su nepriklausomomis intelektinės nuosavybės teisėmis, siekiant pakeisti užsienio sistemas pagrindinėse pramonės šakose.