Daljinsko prikupljanje podataka i nadzor kao glavna funkcija SCADA sustava i DCS-a, PLC-a, jednaka je automatizaciji industrijskih procesa i informatizaciji neizostavnog osnovnog sustava.
SCADA sustav
SCADA je akronim SupervisoryControI And Data AcquiSition System (Sustav prikupljanja podataka i nadzornog upravljanja), SCADA sustav je distribucija udaljenih-decentraliziranih proizvodnih jedinica proizvodnog sustava sustava za prikupljanje podataka, nadzor i kontrolu.
Ima širok raspon primjena, može se koristiti u elektroenergetici, metalurgiji, nafti, kemiji i drugim poljima prikupljanja podataka i nadzora, kontrole i upravljanja procesima i mnogim drugim poljima, koja se šire koriste u elektroenergetskom sustavu, razvoj tehnologije je također najzreliji. Zauzima važnu poziciju u sustavu daljinskog upravljanja i može nadzirati i kontrolirati radnu-opremu na licu mjesta kako bi ostvario funkcije prikupljanja podataka, kontrole opreme, mjerenja, podešavanja parametara i raznih vrsta signalnih alarma, tj. ono što znamo kao "četiri-daljinska" funkcija.
RTU (Udaljena terminalna jedinica) i FTU (Feeder Terminal Unit) njegove su važne komponente. U današnjoj izgradnji trafostanica automatizacija igra vrlo važnu ulogu. To je sustav upravljanja automatizacijom proizvodnje strukturiran na osobnom računalu. Naravno, potrebne funkcije su različite za različita područja primjene, ali sve imaju sljedeće osnovne značajke: grafičko operativno sučelje; dinamička simulacija stanja sustava; trenutni i povijesni prikaz krivulje trenda podataka; sustav za obradu alarma; prikupljanje i snimanje podataka; izlaz izvješća.
Povijest razvoja SCADA sustava
SCADA sustav od svog nastanka na dan razvoja računalne tehnologije usko je vezan uz razvoj SCADA sustava do danas je doživio četiri generacije.
Prva generacija temelji se na namjenskom računalu i namjenskom operativnom sustavu SCADA sustav, kao što je Power Automation Research Institute for the North China Power Grid SD176 sustav koji je razvio Hitachi u Japanu za kineski željeznički sustav elektrifikacije dizajniran daljinskim H-80M sustavom. Ova faza je od računala korištenog za SCADA sustav kada je počeo 70-ih.
Druga generacija je SCADA sustav zasnovan na-računalima opće namjene iz 80-ih. U drugoj generaciji, druga računala kao što su VAX i druge-radne stanice opće namjene su naširoko korištena, a operativni sustav je općenito UNIX operativni sustav-opće namjene. U ovoj fazi, SCADA sustavi su kombinirani s ekonomskom analizom rada, automatskom kontrolom proizvodnje (AGC) i analizom mreže u dispečerskoj automatizaciji mreže kako bi se formirali EMS sustavi (sustavi upravljanja energijom).
Zajedničko obilježje SCADA sustava prve i druge generacije je da su bili bazirani na centraliziranim računalnim sustavima i nisu bili otvoreni, što je otežavalo održavanje, nadogradnju i umrežavanje s drugim sustavima.
U 90-im godinama, u skladu s načelom otvorenosti, na temelju distribuiranih računalnih mreža i tehnologije relacijskih baza podataka za postizanje širokog spektra umrežavanja EMS/SCADA sustava nazvan je treća generacija. Ova faza je kineski SCADA/EMS sustav najbrže rastuća faza, razne najnovije računalne tehnologije okupljene su u SCADA/EMS sustav. Ova faza je također kineska automatizacija elektroenergetskog sustava i izgradnja mreže najveće investicijsko razdoblje, zemlja je uložila 270 milijardi juana za transformaciju urbanih i ruralnih električnih mreža koje se mogu vidjeti u automatizaciji elektroenergetskog sustava u zemlji i izgradnji mreže o važnosti stupnja.
Glavna značajka četvrte generacije SCADA/EMS sustava je korištenje internetske tehnologije, objektno{0}}orijentirane tehnologije, tehnologije neuronske mreže i JAVA tehnologije i drugih tehnologija, nastavak širenja integracije SCADA/EMS sustava i drugih sustava, sveobuhvatna sigurnost i ekonomičnost rada te potreba za komercijalnim radom.
SCADA sustav će uključivati sljedeće podsustave:
1. Sučelje čovjeka i stroja (ili skraćeno HMI)
Uređaj koji može prikazati status programa, operater može nadzirati i kontrolirati program u skladu s ovim uređajem, HMI će biti povezan s bazom podataka i softverom SCADA sustava, očitati relevantne informacije za prikaz trendova, dijagnostičke podatke i povezane informacije o upravljanju, kao što su redoviti postupci održavanja, logističke informacije, specifični senzori ili dijagrami ožičenja detalja stroja, ili može pomoći u rješavanju problema ekspertnog sustava.
HMI sustavi često prikazuju informacije o sustavu grafički i simuliraju stvarni sustav slikama. Operater može vidjeti dijagram sustava kojim se upravlja. Na primjer, veza s ikonom pumpe cjevovoda može pokazati da crpka radi i protok tekućine u cjevovodu, operater može zaustaviti pumpu, HMI softver će pokazati protok tekućine u cjevovodu tijekom vremena. Simulacija će uključivati dijagrame ožičenja i sheme za predstavljanje elemenata procesa, ali također može koristiti slike procesne opreme, zajedno s animacijom za ilustraciju situacije procesa.
HMI softver SCADA sustava općenito uključuje softver za crtanje koji omogućuje održavatelju sustava da modificira prezentaciju sustava u HMI. Prezentacija može biti jednostavna kao što su samo svjetla na ekranu, sa svjetlima koja pokazuju stvarno stanje situacije, također može biti složena kao korištenje više projektora za prikaz svih dizala na lokaciji nebodera ili svih vlakova na lokaciji željeznice.
Prilikom implementacije SCADA sustava, rukovanje upozorenjima važan je dio sustava. Sustav prati održavaju li se navedeni uvjeti upozorenja kako bi utvrdio je li došlo do događaja upozorenja. Kada postoji događaj upozorenja, sustav će poduzeti odgovarajuću radnju, kao što je aktiviranje jedne ili više uputa upozorenja ili slanje e-maila ili SMS-a administratoru sustava ili SCADA operateru da obavijesti da postoji događaj upozorenja. SCADA operateri trebaju potvrditi događaj upozorenja, neki događaji upozorenja u potvrdi uputa upozorenja bit će isključeni, a neki indikatori upozorenja bit će isključeni tek nakon što se uvjeti upozorenja ponište.
2. (Računalni) sustav praćenja
Mogu se prikupljati podaci i slati naredbe za praćenje napretka programa.
3. Udaljena terminalna jedinica (RTU)
RTU se može povezati s mnogim senzorima koji se koriste u programu, a digitalni podaci se nakon prikupljanja podataka prenose u sustav za praćenje.
Sustavi daljinskog upravljanja terminalima (RTU) mogu se povezati s drugom opremom, a RTU mogu pretvoriti električne signale iz opreme u digitalne vrijednosti, kao što je status otvorenog/zatvorenog prekidača ili ventila ili tlak, protok, napon ili struja mjereni instrumentom. Također se može pretvoriti i prenijeti signalom za upravljanje uređajem, kao što je određeni prekidač ili ventil za otvaranje/zatvaranje, ili postavljanje brzine pumpe.
4. programabilni logički kontroler (programabilni logički kontroler, skraćeno PLC)
Zbog svoje jeftine, svestrane, ali također često korištene kao terenski uređaji, umjesto posebnih funkcija sustava daljinske kontrole terminala.
SCADA je sloj upravljanja rasporedom, PLC je sloj terenske opreme. PLC sustav, to jest programabilni kontroler, prikladan za industrijsko mjerenje i kontrolu na terenu, funkcije mjerenja i upravljanja na terenu, stabilne performanse, visoka pouzdanost, zrela tehnologija, široko korišten i po razumnoj cijeni. SCADA se fokusira na nadzor i kontrolu i može se realizirati u dijelu logičke funkcije, koja se u osnovi koristi za gornji; PLC isključivo radi postizanja logičke funkcije, a PLC jednostavno realizira logičku funkciju i kontrolu, ne pruža sučelje čovjek-stroj, realizira operaciju uz pomoć indikatora gumba, HMI i SCADA sustava;
5. Komunikacijska mreža
Je osigurati sustav nadzora i RTU (ili PLC) između cjevovoda za prijenos podataka.
Tradicionalni SCADA sustav koristit će emitiranje, serijski ili modem za postizanje komunikacijske funkcije, neki -SCADA sustavi velikih razmjera (kao što su elektrane ili željeznice) također će često koristiti arhitekturu u sinkronoj optičkoj mreži (SONET) ili sinkronom digitalnom sustavu (SDH) na Ethernetu ili mrežnim protokolima. SCADA sustav u funkciji daljinskog upravljanja ili nadzora često se naziva telemetrijom.
Tipična arhitektura SCADA sustava
Razvoj SCADA sustava prošao je kroz tri faze: fazu centraliziranog SCADA sustava, fazu distribuiranog SCADA sustava i umreženi SCADA sustav.
Centralizirani SCADA sustav je da sve funkcije nadzora ovise o glavnom računalu (mainframe), koristeći široku mrežu za povezivanje polja RTU i glavnog računala. Mrežni protokol je relativno jednostavan, slabe otvorenosti i slabe funkcionalnosti.
Umreženi SCADA sustav temelji se na različitim mrežnim tehnologijama, s decentraliziranijom strukturom upravljanja i centraliziranijim upravljanjem informacijama. Sustav se općenito temelji na strukturi klijent/poslužitelj (C/S) i preglednik/poslužitelj (B/S), većina strukture sustava sadrži obje strukture, ali struktura C/S uglavnom je struktura B/S uglavnom za podršku internetskim aplikacijama kako bi se zadovoljile potrebe daljinskog nadzora.
U usporedbi s drugom-generacijom SCADA sustava, treća-generacija SCADA sustava je otvorenije strukture, bolje kompatibilnosti i može se neprimjetno integrirati u sveobuhvatni sustav automatizacije cijelog postrojenja. Budući da skala SCADA sustava može biti od nekoliko stotina točaka do nekoliko desetaka tisuća točaka, zahtjevi korisnika za SCADA sustavom su raznoliki, pa postavljaju visoke zahtjeve za njegovu arhitekturu sustava.
SCADA sustav pripada tipičnom distribuiranom računalno-aplikacijskom sustavu, u takvom sustavu arhitektura je najvažnija stvar u softverskom sustavu, dobra arhitektura znači univerzalna, učinkovita i stabilna. Učinkovito se može nositi sa širokim spektrom individualnih potreba. U isto vrijeme, arhitektura ostaje stabilna određeno vrijeme. Kada se zahtjevi promijene, programer može bez mijenjanja arhitekture sustava.
1. Arhitektura klijent/poslužitelj
C / S struktura klijenta i poslužitelja komunikacije između "zahtjev - odgovor" način. Klijent šalje zahtjev poslužitelju, a poslužitelj odgovara na zahtjev.
Najvažnija značajka C/S arhitekture je da to nije glavno-podređeno okruženje, već jednako okruženje, tj. računala u C/S sustavu mogu biti i klijenti i poslužitelji u različitim prilikama. U C/S aplikacijama, korisnik se bavi samo cjelovitim rješenjem vlastitih aplikacija, ne brinući se o tim aplikacijama od strane sustava koje računalo ili računala dovršiti.
Na primjer, u SCADA sustavu, kada SCADA poslužitelj traži podatke od PLC-a, to je klijent, a kada druge operativne stanice traže usluge od SCADA poslužitelja, to je poslužitelj. Očito, ova struktura može u potpunosti iskoristiti prednosti hardverskog okruženja na oba kraja i razumno dodijeliti zadatke na stranu klijenta i poslužitelja za realizaciju, smanjujući opterećenje sustava komunikacijom.
2. Struktura preglednika/poslužitelja
Uz popularnost i razvoj Interneta, prethodni host / terminal i C / S struktura ne mogu zadovoljiti trenutnu globalnu mrežu otvorenu, međusobno povezanu, informacije posvuda i dijeljenje informacija novih zahtjeva, tako da je pojava B / S strukture.
B/S strukturu karakterizira: korisnik može proći kroz preglednik kako bi pristupio Internetu tekstu, podacima, slikama, animacijama, video-na-zahtjev i zvučnim informacijama, ove informacije generiraju mnogi web poslužitelji, a svaki web poslužitelj može biti povezan na različite načine i poslužitelje baze podataka, velika količina podataka zapravo je pohranjena u poslužitelju baze podataka. Najveća prednost ove strukture je: klijent je unificiran korištenjem preglednika, što ne samo da korisnika čini jednostavnim za korištenje, već također klijent nema problema s održavanjem.
3. Usporedba dviju struktura
(1) prednosti i nedostatke B/S modela
Prednosti B/S strukture prikazane su u:
Distribuirane karakteristike, možete postavljati upite, pregledavati i druge poslovne procese u bilo koje vrijeme, bilo gdje.
Proširenje poslovanja je jednostavno i praktično, dodavanjem web stranica može povećati funkciju poslužitelja.
Održavanje je jednostavno i praktično, samo trebate promijeniti web stranicu, možete ostvariti sinkronizaciju svih korisnika za ažuriranje.
Jednostavan razvoj i snažno dijeljenje.
Nedostaci B／S strukture su sljedeći:
Personalizirane značajke očito su smanjene i nemoguće je ostvariti zahtjeve personaliziranih funkcija.
Rad se temelji na mišu kao najosnovnijem načinu rada, koji ne može zadovoljiti zahtjeve brzog rada.
Dinamičko osvježavanje stranice, brzina odgovora je značajno smanjena.
Funkcije su oslabljene i teško je ostvariti zahtjeve za posebnim funkcijama u tradicionalnom načinu rada.
(2) Prednosti i nedostaci C/S modela
Prednosti C/S strukture:
Budući da klijent ostvaruje izravnu vezu s poslužiteljem, nema međuveze, pa je brzina odgovora velika.
Operativno sučelje je lijepo, raznoliko i može u potpunosti zadovoljiti vlastite personalizirane zahtjeve kupca.
C / S struktura informacijskog sustava upravljanja ima snažnu sposobnost obrade transakcija, može ostvariti složene poslovne procese.
C / S struktura nedostataka izvedbe:
Potreba za specijaliziranim klijentskim instalacijskim programom, distribucijska funkcija je slaba, za širok raspon točaka i nema mrežne uvjete korisničke skupine, ne može ostvariti brzu implementaciju instalacije i konfiguracije.
Loša kompatibilnost za različite razvojne alate ima veća ograničenja. Ako koristite druge alate, morate ponovno napisati program.
Veći troškovi razvoja, zahtijevaju određenu razinu stručnog tehničkog osoblja za završetak.
Razlika između SCADA i DCS, PLC
Industrijski upravljački sustavi pokrivaju različite vrste upravljačkih sustava, prije nego što smo govorili o distribuiranim upravljačkim sustavima (DCS), programabilnim logičkim kontrolerima (PLC), oni i sustav prikupljanja podataka i nadzora (SCADA) češći su i lako ih je zbuniti. Dakle, koja je razlika između SCADA, DCS i PLC?
DCS
DCS sustav ili Distribuirani kontrolni sustav je sustav koji se prvenstveno koristi za kontrolu proizvodnih procesa u istom geografskom okruženju.
DCS sustavi koriste centralizirani nadzor i kontrolu za koordinaciju lokalnih kontrolera za izvođenje cjelokupnog proizvodnog procesa. Modularizacijom proizvodnog sustava DCS smanjuje utjecaj pojedinačnih kvarova na cijeli sustav. U mnogim modernim sustavima, DCS sustavi povezani su sa sustavima poduzeća kako bi se proizvodni proces odrazio na cjelokupno poslovanje poduzeća.
DCS sustavi se obično koriste u industrijskim kontrolnim područjima kao što su rafinerije nafte, postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda, elektrane, kemijska i farmaceutska postrojenja. Ovi se sustavi obično koriste za kontrolu procesa ili diskretne upravljačke sustave.
SCADA
SCADA sustavi ili sustavi za prikupljanje podataka i nadzor temeljni su sustavi za industrijsku kontrolu, prvenstveno se koriste za kontrolu decentralizirane imovine kako bi se izvršilo centralizirano prikupljanje podataka koje je jednako važno kao i kontrola.
SCADA sustavi integriraju sustave za prikupljanje podataka, sustave za prijenos podataka i HMI softver za pružanje centraliziranog nadzora i kontrole ulaza i izlaza procesa. SCADA sustavi su dizajnirani za prikupljanje informacija s terena, prijenos tih informacija u računalni sustav i prikaz tih informacija u obliku slike ili teksta. Kao rezultat toga, operater može nadzirati i kontrolirati cijeli sustav u stvarnom vremenu sa centralizirane lokacije, kontrolirati bilo koji od pojedinačnih sustava u skladu sa složenošću i relevantnim postavkama svakog sustava te automatizirati relevantne operacije ili zadatke, koji se također mogu izvoditi automatski naredbama operatera.
SCADA sustavi prvenstveno se koriste u distribuiranim sustavima kao što su pročišćavanje vode, naftovodi i plinovodi, sustavi prijenosa i distribucije električne energije, željeznice i drugi sustavi javnog prijevoza.
PLC
PLC sustav, tj. programabilni logički kontroler PLC je nova generacija industrijskih upravljačkih uređaja koji se temelje na uvođenju tehnologije mikroelektronike, računalne tehnologije, tehnologije automatskog upravljanja i komunikacijske tehnologije u tradicionalne sekvencijalne kontrolere s ciljem zamjene sekvencijalnih upravljačkih funkcija kao što su releji, logika izvršavanja, mjerenje vremena, brojanje itd. i uspostavljanja fleksibilnih programiranih upravljačkih sustava. Međunarodna elektrotehnička komisija (IEC) proglasila je odredbe PLC-a: programabilni kontroler je digitalna računalna operacija elektroničkog sustava, dizajnirana za primjenu u industrijskim okruženjima. Koristi programabilnu memoriju, koja se koristi za pohranjivanje uputa za izvođenje logičkih operacija, sekvencijalne kontrole, mjerenja vremena, brojanja i aritmetičkih operacija unutar nje, te za kontrolu raznih vrsta strojeva ili proizvodnih procesa putem digitalnih i analognih ulaza i izlaza. Programabilni kontroler i njegova povezana oprema, trebali bi biti lako formirati cjelinu s industrijskim sustavom upravljanja, lako proširiti svoju funkcionalnost prema principu dizajna.
U mrežnoj arhitekturi industrijske automatizacije i sustava upravljanja, PLC, kao važna upravljačka komponenta, obično se koristi u SCADA i DCS sustavima za realizaciju specifičnog upravljanja radom i procesima industrijske opreme i pružanje lokalnog upravljanja procesima kroz kontrolu petlje.
U SCADA sustavima, PLC funkcionira kao RTU (tj. udaljena terminalna jedinica). Kada se koriste u DCS sustavima, PLC-ovi se koriste kao lokalni kontroleri s programom nadzornog upravljanja. U isto vrijeme, PLC-ovi se često koriste kao važne komponente za konfiguriranje manjih upravljačkih sustava.
PLC-ovi imaju korisnički-programabilne memorije za pohranjivanje uputa za postizanje specifičnih funkcija kao što su I/O kontrola, logika, mjerenje vremena, brojanje, PID kontrola, komunikacije, aritmetika, obrada podataka i datoteka. S razvojem komunikacijske tehnologije, PLC također prelazi sa zatvorenih privatnih komunikacijskih protokola na korištenje otvorenih javnih protokola, uvelike poboljšavajući kompatibilnost sustava i olakšavajući održavanje i ažuriranje sustava.
Zaključak
Iz gore navedenog lako je vidjeti: SCADA, DCS je koncept, a PLC je proizvod, ta tri nisu usporediva:
1, PLC je proizvod, pomoću kojeg može činiti SCADA, DCS;
2, DCS je razvijena kontrola procesa, PLC je razvijen-logički upravljački sustav releja;
3, PLC je uređaj, DCS, SCADA je sustav.
Usko govoreći, DCS se uglavnom koristi za automatizaciju procesa, PLC se uglavnom koristi za automatizaciju tvornice (proizvodna linija), SCADA je uglavnom za potrebe širokog-područja, kao što su naftna polja, protežu se tisućama milja cjevovoda. Ako su sa stajališta računala i mreže ujedinjeni, razlog zašto postoji razlika, uglavnom u zahtjevima aplikacije, DCS često zahtijevaju napredne algoritme upravljanja. Kao što je u industriji rafiniranja nafte, PLC zahtijeva veliku brzinu obrade, jer se često koristi u sustavima s međusobnom blokadom, pa čak i -sigurnim sustavima, SCADA također ima neke posebne zahtjeve, kao što su nadzor vibracija, izračun protoka, regulacija vrha i dna i tako dalje.
Stoga se također može jednostavno razmotriti:
SCADA je upravljanje rasporedom
DCS je sloj upravljanja postrojenjem
PLC je sloj terenske opreme
SCADA sustav ima dugu povijest, ali još uvijek u brzom razvoju "novorođenih" stvari, sa složenim sustavom, standardima otvorenog sučelja i dubinom integracije internetske mreže i drugim karakteristikama, potrebom za integracijom proizvodnje, akademske zajednice, istraživanja i korištenja svih aspekata istraživanja SCADA sustava teorije i tehnologije informacijske sigurnosti, kako bi se potaknuli domaći proizvođači SCADA sustava da akumuliraju i inoviraju tehnologiju, njeguju SCADA sustav tehnološki istraživački i razvojni tim za postizanje svijet je napredan razini, te postupno promovirati korištenje lokaliziranog SCADA sustava s neovisnim pravima intelektualnog vlasništva za zamjenu stranih sustava u ključnim industrijama.