Файл: Контрольная работа по дисциплине Интегрированные системы проектирования и управления.docx

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «КАЗАНСКИЙ (ПРИВОЛЖСКИЙ) ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Набережночелнинский институт (филиал)
Кафедра автоматизации и управления
Направление подготовки (специальность): 15.03.04 - Автоматизация технологических процессов и производств Профиль (специализация): -
Контрольная работа
по дисциплине:
«Интегрированные системы проектирования и управления»
на тему:
«SCADA системы. Основные понятия,структура,требования,функции и задачи.»
студент 4 курса группа 2192213	Кирилов Е.М
«____» _____________ 20_____г.
Проверил:
к.т.н., доцент
«____» _____________ 20_____г.	Зиятдинов Р.Р.
Набережные Челны – 2023

---

содержание
Введение..................................................................................................................3

1. Определение и общая структура SCADA........................................................5

2.Функциональная структура SCADA.................................................................6

3.Требования к SCADA-системам........................................................................7

4.Особенности SCADA-систем......................................................................7

5.Особенности SCADA как процесса управления..............................................8

6.Основные функции SCADA...............................................................................9

7.Основные возможности современных SCADA-пакетов................................13

8.Выбор SCADA-системы....................................................................................14

Заключение.............................................................................................................18

Список используемой литературы.......................................................................19

Введение

Само понятие «технологический процесс» очень емкое и широкое, технологические процессы есть на любом производстве, например: пищевом, деревообрабатывающем, металлургии, добывающей промышленности, газо и нефтехимическом, энергетическом, сборочном и т.д. К технологическим процессам относятся как основные процессы для данного производства, например выработка пара в котельной, так и вспомогательные технологические процессы, например системы вентиляции помещений, управление лифтом или мостовым краном. В зависимости от типа производства и технологического процесса к системам управления (автоматизации) предъявляются определенные требования по надежности, безопасности, отказоустойчивости, взрывозащите и т.д.

Типовая система автоматизации состоит из: измерительных приборов для контроля параметров технологического процесса (датчики, сигнализаторы, сенсоры и т.д.), промышленного контроллера, исполнительных устройств (клапаны, приводы, частотно-регулируемые преобразователи, пуско-регулирующая аппаратура) и человеко-машинного интерфейса.

Контрольно-измерительные приборы преобразуют физический параметр технологического процесса в электрический сигнал для передачи информации о процессе в промышленный контроллер, например датчик температуры преобразует физический параметр – температуру, в унифицированный электрический сигнал 4-20мА, соответственно выход датчика подключается к аналоговому входу контроллера, контроллер считывает со входа сигнал 4-20мА и дальше обрабатывает по заданному алгоритму. Использование унифицированных сигналов и интерфейсов в промышленной автоматизации позволяет подключать широкий спектр измерительных приборов и исполнительных устройств к различным контроллерам.

---

Исполнительные устройства преобразуют унифицированный электрический выходной сигнал контроллера в физический параметр технологического процесса, например: дискретный выходной сигнал контроллера подключается к блоку управления нагревателем (исполнительное устройство), а блок управления по команде от контроллера выполняет нагрев технологической среды. Управление может быть двухпозиционным (включено-выключено), многопозиционным (выключено, включен режим 1, включен режим 2 и т.д.) или непрерывным (аналоговым) когда управляющее воздействие может изменяться непрерывно в диапазоне 0-100%. Примером непрерывного (аналогового) управления может быть частотно-регулируемый привод электродвигателя или тиристорный блок управления нагревом.

Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) – совокупность технических устройств, позволяющих оператору взаимодействовать с контроллером, получать информацию о технологическом процессе, контурах регулирования и состоянии контроллера и оказывать управляющие воздействия на исполнительные устройства или режимы работы контроллера. К ЧМИ относятся лампы, индикаторы, кнопки, тумблеры, устройства звуковой сигнализации, одно и много строчные текстовые дисплеи, графические панели управления, операторские рабочие станции на базе персонального компьютера и SCADA-системы.

Промышленный контроллер – техническое устройство, выполняющее заданные алгоритмы обработки входящих сигналов и управляющих воздействий от ЧМИ, и формирующее выходные сигналы для исполнительных устройств и элементов индикации ЧМИ.

1. Определение и общая структура SCADA

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) – вариант человеко-машинного интерфейса (ЧМИ), если перевести почти дословно – диспетчеризация, управление и обработка данных.

SCADA - это процесс сбора информации реального времени с удаленных объектов для обработки, анализа и возможного управление этими объектами.

В SCADA-системах в большей или меньшей степени реализованы основные принципы, такие, как работа в режиме реального времени, использование значительного объема избыточной информации (высокая частота обновления данных), сетевая архитектура, принципы открытых систем и модульного исполнения, наличие запасного оборудования, работающего в «горячем резерве» и др.

---

Все современные SCADA-системы включают три основных структурных компонента.



Рис 1. Основные структурные компоненты SCADA-системы

 

Remote Terminal Unit (RTU) - удаленный терминал, осуществляющий обработку задачи (управление) в режиме реального времени.

 

Системы реального времени бывает двух типов: системы жесткого реального времени и системы мягкого реального времени.

Системы жесткого реального времени не допускают никаких задержек

Спектр воплощения RTU широк - от примитивных датчиков, осуществляющих съем информации с объекта, до специализированных многопроцессорных отказоустойчивых вычислительных комплексов, осуществляющих обработку информации и управление в режиме жесткого реального времени. Конкретная его реализация определяется конкретным применением. Использование устройств низкоуровневой обработки информации позволяет снизить требования к пропускной способности каналов связи с центральным диспетчерским пунктом.

Master Terminal Unit (MTU) - диспетчерский пункт управления (главный терминал); осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме мягкого реального времени. Одна из основных функций - обеспечение интерфейса между человеком-оператором и системой. MTU может быть реализован в самом разнообразном виде - от одиночного компьютера с дополнительными устройствами подключения к каналам связи до больших вычислительных систем и/или объединенных в локальную сеть рабочих станций и серверов.

Communication System (CS) - коммуникационная система (каналы связи), необходима для передачи данных с удаленных точек (объектов, терминалов) на центральный интерфейс оператора-диспетчера и передачи сигналов управления на RTU.

2.Функциональная структура SCADA.

В названии SCADA присутствуют две основные функции, возлагаемые на системы этого класса:

1. сбор данных о контролируемом процессе;

2. управление технологическим процессом, реализуемое ответственными лицами на основе собранных данных и правил (критериев), выполнение которых обеспечивает наибольшую эффективность технологического процесса.

3.Требования к SCADA-системам.

К SCADA-системам предъявляются следующие основные требования:

1. надежность системы;

2. безопасность управления;

3. открытость, как с точки зрения подключения различного контроллерного оборудования, так и коммуникации с другими программами;

---

4. точность обработки и представления данных, создание богатых возможностей для реализации графического интерфейса;

5. простота расширения системы;

6. использование новых технологий.

Требования безопасности и надежности управления в SCADA-системах включают:

1. никакой единичный отказ оборудования не должен вызвать выдачу ложного выходного воздействия (команды) на объект управления;

2. никакая единичная ошибка оператора не должна вызвать выдачу ложного выходного воздействия (команды) на объект управления;

3. все операции по управлению должны быть интуитивно- понятными и удобными для оператора (диспетчера).

4.Особенности SCADA-систем.

1. 
   SCADA – это человеко-машинный комплекс. То есть, присутствие человека для работы этой системы обязательно.
   
2. 
   Диспетчер ответственен за все произведенные настройки, за слаженное и сбалансированное функционирование объектов.
   
3. 
   Большую часть времени диспетчер ничего не делает, а лишь наблюдает за показателями.
   
4. 
   Можно настроить как расширение полномочий оператора при определенных уровнях тревоги, так и наоборот, ограничения на его вмешательство.
   
5. 
   Большинство SCADA-систем работают нативно и полагаются на выделенные и локальные соединения. Это позволяет избежать любых проблем с безопасностью. Тем не менее, существуют и Web-SCADA интерфейсы, открывающиеся через интернет-браузер через подключение к «облаку». Выбор конкретной схемы работы зависит исключительно от ваших приоритетов.
   

Современные системы класса SCADA – незаменимый инструмент управления сложными автоматизированными предприятиями. Благодаря СКАДЕ, диспетчеры и должностные лица могут в реальном времени получать самую подробную информацию о состоянии тысяч объектов, расположенных в самых разных точках мира. Доступ к этой информации позволяет им своевременно принимать верные стратегические решения по улучшению и модернизации техпроцессов. Без программы SCADA сбор и анализ такого объема данных был бы попросту невозможен.

5.Особенности SCADA как процесса управления.

 Существует два типа управления удаленными объектами в SCADA-системах: автоматическое и инициируемое оператором системы.

Процесс управления в современных SCADA-системах имеет следующие особенности:

1. процесс SCADA применяется в системах, в которых обязательно наличие человека (оператора, диспетчера);

---