Pemerolehan data dan sistem kawalan operasi (sistem SCADA)

Istilah Sistem Kawalan Penyeliaan dan Pemerolehan Data atau sistem SCADA muncul pada akhir 1980-an. abad XX. serentak dengan percubaan pertama untuk menggunakan komputer peribadi dengan aplikasi grafik yang dipasang padanya sebagai konsol pengendali.

Sistem SCADA pertama telah dibangunkan untuk sistem pengendalian DOS atau Unix dan mempunyai keupayaan yang agak sederhana, kedua-duanya disebabkan oleh had perkakasan perkakasan dan keupayaan grafik sistem pengendalian. Sistem SCADA menjadi meluas serentak dengan penampilan antara muka grafik, seperti Windows 3.11, X-Windows, Phantom dan perkakasan yang membolehkan anda mencapai kelajuan pelaksanaan proses yang diperlukan dalam mod berbilang tugas.

Sebab kemunculan sistem SCADA sebagai alat pembangunan perisian peringkat atas adalah serupa dengan sebab kemunculan sistem seperti Borland Delphi dan sistem pengaturcaraan visual yang lain.Tugas utama mereka adalah untuk melegakan pembangun perisian daripada beban rutin dan sememangnya tidak berguna untuk menerangkan antara muka dan fungsi standard. Pada masa yang sama, perlu difahami bahawa penggunaan sistem SCADA tidak membayangkan pengurangan dalam keperluan untuk kelayakan pemaju, seperti yang mereka cuba bayangkan.

Membezakan sistem MMI (Antara Muka Mesin Lelaki) dan SCADA, kerana mereka berdua berjaya membangun secara bebas antara satu sama lain, menduduki niche yang berbeza dalam pasaran peranti HMI (Antara Muka Mesin Manusia).

Sistem MMI sebenarnya ialah panel kawalan tempatan untuk peranti individu atau pemasangan teknologi, dilengkapi dengan skrin alfanumerik dan papan kekunci atau grafik, biasanya skrin sentuh.

Dalam kebanyakan kes, peranti MMI dilaksanakan menggunakan pengawal khas, dan bahagian perisiannya tidak membayangkan sebarang pengubahsuaian atau perubahan tambahan.

Pada masa yang sama, sistem SCADA termasuk penggunaan komputer peribadi dan sistem pengendalian standard, digunakan untuk mengautomasikan proses mengurus proses teknologi yang besar, di mana sejumlah besar peranti eksekutif dan unit teknologi terlibat, dan juga menyokong kemungkinan melaksanakan aplikasi yang diedarkan (menggunakan berbilang konsol pengendali)…

Adalah mustahil untuk membuat garis yang jelas antara sistem MMI dan SCADA kerana kewujudan sistem pengaturcaraan hujung ke hujung yang selalunya tiada perbezaan antara alat pembangunan perisian untuk tahap sistem kawalan yang berbeza.

Kekurangan piawaian tunggal yang menerangkan tujuan dan komposisi fungsi sistem SCADA dan perbezaan tafsiran istilah "SCADA" itu sendiri merumitkan klasifikasi dan perbandingan sistem kelas ini.

Kumpulan utama sistem SCADA berikut boleh dibezakan:

• Sistem SCADA dibangunkan oleh pengeluar pengawal;

• Sistem SCADA dibangunkan oleh pengeluar bebas;

• Sistem SCADA ialah komponen sistem pengaturcaraan hujung ke hujung.

Tugas pengilang peralatan pengawal dalam membangunkan sistem SCADA mereka sendiri adalah untuk menyediakan pengguna akhir alat untuk membangunkan aplikasi visualisasi menggunakan pengawal daripada pengeluar tersebut.

Ciri-ciri utama sistem sedemikian boleh dibezakan:

• antara muka sistem ini mengulangi antara muka cara menulis perisian untuk peralatan pengawal;

• Komponen sistem SCADA dioptimumkan untuk berfungsi dengan data yang diterima daripada peralatan kawalan pengeluar tertentu;

• Antara muka untuk pertukaran data dengan peralatan daripada pengeluar lain kurang dilaksanakan atau sukar digunakan.

Contoh klasik sistem sedemikian ialah Siemens WinCC… Penggunaan sistem proprietari sedemikian, dalam satu tangan, meminimumkan kos latihan pakar pembangunan perisian, tetapi sebaliknya, ia mengikat kedua-dua pembangun dan pengguna akhir sistem dengan ketat kepada pengeluar tertentu atau bahkan kepada pengeluar tertentu. barisan peralatan daripada satu pengeluar.

Di samping itu, beberapa pengeluar peralatan kawalan terpaksa membangunkan sistem SCADA mereka sendiri untuk tujuan pemasaran tanpa menyediakan produk perisian mereka dengan tahap sokongan dan penyelenggaraan yang diperlukan.

Sistem SCADA pihak ketiga ialah alat yang paling fleksibel untuk mencipta visualisasi proses dan aplikasi kawalan. Kelebihan mereka termasuk sokongan sejumlah besar fungsi untuk mewujudkan sistem kawalan terdesentralisasi dan teragih, serta keupayaan untuk mengintegrasikan peralatan daripada pengeluar yang berbeza, termasuk bersaing, ke dalam satu sistem.

Untuk menukar data dengan peralatan eksekutif, sistem sedemikian menggunakan pelayan I/O perisian yang melaksanakan antara muka DDE atau OPC. Penyebaran sistem SCADA sedemikian, serta keperluan untuk mematuhi piawaian alat automasi, membawa kepada fakta bahawa semua pemaju peralatan pengawal mempunyai sendiri. Pelayan perisian OPC atau DDE, yang dihantar lengkap dengan peralatan atau untuk dipesan.

Memandangkan sistem pengaturcaraan hujung-ke-hujung termasuk pembangunan stesen operator sebagai bahagian penting sistem kawalan, ia sentiasa mengandungi komponen berasingan sistem SCADA. Walau bagaimanapun, memandangkan keseluruhan sistem berfungsi secara keseluruhan, komponen ini mungkin juga merupakan komponen modul lain sistem pengaturcaraan hujung ke hujung, atau mungkin mustahil untuk memisahkan sistem SCADA dalam bentuk tulennya kepada produk perisian.

Sistem sedemikian mempunyai kelebihan dan kekurangan yang sama seperti sistem SCADA yang dibangunkan oleh pengeluar pengawal, dengan mengambil kira dua perbezaan utama:

• Sistem SCADA, yang merupakan sebahagian daripada sistem pengaturcaraan hujung-ke-hujung, boleh dikatakan tidak mempunyai kesalingoperasian dengan perisian dan perkakasan daripada pengeluar lain;

• peranan sistem SCADA dalam aplikasi tersebut terhad kepada pembangunan antara muka grafik.

Komposisi dan struktur sistem SCADA

Komposisi dan struktur sistem SCADA

Biasanya, sistem SCADA terdiri daripada dua set berasingan produk perisian: persekitaran pembangunan dan persekitaran pelaksanaan.

Persekitaran pembangunan dipanggil set yang mana persekitaran untuk visualisasi proses teknologi direka dan dikonfigurasikan.

Persekitaran semasa bekerja — ini adalah satu set produk perisian yang diperlukan untuk kerja pada projek program untuk visualisasi proses teknologi di stesen pengendali.

Secara berasingan, isu interaksi antara persekitaran pembangunan dan persekitaran masa jalan semasa bekerja dengan projek yang sama antara pembangun dan pengendali harus dipertimbangkan:

1. Perubahan yang dibuat oleh pembangun berkuat kuasa serta-merta.

2. Masa jalan menggambarkan perubahan yang dibuat seperti yang terdapat dalam kod sumber projek.

3. Perubahan ditunjukkan pada masa jalan semasa but semula atau paksa.

Pelaksanaan jenis interaksi pertama memungkinkan untuk menunjukkan keupayaan produk dengan agak jelas dan berkesan dalam pembentangan komersial, dan oleh itu ia kadang-kadang dilaksanakan dalam produk perisian akhir. Walau bagaimanapun, apabila bekerja dengan projek sebenar, terdapat potensi bahaya kehilangan sebahagian daripada antara muka grafik atau pergerakan kawalan dinamik. Dalam hal ini, jenis interaksi kedua dan ketiga atau gabungannya adalah yang paling meluas.

Bahagian utama sistem SCADA berikut boleh dibezakan:

• asas tag;

• modul paparan grafik;

• pemproses skrip;

• sistem penggera dan amaran;

• modul untuk mengarkibkan parameter proses teknologi.

Tag Sistem SCADA Merupakan objek untuk menyimpan nilai parameter proses teknologi dan sifatnya. Label kadangkala salah dipanggil "pembolehubah". Pada masa yang sama, konsep label adalah paling hampir dengan definisi kelas dalam bahasa pengaturcaraan berorientasikan objek.

Modul paparan grafik melaksanakan antara muka grafik projek. Sebagai peraturan, antara muka grafik ialah satu set bentuk skrin dengan elemen grafik diletakkan padanya. Tugas mencipta skrin dikurangkan kepada meletakkan elemen grafik pada bentuk skrin dan menetapkan sifatnya.

Dalam proses memanggil, memaparkan dan menutup borang skrin, apabila mengklik pada objek grafik, menukar sifat atau nilai tag individu, adalah perlu untuk melakukan pengiraan atau tindakan yang mana terdapat enjin skrip… Skrip juga dipanggil “makro” atau “skrip” dalam sesetengah sistem.

Kebanyakan skrip sistem SCADA yang melaksanakan antara muka grafik stesen kerja pengendali automatik ialah pengendali klik tetikus pada elemen grafik.

Untuk skrip, sistem SCADA daripada pengeluar berbeza menawarkan satu atau lebih bahasa. Sistem yang dibangunkan oleh pengeluar pengawal atau sebagai sebahagian daripada sistem pengaturcaraan hujung ke hujung biasanya menawarkan bahasa pengaturcaraan yang sama untuk skrip seperti untuk menulis perisian pengawal… Sistem SCADA pihak ketiga selalunya menawarkan bahasa skrip makro khusus.

Menggunakan bahasa pengaturcaraan tujuan umum membolehkan anda melaksanakan antara muka pengguna yang kompleks dan kaedah bukan standard untuk bekerja dengan data dengan mengakses perpustakaan dan API tambahan.

Pada masa yang sama, pembangun mesti dalam mana-mana perpustakaan fungsi kajian kes untuk bekerja dengan komponen sistem SCADA, dengan cara yang sama seperti bahasa makro dikaji, dan kod yang dilaksanakan boleh berpotensi berbahaya atau mewarisi ralat daripada fungsi pihak ketiga perpustakaan.

Sistem penggera bertujuan untuk memberitahu pengendali nilai parameter proses di luar had yang dibenarkan. Sebagai peraturan, untuk setiap parameter teknologi, 2 jenis tetapan boleh ditetapkan mengikut mana pemberitahuan akan muncul: masing-masing, tetapan kecemasan dan amaran.

Bergantung pada keupayaan sistem, tetapan ini ditetapkan mengikut satu atau lebih kriteria:

• Luar kawasan. Dalam kes ini terdapat: nilai amaran atas dan bawah dan nilai penggera atas dan bawah.

• Sisihan daripada nilai nominal beberapa nilai. Edarkan sisihan minimum dan maksimum yang dibenarkan daripada nilai yang ditetapkan.

• Menetapkan kadar perubahan maksimum yang dibenarkan bagi nilai parameter proses. Nilai tetapan julat yang dibenarkan dinyatakan dalam unit mutlak, dan sisihan daripada nominal dan kadar perubahan boleh ditentukan dalam unit mutlak dan sebagai peratusan nilai semasa atau titik tetapan.

Disebabkan fakta bahawa untuk satu proses teknologi bilangan parameter yang mana titik set kecemasan dan amaran ditetapkan boleh menjadi besar, dalam sistem SCADA adalah mungkin untuk menggabungkan parameter yang dikawal secara teknologi ke dalam kumpulan, serta menetapkan tahap keutamaan untuk mana-mana titik tetapan.

Tugas utama modul sandaran — menyediakan keupayaan untuk memaparkan graf parameter teknologi (Trend) pada skrin monitor untuk tempoh yang agak singkat, serta membina laporan mudah. ​​Modul untuk mengarkibkan nilai sistem SCADA harus menyediakan fungsi berikut:

• mengarkibkan nilai dalam pangkalan data tempatan dengan kekerapan atau perubahan tertentu;

• apabila mengarkibkan nilai apabila berubah — kemungkinan untuk menetapkan zon mati untuk pengarkiban;

• tetapkan had saiz pangkalan data tempatan;

• menetapkan masa untuk menyimpan nilai;

• melakukan penyelenggaraan rutin untuk mengalih keluar nilai lapuk atau terawal apabila masa penyimpanan atau saiz pangkalan data melebihi dalam mod automatik;

• ketersediaan antara muka untuk membina graf nilai arkib dan melihatnya;

• ketersediaan sistem untuk mengeksport nilai parameter untuk tempoh tertentu dalam bentuk jadual nilai.