Дистанционното събиране на данни и наблюдение като основна функция на SCADA системата и DCS, PLC, е същата като автоматизацията на промишлените процеси и информационната система на незаменимата основна система.
SCADA система
SCADA е акроним на SupervisoryControI And Data AcquiSition System (Система за събиране на данни и надзорна контролна система), SCADA системата е разпределението на -разстояния, децентрализирани производствени единици на производствената система на система за събиране на данни, наблюдение и контрол.
Има широк спектър от приложения, може да се използва в електроенергетиката, металургията, петрола, химията и други области на събиране на данни и мониторинг, контрол и контрол на процеси и много други области, които се използват по-широко в енергийната система, развитието на технологията също е най-зряло. Той заема важна позиция в системата за дистанционно управление и може да наблюдава и контролира-оперативното оборудване на място, за да реализира функциите за събиране на данни, контрол на оборудването, измерване, настройка на параметри и различни видове сигнални аларми, т.е. това, което познаваме като функцията "четири-дистанционни".
RTU (отдалечено терминално устройство) и FTU (захранващо терминално устройство) са неговите важни компоненти. В съвременните подстанции изграждането на автоматизация играе много важна роля. Това е система за управление на автоматизацията на производството, структурирана на компютър. Разбира се, необходимите функции са различни за различните области на приложение, но всички те имат следните основни характеристики: графичен операционен интерфейс; динамична симулация на състоянието на системата; моментално и историческо показване на кривата на тренда на данните; система за обработка на сигнали; събиране и запис на данни; отчетен изход.
История на развитието на SCADA системата
SCADA системата от нейното създаване на датата на развитието на компютърните технологии е тясно свързана с развитието на SCADA системите до момента е преживяла четири поколения.
Първото поколение е базирано на специален компютър и специална операционна система SCADA система, като например Изследователския институт за енергийна автоматизация за системата SD176 за електроенергийната мрежа в Северен Китай, разработена от Hitachi в Япония за китайската система за електрификация на железниците, проектирана от отдалечената система H-80M. Този етап е от компютъра, използван за SCADA система, когато е стартиран до 70-те години.
Второто поколение е системата SCADA, базирана на-компютри с общо предназначение през 80-те години. Във второто поколение други компютри, като VAX и други-работни станции с общо предназначение, се използват широко и операционната система обикновено е UNIX операционната система с общо предназначение. На този етап SCADA системите бяха комбинирани с икономически анализ на работата, автоматичен контрол на генерирането (AGC) и мрежов анализ в автоматизацията на диспечиране на мрежата, за да формират EMS системи (системи за управление на енергията).
Общата характеристика на SCADA системите от първо и второ поколение е, че те са базирани на централизирани компютърни системи и не са отворени, което прави поддръжката, надстройката и свързването в мрежа с други системи много трудни.
През 90-те години, в съответствие с принципа на отвореността, базирана на разпределени компютърни мрежи и технология за релационни бази данни за постигане на широк спектър от мрежова система EMS/SCADA, наречена трето поколение. Този етап е Китайската SCADA/EMS система е най-бързо развиващият се етап, различни от най-новите компютърни технологии са събрани в системата SCADA/EMS. Този етап също е автоматизацията на енергийната система на Китай и изграждането на мрежата от най-големия инвестиционен период, страната инвестира 270 милиарда юана за трансформиране на градските и селските електрически мрежи, може да се види в автоматизацията на електроенергийната система на страната и изграждането на мрежата на важността на степента.
Основната характеристика на четвъртото поколение SCADA/EMS система е използването на интернет технология, обектно{0}}ориентирана технология, невронна мрежова технология и JAVA технология и други технологии, продължаване на разширяването на интеграцията на SCADA/EMS система и други системи, цялостна сигурност и икономична работа и необходимостта от търговска експлоатация.
SCADA системата ще включва следните подсистеми:
1. Човешко-машинен интерфейс (или накратко HMI)
Устройство, което може да показва състоянието на програмата, операторът може да наблюдава и контролира програмата според това устройство, HMI ще бъде свързан към базата данни и софтуера на системата SCADA, ще чете съответната информация за показване на тенденции, диагностични данни и свързана информация за управление, като редовни процедури за поддръжка, логистична информация, специфични сензори или схеми на свързване на детайли на машината, или може да помогне при отстраняване на неизправности на експертната система.
HMI системите често показват системната информация графично и симулират действителната система с изображения. Операторът може да види диаграма на системата, която ще се управлява. Например, връзка с иконата на тръбопроводната помпа може да покаже, че помпата работи и потокът на течност в тръбопровода, операторът може да накара помпата да спре, HMI софтуерът ще покаже потока на течността в тръбопровода с течение на времето. Симулацията ще включва схеми на свързване и схеми за представяне на елементите на процеса, но също така може да използва снимки на оборудването на процеса, съчетано с анимация, за да илюстрира ситуацията на процеса.
HMI софтуерът на SCADA система обикновено включва софтуер за чертане, който позволява на поддържащия системата да променя представянето на системата в HMI. Представянето може да бъде толкова просто, колкото само светлините на екрана, като светлините показват действителното състояние на ситуацията, може също да бъде толкова сложно, колкото използването на множество проектори за показване на всички асансьори в местоположението на небостъргача или всички влакове в местоположението на железопътната линия.
При внедряването на SCADA система обработката на предупреждения е важна част от системата. Системата следи дали определени предупредителни условия се задържат, за да определи дали е настъпило предупредително събитие. Когато има предупредително събитие, системата ще предприеме съответните действия, като например активиране на една или повече предупредителни инструкции или изпращане на имейл или SMS до системния администратор или SCADA оператора, за да информира, че има предупредително събитие. Операторите на SCADA трябва да потвърдят предупредителното събитие, някои предупредителни събития в потвърждението на предупредителните инструкции ще бъдат изключени, а някои предупредителни индикатори ще бъдат изключени само след като условията за предупреждение бъдат изчистени.
2. (Компютъризирана) система за наблюдение
Могат да се събират данни и да се изпращат команди за наблюдение на напредъка на програмата.
3. Дистанционно терминално устройство (RTU)
RTU може да се свърже с много сензори, използвани в програмата, и цифровите данни се предават на системата за мониторинг след събиране на данни.
Системите за дистанционно управление на терминали (RTU) могат да бъдат свързани към друго оборудване, а RTU могат да преобразуват електрически сигнали от оборудването в цифрови стойности, като например състоянието на отворено/затворено състояние на превключвател или клапан, или налягането, потока, напрежението или тока, измерени от инструмент. Може също да се преобразува и предава от сигнала за управление на устройството, като например конкретен превключвател или клапан отваряне/затваряне или задаване на скоростта на помпа.
4. програмируем логически контролер (програмируем логически контролер, накратко PLC)
Поради своята евтина, универсална, но също така често използвана като полеви устройства, вместо специални функции на системата за дистанционно управление на терминала.
SCADA е нивото на управление на планирането, PLC е нивото на полевото оборудване. PLC система, т.е. програмируем контролер, подходящ за измерване и управление на индустриални полета, функции за измерване и управление на полета, стабилна производителност, висока надеждност, зряла технология, широко използвана и на разумна цена. SCADA се фокусира върху наблюдението и контрола и може да се реализира в част от логическата функция, използвана основно за горната; PLC само за постигане на логическата функция и PLC просто реализира логическата функция и управление, не осигурява интерфейс човек-машина, реализира операцията с помощта на индикатор на бутон, HMI и SCADA система;
5. Комуникационна мрежа
Е да осигури система за мониторинг и RTU (или PLC) между тръбопровода за предаване на данни.
Традиционната SCADA система ще използва излъчване, сериен или модем за постигане на комуникационната функция, някои -мащабни SCADA системи (като електроцентрали или железопътни линии) също често ще използват архитектурата в синхронната оптична мрежа (SONET) или синхронната цифрова система (SDH) на Ethernet или мрежови протоколи. SCADA системата в функцията за дистанционно управление или наблюдение често се нарича телеметрия.
Типична архитектура на SCADA система
Развитието на SCADA системата премина през три етапа: етап на централизирана SCADA система, етап на разпределена SCADA система и мрежова SCADA система.
Централизираната SCADA система е, че всички функции за наблюдение зависят от хост (мейнфрейм), като се използва широкообхватна мрежа за свързване на полевия RTU и хоста. Мрежовият протокол е относително прост, със слаба отвореност и слаба функционалност.
Мрежовата SCADA система е базирана на различни мрежови технологии, с по-децентрализирана контролна структура и по-централизирано управление на информацията. Системата обикновено се основава на клиент/сървър (C/S) и структура на браузър/сървър (B/S), по-голямата част от системната структура съдържа и двете структури, но C/S структурата е основно B/S структура е главно за поддържане на интернет приложения, за да отговори на нуждите на отдалечено наблюдение.
В сравнение с второ-поколение SCADA система, третото-поколение SCADA система е с по-отворена структура, по-добра съвместимост и може да бъде безпроблемно интегрирано в цялостната система за автоматизация на завода. Тъй като мащабът на SCADA системата може да бъде от няколкостотин точки до десетки хиляди точки, търсенето на потребителя за SCADA система е разнообразно, така че поставя високи изисквания към своята системна архитектура.
SCADA системата принадлежи към типичната система за разпределени компютърни приложения, в такава система архитектурата е най-същественото нещо в софтуерната система, добрата архитектура означава универсална, ефективна и стабилна. Той може ефективно да се справи с голямо разнообразие от индивидуални нужди. В същото време архитектурата остава стабилна за определен период от време. Когато изискванията се променят, програмистът може да направи без промяна на архитектурата на системата.
1. Архитектура клиент/сървър
C / S структура на клиент и сървър комуникация между "искане - отговор" начин. Клиентът изпраща заявка до сървъра и сървърът отговаря на заявката.
Най-важната характеристика на C/S архитектурата е, че тя не е master-slave среда, а равностойна среда, т.е. компютрите в C/S система могат да бъдат както клиенти, така и сървъри в различни случаи. В C/S приложенията потребителят се интересува само от пълното решение на своите собствени приложения, без да се интересува от тези приложения от системата кой компютър или компютри да завърши.
Например, в SCADA система, когато SCADA сървърът изисква данни от PLC, той е клиентът, а когато други операционни станции изискват услуги от SCADA сървъра, това е сървърът. Очевидно тази структура може да използва пълноценно предимствата на хардуерната среда и в двата края и разумно да разпредели задачите между клиентската и сървърната страна за реализиране, намалявайки комуникационните разходи на системата.
2. Структура на браузър/сървър
С популярността и развитието на Интернет, предишният хост / терминал и C / S структура не могат да отговорят на настоящата глобална мрежа, отворена, взаимосвързана, информация навсякъде и споделяне на информация на новите изисквания, така че появата на B / S структура.
B/S структурата се характеризира с: потребителят може да премине през браузъра за достъп до интернет текст, данни, изображения, анимация, видео-по-заявка и звукова информация, тази информация се генерира от много уеб сървъри и всеки уеб сървър може да бъде свързан към различни начини и сървъри на бази данни, голямо количество данни, действително съхранени в сървъра на базата данни. Най-голямото предимство на тази структура е: клиентът е унифициран с помощта на браузъра, което не само прави потребителя лесен за използване, но също така кара клиента да няма проблем с поддръжката.
3. Сравнение на двете структури
(1) предимствата и недостатъците на модела B / S
Предимствата на структурата B / S са показани в:
Разпределени характеристики, можете да търсите, преглеждате и други бизнес процеси по всяко време и навсякъде.
Разширяването на бизнеса е просто и удобно, чрез добавяне на уеб страници може да се увеличи функцията на сървъра.
Поддръжката е проста и удобна, трябва само да промените уеб страницата, можете да реализирате синхронизирането на всички потребители за актуализиране.
Лесно развитие и силно споделяне.
Недостатъците на B／S структурата са както следва:
Персонализираните функции очевидно са намалени и е невъзможно да се реализират изискванията на персонализираните функции.
Работата се основава на мишката като най-основен режим на работа, който не може да отговори на изискванията за бърза работа.
Динамично опресняване на страницата, скоростта на реакция е значително намалена.
Функциите са отслабени и е трудно да се реализират изискванията за специални функции в традиционния режим.
(2) Предимства и недостатъци на модела C/S
Предимствата на структурата C / S:
Тъй като клиентът осъществява директна връзка със сървъра, няма междинна връзка, така че скоростта на реакция е бърза.
Операционният интерфейс е красив, разнообразен и може напълно да отговори на собствените персонализирани изисквания на клиента.
C / S структурата на информационната система за управление има силни възможности за обработка на транзакции, може да реализира сложни бизнес процеси.
C / S структура на недостатъците на изпълнението:
Необходимостта от специализирана клиентска инсталационна програма, функцията за разпространение е слаба, за широк диапазон от точки и няма мрежовите условия на потребителската група, не може да реализира бързото внедряване на инсталацията и конфигурацията.
Лошата съвместимост за различни инструменти за разработка има по-големи ограничения. Ако използвате различни инструменти, трябва да пренапишете програмата.
По-високи разходи за разработка, изискващи определено ниво на професионален технически персонал за завършване.
Разликата между SCADA и DCS, PLC
Индустриалните системи за управление обхващат различни видове системи за управление, преди да говорим за разпределени системи за управление (DCS), програмируеми логически контролери (PLC), те и система за събиране на данни и наблюдение (SCADA) са по-често срещани и лесни за объркване. И така, каква е разликата между SCADA, DCS и PLC?
DCS
DCS система, или разпределена система за управление, е система, която се използва основно за управление на производствени процеси в същата географска среда.
DCS системите използват централизирано наблюдение и контрол, за да координират локалните контролери за изпълнение на целия производствен процес. Чрез модулиране на производствената система, DCS намалява въздействието на отделните повреди върху цялата система. В много съвременни системи DCS системите са свързани с корпоративни системи, за да позволят производственият процес да бъде отразен в цялостната работа на бизнеса.
DCS системите обикновено се използват в промишлени контролни зони като петролни рафинерии, пречиствателни станции за отпадъчни води, електроцентрали, химически заводи и фармацевтични заводи. Тези системи обикновено се използват за управление на процеси или дискретни системи за управление.
SCADA
SCADA системите или системите за събиране на данни и мониторинг са основни системи за индустриален контрол, използвани предимно за контрол на децентрализирани активи, за да се извърши централизирано събиране на данни, което е също толкова важно, колкото и контролът.
SCADA системите интегрират системи за събиране на данни, системи за предаване на данни и HMI софтуер, за да осигурят централизирано наблюдение и контрол на входовете и изходите на процеса. SCADA системите са проектирани да събират информация от полето, да предават тази информация към компютърна система и да показват тази информация под формата на изображение или текст. В резултат на това операторът може да наблюдава и контролира цялата система в реално време от централизирано място, да контролира всяка от отделните системи според сложността и съответните настройки на всяка система и да автоматизира съответните операции или задачи, които също могат да се изпълняват автоматично чрез команди на оператора.
SCADA системите се използват предимно в разпределени системи като пречистване на вода, нефтопроводи и газопроводи, системи за пренос и разпределение на електроенергия, железопътни линии и други системи за обществен транспорт.
PLC
PLC система, т.е. програмируем логически контролер PLC е ново поколение индустриални контролни устройства, базирани на въвеждането на микроелектронна технология, компютърна технология, технология за автоматично управление и комуникационна технология в традиционните последователни контролери с цел замяна на последователни контролни функции като релета, логика на изпълнение, отчитане на времето, броене и др. и създаване на гъвкави програмирани системи за управление. Международната електротехническа комисия (IEC) обнародва разпоредбите на PLC: програмируемият контролер е цифрова изчислителна операция на електронната система, предназначена за приложение в индустриални среди. Той използва програмируема памет, която се използва за съхраняване на инструкции за извършване на логически операции, последователно управление, синхронизиране, броене и аритметични операции в нея и за управление на различни видове машини или производствени процеси чрез цифрови и аналогови входове и изходи. Програмируемият контролер и свързаното с него оборудване трябва лесно да образуват едно цяло с промишлената система за управление, лесно да разширят своята функционалност на принципа на проектиране.
В мрежовата архитектура на промишлена автоматизация и система за контрол, PLC, като важен контролен компонент, обикновено се използва в SCADA и DCS системи за реализиране на специфична работа и управление на процеси на промишлено оборудване и осигуряване на локално управление на процесите чрез контрол на веригата.
В SCADA системите PLC функционира като RTU (т.е. дистанционно терминално устройство). Когато се използват в DCS системи, PLC се използват като локални контролери с програма за надзорен контрол. В същото време PLC често се използват като важни компоненти за конфигуриране на по-малки системи за управление.
PLC имат-програмируеми от потребителя памети за съхраняване на инструкции за постигане на специфични функции като I/O контрол, логика, синхронизация, броене, PID контрол, комуникации, аритметика, обработка на данни и файлове. С развитието на комуникационните технологии PLC също от затворените частни комуникационни протоколи до използването на отворени публични протоколи, което значително подобрява съвместимостта на системата и улеснява поддръжката и актуализирането на системата.
Заключение
От горното е лесно да се види: SCADA, DCS е концепция, а PLC е продукт, трите не са сравними:
1, PLC е продукт, чрез който може да съставлява SCADA, DCS;
2, DCS е разработен контрол на процеса, PLC е разработена релейна-система за логически контрол;
3, PLC е устройство, DCS, SCADA е системата.
По-тясно казано, DCS се използва главно за автоматизация на процеси, PLC се използва главно за автоматизация на фабрики (производствена линия), SCADA е главно за нуждите на широк-област, като нефтени полета, простиращи се на хиляди мили тръбопроводи. Ако от гледна точка на компютъра и мрежата те са унифицирани, причината, поради която има разлика, главно в изискванията на приложението, DCS често изисква усъвършенствани алгоритми за управление. Като например в нефтопреработвателната промишленост, PLC изисква висока скорост на обработка, тъй като често се използва в блокиращи и дори-безопасни системи, SCADA също има някои специални изисквания, като мониторинг на вибрациите, изчисляване на потока, регулиране на пикове и най-ниски нива и т.н.
Следователно може също така просто да се разглежда:
SCADA е управлението на планирането
DCS е нивото за управление на завода
PLC е нивото на полевото оборудване
SCADA системата е дълга история, но все още в бързото развитие на "новородените" неща, със сложна система, стандарти за отворен интерфейс и дълбочина на интеграция на интернет мрежата и други характеристики, необходимостта от интегриране на производството, академичните среди, изследванията и използването на всички аспекти на изследователската SCADA система на теорията и технологията за информационна сигурност, за насърчаване на местните производители на SCADA системи се насърчават да натрупват и обновяват технологията, да култивират SCADA системния технологичен екип за изследване и развитие, за да достигнат на света напреднало ниво и постепенно насърчаване на използването на локализирана SCADA система с независими права на интелектуална собственост за замяна на чужди системи в ключови индустрии.