Бегом, сквозь тернии к океану…

     Краткое пояснение — текст написан, как некое пояснение к описанному  в предыдущих постах SCADA системе ProView и в качестве объяснения, что же такое SCADA системы вообще (вкратце).
     Собственно, даже если мы не будем обладать никаким знанием, окромя знания английского языка, нам всё равно придется, исходя из названия дать не просто определение, а указать на прямое назначение такого типа систем.
     Итак, перед нами  SCADA система. Что это такое и с чем его едят? Если, одним краем глаза подсмотреть в википедию, то мы тут же увидим, что это сокращение от более расплывчатого названия — supervisory control and data acquisition.
     Перевод на русский язык крайне прост — диспетчерское управление и сбор данных.
     Казалось бы всё просто, но дело-то в том, что за каждым таким определением уже скрывается куча вопросов, а так же уже сложившаяся практика со стороны сторонних областей обозначать и закреплять за этим понятием совершенно другие программно-аппаратные реализации.
     Например — сбор данных (data acquisition).
     Чаще всего под этим подразумеваются лабораторные комплексы, так же чаще всего называющиеся в отечественной литературе АИК (Автоматизированный Измерительный Комплекс). Все вышеперечисленные комплексы участвуют, чаще всего в исследованиях, достаточно сложных и отчасти даже уникальных, а так же научных. Что требует чаще всего от оборудования высокого быстродействия, высокой точности, высокой надежности, а так же специфических требований к полевой аппаратуре, в частности к системам подключения датчиков и периферийных устройств, многие из которых обладают не только функцией визуального отображения информации, но и так же функцией осциллографирования, ведения баз данных результатов с определенной периодичностью и определенной точностью записываемой туда величины.  
      Необходимо отметить, что точность величины, переведенной из аналогового значения в цифровое на порядок выше чем необходимо в промышленном применении, а скорость обработки опять же не идет ни в какое сравнение с промышленным.
      Кроме всего прочего, такие системы применяется в тестовых испытаниях сложных систем и расчетах/моделировании поведения сложных технических систем — турбин, двигателей, стендовых испытаний судовых энергоустановок, узлы управления спутников и т.д. и т.п.
      Думаю ясно, что наиболее сложным и дорогостоящим оборудованием из этого спектра владеют и производят компании США, где не только, до сих пор, высок уровень проведения внедрения и разработки технических новаций, но где и автоматизация и энерговооруженность труда (собственно уровень производительности труда) крайне высока и где конкурировать с нею могут только корпорации ЕС, Южной Кореи, Японии. Как пример, наиболее известные, на слуху, фирмы это National Instruments, Keithley Instruments, Le Croy, Agilent Technologies и многие, тысячи, если не десятки тысяч, других! Ну а примером аналогов среди остальных могут легко служить такие фирмы как Tektronix, Toshiba и многие другие.
     Что же до диспетчерского управления то, что под ним подразумевается легко понять, если мы рассортируем управление с участием человека по принципу занятости и участия человека в нем (сверху вниз):

  • Автоматическое управление. Управление без участия человека вообще. Управление в автоматическом режиме технологической линией/аппаратом/системами по заданным программам/алгоритмам;
  • Автоматизированное управление. Управление с участием человека. Управление в автоматизированном режиме технологической линией/аппаратом/системами по заданным программам/алгоритмам, где одним из участником процесса управления выступает оператор, могущий вносить управляющее воздействие в систему, а соответственно и изменять режим её функционирование;
  • Диспетчерское управление. Управление при помощи человека. Управление в диспетчерском режиме технологической линией/аппаратом/системами по заданным программам/алгоритмам, где единственным источником управляющих воздействий является оператор, на которого, таким образом может ложиться/ просто ложится ответственность за принятие решения о переводе системы в другой режим.

     Надеюсь понятно, что последний режим — он же и наиболее опасный и в основе своей, практически нигде, в полной мере не реализуется. Тем не менее есть куча направлений и отраслей, как например управление на магистральных трубопроводах, электроснабжение (имеется ввиду высокая часть, т.е. большая 1кВ) и ряд других.
     Итак, что же получиться, если сложить все вышеперечисленное?
     SCADA система — это система реализующая управление технологической линией/аппаратом/системами по заданным программам/алгоритмам с применением прецизионно точной лабораторной аппаратуры под единственным управлением человека-оператора? Не совсем так, хотя и такие системы так же есть, куда без них.
    Однако чаще всего под SCADA системой подразумевается следующее:

  • система реализующая сбор, управление и визуализации работы  технологической линии/аппаратуры/системы оператору по заданным программам/алгоритмам  и включающая в себя подсистемы —
    • HMI - Human-Machine Interface — систему сбора, управления и отображения информации оператору. Чаще всего, в последнее время так же оснащается системой связи (драйвера) с нижестоящими системами и передачи им управляющих сигналов оператора системы;
    • Сервера связи/ Приёмно-передающие станции - выполненные на базе обычных/промышленных серверов/компьютерах программно-аппаратные комплексы осуществляющие объединение в одно целое вышестоящей системы HMI и нижестоящих систем PLC/PAC/Remote I/O/RTU и т.д. В последнее время применяется в таких системах как АСОДУЭ/АСДУЭ (Автоматизированная Система Оперативно-Диспетчерского Управления Электроэнергетикой/Автоматизированная Система Диспетчерского Управления Электроэнергетикой).
    • PLC/PACProgrammable Logic Controller/Programmable Automation Controller — системы сбора и обработки информации с первичных преобразователей, исполнительных механизмов и т.д., посредством которых происходит непосредственная выдача управляющих воздействий на объекты управления. Необходимо так же указать, что PAC имеет одно колоссальное отличие от PLC заключающееся в том, что выполненный на базе PC он может нести на себе систему HMI;
    • Remote I/O — удаленный ввод/вывод. Может подключаться как напрямую к системе HMI, а тогда PC на базе которого и строиться HMI начинает выполнять функции PLC (иначе называемом SoftPLC - дань того, что он реализуется на программном, а не аппаратном уровне). Необходимо указать, что в отличие он PLC/PAC/RTU - не является законченным устройством и не может хранить в себе состояния своих входов/выходов, а так же не обладает памятью для хранения программ и возможностью их исполнения;
    • RTURemote Terminal Unit — Удаленное терминальное устройство. Служит для сбора информации, её первичной обработки (нет прикладного аппаратного обеспечения) и передачи наверх к HMI системе. В отличие от Remote I/O является законченным устройством с процессором, способным в случае отказа связи с вышестоящими системами хранить у себя и писать логи/базу данных состояния своих входов/выходов;
    • Сетевая инфраструктура и каналы связи — собственно это все возможные каналы связи — как физические, так и виртуальные, это всевозможные сетевые устройства связи систем и их подсистем между собой и т.д.

      Кроме всего прочего, поскольку это отрасль достаточно быстро развивается, то и получается так, что многие системы и подсистемы либо перестают укладываться в свои старые понятия, либо начинают вбирать в себя новые.
      Например сейчас на базе SCADA систем реализуют абсолютно все три типа управления. Кроме всего прочего, учитывая, как видно из вышеописанных подсистем, большое разнообразие всевозможных подсистем то и комплекс технических средств, а так же его сетевая топология оказывается совершенно разной. Чаще всего это зависит, при двух типично-одинаковых случаев от следующих факторов:

  • Опыт инженера-проектировщика;
  • Требования Заказчика системы, сформулированные в ТЗ;
  • Имеется ли/или же нет — типовой проект разработки данной/похожей системы;
  • Модные веяния, определяющие применение средств, концепций и прочего инженером-проектировщиком;
  • Деньги и требования к удешевлению проекта, выставляемые Заказчиком;
  • Контроль и понимание обслуживающего персонала Заказчика, что за систему они хотят получить

     Как бы странно, или даже смешно, это и не выглядело — именно это определяет то, какую именно систему Заказчик получит на выходе.
     Кроме всего прочего одним из протагонистов SCADA систем были системы DCS (децентрализованные системы управления). На данный момент, сохранение термина DCS — это скорее дань традиции, чем необходимость, поскольку возможности подавляющего большинства SCADA пакетов таковы, что способны реализовывать управления по тем или же иным каналам связи управление географически децентрализованной системой/архитектурой/инфраструктурой и т.д.
      Пожалуй, самыми известными DCS системами были и остаются системы от фирмы Invensys, которая специализировалась на системах управления распределенной инфраструктурой, такими например как — магистральные трубопроводы, передача электроэнергии, буровые платформы и т.д.   
      Области применения SCADA систем достаточно широки:

  • управление технологическими процессами (любой режим, а частности и такие как непрерывные, дискретные, пакетные и т.д.);
  • управление транспортной автоматикой, конвейерными системами, общепромышленными механизмами;
  • управление инфраструктурой (дома, здания, городские комплексы);
  • управление комплексными системами — космические аппараты, суда, системы связи и навигации и т.д.

     Как видим — есть где широко развернуться, если очень сильно захотеть и, к слову, можно так же сказать, что в нашей стране для этого есть куча приложений. Но это — уже другой вопрос.
     И последнее — поскольку SCADA системы традиционно относятся к быстрорастущим и развивающимся отраслям, необходимо отметить следующий момент, а именно — в последнее время появляется достаточно большое количество систем, в той или же иной степени дублирующих функции и подсистемы SCADA систем, но реализующие их не в полной мере, либо же в других отраслях. Примером могут служить NMS (Network Menagement System) системы или скажем MIS системы. Расшифровка аббревиатуры которых ярко иллюстрирует бардак в отрасли — Manufacturing Information System (информационная система производства) и Management Information System (информационная система управления), реже – Manufacturing Intelligence Systems (интеллектуальная система управления производством).       
       Dixi.

Об авторе Kaliban