Vzdialený zber a monitorovanie dát ako hlavná funkcia SCADA systému a DCS, PLC, je to isté ako automatizácia priemyselných procesov a informovanie nepostrádateľného základného systému.
SCADA systém
SCADA je skratka SupervisoryControI And Data AcquiSition System (Data Acquisition and Supervisory Control System), SCADA systém je distribúcia decentralizovaných výrobných jednotiek produkčného systému systému zberu, monitorovania a riadenia na dlhé{0}}výroby.
Má širokú škálu aplikácií, môže byť použitý v elektroenergetike, metalurgii, rope, chemikálii a iných oblastiach získavania a monitorovania údajov, riadenia a riadenia procesov a mnohých ďalších oblastiach, ktoré sú širšie používané v energetickom systéme, vývoj technológie je tiež najvyspelejší. Zaberá dôležitú pozíciu v systéme diaľkového ovládania a môže monitorovať a ovládať prevádzkové zariadenie na mieste-, aby realizovalo funkcie získavania údajov, ovládanie zariadení, meranie, nastavovanie parametrov a rôzne typy signálnych alarmov, tj funkciu, ktorú poznáme ako „štyri-diaľkové“ funkcie.
RTU (Remote Terminal Unit) a FTU (Feeder Terminal Unit) sú jeho dôležitými komponentmi. V dnešnej automatizácii rozvodní hrá konštrukcia veľmi dôležitú úlohu. Ide o riadiaci systém automatizácie výroby štruktúrovaný na PC. Požadované funkcie sa samozrejme líšia pre rôzne oblasti použitia, ale všetky majú tieto základné vlastnosti: grafické ovládacie rozhranie; dynamická simulácia stavu systému; zobrazenie trendovej krivky okamžitých a historických údajov; systém spracovania poplachov; získavanie a zaznamenávanie údajov; výstup správy.
História vývoja SCADA systému
SCADA systém od svojho vzniku ku dňu vývoja výpočtovej techniky úzko súvisí s vývojom SCADA systémov k dnešnému dňu zažil štyri generácie.
Prvá generácia je založená na špecializovanom počítači a špecializovanom operačnom systéme SCADA, ako je napríklad Výskumný ústav Power Automation pre systém North China Power Grid SD176 vyvinutý spoločnosťou Hitachi v Japonsku pre čínsky železničný elektrifikačný systém navrhnutý vzdialeným systémom H-80M. Toto štádium je od počítača používaného na SCADA systém od začiatku do 70. rokov.
Druhou generáciou je systém SCADA založený na-univerzálnych počítačoch z 80. rokov. V druhej generácii sa bežne používajú iné počítače, ako napríklad VAX a ďalšie-univerzálne pracovné stanice, pričom operačný systém je vo všeobecnosti-univerzálny operačný systém UNIX. V tomto štádiu boli SCADA systémy kombinované s ekonomickou prevádzkovou analýzou, automatickým riadením generovania (AGC) a sieťovou analýzou v automatizácii gridového dispečingu za vzniku EMS systémov (systémov energetického manažmentu).
Spoločným znakom prvej a druhej generácie SCADA systémov bolo, že boli založené na centralizovaných počítačových systémoch a neboli otvorené, čo veľmi sťažovalo údržbu, upgrade a prepojenie s inými systémami.
V 90-tych rokoch v súlade s princípom otvorenosti, založenej na distribuovaných počítačových sieťach a relačnej databázovej technológii dosiahnuť široké spektrum sieťových EMS/SCADA systémov tzv. tretej generácie. Táto fáza je čínsky systém SCADA / EMS je najrýchlejšie rastúcou fázou, do systému SCADA / EMS sa spája množstvo najnovších počítačových technológií. Táto etapa je tiež automatizácia čínskeho energetického systému a výstavba siete z najväčších investičných období, krajina investovala 270 miliárd juanov na transformáciu mestských a vidieckych energetických sietí možno vidieť v krajine automatizácie energetického systému a výstavby siete o význame stupňa.
Hlavnou črtou štvrtej generácie SCADA/EMS systému je využitie internetovej technológie, objektovo{0}}orientovanej technológie, technológie neurónových sietí a technológie JAVA a ďalších technológií, pokračovanie v rozširovaní integrácie SCADA/EMS systému a ďalších systémov, komplexná bezpečnosť a ekonomická prevádzka a potreba komerčnej prevádzky.
SCADA systém bude obsahovať nasledujúce podsystémy:
1. Rozhranie človek-stroj (alebo skrátene HMI)
Zariadenie, ktoré dokáže zobraziť stav programu, operátor môže sledovať a ovládať program podľa tohto zariadenia, HMI bude prepojené s databázou a softvérom SCADA systému, načítaním relevantných informácií pre zobrazenie trendov, diagnostických údajov a súvisiacich riadiacich informácií, ako sú napríklad postupy pravidelnej údržby, logistické informácie, špecifické senzory alebo schémy zapojenia detailov stroja, alebo môže pomôcť pri odstraňovaní porúch expertného systému.
Systémy HMI často zobrazujú systémové informácie graficky a simulujú skutočný systém pomocou obrázkov. Operátor môže vidieť schému systému, ktorý sa má ovládať. Napríklad pripojenie k ikone čerpadla potrubia môže ukázať, že čerpadlo beží a prietok kvapaliny v potrubí, operátor môže zastaviť čerpadlo, softvér HMI zobrazí prietok kvapaliny v potrubí v priebehu času. Simulácia bude zahŕňať schémy zapojenia a schémy na znázornenie prvkov procesu, ale môže tiež použiť obrázky procesného zariadenia spojené s animáciou na ilustráciu situácie procesu.
Softvér HMI systému SCADA vo všeobecnosti zahŕňa softvér na kreslenie, ktorý umožňuje správcovi systému upravovať prezentáciu systému v HMI. Prezentácia môže byť taká jednoduchá, že iba svetlá na obrazovke, pričom svetlá indikujú skutočný stav situácie, môže byť aj taká zložitá, ako použitie viacerých projektorov na zobrazenie všetkých výťahov v mieste mrakodrapu alebo všetkých vlakov na mieste železnice.
Pri implementácii SCADA systému je dôležitou súčasťou systému spracovanie varovaní. Systém monitoruje, či platia špecifikované varovné podmienky, aby určil, či došlo k varovnej udalosti. Keď sa vyskytne varovná udalosť, systém vykoná príslušnú akciu, ako je aktivácia jedného alebo viacerých varovných pokynov alebo odoslanie e-mailu alebo SMS správcovi systému alebo operátorovi SCADA s informáciou o výskyte varovnej udalosti. Operátori SCADA musia potvrdiť varovnú udalosť, niektoré varovné udalosti v potvrdení varovných pokynov sa vypnú a niektoré varovné indikátory sa vypnú až po vymazaní varovných podmienok.
2. (počítačový) monitorovací systém
Dáta je možné zhromažďovať a odosielať príkazy na sledovanie priebehu programu.
3. Vzdialená koncová jednotka (RTU)
RTU je možné pripojiť k mnohým senzorom používaným v programe a digitálne údaje sa po získaní údajov prenášajú do monitorovacieho systému.
Systémy diaľkového ovládania terminálov (RTU) môžu byť pripojené k inému zariadeniu a RTU môžu konvertovať elektrické signály zo zariadenia na digitálne hodnoty, ako je napríklad stav otvoreného/zatvoreného spínača alebo ventilu alebo tlak, prietok, napätie alebo prúd nameraný prístrojom. Môže byť tiež konvertovaný a prenášaný signálom na ovládanie zariadenia, ako je napríklad špecifický spínač alebo ventil otvorený/zatvorený, alebo nastavenie rýchlosti čerpadla.
4. programovateľný logický ovládač (programovateľný logický ovládač, skrátene PLC)
Vďaka svojej lacnosti, všestrannosti, ale tiež bežne používanému ako poľné zariadenia namiesto špeciálnych funkcií systému diaľkového ovládania terminálu.
SCADA je vrstva riadenia plánovania, PLC je vrstva vybavenia v teréne. PLC systém, to znamená programovateľný regulátor, vhodný na meranie a riadenie v priemyselnom poli, funkcie merania a riadenia v teréne, stabilný výkon, vysoká spoľahlivosť, vyspelá technológia, široko používaný a za rozumnú cenu. SCADA sa zameriava na monitorovanie a riadenie a môže byť realizovaná v časti logickej funkcie, v podstate používanej pre hornú časť; PLC čisto na dosiahnutie logickej funkcie a PLC jednoducho realizuje logickú funkciu a riadenie, neposkytuje rozhranie človek{2}}stroj, realizuje prevádzku pomocou indikátora tlačidla, HMI a SCADA systému;
5. Komunikačná sieť
Je poskytnúť monitorovací systém a RTU (alebo PLC) medzi potrubím na prenos údajov.
Tradičný SCADA systém bude na dosiahnutie komunikačnej funkcie využívať broadcast, sériový alebo modem, niektoré veľké{0}}systémy SCADA (ako sú elektrárne alebo železnice) budú tiež často využívať architektúru v synchrónnej optickej sieti (SONET) alebo synchrónnom digitálnom systéme (SDH) na ethernetových alebo sieťových protokoloch. SCADA systém vo funkcii vzdialenej správy alebo monitorovania sa často nazýva telemetria.
Typická architektúra SCADA systému
Vývoj SCADA systému prešiel tromi etapami: stupeň centralizovaného SCADA systému, stupeň distribuovaného SCADA systému a sieťový SCADA systém.
Centralizovaný systém SCADA spočíva v tom, že všetky monitorovacie funkcie závisia od hostiteľa (mainframe), ktorý využíva rozsiahlu sieť na prepojenie poľa RTU a hostiteľa. Sieťový protokol je pomerne jednoduchý, so slabou otvorenosťou a slabou funkčnosťou.
Sieťový SCADA systém je založený na rôznych sieťových technológiách s decentralizovanejšou riadiacou štruktúrou a centralizovanejším riadením informácií. Systém je vo všeobecnosti založený na štruktúre klient/server (C/S) a prehliadač/server (B/S), väčšina štruktúry systému obsahuje obe štruktúry, ale štruktúra C/S je hlavne B/S štruktúra má slúžiť hlavne na podporu internetových aplikácií, aby vyhovovali potrebám vzdialeného monitorovania.
V porovnaní so systémom SCADA druhej{0}}generácie{1}}generácie je systém SCADA tretej{1}generácie otvorenejší, má lepšiu kompatibilitu a možno ho bez problémov integrovať do komplexného automatizačného systému celého závodu. Keďže škála SCADA systému môže byť od niekoľkých stoviek bodov až po desiatky tisíc bodov, nároky užívateľov na SCADA systém sú rôznorodé, preto kladie vysoké požiadavky na architektúru svojho systému.
SCADA systém patrí k typickým distribuovaným počítačovým aplikačným systémom, v takomto systéme je architektúra najdôležitejšou vecou softvérového systému, dobrá architektúra znamená univerzálny, efektívny a stabilný. Dokáže efektívne zvládnuť širokú škálu individuálnych potrieb. Architektúra zároveň zostáva po určitú dobu stabilná. Keď sa požiadavky zmenia, programátor sa zaobíde bez úpravy architektúry systému.
1. Architektúra klient/server
C/S štruktúra komunikácie klienta a servera medzi "request - response" spôsobom. Klient odošle požiadavku na server a server na požiadavku odpovie.
Najdôležitejšou vlastnosťou architektúry C/S je, že nejde o hlavné{0}}podriadené prostredie, ale o rovnocenné prostredie, tj počítače v systéme C/S môžu byť pri rôznych príležitostiach klientmi aj servermi. V C/S aplikáciách sa používateľ zaoberá iba kompletným riešením vlastných aplikácií, nie je mu trápený systém, ktorý počítač alebo počítače má tieto aplikácie dokončiť.
Napríklad v systéme SCADA, keď server SCADA požaduje údaje od PLC, je to klient a keď iné operačné stanice požadujú služby od servera SCADA, je to server. Je zrejmé, že táto štruktúra môže plne využiť výhody hardvérového prostredia na oboch koncoch a primerane prideliť úlohy na strane klienta a servera, aby sa realizovali, čím sa zníži réžia systému na komunikáciu.
2. Štruktúra prehliadača/servera
S popularitou a rozvojom internetu, predchádzajúci hostiteľ / terminál a C / S štruktúra nemôže spĺňať súčasné globálne siete otvorené, prepojené, informácie všade a zdieľanie informácií nových požiadaviek, takže vznik B / S štruktúry.
Štruktúra B/S je charakterizovaná: používateľ môže cez prehliadač pristupovať k internetu k textu, údajom, obrázkom, animáciám, video{0}}na{1}}požiadavkám a zvukovým informáciám, tieto informácie generuje mnoho webových serverov a každý webový server môže byť pripojený k rôznym spôsobom a databázovým serverom, veľké množstvo údajov je skutočne uložených na databázovom serveri. Najväčšou výhodou tejto štruktúry je: klient je zjednotený pri používaní prehliadača, čo nielen zjednodušuje používanie používateľa, ale tiež to, že klient nemá problém s údržbou.
3. Porovnanie dvoch štruktúr
(1) výhody a nevýhody modelu B/S
Výhody štruktúry B / S sú uvedené v:
Distribuované charakteristiky, môžete vyhľadávať, prehliadať a ďalšie obchodné procesy kedykoľvek a kdekoľvek.
Rozšírenie podnikania je jednoduché a pohodlné, pridaním webových stránok možno zvýšiť funkčnosť servera.
Údržba je jednoduchá a pohodlná, stačí zmeniť webovú stránku, môžete si uvedomiť synchronizáciu všetkých používateľov na aktualizáciu.
Jednoduchý vývoj a silné zdieľanie.
Nevýhody štruktúry B／S sú nasledovné:
Personalizované funkcie sú zjavne obmedzené a nie je možné realizovať požiadavky personalizovaných funkcií.
Prevádzka je založená na myši ako najzákladnejšom režime prevádzky, ktorý nedokáže splniť požiadavky rýchlej prevádzky.
Dynamické obnovovanie stránky, rýchlosť odozvy je výrazne znížená.
Funkcie sú oslabené a je ťažké realizovať požiadavky na špeciálne funkcie v tradičnom režime.
(2) Výhody a nevýhody modelu C/S
Výhody štruktúry C/S:
Keďže klient realizuje priame spojenie so serverom, neexistuje medzičlánok, takže rýchlosť odozvy je vysoká.
Prevádzkové rozhranie je krásne, rozmanité a dokáže plne vyhovieť vlastným personalizovaným požiadavkám zákazníka.
C / S štruktúra manažérskeho informačného systému má silné schopnosti spracovania transakcií, môže realizovať zložité obchodné procesy.
C / S štruktúra nedostatkov výkonu:
Potreba špecializovaného klienta inštalačný program, distribučná funkcia je slabá, pre širokú škálu bodov a nemá sieťové podmienky skupiny používateľov, nemôže realizovať rýchle nasadenie inštalácie a konfigurácie.
Zlá kompatibilita pre rôzne vývojové nástroje má väčšie obmedzenia. Ak používate iné nástroje, musíte program prepísať.
Vyššie náklady na vývoj, ktoré si vyžadujú určitú úroveň odborného technického personálu.
Rozdiel medzi SCADA a DCS, PLC
Priemyselné riadiace systémy pokrývajú rôzne typy riadiacich systémov, predtým sme hovorili o distribuovaných riadiacich systémoch (DCS), programovateľných logických automatoch (PLC), o nich ao systéme zberu a monitorovania údajov (SCADA), ktoré sú bežnejšie a ľahko zameniteľné. Aký je teda rozdiel medzi SCADA, DCS a PLC?
DCS
Systém DCS, alebo Distributed Control System, je systém, ktorý sa primárne používa na riadenie výrobných procesov v rovnakom geografickom prostredí.
Systémy DCS využívajú centralizované monitorovanie a riadenie na koordináciu miestnych kontrolórov na vykonávanie celého výrobného procesu. Modularizáciou výrobného systému DCS znižuje vplyv jednotlivých porúch na celý systém. V mnohých moderných systémoch sú systémy DCS prepojené s podnikovými systémami, aby sa umožnilo, aby sa výrobný proces premietol do celkovej prevádzky podniku.
Systémy DCS sa bežne používajú v priemyselných kontrolných oblastiach, ako sú ropné rafinérie, čistiarne odpadových vôd, elektrárne, chemické závody a farmaceutické závody. Tieto systémy sa zvyčajne používajú na riadenie procesov alebo diskrétne riadiace systémy.
SCADA
SCADA systémy alebo systémy na zber a monitorovanie údajov sú základnými systémami pre priemyselné riadenie, ktoré sa primárne používajú na riadenie decentralizovaných aktív s cieľom vykonávať centralizovaný zber údajov, ktorý je rovnako dôležitý ako riadenie.
Systémy SCADA integrujú systémy zberu údajov, systémy prenosu údajov a softvér HMI, aby poskytovali centralizované monitorovanie a riadenie vstupov a výstupov procesov. Systémy SCADA sú navrhnuté tak, aby zbierali informácie z terénu, prenášali tieto informácie do počítačového systému a zobrazovali tieto informácie vo forme obrázka alebo textu. Výsledkom je, že operátor môže monitorovať a ovládať celý systém v reálnom čase z centralizovaného miesta, ovládať ktorýkoľvek z jednotlivých systémov podľa zložitosti a príslušných nastavení každého systému a automatizovať príslušné operácie alebo úlohy, ktoré je možné vykonávať aj automaticky príkazmi operátora.
SCADA systémy sa primárne používajú v distribuovaných systémoch, ako je úprava vody, ropovody a plynovody, systémy prenosu a distribúcie energie, železnice a iné systémy verejnej dopravy.
PLC
PLC systém, teda Programmable Logic Controller PLC je nová generácia priemyselných riadiacich zariadení založená na zavádzaní mikroelektronických technológií, výpočtovej techniky, automatických riadiacich a komunikačných technológií do tradičných sekvenčných automatov s cieľom nahradiť funkcie sekvenčného riadenia ako sú relé, realizačná logika, časomiera, počítanie a pod. a vytvoriť flexibilné programovateľné riadiace systémy. Medzinárodná elektrotechnická komisia (IEC) zverejnila ustanovenia PLC: programovateľný regulátor je digitálna výpočtová operácia elektronického systému, navrhnutá na použitie v priemyselných prostrediach. Využíva programovateľnú pamäť, ktorá sa používa na ukladanie inštrukcií na vykonávanie logických operácií, sekvenčného riadenia, časovania, počítania a aritmetických operácií v nej a na ovládanie rôznych typov strojov alebo výrobných procesov prostredníctvom digitálnych a analógových vstupov a výstupov. Programovateľný ovládač a jeho súvisiace vybavenie by sa malo dať ľahko tvoriť s priemyselným riadiacim systémom, ľahko rozšíriť jeho funkčnosť o princíp dizajnu.
V sieťovej architektúre priemyselnej automatizácie a riadiaceho systému sa PLC, ako dôležitý riadiaci komponent, zvyčajne používa v systémoch SCADA a DCS na realizáciu špecifickej prevádzky a riadenia procesov priemyselných zariadení a na poskytovanie lokálneho riadenia procesov prostredníctvom riadenia slučky.
V SCADA systémoch PLC funguje ako RTU (tj vzdialená koncová jednotka). Pri použití v systémoch DCS sa PLC používajú ako lokálne ovládače s nadriadeným riadiacim programom. Súčasne sa PLC často používajú ako dôležité komponenty na konfiguráciu menších riadiacich systémov.
PLC majú užívateľsky{0}}programovateľné pamäte na ukladanie inštrukcií na dosiahnutie špecifických funkcií, ako je riadenie I/O, logika, časovanie, počítanie, riadenie PID, komunikácia, aritmetika, spracovanie údajov a súborov. S rozvojom komunikačných technológií, PLC tiež od uzavretých súkromných komunikačných protokolov k používaniu otvorených verejných protokolov, výrazne zlepšuje kompatibilitu systému a uľahčuje údržbu a aktualizáciu systému.
Záver
Z vyššie uvedeného je ľahké vidieť: SCADA, DCS je koncept a PLC je produkt, tieto tri nie sú porovnateľné:
1, PLC je produkt, pomocou ktorého môže predstavovať SCADA, DCS;
2, DCS je vyvinuté riadenie procesov, PLC je vyvinutý reléový-logický riadiaci systém;
3, PLC je zariadenie, DCS, SCADA je systém.
Užšie povedané, DCS sa používa hlavne na automatizáciu procesov, PLC sa používa hlavne na automatizáciu tovární (výrobná linka), SCADA je hlavne pre potreby širokého{0}}územia, ako sú ropné polia, ktoré sa tiahnu tisíce kilometrov potrubí. Ak sú z pohľadu počítača a siete zjednotené, existuje rozdiel, najmä v požiadavkách aplikácie, DCS často vyžadujú pokročilé riadiace algoritmy. Ako napríklad v priemysle rafinácie ropy, PLC vyžaduje vysokú rýchlosť spracovania, pretože sa často používa v blokovacích a dokonca{3}}bezpečných systémoch, SCADA má tiež niektoré špeciálne požiadavky, ako je monitorovanie vibrácií, výpočet prietoku, regulácia špičiek a najnižších hodnôt atď.
Preto to možno tiež jednoducho zvážiť:
SCADA je riadenie plánovania
DCS je vrstva riadenia závodu
PLC je vrstva vybavenia v teréne
SCADA systém je dlhou históriou, ale stále v rýchlom vývoji „novorodeneckých“ vecí, s komplexným systémom, štandardmi otvorených rozhraní a hĺbkou integrácie internetovej siete a ďalšími charakteristikami, potrebou integrovať výrobu, akademickú obec, výskum a využitie všetkých aspektov výskumného SCADA systému teórie a technológie informačnej bezpečnosti, povzbudzovať domácich výrobcov SCADA systémov, aby akumulovali a inovovali technológie, kultivovali tímový výskum a vývoj technológií SCADA systémov. pokročilej úrovni a postupne presadzovať používanie lokalizovaného systému SCADA s nezávislými právami duševného vlastníctva na nahradenie cudzích systémov v kľúčových odvetviach.