Роль и место SCADA-систем на рынке АСУТП

По применению SCADA-системы можно разделить на две группы:

- использование методов искусственного интеллекта для решения задач поддержки и принятия решений и управления;

- методы обработки и представления информации, основанные на знаниях.

В первую группу входят системы, реализующие традиционные функции мониторинга и управления процессами:

- ведение базы данных реального времени;

- выполнение расчетов;

- графическое представление данных и параметров в виде мнемосхем, графиков, диаграмм и т.д.;

- предупредительная сигнализация;

- архивирование информации;

- генерирование отчетов.

К данной группе относят продукты вида: RTAP/Plus (HewlettPackard), Monitrol\UX (Hilco), PMIS (Bradley-Ward), Simplicity (GE Fanuc) и т.д.

В функции систем второй группы входит интеллектуальная информационная поддержка человека-оператора при управлении процессами. К числу этих функций относятся:

- ситуационный анализ состояния объекта контроля и управления;

- оперативный поиск действий оператора-управленца при возникновении аномальных и критических ситуаций;

- диагностика состояния технологического оборудования;

- диагностика состояния технологического процесса;

- логический анализ событий;

- логический анализ аномальных ситуаций;

- прогноз поведения процесса во времени и другие;

- защита от несанкционированных технологическим регламентом действий оперативного персонала;

- ведение баз данных и знаний реального времени;

- ведение гипертекстовых баз эксплуатационных и регламентных знаний[3].

Примерами данных систем являются зарубежная система G2 (Gensym, США), и отечественная система «СПРИНТ-РВ» (Россия), которые включают в себя не только инструментальные средства проектирования и тестирования моделей предметной области, но и средства интеллектуальной информационной поддержки принятия решений реального времени. Системы этих двух групп могут быть взаимно-дополняемы, но если система первой группы – это основы современных систем управления, то системы, основанные на знаниях, по многим причинам используются не часто.

Одни из основных причин являются:

- технология создания систем, которые основываются на знаниях, недостаточно формализована, требует привлечения высококвалифицированных специалистов по инженерии, знаний и дорогостоящих экспертов, что, в конечном счете, приводит к значительным финансовым и временным затратам. Поэтому системы этого класса создаются только тогда, когда их применение сулит очень крупные материальные выгоды;

- системы, основанные на знаниях, разрабатываются, в основном, как системы, модель знаний которых не может быть полной, что не всегда позволяет включать их в состав основных средств мониторинга и управления. Они используются как информационно-консультирующие средства.

Эти проблемы могут быть решены следующим способом – при помощи мониторинга/ управления и методов систем, основанных на знаниях, должны создаваться по единой высокоавтоматизированной технологии и составлять единое целое. Такую интегрированную технологию обеспечивает система «СПРИНТ-РВ», которая реализует как традиционные функции мониторинга/управления, так и интеллектуальные технологии оперативной поддержки принятия решений.

Структура и основные понятия

Термин «SCADA» охватывает процессы сбора информации реального времени с удаленных объектов для обработки, анализа и возможного управления этими объектами. Здесь под реальным временем понимается режим работы автоматизированной системы обработки информации и управления, при котором существуют жёсткие ограничения на ее временные характеристики.

Реальное время не всегда означает «быстро», в данном случае реальное время означает «вовремя». Другими словами, система реального времени гарантирует, что отклик происходит за требуемое время.

Системы реального времени бывают двух типов: системы жесткого реального времени и системы мягкого реального времени. В системах жесткого реального времени не допускаются ошибки[4]. Жёсткое реальное время – это режим работы системы, при котором нарушение временных ограничений будет приводить к отказу системы. Мягкое реальное время – режим работы системы, при котором нарушения временных ограничений приводят к снижению качества работы системы.

Практически все современные SCADA-системы включают три основных структурных компонента RTU, MTU и СS [3,5] (рисунок 1):

Рисунок 1 – Структурные компоненты SCADA-систем

RemoteTerminalUnit (RTU) – это удаленный терминал, который осуществляет обработку задачи в режиме реального времени. Спектр воплощения RTU широк – от простых датчиков, которые осуществляют сбор информации с объекта, до специальных многопроцессорных отказоустойчивых вычислительных комплексов, которые осуществляют обработку информации, и управление в режиме жесткого реального времени. Его реализация зависит от конкретной области применения.

В свою очередь, MaterTerminalUnit (MTU) – это диспетчерский пункт управления, осуществляющий обработку данных и управление высокого уровня, в режиме мягкого реального времени. Одна из основных функций MTU – обеспечение интерфейса между человеком-оператором и системой.

Communication System (CS) – это коммуникационная система, необходимая для передачи данных с удаленных объектов на центральный интерфейс оператора-диспетчера, и передача сигналов управления на RTU.

Таким образом, любую автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП) можно представить в виде трехуровневой системы.

Первый (нижний) полевой уровень системы автоматизации включает контрольно-измерительные приборы и приборы автоматики, а также исполнительные устройства управления, пульты сигнализации.

На втором (среднем) уровне для связи с технологическими объектами управления предусмотрены программируемые логические контроллеры (ПЛК). Они обеспечивают:

- сбор информации с полевого оборудования, входящего в АСУ ТП;

- обработку и передачу информации о состоянии объектов на верхний уровень системы;

- автоматическое регулирование и управление технологическим оборудованием и контроль его работы;

- прием информации с верхнего уровня управления и формирование управляющих воздействий на электроприводы исполнительных механизмов.

Третий (верхний) уровень включает в себя:

- автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов на базе персональных компьютеров со SCADA-системой операторского управления;

- сервер баз данных (БД), если используется автоматизированная система оперативного или коммерческого учета[6].

На рисунке 2 изображена трехуровневая автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП).

Рисунок 2 – Трехуровневая система АСУ ТП

Примером такой системы может являться система MasterSCADA позволяющая решить проблемы программной стыковки различных устройств системы, перераспределять сигналы или алгоритмы их обработки по отдельным устройствам[7], – система для АСУ ТП, MES, задач учета и диспетчеризации объектов промышленности.

Дата добавления: 2015-08-13