Oddaljeni zajem podatkov in nadzor kot glavna funkcija sistema SCADA in DCS, PLC je enaka avtomatizaciji industrijskih procesov in informatizaciji nepogrešljivega osnovnega sistema.
SCADA sistem
SCADA je akronim SupervisoryControI And Data AcquiSition System (Sistem za pridobivanje podatkov in nadzorni nadzorni sistem), sistem SCADA je distribucija decentraliziranih proizvodnih enot na velike-razdalje proizvodnega sistema sistema za pridobivanje podatkov, spremljanje in nadzor.
Ima široko paleto aplikacij, lahko se uporablja v elektroenergetiki, metalurgiji, nafti, kemiji in drugih področjih pridobivanja podatkov in spremljanja, nadzora in nadzora procesov ter na številnih drugih področjih, ki se bolj pogosto uporabljajo v elektroenergetskem sistemu, razvoj tehnologije je tudi najbolj zrel. Zavzema pomembno mesto v sistemu daljinskega nadzora in lahko nadzira in nadzira delovno-opremo na kraju samem za uresničitev funkcij pridobivanja podatkov, nadzora opreme, meritev, prilagajanja parametrov in različnih vrst signalnih alarmov, tj. kar poznamo kot "štiri-oddaljeno" funkcijo.
RTU (oddaljena terminalska enota) in FTU (napajalna terminalska enota) sta njegovi pomembni komponenti. V današnjih postajah igra avtomatizacija gradnje zelo pomembno vlogo. Je sistem za avtomatizacijo proizvodnje, strukturiran na osebnem računalniku. Seveda so zahtevane funkcije različne za različna področja uporabe, vendar imajo vse naslednje osnovne lastnosti: grafični operacijski vmesnik; dinamična simulacija stanja sistema; trenutni in zgodovinski prikaz krivulje trenda podatkov; sistem za obdelavo alarmov; pridobivanje in snemanje podatkov; izhod poročila.
Zgodovina razvoja sistema SCADA
SCADA sistem je od svojega nastanka na dan razvoja računalniške tehnologije tesno povezan z razvojem SCADA sistemov do danes je doživel štiri generacije.
Prva generacija temelji na namenskem računalniku in namenskem operacijskem sistemu SCADA, kot je sistem Power Automation Research Institute za severnokitajsko električno omrežje SD176, ki ga je razvil Hitachi na Japonskem za kitajski železniški sistem elektrifikacije, ki ga je zasnoval daljinski sistem H-80M. Ta stopnja je od računalnika, ki se uporablja za sistem SCADA, ko se je začel v 70-ih.
Druga generacija je sistem SCADA, ki temelji-na splošnih računalnikih iz 80. let. V drugi generaciji se pogosto uporabljajo drugi računalniki, kot so VAX in druge-splošne delovne postaje, operacijski sistem pa je na splošno-splošni operacijski sistem UNIX. Na tej stopnji so bili sistemi SCADA združeni z analizo ekonomičnosti delovanja, avtomatskim krmiljenjem proizvodnje (AGC) in analizo omrežja v avtomatizaciji dispečiranja omrežja, da bi oblikovali sisteme EMS (sistemi za upravljanje z energijo).
Skupna značilnost SCADA sistemov prve in druge generacije je bila, da so temeljili na centraliziranih računalniških sistemih in niso bili odprti, kar je oteževalo vzdrževanje, nadgrajevanje in povezovanje z drugimi sistemi.
V 90-ih v skladu z načelom odprtosti, ki temelji na porazdeljenih računalniških omrežjih in tehnologiji relacijskih podatkovnih baz, za doseganje širokega spektra omrežnih sistemov EMS/SCADA, imenovanih tretja generacija. Ta stopnja je kitajski sistem SCADA/EMS, ki je najhitreje rastoča faza, različne najnovejše računalniške tehnologije so združene v sistem SCADA/EMS. Ta stopnja je tudi kitajska avtomatizacija elektroenergetskega sistema in izgradnja omrežja največjega naložbenega obdobja, država je vložila 270 milijard juanov za preoblikovanje mestnih in podeželskih električnih omrežij, kar je razvidno iz avtomatizacije elektroenergetskega sistema v državi in izdelave omrežja o pomenu diplome.
Glavna značilnost četrte generacije sistema SCADA/EMS je uporaba internetne tehnologije, objektno-orientirane tehnologije, tehnologije nevronskih mrež in tehnologije JAVA ter drugih tehnologij, nadaljnja širitev integracije sistema SCADA/EMS in drugih sistemov, celovita varnost in ekonomično delovanje ter potreba po komercialnem delovanju.
Sistem SCADA bo vključeval naslednje podsisteme:
1. Vmesnik človek stroj (ali na kratko HMI)
Naprava, ki lahko prikaže status programa, operater lahko spremlja in nadzoruje program v skladu s to napravo, HMI bo povezan z bazo podatkov in programsko opremo sistema SCADA, bere ustrezne informacije za prikaz trendov, diagnostičnih podatkov in povezanih informacij o upravljanju, kot so postopki rednega vzdrževanja, logistične informacije, specifični senzorji ali diagrami ožičenja podrobnosti stroja, ali lahko pomaga pri odpravljanju težav v ekspertnem sistemu.
Sistemi HMI pogosto prikazujejo sistemske informacije grafično in simulirajo dejanski sistem s slikami. Operater lahko vidi diagram sistema, ki ga je treba nadzorovati. Na primer, povezava z ikono črpalke cevovoda lahko pokaže, da črpalka deluje in pretok tekočine v cevovodu, operater lahko zaustavi črpalko, programska oprema HMI bo prikazala pretok tekočine v cevovodu skozi čas. Simulacija bo vključevala diagrame ožičenja in sheme za predstavitev elementov procesa, lahko pa uporablja tudi slike procesne opreme skupaj z animacijo za ponazoritev procesne situacije.
Programska oprema HMI sistema SCADA na splošno vključuje programsko opremo za risanje, ki vzdrževalcu sistema omogoča spreminjanje predstavitve sistema v HMI. Predstavitev je lahko tako preprosta kot samo luči na platnu, pri čemer luči označujejo dejansko stanje situacije, lahko je tudi tako zapletena kot uporaba več projektorjev za prikaz vseh dvigal na lokaciji nebotičnika ali vseh vlakov na lokaciji železnice.
Pri implementaciji sistema SCADA je obravnavanje opozoril pomemben del sistema. Sistem spremlja, ali določeni opozorilni pogoji veljajo, da ugotovi, ali je prišlo do opozorilnega dogodka. Ko pride do opozorilnega dogodka, bo sistem izvedel ustrezno dejanje, na primer aktiviranje enega ali več opozorilnih navodil ali pošiljanje e-pošte ali SMS sistemskemu skrbniku ali operaterju SCADA, da obvesti, da je prišlo do opozorilnega dogodka. Operaterji SCADA morajo potrditi opozorilni dogodek, nekateri opozorilni dogodki v potrditvi opozorilnih navodil bodo izklopljeni, nekateri opozorilni indikatorji pa bodo izklopljeni šele, ko bodo opozorilni pogoji izbrisani.
2. (Računalniški) sistem spremljanja
Za spremljanje napredka programa je mogoče zbirati podatke in pošiljati ukaze.
3. Oddaljena terminalska enota (RTU)
RTU je mogoče povezati s številnimi senzorji, ki se uporabljajo v programu, digitalni podatki pa se po zajemu podatkov prenesejo v nadzorni sistem.
Sisteme daljinskega nadzora terminalov (RTU) je mogoče povezati z drugo opremo, RTU-ji pa lahko pretvorijo električne signale iz opreme v digitalne vrednosti, kot je stanje odprtega/zaprtega stikala ali ventila ali tlak, pretok, napetost ali tok, ki ga meri instrument. Prav tako se lahko pretvori in prenese s signalom za krmiljenje naprave, kot je določeno stikalo ali ventil za odpiranje/zapiranje ali nastavitev hitrosti črpalke.
4. programabilni logični krmilnik (programabilni logični krmilnik, na kratko PLC)
Zaradi svoje poceni, vsestranske, a tudi pogosto uporabljene kot terenske naprave, namesto posebnih funkcij daljinskega terminalskega nadzornega sistema.
SCADA je plast upravljanja razporejanja, PLC je plast terenske opreme. Sistem PLC, to je programabilni krmilnik, primeren za industrijske meritve in nadzor na terenu, funkcije merjenja in krmiljenja na terenu, stabilna zmogljivost, visoka zanesljivost, zrela tehnologija, široko uporabljen in po razumni ceni. SCADA se osredotoča na spremljanje in nadzor in se lahko realizira v delu logične funkcije, ki se v bistvu uporablja za zgornji del; PLC izključno za doseganje logične funkcije in PLC preprosto realizira logično funkcijo in krmiljenje, ne zagotavlja vmesnika človek-stroj, realizira delovanje s pomočjo indikatorja gumba, HMI in sistema SCADA;
5. Komunikacijsko omrežje
Je zagotoviti nadzorni sistem in RTU (ali PLC) med cevovodom za prenos podatkov.
Tradicionalni sistem SCADA bo za doseganje komunikacijske funkcije uporabljal oddajanje, serijo ali modem, nekateri -sistemi SCADA velikega obsega (kot so elektrarne ali železnice) bodo pogosto uporabljali tudi arhitekturo v sinhronem optičnem omrežju (SONET) ali sinhronem digitalnem sistemu (SDH) na Ethernetu ali omrežnih protokolih. Sistem SCADA v funkciji daljinskega upravljanja ali spremljanja se pogosto imenuje telemetrija.
Tipična sistemska arhitektura SCADA
Razvoj SCADA sistema je šel skozi tri stopnje: centralizirana SCADA sistemska stopnja, porazdeljena SCADA sistemska stopnja in omrežni SCADA sistem.
Centraliziran sistem SCADA je, da so vse nadzorne funkcije odvisne od gostitelja (mainframe), ki uporablja prostrano omrežje za povezavo polja RTU in gostitelja. Omrežni protokol je relativno preprost, s slabo odprtostjo in šibko funkcionalnostjo.
Omrežni sistem SCADA temelji na različnih omrežnih tehnologijah, z bolj decentralizirano nadzorno strukturo in bolj centraliziranim upravljanjem informacij. Sistem na splošno temelji na strukturi odjemalec / strežnik (C / S) in brskalnik / strežnik (B / S), večina sistemske strukture vsebuje obe strukturi, vendar je struktura C / S v glavnem struktura B / S namenjena predvsem podpori internetnih aplikacij za izpolnjevanje potreb oddaljenega spremljanja.
V primerjavi s sistemom SCADA druge-generacije ima sistem SCADA tretje-generacije bolj odprto strukturo, boljšo združljivost in ga je mogoče neopazno integrirati v celovit sistem avtomatizacije celotne tovarne. Ker je lestvica SCADA sistema lahko od nekaj sto točk do več deset tisoč točk, je povpraševanje uporabnikov po SCADA sistemu raznoliko, zato postavlja visoke zahteve za njegovo sistemsko arhitekturo.
Sistem SCADA spada med tipične distribuirane računalniške aplikacijske sisteme, v takem sistemu je arhitektura najbolj bistvena stvar v sistemu programske opreme, dobra arhitektura pomeni univerzalno, učinkovito in stabilno. Učinkovito se lahko spopade z najrazličnejšimi individualnimi potrebami. Hkrati ostane arhitektura določeno časovno obdobje stabilna. Ko se zahteve spremenijo, lahko programer stori brez spreminjanja arhitekture sistema.
1. Arhitektura odjemalec/strežnik
C / S struktura komunikacije odjemalca in strežnika med "zahteva - odgovor" način. Odjemalec pošlje zahtevo strežniku in strežnik odgovori na zahtevo.
Najpomembnejša značilnost arhitekture C/S je, da ni nadrejeno-podrejeno okolje, ampak enakovredno okolje, tj. računalniki v sistemu C/S so lahko ob različnih priložnostih odjemalci in strežniki. Pri aplikacijah C/S se uporabnik ukvarja le s popolno rešitvijo lastnih aplikacij, ne skrbi sistem za te aplikacije, kateri računalnik ali računalnike dokončati.
Na primer, v sistemu SCADA, ko strežnik SCADA zahteva podatke od PLC-ja, je to odjemalec, in ko druge operacijske postaje zahtevajo storitve od strežnika SCADA, je to strežnik. Očitno lahko ta struktura v celoti izkoristi prednosti okolja strojne opreme na obeh koncih in razumno dodeli naloge na strani odjemalca in strežnika za realizacijo, kar zmanjša komunikacijske stroške sistema.
2. Struktura brskalnika/strežnika
S priljubljenostjo in razvojem interneta prejšnji gostitelj / terminal in struktura C / S ne moreta izpolniti trenutnega globalnega omrežja, odprtega, medsebojno povezanega, informacij povsod in izmenjave informacij novih zahtev, tako da se pojavi struktura B / S.
Za strukturo B/S je značilno: uporabnik lahko prek brskalnika dostopa do internetnega besedila, podatkov, slik, animacij, videa-na-zahtevo in zvočnih informacij, te informacije generirajo številni spletni strežniki in vsak spletni strežnik je lahko povezan na različne načine in strežnike baz podatkov, velika količina podatkov je dejansko shranjena v strežniku baz podatkov. Največja prednost te strukture je, da je odjemalec poenoten z uporabo brskalnika, zaradi česar uporabnik ni le enostaven za uporabo, temveč odjemalec nima težav z vzdrževanjem.
3. Primerjava obeh struktur
(1) prednosti in slabosti modela B/S
Prednosti strukture B / S so prikazane v:
Porazdeljene značilnosti, kadar koli in kjer koli lahko poizvedujete, brskate in druge poslovne procese.
Širitev poslovanja je preprosta in priročna, z dodajanjem spletnih strani lahko povečate delovanje strežnika.
Vzdrževanje je preprosto in priročno, morate le spremeniti spletno stran, lahko izvedete sinhronizacijo vseh uporabnikov za posodobitev.
Preprost razvoj in močno deljenje.
Slabosti strukture B／S so naslednje:
Personalizirane funkcije so očitno zmanjšane in je nemogoče uresničiti zahteve prilagojenih funkcij.
Delovanje temelji na miški kot najosnovnejšem načinu delovanja, ki ne more zadostiti zahtevam hitrega delovanja.
Dinamično osveževanje strani, hitrost odziva se znatno zmanjša.
Funkcije so oslabljene in v tradicionalnem načinu je težko uresničiti zahteve po posebnih funkcijah.
(2) Prednosti in slabosti modela C/S
Prednosti strukture C / S:
Ker odjemalec vzpostavi neposredno povezavo s strežnikom, ni vmesne povezave, zato je hitrost odziva visoka.
Operacijski vmesnik je lep, raznolik in lahko v celoti izpolni individualne zahteve stranke.
C / S struktura informacijskega sistema za upravljanje ima močne zmogljivosti obdelave transakcij, lahko uresniči zapletene poslovne procese.
C / S struktura pomanjkljivosti delovanja:
Potreba po specializiranem namestitvenem programu odjemalca, distribucijska funkcija je šibka, za širok razpon točk in nima omrežnih pogojev skupine uporabnikov, ne more uresničiti hitre uvedbe namestitve in konfiguracije.
Slaba združljivost za različna razvojna orodja ima večje omejitve. Če uporabljate drugačna orodja, morate program prepisati.
Višji stroški razvoja, ki zahtevajo določeno raven strokovnega tehničnega osebja za dokončanje.
Razlika med SCADA in DCS, PLC
Industrijski krmilni sistemi zajemajo različne vrste nadzornih sistemov, preden smo govorili o porazdeljenih krmilnih sistemih (DCS), programabilnih logičnih krmilnikih (PLC), ti in sistem za pridobivanje podatkov in spremljanje (SCADA) pa so pogostejši in jih je enostavno zamenjati. Kakšna je torej razlika med SCADA, DCS in PLC?
DCS
Sistem DCS ali Distributed Control System je sistem, ki se primarno uporablja za nadzor proizvodnih procesov v istem geografskem okolju.
Sistemi DCS uporabljajo centraliziran nadzor in nadzor za usklajevanje lokalnih krmilnikov za izvajanje celotnega proizvodnega procesa. Z modularizacijo proizvodnega sistema DCS zmanjša vpliv posameznih okvar na celoten sistem. V mnogih sodobnih sistemih so sistemi DCS povezani s sistemi podjetja, da se proizvodni proces odraža v celotnem delovanju podjetja.
Sistemi DCS se običajno uporabljajo v industrijskih nadzornih območjih, kot so rafinerije nafte, čistilne naprave, elektrarne, kemične tovarne in farmacevtske tovarne. Ti sistemi se običajno uporabljajo za nadzor procesov ali diskretne krmilne sisteme.
SCADA
Sistemi SCADA ali sistemi za pridobivanje podatkov in spremljanje so ključni sistemi za industrijski nadzor, ki se uporabljajo predvsem za nadzor decentraliziranih sredstev, da se izvede centralizirano zbiranje podatkov, ki je prav tako pomembno kot nadzor.
Sistemi SCADA združujejo sisteme za pridobivanje podatkov, sisteme za prenos podatkov in programsko opremo HMI za zagotavljanje centraliziranega nadzora in nadzora za vhode in izhode procesov. Sistemi SCADA so zasnovani za zbiranje informacij s terena, prenos teh informacij v računalniški sistem in prikaz teh informacij v obliki slike ali besedila. Posledično lahko operater spremlja in nadzoruje celoten sistem v realnem času iz centralizirane lokacije, nadzoruje katerega koli od posameznih sistemov glede na kompleksnost in ustrezne nastavitve posameznega sistema ter avtomatizira ustrezne operacije ali naloge, ki se lahko izvajajo tudi samodejno z ukazi operaterja.
Sistemi SCADA se uporabljajo predvsem v porazdeljenih sistemih, kot so čiščenje vode, naftovodi in plinovodi, sistemi za prenos in distribucijo električne energije, železnice in drugi sistemi javnega prevoza.
PLC
Sistem PLC, tj. Programabilni logični krmilnik PLC je nova generacija industrijskih krmilnih naprav, ki temelji na uvedbi tehnologije mikroelektronike, računalniške tehnologije, tehnologije avtomatskega krmiljenja in komunikacijske tehnologije v tradicionalne sekvenčne krmilnike z namenom zamenjave sekvenčnih krmilnih funkcij, kot so releji, izvedbena logika, merjenje časa, štetje itd., in vzpostavitev prilagodljivih programiranih krmilnih sistemov. Mednarodna komisija za elektrotehniko (IEC) je razglasila določbe PLC-ja: programabilni krmilnik je digitalna računalniška operacija elektronskega sistema, zasnovana za uporabo v industrijskih okoljih. Uporablja programabilni pomnilnik, ki se uporablja za shranjevanje navodil za izvajanje logičnih operacij, zaporednega krmiljenja, časovnega merjenja, štetja in aritmetičnih operacij znotraj njega ter za krmiljenje različnih vrst strojev ali proizvodnih procesov prek digitalnih in analognih vhodov in izhodov. Programabilni krmilnik in njegova sorodna oprema bi morala biti enostavna za oblikovanje celote z industrijskim nadzornim sistemom, enostavno razširitev njegove funkcionalnosti načela oblikovanja.
V omrežni arhitekturi industrijske avtomatizacije in krmilnega sistema se PLC kot pomembna krmilna komponenta običajno uporablja v sistemih SCADA in DCS za realizacijo specifičnega delovanja in nadzora procesov industrijske opreme ter zagotavlja lokalno upravljanje procesov prek krmiljenja zanke.
V sistemih SCADA PLC deluje kot RTU (tj. oddaljena terminalska enota). Pri uporabi v sistemih DCS se PLC-ji uporabljajo kot lokalni krmilniki z nadzornim krmilnim programom. Hkrati se PLC-ji pogosto uporabljajo kot pomembne komponente za konfiguracijo manjših krmilnih sistemov.
PLC-ji imajo uporabni-programabilne pomnilnike za shranjevanje navodil za doseganje specifičnih funkcij, kot so krmiljenje V/I, logika, časovna razporeditev, štetje, krmiljenje PID, komunikacije, aritmetika, obdelava podatkov in datotek. Z razvojem komunikacijske tehnologije PLC tudi od zaprtih zasebnih komunikacijskih protokolov do uporabe odprtih javnih protokolov, kar močno izboljša združljivost sistema in olajša vzdrževanje in posodabljanje sistema.
Zaključek
Iz zgoraj navedenega je enostavno videti: SCADA, DCS je koncept, PLC pa izdelek, trije niso primerljivi:
1, PLC je izdelek, s katerim lahko predstavlja SCADA, DCS;
2, DCS je razvit nadzor procesa, PLC je razvit rele-logični krmilni sistem;
3, PLC je naprava, DCS, SCADA je sistem.
Ozko gledano se DCS uporablja predvsem za avtomatizacijo procesov, PLC se uporablja predvsem za avtomatizacijo tovarne (proizvodna linija), SCADA je predvsem za potrebe širšega-območja, kot so naftna polja, ki se raztezajo na tisoče milj cevovodov. Če sta z računalniškega in omrežnega vidika poenotena, je razlog, zakaj obstaja razlika, predvsem v zahtevah aplikacij, zato DCS pogosto zahteva napredne nadzorne algoritme. Kot na primer v industriji rafiniranja nafte PLC zahteva visoko hitrost obdelave, ker se pogosto uporablja v zaklepnih in celo-varnih sistemih, SCADA ima tudi nekaj posebnih zahtev, kot so nadzor vibracij, izračun pretoka, regulacija vrhov in dna itd.
Zato se lahko tudi preprosto upošteva:
SCADA je upravljanje razporejanja
DCS je raven upravljanja obrata
PLC je plast terenske opreme
Sistem SCADA ima dolgo zgodovino, vendar še vedno v hitrem razvoju "novorojenih" stvari, s kompleksnim sistemom, standardi odprtega vmesnika in globino integracije internetnega omrežja ter drugimi značilnostmi, potrebo po integraciji proizvodnje, akademije, raziskav in uporabe vseh vidikov raziskovalnega sistema SCADA teorije in tehnologije informacijske varnosti, da bi spodbudili domače proizvajalce sistemov SCADA, da kopičijo in inovirajo tehnologijo, gojijo raziskovalno in razvojno ekipo za sistem SCADA, da dosežejo svetovni napredni ravni in postopoma spodbujati uporabo lokaliziranega sistema SCADA z neodvisnimi pravicami intelektualne lastnine za zamenjavo tujih sistemov v ključnih panogah.