Чем SCADA отличается от HMI?

Функции и роли SCADA (диспетчерский контроль и сбор данных) и HMI (человеко-машинный интерфейс) могут показаться очень похожими. Тем не менее, они показывают различия как с точки зрения своих задач, так и с точки зрения применения.

SCADA и HMI различаются в основном уровнем развития и объемом работ. Панели HMI позволяют отображать данные от машин и настраивать рабочие параметры. Они представляют собой интерфейс между устройством и оператором.

HMI является важным компонентом системы SCADA, поскольку он используется для взаимодействия пользователя с оборудованием и управления всей системой. Без HMI было бы невозможно воспользоваться многими полезными функциями систем SCADA. С другой стороны, именно SCADA-система обеспечивает реальную функциональность.

В чем разница между SCADA и HMI:

Где можно использовать систему SCADA?

При принятии решения о внедрении SCADA главным критерием является не область, в которой она будет работать, а объем и потребности пользователя. SCADA окажется полезной везде, где необходимы сбор данных, наблюдение, оповещение и управление процессами.

Пользователь должен сначала спросить себя, настолько ли прост процесс, который он хочет контролировать, чтобы его можно было визуализировать и контролировать с помощью HMI, или ему нужна расширенная система визуализации и управления SCADA.

Преимущества использования программного обеспечения SCADA

Использование программного обеспечения SCADA дает компаниям ряд преимуществ:

Простота проектирования: системы SCADA предоставляют простые в использовании инструменты, мастера, графические шаблоны и другие предварительно настроенные элементы, чтобы неопытные инженеры могли быстро создавать проекты автоматизации, а также устанавливать и изменять параметры. Кроме того, можно легко поддерживать и расширять существующие приложения по мере необходимости. Возможность автоматизации процесса проектирования позволяет пользователям, в частности системным интеграторам и производителям оригинального оборудования (OEM), создавать сложные проекты с гораздо большей эффективностью и точностью.

Улучшенное управление данными: высокопроизводительная система SCADA упрощает сбор, управление, доступ и анализ рабочих данных. Он может включать автоматическую регистрацию данных и быть основным местом хранения. Кроме того, при необходимости он может передавать данные в другие системы, такие как MES и ERP. Для этой цели SCADA включает широкий спектр драйверов и открытых интерфейсов.

Большая прозрачность: одним из основных преимуществ программного обеспечения SCADA является большая прозрачность процесса. Программное обеспечение предоставляет информацию о выполняемых операциях и позволяет их удобно просматривать через HMI в режиме реального времени. Кроме того, программное обеспечение SCADA может помочь создавать отчеты и анализировать данные.

Повышенное удобство использования: cистемы SCADA позволяют работникам управлять оборудованием быстрее, проще и безопаснее через HMI. Вместо отдельного ручного наблюдения за каждым устройством, используемым в процессе, сотрудники могут управлять ими удаленно, а также управлять множеством устройств одновременно из одного места. Руководители, даже физически отсутствующие на предприятии, также получают эти возможности.

Меньшее время простоя: система SCADA может обнаруживать неисправности на раннем этапе и отправлять мгновенные предупреждения ответственному персоналу. Благодаря упреждающему анализу система SCADA может информировать пользователя о потенциальных проблемах с машиной до того, как произойдет сбой и возникнут серьезные проблемы. Эти функции помогают повысить общую эффективность оборудования и сократить время и затраты, связанные с устранением неполадок и обслуживанием производственной инфраструктуры.

Унифицированная платформа: хотя это не относится ко всем системам SCADA, некоторые из них позволя ю т управлять всеми аппаратными компонентами и процессами с единой унифицированной платформы, что значительно снижает операционную сложность и облегчает повседневную работу. Все данные также доступны на одной платформе, что дает полную видимость всех операций и позволяет лучше использовать данные. Все пользователи, работающие локально и удаленно, получают обновления в режиме реального времени, поэтому вся команда всегда имеет одни и те же данные.

Посмотрите, какие решения используются в новейших системах SCADA крупнейшими мировыми производителями:

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте сеть умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-университет от GeekBrains:

Изучить C, механизмы отладки и программирования микроконтроллеров;

Получить опыт работы с реальными проектами, в команде и самостоятельно;

Получить удостоверение и сертификат, подтверждающие полученные знания.

Starter box для первых экспериментов в подарок!

После прохождения курса в вашем портфолио будет: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сеть устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-регулятор), устройство контроля влажности воздуха, система умного полива растений, устройство контроля протечки воды.

Вы получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный сертификат, которые можно добавить в портфолио и показать работодателю.

Источник

Что такое Скада система и что собой представляет

SCADA-система – программно-аппаратный комплекс, предназначенный для контроля со стороны диспетчера и сбора данных. Терминология СКАДА видоизменялась со временем, совместно с развитием технологий автоматизации и управления. Например, SCADA системы восьмидесятых годов обозначали программно-аппаратные комплексы по сбору данный «здесь и сейчас», а в девяностые – уклон в формулировке пошел в сторону программ, в частности интерфейса автоматических систем управления техпроцессами.

Назначение и задачи SCADA-систем

Контроль и мониторинг многочисленных удаленных объектов – это главная задача Скада систем. Иногда, эти объекты могут быть удалены друг от друга на тысячи километров. В качестве основных потребителей Скада выступают электро-распредстанции, нефтепроводы, газопроводы, системы водоснабжения и так далее. Можно сказать, что Скада реализуют во всех хозяйственных отраслях, где необходимо автоматическое управление техпроцессами в режиме «real-time».

Диспетчер взаимодействует с программным обеспечением, установленным на ПК, а реализация связи с объектами, нуждающимися в контроле, осуществима через драйвер ввода-вывода или сопряженные с ними серверы. Программное обеспечение может использовать в своей структуре коды, сгенерированные в среде автоматизированного проектирования.

Разработка СКАДА ведется АСУ ТП в клиент-серверной или же в архитектуре распределенной.

Преимущества

Структура SCADA-систем

RTU имеет непосредственное подключение к объекту управления. То есть контроль или управление объектом реализовывается в real-time режиме. В качестве терминала может быть датчик с примитивным способом взаимодействия, или же процессорный, многопоточный, отказоустойчивый МПЦ, занимающийся обработкой данных и управлением в real-time режиме.

Особенности процесса управления в SCADA-системах

Защита SCADA-систем

Эксплуатируемые SCADA-системы создавались заточенными на конкретные задачи, не имеют высоких степеней защиты и уязвимы для кибератак.

Подобного рода системы, например, применяемые в энергетическом секторе, разрабатывались только для управления напряжением электроцепи. Больших способностей (по типу протоколов безопасности сети) в СКАДА нет.

Хотя большинство современных SCADA-систем могут работать с популярным сетевым протоколом TCP/IP, им ограждают выход в интернет (они соединяются от точки до точки через выделенные линии связи). Но это не значит, что защита от кибератак им обеспечена на 100%.

Делают это ограничение не для всех SCADA поголовно. Многое зависит от задач и применяемой структуры построения системы.

Примеры SCADA-систем

WebSCADA интерфейс системы, осуществляемый через Web-браузер, реализуется не часто, поскольку работа через веб противоречит модели безопасного ведения контроля и управления промышленного аппарата. Однако, ее можно применять во время настроек собственной безопасной сети, или с ограниченными опциями «только мониторинг» в сети Интернет.

Источник

Я работаю в компании, которая занимается автоматизацией производственных процессов. Знаком не по наслышке с программируемыми логическими контроллерами (PLC), человеко-машинным интерфейсом (HMI) и SCADA (диспетчерское управление и сбор данных).

Далее я опишу то, что у меня получилось сделать. Исходный код проекта доступен по ссылке https://github.com/phmi/phmi.

Установка

Разработка проекта

Разработку проекта можно разделить на две фазы: конфигурирование сервера и разработку проекта клиента.

Конфигурирование сервера

Запустим PHmiConfigurator.exe. Появится следующее окно:

Нажмем на кнопку “New project”. Появится окно “New project”:

Введем параметры связи с PostgreSQL и желаемое название базы данных:

После нажатия на кнопку “Ok” новый проект будет создан:

Нажмем на кнопку “I/O devices”. В конфигураторе откроется вкладка “I/O devices”:

Добавим новое устройство ввода-вывода “IoDev” типа “Generic”. «Generic» — это устройство ввода вывода для отладочных целей. Либо оно используется, когда не нужно соединяться с реальным устройством. Оно поддерживает любые адреса тегов:

Нажмем на кнопку «Save» и закроем вкладку.
Откроем вкладку “Digital tags” и создадим новый цифровой тег.

Откроем вкладку “Numeric tags” и создадим новый аналоговый тег:

Поля описания, формата, единицы измерения, калибровочные границы необязательны и могут быть опущены.
Создадим новую категорию аварий:

Создадим новый тег аварий:

Создадим категорию трендов:

Создадим новый тег трендов:

Разработка проекта клиента

В конфигураторе нажмем на кнопку “Build client”:

Выберем путь к файлам, чтобы их создать.
«Namespace» должно совпадать с названием будущего проекта Visual Studio.
Нажмем на кнопку “Build”.
По указанному пути должны появиться файлы:

Запустим Microsoft Visual Studio и создадим новый проект WPF. Целевой фреймворк должен быть “.Net Framework 4.0” или выше:

Добавим ссылку к PHmiClient.dll:

Добавим файлы PHmi.cs и PHmiResources.resx, созданные заранее:

Кликнем двойным щелчком по PHmiResources.resx и поменяем “Access modifier” на Public:

Откроем MainWindow.xaml. Добавим кнотрол Root в корневой Grid.

Привяжем PHmi к DataContext Rootа. Для этого создадим новый объект PHmi в ресурсах окна.

Добавим папку «Pages» для страниц. Добавим туда UserControl под названием «HomePage».

Страницы должны реализовывать интерфейс IPage. Листинг HomePage.xaml.cs представлен ниже.

А вот разметка Xaml файла:

Мы добавили TextBlock для отображения значения тегов.
Привяжем тип домашней страницы к Root:

Запустим приложение и посмотрим, что получилось:

Значений тегов не видно. Это потому что не запущен PHmiRunner.exe. Нажмем кнопку “Run” в конфигураторе.

Теперь добавим на страницу элементы управления.

Если включить “Digital tag», возникнет авария.
Добавим на страницу тренд.

Задание языка окна

Для отображения строк в соответствии с региональными настройками (дата, время и прочее), необходимо изменить XmlLanguage в конструкторе окна:

Источник

Автоматизированные системы диспетчерского и технологического управления. Всё о SCADA-системах

Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA)

SCADA-система — это инструментальная программа, обеспечивающая создание программного обеспечения для автоматизации контроля и управления технологическим процессом в режиме реального времени. Основная цель создаваемой с помощью SCADA программы — дать оператору, управляющему технологическим процессом, полную информацию об этом процессе и необходимые средства для воздействия на него.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ SCADA-СИСТЕМЫ:

От надежности, быстродействия и эргономичности SCADA-системы зависит не только эффективность управления технологическим процессом, но и его безопасность.

КАКИЕ КОМПОНЕНТЫ SCADA НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫ В РАБОТЕ И ПОЧЕМУ?

Специалисты отдела АСУТП промышленного предприятия по изготовлению соды утверждают, что в основном используют такие компоненты, как мониторинг и управление, архивирование технологических параметров, сообщений, подсистему формирования отчетов.

Мониторинг и управление, собственно, то, для чего и устанавливается система управления. Архивы параметров, сообщений и отчеты необходимы для оценки и анализа ведения технологического процесса, действий оператора и т.д. Также для них важен один из базовых инструментов SCADA — разграничение прав доступа к управлению по уровням (оператор, технолог, инженер АСУТП).

В связи с тенденцией к интеграции систем управления технологическими процессами и систем управления предприятием все чаще возникает необходимость использования SCADA в качестве источника данных для вышестоящих систем. Некоторые SCADA могут выступать и как сервер консолидации всех технологических данных, и как сервер генерации отчетов на базе этих данных.

Если система управления, построена на базе ПЛК одного производителя (к примеру, Siemens SIMATIC), то обмен данными между контроллерами и SCADA происходит с помощью встроенных драйверов протоколов связи. Некоторые независимые от производителей оборудования SCADA предлагают набор драйверов ко многим (но не всем) имеющимся на рынке контроллерам и интеллектуальными приборам. Наиболее универсальный способ взаимодействия — это использование драйверов, разработанных в соответствии со стандартом OPC. Такие OPC-серверы могут быть разработаны производителями контроллеров или независимыми разработчиками, а использоваться вместе с любой SCADA- системой. Для эффективной работы с OPC- серверами SCADA должна использовать их напрямую, по технологии «OPC в ядре системы», а не через промежуточные интерфейсы. Некоторые SCADA являются вертикально-интегрированными: в их состав входят системы программирования для свободно-программируемых контроллеров. В них также используются внутренние драйверы для связи с контроллером. Такие SCADA позволяют создать ПТК с использованием оборудования разных производителей.

УРОВНИ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ SCADA

Системы технологической автоматизации обычно разделены на 3 уровня: нижний, средний и верхний. Выше них находится уровень управления производством в целом.
Нижний уровень — это сами датчики и исполнительные механизмы
Средний уровень — контроллеры. На среднем уровне происходит:

Верхний уровень — это и есть уровень SCADA. На этом уровне происходит:

УПРАВЛЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЕМ

Управление предприятием производится на двух уровнях:
MES (Manufacturing Execution Systems) — система управления производством продукции в реальном времени. Этот уровень служит для планирования производственных заданий для технологических процессов, построения сводных отчетов, глубокого анализа процесса (например, прогнозирование, построение энергетического и материально¬го баланса и др.). Для этих целей также может быть использован инструментарий SCADA.

ERP (Enterprise Resource Planning) — система автоматизированного управления административно-финансовой и административно-хозяйственной деятельностью предприятия. На этом уровне используются другие специализированные системы, например, SAP R3.

ФУНКЦИИ SCADA

■ Мнемосхемы
Мнемосхема — это графическое изображение (с помощью встроенного в SCADA графического редактора) технологической схемы с визуализацией значений датчиков, состояния исполнительных механизмов и др. параметров. Для визуализации используется не только отображение значений в виде цифр и надписей, но и изменение визуальных свойств отображаемых графических объектов. Например, в емкости изменяется уровень жидкости, а ее цвет изменяется в зависимости от температуры (динамизация). Исполнительные механизмы могут не просто показывать свое состояние каким-то графическим признаком (например, цветом), но и наглядно показывать свою работу — например, вращением лопастей насоса, движением ленты конвейера и т.п. (анимация).

■ Архивы
Получаемые от контроллеров данные SCADA складывает в архивы. Предварительно данные могут быть обработаны (отфильтрованы, усреднены, сжаты и т.п.). Часто используется не регулярная запись, а запись по изменению с использованием порога чувствительности («мертвой зоны»). Длительность хранения настраивается в SCADA индивидуально для каждого параметра и может составлять до нескольких лет.

■ Тренды
Тренд — это графическое отображение изменения параметра во времени. Тренды в SCADA- системах могут показывать изменение параметра за всю длительность его хранения в архиве. Оператору предоставляется возможность изменять масштаб, как времени, так и самого параметра. В развитых системах в тренд встроены различные инструменты анализа графика, сравнения его с уставкой или другим параметром, сглаживание или фильтрация, отметки на графике событий (например, нарушение границ) или закладок для памяти и многое другое.

■ Таблицы
Зачастую технологу удобнее просматривать архивы не в графическом виде, а в виде таблиц. Обычно эти таблицы можно не только просматривать, но и экспортировать в другие системы.

■ Графики
Обычно SCADA позволяют смотреть и зависимость одних параметров от других, тоже во времени. Хотя это функция и менее востребована технологами, чем тренды.

■ Гистограммы и диаграммы
Другим распространенным способом представления параметров являются гистрограммы (столбиковые диаграммы).

■ Сообщения
Сообщения — это текстовые строки, которые информируют оператора о событиях на объекте в той последовательности, в которой эти события происходят. Они всплывают на экране или отображаются в специально выделенной для этого зоне.

■Журналы сообщений
Журналы сообщений служат для отображения списков сообщений в том порядке, как они появлялись и были сохранены в архив. Как правило, используются разные экземпляры журналов для разных зон процесса, разных категорий сообщений, разных приоритетов.

■ Контроль прав доступа
Для того, чтобы оператор мог совершить те или иные действия, ему должны быть администратором предоставлены соответствующие права — например, право управлять исполнительным механизмом, или право изменить задание регулятору. В начале смены оператор регистрируется в системе, и она предоставляет ему выполнять только те действия, которые ему разрешены администратором.

■Журнал действий оператора
Управление технологическим процессом очень ответственная задача, поэтому все действия оператора записываются для контроля в специальный журнал, который может быть проанализирован в случае нештатных ситуаций.

■ Формирование отчета
Удобная среда разработки отчетов позволяет легко и быстро подготовить отформатированные и насыщенные информацией отчеты.

ХАРАКТЕРИСТИКИ SCADA-СИСТЕМЫ

ЗАРУБЕЖНЫЕ SCADA-СИСТЕМЫ

Наиболее популярные в России следующие зарубежные SCADA:

— WinCC (Siemens, Германия);
— InTouch (Wonderware, США);
— RSView32 (Rockwell Automation, США);
— Genesis64 (Iconics, США);
— Vijeo Citect (Schneider Electric, Франция).

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ SCADA-СИСТЕМЫ

Наиболее популярные отечественные модели SCADA:

В отличие от большинства западных SCADA все российские содержат встроенные средства программирования контроллеров с использованием языков стандарта МЭК61131-3, в том числе языка функциональных блоков. Причем, если сама SCADA рассчитана на работу в среде Windows на PC-совместимых компьютерах, то исполнительная система для контроллеров может работать и на Logix других платформах, например, Linux на процессоре с архитектурой ARM.

Стандарт OPC поддерживают все перечисленные системы, однако в системе «Trace Mode» упор делается на использование собственных драйверов, а MasterSCADA, хоть и поддерживает использование драйверов, но основывается на технологии «OPC в ядре системы» и предлагает отдельный инструментальный пакет для разработки OPC-серверов.

Сравнительная характеристика зарубежных и отечественных SCADA

Все современные SCADA, как отечественные, так и зарубежные, имеют полный функционал для этого класса программ, поэтому их сравнение по перечню функций в последние годы потеряло смысл. Основное преимущество российских SCADA — это их изначальная нацеленность на российский рынок (русскоязычная, а не переводная документация, техническая поддержка, уровень цен). Можно сделать вывод, что для каждого предприятия или даже применения желательно сделать сравнение нескольких SCADA, как по цене, так и по возможностям. Практически все SCADA имеют пробную версию, которая позволяет проверить ее пригодность для решаемой задачи.

По теме

Популярные товары

Источник