ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.01.2024
Просмотров: 117
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
ПРИДНЕСТРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
им. Т.Г. ШЕВЧЕНКО
Рыбницкий филиал
Кафедра автоматизации технологических процессов и производств
Практическая работа №1
по дисциплине «Автоматизированные системы управления технологическими процессами»
на тему: «Системы и структура SCADA»
Выполнил студент IV курса
Группа РФ19ВР62АТ1
Ермаков К.М.
Проверил
Доцент, к.э.н.
Фёдоров В.Е.
Рыбница, 2023 г.
СодержаниеВведение……………………………………………………………………………………………….
Компьютеры управления 7
1. Определение системы SCADA………….…………………….…....................4
2. Структура SCADA системы………………………….………………...……...7
3. Области применения SCADA системы….……………….………………….12
Заключение……………………………………………………………………...16
Список использованной литературы..................................................................17
Введение
В настоящее время на объектах транспортной отрасли в основном используются типовые SCADA-системы и промышленные АСУ со стандартными протоколами обмена данными. С одной стороны использование типовых систем управления и сетевой передачи информации позволяет осуществить более легкий обмен данными между различными уровнями системы, что повышает ее эффективность, а с другой это приводит к увеличению вероятности осуществления сетевых угроз. И эта проблема требует решения в самые короткие сроки, но на создание и распространение новых защищенных SCADA-систем потребуется достаточно много времени, что приводит к необходимости искать и устранять бреши в безопасности информационных систем на данном этапе их развития. За последние годы промышленные системы освоили такие сетевые технологии, как Ethernet и TCP/IP. Эти технологии широко используются в промышленных АСУ и SCADA-системах, создавая условия для более эффективной работы предприятий и делая системы контроля более доступными для пользователей. Но наряду с преимуществами они перенесли и проблему: объединение информационных сетей на различных уровнях предприятия в единое сквозное информационное пространство значительно повышает уязвимость системы со стороны внешних атак, сетевых «червей», вирусов и хакеров.
1.Определение системы SCADASCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) – представляет собой многоуровневую человеко-машинную автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУТП), основанную на сборе данных и диспетчерском управлении. SCADA позволяет получить информацию из территориально удаленных объектов, обработать в соответствии с заложенной программой и передать на эти объекты управляющие или ограничивающие команды с помощью средств телекоммуникаций, промышленных логических контроллеров (ПЛК), датчиков и исполнительных механизмов.
Применение SCADA-систем дает возможность операторам и вспомогательному персоналу контролировать производственный процесс:
-
включать или отключать механизмы и аппараты, -
открывать или закрывать задвижки на трубопроводах, -
следить за любыми параметрами разветвленного технологического процесса из специально оборудованной пультовой централизованного или диспетчерского управления.
При этом существенно сокращается потребность в периодических посещениях операционным и обслуживающим персоналом территориально удаленных механизмов, агрегатов и технологического оборудования, повышается оперативность управления, сокращаются производственные расходы и увеличивается эффективность производства.
С целью дублирования линий связи устройства могут подключаться к нескольким сетям, например к выделенной линии и резервному радиоканалу.
Термин SCADA обычно относится к централизованным системам
контроля и управления всей системой, или комплексами систем, расположенных на больших областях (между промышленной установкой и потребителем).
Первостепенные функции управления обычно ограничиваются по уровням отмены или контролирующему вмешательству. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уставку для потока, и установить условия сигнализации, такие как - потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены и записаны. Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или PLC, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.
Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает - показания измерительного прибора и отчеты о состоянии оборудования, соединенного со SCADA, по мере надобности. Далее данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI мог принять контролирующие решения - корректировать или прервать стандартное управление средствами RTU (PLC). Данные могут также быть помещены в историю для построения трендов и другой аналитической обработки накопленных данных.
SCADA-системы решают ряд задач:
-
обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы; -
обработка информации в реальном времени; -
отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме; -
ведение базы данных реального времени с технологической информацией; -
аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями; -
подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса; -
осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК; -
обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.);
Какой бы ни была SCADA-система, для электрораспределительной компании она принесет массу положительных факторов:
-
повышенная надежность через автоматизацию;
-
отказ от ручного сбора данных в пользу автоматизированного; -
мониторинг системы и тревожные уведомления разрешают оператору быстро выявить проблему и устранить ее источник; -
больший процент неисправностей можно устранить в автоматическом режиме, не посылая на удаленный объект сотрудников компании; -
мощный аналитический инструментарий, разрешающий анализировать и диагностировать системы. Благодаря такому инструменту можно повысить эффективность техобслуживания и выявить участки, рекомендуемые или незамедлительно требующие модернизации; -
сохранение данных о работе системы за все время ее функционирования разрешает выуживать информацию, анализировать ее и применять для дальнейшего повышения эффективности.
2.Структура SCADA системы
Рисунок 1- Основные структурные компоненты SCADA-системы
Модель SCADA-системы в обязательном порядке должна иметь три элемента, взаимодействующие друг с другом:
-
Удаленный терминал (обозначают как RTU). -
Терминал диспетчера (на схеме MTU). -
Системы коммуникации, связывающие RTU и MTU.
RTU имеет непосредственное подключение к объекту управления. То есть контроль или управление объектом реализовывается в real-time режиме.
Система SCADA обычно состоит из следующих основных элементов:
Компьютеры управления
Это ядро системы SCADA, собирающая данные о процессе и отправляющая команды управления на подключенные полевые устройства. Он относится к компьютеру и программному обеспечению, отвечающим за связь с контроллерами полевых подключений, которые являются RTU и PLC, и включает программное обеспечение HMI, работающее на рабочих станциях оператора. В небольших системах SCADA управляющий компьютер может состоять из одного ПК, и в этом случае HMI является частью этого компьютера. В более крупных системах SCADA главная станция может включать несколько человеко-машинного интерфейса, размещенных на
клиентских компьютерах, несколько серверов для сбора данных, распределенные программные приложения и сайты аварийного восстановления. Для повышения целостности системы несколько серверов часто конфигурируются в виде двойного резервирования или горячего резервирования, обеспечивающего непрерывный контроль и мониторинг в случае сбоя или поломки сервера.
Terminal Unit (RTU) – удаленный терминал, осуществляющий обработку задачи (управление) в режиме реального времени. Подключаются к датчикам и исполнительным механизмам в процессе и объединены в сеть с компьютерной системой диспетчеризации. RTU имеют встроенные возможности управления и часто соответствуют стандарту IEC 61131-3 для программирования и поддержки автоматизации с помощью релейной логики, функциональной блок-схемы 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 ногопроцессорных 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.
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.
ПЛК- подключаются к датчикам и исполнительным механизмам в процессе и подключены к системе контроля. В автоматизации производства ПЛК обычно имеют высокоскоростное соединение с системой SCADA. В удаленных приложениях, таких как крупная водоочистная станция, ПЛК могут напрямую подключаться к SCADA по беспроводной связи или, что чаще всего, использовать RTU для управления связью. ПЛК специально разработаны для управления и явились основой для языков программирования IEC 61131-3.
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.
MTU выступает в роли человеко-машинного интерфейса и предоставляет для воспринимающего информацию человека обработку выводимых данных и управление в режиме квази-реального времени. В качестве MTU может быть задействован:
-
обычный компьютер, сопряженный с несколькими источниками связи; -
огромный вычислительный мейнфрейм с терминалами/табло; -
с развитой и продуманной сетью рабочих станций MTU и обрабатывающих данные серверами. -
Системы коммуникации требуются для транспортировки данных с удаленного терминала к главному. Линий передачи данных множество, и может задействоваться любая из перечисленных (или несколько): -
Выделенные линии связи. -
Мобильные сети. -
Радиоволны. -
Телефонные линии связи. -
ISDN-каналы и т.д.
Чаще всего терминология SCADA применима к централизованным системам контроля и управления или же к отдельным комплексам огромной системы, управление которым предоставляется человеку. Процесс управления осуществим через RTU, а SCADA управляет режимами работы. В связи с этим особенности можно разложить по полочкам:
-
присутствие человека в SCADA-системах обязательно; -
неправильно поданные команды или воздействие реализуют отказ объекта контроля или большие проблемы для взаимодействия системы в целом; -
диспетчер ответственен за управление системой, ее настройки (опционально это реализовано через пульт и практически не требует вмешательства); -
за все время работы диспетчер чаще всего наблюдает за показателями системы, не внося никаких управленческих изменений; -
активное вмешательство случается из-за появления алармов – предупреждения, отказы, авария или внештатные ситуации; -
временные ограничения на действия оператора реализуется при появлении критических алармов системы. Задать тайминг можно от нескольких секунд до минут.