최근까지 기업에서는 기술 장비를 제어하는 모든 자동화가 유사한 장치를 기반으로 구축되었습니다. 그러나 시간이 지남에 따라 생산이 확대되었고 원자재, 에너지, 전기 및 제조 제품에 대한 정확한 기록을 유지해야 할 필요성이 생겼습니다. 제어되고 조정 가능한 매개변수의 수가 지속적으로 증가하고 있습니다. 나열된 요소는 SCADA 시스템 클래스의 소프트웨어 및 기술 도구의 출현에 기여했습니다.
특정 시설의 자동화된 공정 제어 시스템의 일부로 작동하는 SCADA 소프트웨어와 일련의 도구를 구별해야 합니다. 소프트웨어, 그러한 개발을 위해 설계되었습니다. 소프트웨어따라서 SCADA 시스템 개발 도구와 특정 응용 작업 구현에 대한 적합성을 평가하기 위한 기준은 자동화된 프로세스 제어 시스템의 최상위 응용 소프트웨어에 대한 요구 사항과 다소 다른 평면에 있어야 합니다. 그러나 두 가지 유형의 소프트웨어 모두 매우 밀접하게 관련되어 있으므로(예를 들어 계측 시스템의 런타임 구성 요소는 개체 소프트웨어에서 직접 사용됨) 문맥에서 명확해지기를 바라면서 이를 SCADA 시스템이라고 부르겠습니다. 에 대해 이야기하고 있습니다 우리 얘기 중이야각각의 특정 경우에.
먼저, 잘 알려진 회사의 널리 복제된 제품인지, 특정 요구에 따라 기업의 산업 제어 시스템 부서 전문가가 만든 것인지에 관계없이 모든 SCADA 시스템에 할당된 주요 기능을 살펴보겠습니다. .
"SCADA 시스템"(감독 제어 및 데이터 수집 시스템)의 개념은 데이터 수집 및 작전 파견 제어 시스템으로 러시아어로 번역됩니다. 저는 이 이름에 SCADA 시스템이 이끄는 두 가지 주요 기능이 포함되어 있다는 점을 강조하고 싶습니다.
1) 통제된 기술 프로세스에 관한 데이터 수집
2) 수집된 데이터 및 규칙(기준)을 기반으로 책임자가 구현하는 기술 프로세스 제어. 이를 구현하면 기술 프로세스의 최대 효율성과 안전성이 보장됩니다.
최신 SCADA의 특징은 소위 MMI(Man Machine Interface) 또는 HMI(Human Machine Interface)가 있다는 것입니다. 이는 낮은 수준의 자동화 기능을 갖춘 시각화 도구(그래픽 인터페이스)를 통한 운영자 상호 작용을 위한 인터페이스입니다.
SCADA 시스템에 대한 다음과 같은 기본 요구 사항을 식별할 수 있습니다.
1) 신뢰성
2) 유연성
3) 확장성
4) 개방성
5) 고성능
6) 국내 및 수입 센서와 호환 가능
7) 국내 및 수입 컨트롤러와 호환 가능
8) 컴팩트함
9) 기회 리모콘
10) 러시아어 사용자 인터페이스의 가용성
11) 순환적인 기술 프로세스뿐만 아니라 제품 브랜드 변경을 포함하는 기술 프로세스의 경우 한 브랜드에서 다른 브랜드로의 "유연한" 전환
12) 실시간 데이터베이스의 가용성
13) 중복(중복) 가능성
14) 보관
15) 표준 산업 지역 및 글로벌과의 통합 컴퓨터 네트워크(LAN 및 WAN)
16) 다른 개발자의 애플리케이션과 안전한 데이터 통합
17) 합리적인 가격
쌀. 자동화된 공정 제어 시스템의 기술적 수단의 전통적인 구조
그림에 표시된 자동화된 프로세스 제어 시스템 하드웨어의 전통적인 구조에 따르면, 산업 자동화 시스템의 소프트웨어 계층 구조에 있는 SCADA 시스템은 레벨 1-3에 있으며 다음과 같은 주요 기능을 제공합니다.
1) 하위 컨트롤러 및 센서로부터 제어되는 기술 매개변수에 대한 정보 수신
2) 수신된 정보를 아카이브에 저장
3) 2차 가공
4) 기술 프로세스의 진행 상황과 수신 및 보관된 정보를 읽기 쉬운 형식으로 그래픽으로 표현
5) 작업자의 명령을 받아 하위 컨트롤러 및 액츄에이터에 전달
6) 통제된 기술 프로세스와 시스템 운영 및 유지 관리를 담당하는 담당자의 조치와 관련된 이벤트 등록
7) 비상 상황에서의 인력 조치 등록과 함께 제어된 기술 프로세스 및 자동화된 프로세스 제어 시스템의 소프트웨어 및 하드웨어 기능과 관련하여 감지된 비상 이벤트에 대해 운영 및 유지 보수 담당자에게 통지
8) 기록정보를 기반으로 한 보고서 및 기타 보고문서의 작성
9) 자동화된 기업 관리 시스템(또는 현재 일반적으로 통칭되는 통합 정보 시스템 - CIS)과의 정보 교환
10) 지정된 알고리즘에 따라 기술 프로세스를 직접 자동 제어합니다.
주요 기능을 간략하게 특성화하면 SCADA 시스템은 기술 프로세스에 대한 정보를 수집하고 작업자와의 인터페이스를 제공하며 프로세스 이력을 저장하고 필요한 범위까지 프로세스를 자동으로 제어한다고 말할 수 있습니다.
물론 여기에 제공된 SCADA 시스템의 기능 목록은 절대적인 완전성을 주장하지 않습니다.
SCADA를 선택할 때 글로벌 소프트웨어 시장의 추세와 SCADA 시스템이 작동하는 OS를 무시할 수 없습니다.
일반적으로 "평균" SCADA 시스템은 WINDOWS NT 운영 플랫폼을 기반으로 구축되는데, 이는 여러 가지 긍정적인 특성과 특정 단점을 가지고 있습니다.
에게 긍정적인 속성 WINDOWS NT 플랫폼의 SCADA 시스템에는 다음이 포함됩니다.
개방 상태;
사용하기 쉬운 소프트웨어;
빠른 학습;
낮은 유지 관리 비용;
현대적인 객체 접근 방식.
부정적인 측면:
테스트되지 않은 타사 프로그램을 운전자 스테이션에 로드하고 주요 소프트웨어 구성 요소를 덮어쓸 수 있습니다.
WINDOWS OS에 익숙한 사람들은 DLL(동적으로 링크된 라이브러리) 및 OSX 구성 요소(ActiveX)를 덮어쓰는 것이 심각한 위협이라는 것을 알고 있습니다. 제대로 작동하지 않는 타사 응용 프로그램을 로드하면 워크스테이션 오류가 발생할 수 있습니다.
산업 기술과 SCADA 시스템에서의 구현에 대한 일반적인 평가를 할 때 기술 프로세스 시설 운영의 시간 특성을 고려하고 특정 이벤트에 대한 운영자의 반응 시간을 추정해야 합니다. 시스템이 결과 출력을 통해 센서 및 액추에이터를 폴링하는 기간(이벤트에 대한 시스템 응답 시간) 관성(시간 확장) TP의 경우 운영자와 시스템의 반응 시간은 중요하지 않으며, 이벤트에 대한 운영자나 시스템의 즉각적이고 빠른 응답이 요구되는 TP의 경우에는 SCADA 공급업체에 대한 추가 요구 사항의 형태로 시스템을 설계할 때 이러한 요소를 고려해야 합니다.
모든 SCADA 시스템에는 특정 TP에 대한 시스템을 설정하고 구성하는 기능을 제공하는 응용 프로그램 모듈(프로그램)이 포함되어 있습니다. 다른 제조업체시스템에서 이러한 모듈은 다르게 호출될 수 있고 중요한 차이점과 완전성이 있지만 일반적으로 다음과 같이 지정할 수 있습니다.
니모닉 다이어그램과 해당 애니메이션을 구성하기 위해 미리 만들어진 양식 라이브러리가 포함된 그래픽 모듈
컨트롤러를 구성하기 위한 모듈;
기능 블록, 하위 수준 자동화 간 상호 작용의 논리적 체인을 구성하기 위한 제어 모듈;
보고서, 보고서 및 동향을 구성하는 모듈입니다.
소위 교환 모듈 조리법;
다른 개발자(회사)의 애플리케이션과 데이터를 교환하기 위한 모듈입니다.
일반적으로 최신 SCADA는 고급 네트워크 솔루션을 기반으로 구축되어야 하며 주요 생산(TP) 자동화 외에도 다음과 같은 산업을 자동화하기 위해 원격 운영자 스테이션, 스테이션 또는 원격 컨트롤러에서 제어할 수 있는 기능을 제공해야 합니다. 주요 생산의 원격 부서(예: 원자재 창고, 완제품 창고, 추가 생산)
프로그래밍 기술이 없는 기술자는 기술 프로세스의 미묘함과 비밀을 가장 잘 알고 있으므로 SCADA 시스템은 최대 개방성을 특징으로 해야 합니다.
일반적으로 제조된 제품의 품질은 공정 장비의 작동 모드에 따라 크게 달라지며 공정 장비의 제어는 예를 들어 컬럼의 압력 안정화, 환류 응축기의 온도, 반응기의 균일한 가열, 보일러 등으로 내려갑니다. 시간이 지남에 따라 반응기 또는 보일러의 온도를 유지하고, 여러 유형의 원료를 혼합할 때 믹서를 회전시키는 주파수 제어, 장치의 균일한 가열을 위해 냉각수 및 냉각수 공급을 조절합니다.
이 경우 컨트롤러는 열 저항, 열전대, 공압 변환기로부터 신호를 수신하고 개별 센서 및 유사한 센서의 상태를 조사하고 밸브 작동을 제어하는 신호를 생성합니다. SCADA 시스템 알고리즘 라이브러리에서 시스템을 구성할 때 밸브 제어 알고리즘을 선택할 수 있습니다.
특히 위험한 산업에는 이를 제어하기 위해 이중 시스템이 필요한 개체가 많이 있습니다. 이러한 요구 사항은 현재 규제 문서와 시설 사고로 인해 발생할 수 있는 결과에 따라 결정됩니다.
비상 보호 시스템의 경우 이러한 요구 사항도 관련이 있습니다.
또한 긴급 상황 발생 시 "충격 없음"을 수동 제어로 전환하고, 사고 원인을 제거한 후 자동 제어로 복귀하는 기능도 관련이 있습니다.
결론적으로, SCADA 시스템은 주기적 및 연속 제어에 사용하기에 적합해야 하며, 산업 프로세스 제어에서 생산성 향상 문제를 해결할 수 있는 통합적이고 개방적이며 비용 효율적인 시스템을 나타내야 한다고 말할 수 있습니다.
섹션별 참고문헌
"SCADA"라는 용어에는 두 가지 의미가 있습니다. 가장 널리 받아들여지는 이해 응용 프로그램으로서의 SCADA즉, 실행을 보장하는 소프트웨어 패키지입니다. 지정된 기능, 이 소프트웨어 개발을 위한 도구도 포함됩니다.
그러나 SCADA 시스템은 종종 다음을 의미합니다. 하드웨어 및 소프트웨어 시스템. SCADA라는 용어에 대한 이러한 이해는 원격 측정 섹션에서 더 일반적입니다.
SCADA 개발의 역사
SCADA라는 용어의 의미는 자동화 및 프로세스 제어 기술의 발전과 함께 변화를 겪었습니다.
80년대에는 SCADA 시스템이 실시간 데이터 수집을 위한 소프트웨어 및 하드웨어 시스템으로 더 자주 이해되었습니다.
90년대 이후 기능의 비중이 높아지면서 자동 제어하드웨어가 아닌 소프트웨어로 해결됩니다. SCADA라는 용어는 자동화된 프로세스 제어 시스템의 인간-기계 인터페이스의 소프트웨어 부분만을 지칭하는 데 더 많이 사용됩니다.
SCADA 시스템이 해결하는 주요 과제
- 드라이버를 통해 실시간으로 "현장 통신 장치"(즉, 산업용 컨트롤러 및 I/O 보드)와 데이터를 교환합니다.
- 실시간으로 정보를 처리합니다.
- 논리적 제어.
- 인간이 편리하고 이해할 수 있는 형태로 모니터 화면에 정보를 표시합니다.
- 기술정보를 실시간 데이터베이스로 유지관리합니다.
- 경보 신호 및 경보 관리.
- 프로세스 진행 보고서 준비 및 생성.
- SCADA 스테이션(컴퓨터) 간의 네트워크 상호 작용 구현.
- 외부 애플리케이션(DBMS, 스프레드시트, 워드 프로세서등.).
SCADA 시스템을 사용하면 클라이언트-서버 또는 분산 아키텍처에서 자동화된 프로세스 제어 시스템을 개발할 수 있습니다.
주요 SCADA 구성 요소
SCADA 시스템에는 일반적으로 다음 하위 시스템이 포함됩니다.
- 또는 I/O 서버 - 산업용 컨트롤러, 미터, ADC 및 기타 정보 입력/출력 장치와의 SCADA 통신을 제공하는 프로그램입니다.
- 실시간 시스템은 우선순위를 고려하여 주어진 시간 주기 내에 데이터 처리를 제공하는 프로그램입니다.
- (HMI, 영어) 휴먼 머신 인터페이스)는 프로세스의 진행 상황에 대한 데이터를 인간 운영자에게 제공하는 도구로, 이를 통해 운영자는 프로세스를 제어하고 관리할 수 있습니다.
- 인간-기계 인터페이스 개발을 위해
- 논리 제어 시스템 - 실행을 보장하는 프로그램 사용자 프로그램(스크립트) SCADA 시스템의 논리적 제어. 개발을 위한 편집자 세트입니다.
- 실시간 데이터베이스는 실시간 데이터를 제공하는 프로그램이다.
- - 기술 이벤트의 자동 제어를 제공하고 이를 정상, 경고 또는 비상으로 분류하고 운영자 또는 컴퓨터에 의한 이벤트 처리를 제공하는 프로그램 또는 하위 시스템입니다.
- 보고서 생성기는 기술 이벤트에 대한 맞춤형 보고서 생성을 제공하는 프로그램입니다. 개발을 위한 편집자 세트입니다.
- 외부 인터페이스는 SCADA와 다른 애플리케이션 간의 표준 데이터 교환 인터페이스입니다. 보통 OPC.
시스템 개념
SCADA라는 용어는 일반적으로 사람의 참여로 수행되는 전체 시스템 또는 시스템 복합체를 모니터링하고 제어하기 위한 중앙 집중식 시스템을 나타냅니다. 대부분의 제어 작업은 RTU 또는 PLC에 의해 자동으로 수행됩니다.
직접 공정 제어는 일반적으로 RTU 또는 PLC에 의해 제공되며 SCADA는 작동 모드를 제어합니다.
예를 들어, PLC는 제조 공정의 일부 내에서 냉각수의 흐름을 제어할 수 있으며, SCADA 시스템을 통해 운영자는 흐름 설정점 변경, 유체 흐름 경로 변경, 용기 리필, 경보 메시지 모니터링 등을 수행할 수 있습니다. 경보), 유량 손실 및 고온과 같은 이러한 사항은 표시, 기록되어야 하며 운영자는 적시에 대응해야 합니다.
제어주기 피드백 RTU 또는 PLC를 통과하는 반면 SCADA 시스템은 사이클의 전체 실행을 제어합니다.
데이터 수집은 컨트롤러에서 시작되며 판독값을 포함합니다. 측정기. 다음으로, 데이터는 이 시스템에서 허용되는 명확한 의미가 포함된 표인 대화형 니모닉 다이어그램의 형태로 시각적 방식으로 수집되고 형식화됩니다.
모든 것이 올바르게 수행되면 제어실 운영자는 제어 결정을 내릴 수 있습니다. 즉, 컨트롤러 수단의 표준 제어를 조정하거나 중단할 수 있습니다.
축적된 데이터의 추세 분석 및 기타 분석 처리를 위해 데이터를 기록할 수도 있습니다.
자동화 시스템의 최고 수준은 물론 사람이다. 그러나 현대 기술 문헌에서 상위 수준은 PC 또는 더 강력한 컴퓨터가 핵심인 반자동 제어 시스템 제어 장치의 역할을 수행하는 하드웨어 및 소프트웨어의 복합체로 이해됩니다. 인간 운영자는 상위 관리 수준의 기능적 연결 중 하나로 시스템에 들어갑니다. 이 접근 방식에는 긍정적인 측면과 부정적인 측면이 모두 있습니다. 긍정적인 점은 이 경우 운영자의 책임이 미리 결정되어 있으며 기술 프로세스에 대한 자세한 지식이 필요하지 않다는 것입니다. 즉, 자격을 갖춘 기술자만이 프로세스를 관리할 수 있는 것이 아닙니다. 부정적인 측면은 프로세스에 대한 영향력 감소로 인해 관리 유연성이 감소한다는 사실의 결과입니다.
이와 관련하여 프로세스 제어 시스템 개발자는 다음 사항을 고려해야 합니다. 추가 요구 사항. 장비의 작동 모드를 선택하는 것뿐만 아니라 안정적이고 올바르게 작동하는 소프트웨어를 개발하려면 프로세스의 하드웨어 구성 요소를 고려해야 합니다. 틀림없이, 최선의 선택- 동일한 개발자 그룹이 책임을 지는 작업 조직입니다. 기술지도프로세스, 장비 선택 및 디버깅, 소프트웨어 개발을 위해. 이 경우 개발자는 특정 프로세스의 기술, 특수 장비 사용, 복잡한 제어, 서비스 및 통신 프로그램 작성에 똑같이 강해야 합니다. 그러나 그러한 팀을 선택하는 것은 어려울 수 있습니다.
프로세스 제어 시스템의 소프트웨어 구성 요소 개발을 단순화하기 위해 이제 소위 MMI(Man-Machine Interface) 및 SCADA(감시 제어 및 데이터 수집) 프로그램이 사용됩니다. 이러한 패키지를 사용하면 자동 제어 시스템 소프트웨어를 자동으로 개발할 수 있습니다. 기술 프로세스를 실시간으로 모니터링하고 제어합니다. 프로세스에 대한 정보를 편리한 형식으로 수신하고 처리합니다.
SCADA 시스템을 사용할 때 가장 흥미롭고 언뜻 보기에 간단한 단계는 모니터 화면에서 기술 프로세스를 모델링하는 것입니다. Windows와 유사한 시스템의 그래픽 인터페이스는 직관적이고 간단합니다. 프로세스에 사용되는 액추에이터, 전기 모터, 밸브, 탱크, 파이프라인 및 기타 장비를 한 번의 클릭만으로 설치할 수 있습니다. 장비 매개변수를 프로세스 요구 사항에 연결하는 것도 쉽고 몇 번의 클릭만으로 완료할 수 있습니다. 글로벌 및 "전술적" 프로세스 매개변수는 테이블이나 데이터베이스 형태로 구성된 양식에 입력됩니다. 표준 프로세스 제어가 설치되고 제어 센서가 폴링됩니다. 그런 다음 "시작" 버튼을 클릭하고 기술 프로세스를 시작할 수 있습니다. 이는 이론상으로 또는 특정 SCADA 시스템의 기능을 시연할 때 발생합니다. 그러나 실제로는 모든 것이 더 복잡합니다.
프로세스 및 특정 SCADA 패키지에 관계없이 SCADA 시스템을 사용하는 프로세스 제어 시스템 개발에는 다음과 같은 주요 단계가 포함됩니다.
- 시스템 아키텍처 전체의 개발. 프로세스 제어 시스템은 클라이언트-서버 아키텍처로 구축됩니다. 개별 자동화 장치의 기능적 목적과 상호 작용이 결정됩니다.
- 각 자동화 노드에 적용 제어 시스템(또는 이 노드를 자동 제어하기 위한 알고리즘)을 생성합니다.
- 비상 상황 분석 및 제거;
- 프로세스 제어 시스템 수준 간의 상호 작용 문제 해결 통신 회선 선택, 프로토콜 교환; 다양한 하위 시스템의 논리적 상호 작용을 위한 알고리즘 개발
- 시스템의 확장 또는 현대화 가능성 문제를 해결합니다.
- 운영자 인터페이스 생성;
- 시스템의 소프트웨어 및 하드웨어 디버깅.
이러한 모든 문제는 프로세스 제어 시스템의 최상위 수준을 설계하고 생성하는 단계에서 해결되어야 합니다. 그렇지 않으면 기술 프로세스의 다양한 기능 모듈을 이념과 통합된 제어 시스템과 연결하기 어려운 상황이 발생할 수 있습니다. 기술 구현. SCADA 시스템을 사용하면 위의 모든 설계 및 디버깅 단계를 성공적으로 수행할 수 있습니다.
SCADA 시스템 작동 방식
SCADA 패키지는 액세스 및 제어 모듈, 경보, 실시간 데이터베이스, 데이터베이스, 입력/출력 및 비상 모듈 등 여러 소프트웨어 블록으로 구성됩니다.
SCADA 시스템의 주요 요구 사항은 다음과 같습니다. 올바른 작업실시간. 더욱이, 전송 및 처리의 주요 우선순위는 기술 프로세스에서 들어오거나 기술 프로세스로 들어오고 프로세스 진행에 영향을 미치는 신호에 주어집니다. 이는 디스크 액세스나 마우스 이동 또는 창 최소화와 같은 운영자 작업보다 훨씬 더 높은 우선 순위를 갖습니다. 이러한 목적을 위해 많은 패키지가 다음을 사용하여 구현됩니다. 운영체제실시간 OS이지만 최근에는 점점 더 많은 개발자가 실시간 OS에서 SCADA 제품을 만들고 있습니다. 마이크로소프트 플랫폼 Windows NT에는 RTX(Real Time Extension) 하드 실시간 하위 시스템이 통합되어 있습니다. 이 접근 방식을 사용하면 다중 레벨 시스템을 만들 때 Windows NT를 단일 OS로 사용하고, 표준 Win32 API 기능을 사용하고, 통합된 빌드를 구축할 수 있습니다. 정보 시스템- 빨리요.
SCADA 시스템의 데이터 소스는 다음과 같습니다.
- 컨트롤러와의 통신을 위한 드라이버입니다. 통신 드라이버의 신뢰성은 매우 중요합니다. 운전자는 장애 발생 시 데이터를 보호하고 복원할 수 있는 수단을 갖추고 있어야 하며, 통신이 두절된 경우 자동으로 운전자와 시스템에 알리고, 필요한 경우 경보를 울려야 합니다.
- 관계형 데이터베이스. SCADA 시스템은 데이터베이스 유형에 관계없이 프로토콜을 지원하므로 가장 널리 사용되는 DBMS(Access, Oracle 등)가 데이터 소스 역할을 할 수 있습니다. 이 접근 방식을 사용하면 기술 프로세스의 설정을 신속하게 변경하고 실제 외부에서 진행 상황을 분석할 수 있습니다. -시간 시스템은 다양한 방법으로 이 목적을 위해 특별히 만들어진 프로그램입니다.
- 개체를 포함하고 포함할 수 있는 표준 DDE(동적 데이터 교환) 인터페이스 또는 OLE(개체 연결 및 포함) 기술이 포함된 응용 프로그램입니다. 이를 통해 Microsoft Excel과 같은 일부 표준 사무용 애플리케이션도 데이터 소스로 사용할 수 있습니다.
전송된 데이터의 입력과 출력은 특수 기능 블록의 시스템으로 구성됩니다. 프로세스에 대한 현재 정보는 특수 I/O 데이터베이스에 저장됩니다. 입력 블록은 정보를 수신하고 이를 추가 분석 및 처리에 적합한 형식으로 변환합니다. 처리 블록은 PID 제어, 지연, 합산, 통계 처리와 같은 모니터링 및 제어 알고리즘을 구현합니다. 디지털 데이터에 대해 부울 대수 연산 등을 수행할 수 있으며, 출력 블록은 시스템에서 객체로 제어 신호를 전송합니다. 객체와의 통신을 위해 널리 사용되는 인터페이스 RS-232, RS-422, RS-485 및 이더넷이 사용됩니다. 전송 속도를 높이려면 다음을 사용하십시오. 다양한 방법저속 네트워크의 정체를 제거하는 데이터 캐싱. 즉, 서로 다른 두 클라이언트가 동시에 서버에 동일한 데이터를 요청하면 컨트롤러에 두 개의 요청을 보내는 것이 아니라 하나만 요청하여 캐시에 있는 데이터를 두 번째 클라이언트에 반환합니다.
거의 대부분 중요한 점자동화된 프로세스 제어 시스템을 만들 때 이는 제어 시스템 자체와 기술 프로세스 모두에서 비상 상황의 신뢰성과 신속한 처리를 보장하는 제어 시스템의 구성입니다. 대부분의 SCADA 시스템의 기술 프로세스에서 경보 신호 및 비상 상황 처리는 다음에 할당됩니다. 별도의 모듈최우선 순위로. 제어 시스템의 신뢰성은 핫 백업을 통해 달성됩니다. 서버, 개별 작업 등 모든 것을 예약할 수 있습니다. 네트워크 연결장비에 대한 개별(또는 전체) 연결. 중복성은 지능형 알고리즘에 따라 발생합니다. 네트워크에 두 배의 부하가 발생하지 않도록 메인 서버는 장비와 상호 작용하고 주기적으로 백업 서버에 메시지를 보내 현재 시스템 상태를 메모리에 저장합니다. 기본 서버에 장애가 발생하면 백업 서버가 그 역할을 맡아 기본 서버가 작동할 때까지 운영됩니다. 이후 즉시 메인 서버의 데이터베이스가 백업 서버의 데이터로 업데이트되고 제어권이 메인 서버로 반환됩니다.
모든 SCADA 시스템은 추가 확장 및 개선을 위해 개방되어 있으며 이러한 목적을 위해 고급 언어가 내장되어 있습니다. 비주얼 베이직, 또는 사용자가 직접 작성한 프로그램 코드의 연결을 허용합니다. 또한 타사의 시스템 개발, ActiveX 개체, 표준 라이브러리 DLL 윈도우. 이러한 기술을 구현하기 위해 특별한 도구와 특화된 인터페이스가 개발되었습니다.
SCADA 시스템은 대부분의 시스템과 통합될 수 있습니다. 다른 네트워크: 기타 SCADA 시스템, 기업 사무실 네트워크, 기록 및 신호 네트워크(예: 보안 및 화재 경보) 등 을 위한 효율적인 작업이러한 이기종 환경에서 SCADA 시스템은 표준 NETBIOS 및 TCP/IP 프로토콜을 사용합니다. TCP/IP 프로토콜에 대한 단순한 언급은 이미 SCADA 시스템이 인터넷에서도 작동할 수 있음을 나타냅니다. 특히 프로세스에 대한 운영 및 정적 정보를 웹 사이트로 전송하는 것이 점점 더 중요해지고 있기 때문입니다.
결론적으로 프로세스 제어 시스템의 개념은 초기에는 SCADA보다 더 광범위하다고 말하고 싶습니다. 문헌에서 때때로 프로세스 제어 시스템을 의미하는 SCADA 시스템에 대해 이야기할 때 이는 완전히 정확하지 않습니다. SCADA는 운영자가 최고 수준의 프로세스 제어에서 정보 서비스를 제공할 수 있도록 하는 시스템으로 특별히 개발되었습니다. 하지만 그들은 완전히 제공할 수는 없습니다 자동화된 제어위에서 아래로, 단지 그것이 단지 단순한 이유 때문이라면 소프트웨어, 다음에 설치됨 개인용 컴퓨터. 그리고 모든 기술 프로세스에는 다양한 특정 장비가 필요하며 이는 가상 환경이 아닌 실제 생활에서 발생합니다.
그러나 충분히 복잡한 자동화 제어 시스템을 구축하는 현재의 관행은 프로세스 제어 시스템 설계에 SCADA 시스템을 사용하면 개발자의 삶을 크게 단순화하고 시스템 작동 중에 신뢰할 수 있는 고품질 제어를 구성할 수 있음을 나타냅니다.
SCADA- 도구로서의 시스템자동화된 공정 제어 시스템 설계
카시아노바 예카테리나 니콜라예브나
산업자동화학과 2학년,
바실리예바 나탈리아 겐나디예브나
과학 감독자, 조수산업자동화학과,
Kumertau에 있는 고등 전문 교육 "Ufa State Aviation Technical University"의 연방 정부 예산 교육 기관 지점
현대 생산은 자동화 없이는 불가능합니다. 자동 공정 제어 시스템(APCS)은 노동 생산성을 높이고 생산 안전을 보장하며 제품 수율을 높이고 결함 비율을 줄이고 자원을 절약하며 공정 장비의 서비스 수명을 10~15년 연장할 수 있습니다. 그러나 가장 중요한 것은 자동화된 공정 제어 시스템이 제품의 품질을 보장한다는 것이며, 이것이 제품이 시장에서 얼마나 경쟁력을 가질 것인지를 결정합니다.
SCADA 시스템은 기업을 위한 자동화된 프로세스 제어 시스템 개발에 가장 널리 사용되는 시스템입니다. 이는 현대 자동화 프로세스 제어 시스템의 필수적인 부분이거나 시각화 환경이라고도 합니다. SCADA 시스템은 측정 및 모니터링된 정보를 시각화하고 데이터와 명령을 모니터링 및 제어 시스템에 전송하는 모든 기본 기능을 구현합니다.
SCADA 시스템은 도구 및 실행 복합체로 구성됩니다. 이 툴킷은 기술자, 운영자, 파견자 등을 위한 자동화된 워크스테이션용 특정 소프트웨어 개발을 위해 설계되었습니다. 실행 복합체는 특정 운영 환경에서 개발된 소프트웨어를 구현합니다.
SCADA 시스템은 다음과 같은 주요 기능을 제공합니다.
- 기술 프로세스를 제어할 수 있는 기능을 제공하는 버튼, 회전식 컨트롤 및 기타 컨트롤을 제공합니다.
- 다양한 표시기와 그래프 세트를 제공하여 프로세스에 대한 정보를 표시하는 기능을 제공합니다.
- 다양한 종류의 보고서 및 아카이브를 생성하는 기능을 제공합니다.
- 알고리즘 생성을 위한 단순화된 언어를 제공하여 고급 언어 프로그래밍 경험이 없는 기술자를 위한 자동화된 프로세스 제어 시스템을 생성할 수 있습니다.
- 개발된 알고리즘 및 기술 프로세스를 문서화하기 위한 도구를 제공합니다.
- 아날로그 및 이산 신호의 입력 및 출력을 제공하는 장비용 드라이버;
- 데이터 교환을 가능하게 하는 네트워크 기능 컴퓨터동일한 네트워크에 연결되어 온라인으로 보고서를 게시하거나 원격 컴퓨터인터넷을 통해서 .
러시아에는 SCADA(TRACE MODE 시스템)가 구현되지 않은 산업이 없을 것입니다. 그러나 많은 기업에서는 프로세스 매개변수 모니터링, 데이터 보관, 긴급 상황에서의 의사결정에 대한 모든 책임이 여전히 의사결정자의 전문성과 주관성에 맡겨져 있습니다. JSC KumAPP의 전기도금 공장도 예외는 아닙니다. TRACE MODE SCADA 시스템을 사용하여 갈바닉 코팅:양극 산화를 적용하기 위한 자동화된 공정 제어 시스템을 설계해 보겠습니다.
자동화된 프로세스 제어 시스템의 장점은 분명하지만 이러한 시스템은 매우 비싸기 때문에 모든 기업이 그러한 "럭셔리"를 감당할 수 있는 것은 아닙니다. 큰 돈을 쓰지 않고 생산을 현대화하는 방법은 무엇입니까? 이것이 모든 리더가 직면한 과제이다. 본 글에서는 TRACE MODE SCADA 시스템을 이용하여 이를 해결하는 방법 중 하나를 제안하고자 한다.
양극 산화는 알루미늄과 그 합금을 부식으로부터 보호하는 주요 방법 중 하나입니다. 높은 보호 특성과 함께 양극 필름은 접착 특성도 높아 페인트 및 바니시 코팅의 좋은 기반이 됩니다.
양극 코팅의 물리적 및 기계적 특성은 용액의 온도, 수준 및 pH, 전해질의 산도 및 온도, 전류 밀도, 기술 프로세스 기간 등 다양한 기술 매개변수에 따라 달라집니다.
양극 산화의 기술 과정은 다음 작업으로 구성됩니다.
- 에칭;
- 따뜻한 물로 헹구기;
- 번개;
- 양극산화처리;
- 흐르는 찬물에 헹구기;
- 뜨거운 물로 씻는다;
- 양극막을 채우는 중입니다.
모든 최신 SCADA 시스템을 사용하면 작업자와 기계 간의 대화를 촉진하는 그래픽 인터페이스를 만들 수 있습니다. SCADA 시스템 중에서는 일반적입니다. 벡터 그래픽를 사용하면 개별 그래픽 객체를 만들고, 이에 대해 다양한 작업을 수행하고, 이미지를 구성하는 객체의 색상을 조정, 이동, 회전 및 변경하여 이미지의 역동성을 보장할 수 있습니다.
TRACE MODE 그래픽 환경은 선, 폴리선, 곡선, 직사각형, 평면 도형, 3차원 도형뿐만 아니라 다양한 버튼, 추세, 스위치, 값 값 표시 장치, 슬라이더 컨트롤러 및 기타 그래픽 기본 요소를 생성하기 위한 도구를 제공합니다. 다이어그램. 다양한 그래픽 기본 요소를 사용하면 동적 이미지의 속성을 구성할 수 있으며 이를 통해 이미지를 동적으로 만들 수 있습니다(채우기, 윤곽선 등). 많은 개체를 사용하면 마우스 왼쪽 버튼을 누르거나 놓을 때 특정 작업의 실행을 구성할 수 있습니다. 많은 그래픽 객체를 사용하면 매개변수가 특정 범위에 속하는지 여부에 따라 닫힌 그림의 채우기 색상을 변경할 수 있습니다. 위의 도구를 사용하여 전기 도금을 위한 자동화된 공정 제어 시스템을 만든 결과가 그림 1에 나와 있습니다.
그림 1 - 보기 그래픽 화면운영자 워크스테이션
동적 이미지와 정적 이미지의 조합을 통해 화면에서 기술 프로세스의 직관적인 이미지를 얻을 수 있습니다. 그림 2에 표시된 니모닉 다이어그램에는 정적 이미지와 동적 이미지가 포함되어 있습니다.
정적 이미지는 파이프, 펌프, 컨테이너로 표현됩니다. 동적 이미지는 컨테이너 섹션으로 표시되며 이를 통해 컨테이너 안의 액체 수위를 표시할 수 있습니다.
그림 2 - 헹굼조의 니모닉 다이어그램
이 작업으로 인해 헹굼 욕조가 대상으로 선택되었습니다.
세척은 기술 과정에서 최소 4번 반복되기 때문에 증발(따뜻한 물로 헹구기), 부품 표면의 액체 제거로 인해 욕조의 수위가 변경될 수 있습니다.
시간 경과에 따른 기술적 매개변수 변화의 역학을 시간 경과에 따른 이 매개변수 변화의 의존성 형태로 제시하는 것이 편리합니다. 이러한 이유로 시간에 따른 특정 매개변수의 변화를 나타낼 수 있는 개체가 SCADA 시스템에서 널리 사용됩니다. 이러한 개체를 추세라고 합니다. 실시간 트렌드는 매개변수의 변화를 실시간으로 표시합니다. 일반적으로 트렌드에는 스크롤 막대가 포함되어 있습니다. 이를 통해 "뒤로" 이동하여 이전에 생산 과정에서 발생한 내용을 확인하거나 " 현재 시간" 액체 레벨 표시 추세는 그림 3에 나와 있습니다.
그림 3 - 액체 레벨을 표시하는 추세.
많은 산업에서는 사고와 장비 고장을 방지하기 위해 하나 또는 다른 매개변수를 제어해야 합니다. SCADA 시스템을 사용하면 생산 공정 매개변수의 값을 제어할 수 있습니다. 그러나 매개변수를 모니터링하는 것만으로는 충분하지 않으며, 많은 경우 비상 상황, 매개변수 값과 비상 값의 근접성을 운영자에게 알리고 발생한 모든 비상 상황에 대한 기록을 유지해야 합니다. TRACE MODE를 포함한 모든 최신 SCADA 시스템을 사용하면 알람 및 이벤트 작업을 수행할 수 있습니다.
시스템을 사용하면 모니터링되는 매개변수의 다양한 값 범위를 설정하여 아날로그 경보를 구성할 수 있습니다. 고려 중인 시스템에서는 액체가 AVU 수준에 도달하면 경보가 활성화됩니다. 이를 시뮬레이션하기 위해 lamp_alarm_red0 비디오 클립이 사용되었습니다.
또한 TRACE MODE를 사용하면 이벤트 또는 알람과 카테고리 간의 대응 관계를 설정할 수 있습니다. 범주에는 메시지 사용자의 중요도가 표시됩니다. 범주 설정 옵션이 그림 4에 나와 있습니다.
그림 4 – 메시지 사전 카테고리 설정 옵션
알람 및 이벤트는 특수 개체(알람 보고서 또는 생산 상태 보고서)를 사용하여 반영될 수 있습니다. 이벤트 또는 알람 정보를 저장할 수 있습니다. 텍스트 파일경보 보고서라고 합니다(그림 5).
그림 5 - 경보 보고서 옵션
자동화된 공정 제어 시스템을 설계하기 위한 도구인 SCADA 시스템에는 다음과 같은 장점이 있습니다.
프로젝트 개발 속도; 학습 용이성;
지원되는 통신 수단;
복잡한 데이터 처리를 위한 기능의 가용성; 개발자를 위한 개방성 정도(사용자 프로그램 모듈 연결을 위한 COM 및 ActiveX 지원, OPC, ODBC, OLE DB)
기술 문서의 품질(완전성, 표현의 명확성, 오류 수)
디버깅을 위한 장비 에뮬레이션 모드의 가용성;
CorelDraw 또는 Photoshop과 같은 외부 편집기의 사용을 거부할 수 있는 내부 그래픽 편집기의 존재
표준 그래픽 파일 형식 지원;
기술 지원 품질(사용자 질문에 대한 응답 시간, 기술 지원 핫라인 가용성)
서지:
Efimov I. P., Soluyanov D. A. SCADA - 추적 모드 시스템. 울리야놉스크: 울리야놉스크 주립 기술대학교, 2010. – 158쪽
Lopatin A.G., Kireev P.A. SCADA 기반 제어 시스템 개발 방법론 - 추적 모드 시스템: 교육 매뉴얼 / 러시아 화학 기술 대학의 이름을 딴 것입니다. Mendeleeva D.I., Novomoskovsk Institute Novomoskovsk, 2007. – 112 p.
Pyavchenko T. A. SCADA 시스템의 자동화 공정 제어 시스템 설계. 기술 분야 "자동화된 정보 및 제어 시스템"과 "통합 설계 및 제어 시스템"에 관한 교과서입니다. Taganrog: TRTU 출판사. 2007.–78p.
SCADA 소프트웨어는 엔지니어링 시스템 구축에 사용됩니다.
SCADA (감독 통제 및 데이터 수집 - 감독 통제 및 데이터 수집) - 소프트웨어 패키지모니터링 또는 제어 개체에 대한 정보를 수집, 처리, 표시 및 보관하기 위한 시스템의 설계 및 개발을 위한 것입니다.
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파견 |
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| OPC 서버 구성 |
4,500 문지름부터. |
| OPC 서버에 한 컨트롤러의 태그 추가 | 3,000 문지름부터. |
| 하나의 모방 다이어그램 변경 | 3,000 문지름부터. |
| 알람 서버 설정(최대 100개 태그) | 15,000 문지름부터. |
| 이벤트 서버 설정(최대 100개 태그) | 15,000 문지름부터. |
| 모방 다이어그램에 태그 추가(최대 100개 태그) | 500 문지름부터 |
| 니모닉 다이어그램 1개 개발(SCADA 화면) |
20,000 문지름부터. |
| SCADA의 결함 진단 | 7,000 문지름에서. |
| 인터페이스 변환기 결함 진단 | 3,000 문지름부터. |
| 배전반 구성(인터페이스 변환기 설정) |
1,500 문지름부터. |
| 턴키 시설 파견 개발(최대 15개의 니모닉 다이어그램) | 400,000 문지름에서. |
