27.1. Функції scada.

SCADA-пакети, що існують в даний час, виконують безліч функцій, які можна розділити на декілька груп:

• налаштування SCADA на конкретне завдання (тобто розробка програмної частини системи автоматизації);

• диспетчерське управління;

• автоматичне управління;

• зберігання історії процесів;

• виконання функцій безпеки;

• виконання загальносистемних функцій.

Не дивлячись на безліч функцій, виконуваних SCADA, основною її відмітною ознакою є наявність інтерфейсу з користувачем. За відсутності такого інтерфейсу перераховані вище функції співпадають з функціями засобів програмування контролерів, а управління є автоматичним, в протилежність диспетчерському.

Якість рішень, прийнятих оператором (диспетчером), часто впливає не тільки на якість вироблюваної продукції, але і на життя людей. Тому комфорт робочого місця, зрозумілість інтерфейсу, наявність підказок і блокування явних помилок оператора є найбільш важливими властивостями SCADA, а подальший їх розвиток здійснюється у напрямі поліпшення ергономіки і створення експертних підсистем.

Іноді SCADA комплектуються засобами для програмування контролерів, проте ця функція викликана комерційними міркуваннями і слабо пов'язана з основним призначенням SCADA.

У SCADA-пакетах використовують поняття аларма і події. Подія — це зміна деяких станів в системі. Прикладами подій можуть бути включення перевалки зерна в елеваторі, завершення циклу періодичного процесу обробки деталі, закінчення завантаження бункера, реєстрація нового оператора і тому подібне. Події не вимагають термінового втручання оператора, а просто інформують його про стан системи.

На відміну від події, аларм (від англійського alarm — сигнал тривоги) є попередженням про важливу подію, у відповідь на яку потрібно терміново зробити деякі дії. У англійського слова «аларм» є точний російський переклад — «сигнал тривоги» або «аварійний сигнал», проте термін «аларм» вже міцно увійшов до лексикону промислової автоматизації.

Прикладами алармів можуть бути досягнення критичної температури зберігання зерна в елеваторі, після чого починається його згоряння, досягнення критичного значення тиску в автоклаві, після якого можливий розрив оболонки, спрацьовування датчика відкриття дверей, що охороняються, перевищення допустимого рівня загазованості в котельній, тощо.

У зв'язку з тим, що аларми вимагають ухвалення рішень, їх ділять на підтверджені і непідтверджені. Підтвердженим називається аларм, у відповідь на який оператор ввів команду підтвердження. До цього моменту аларм вважається непідтвердженим.

Аларми діляться на дискретні і аналогові. Дискретні сигналізують про зміну дискретної змінної, аналогові аларми з'являються, коли безперервна змінна у(t) входить в заздалегідь заданий інтервал своїх значень. Як приклад на рис. 27.1 показано ділення всього інтервалу зміни змінної у(t) на інтервали «Норма», «Увага» (передаварійний стан) і «Аварія»:

• аларм «Увага» виникає при у(а) <у(t) <у(b) під час наростання спостережуваної змінної і при у(d)<у(t)<у(c) під час її зменшення;

• аларм «Аварія» виникає при у(b)< у(i).

Рис. 27.1. Приклад призначення інтервалів аналоговим алармам.

Кожна критична межа на рис. 27.1 має зону нечутливості (мертву зону), яка потрібна для того, щоб після зняття стану аларма змінна не могла повернутися в нього внаслідок випадкових викидів в системі (шумів). Межі зон на рис. 9.13 можуть змінюватися з часом.

Аналогічні межі можуть бути призначені для швидкості зміни змінній (для похідної функції у(t)), яка визначається як кут нахилу дотичної до кривої у(t).

Методика видачі алармів повинна бути надійною. Зокрема, спливаючі вікна з повідомленнями алармов повинні бути завжди поверх решти вікон, аларми можуть дублюватися звуком і світлом. Оскільки алармів в системі може бути багато, їм призначають різні пріоритети, різну гучність і тони звукового сигналу і тому подібне

Розробка людино-машинного інтерфейсу. Однією з основних функцій SCADA є розробка людино-машинного інтерфейсу, тобто SCADA одночасно є і ЛМІ, і інструментом для його створення. Швидкість розробки істотно впливає на рентабельність фірми, що виконує роботу з впровадження системи автоматизації, тому швидкість розробки є основним показником якості SCADA з погляду системного інтегратора. У процес розробки входять наступні операції:

• створення графічного інтерфейсу (мнемосхем, графіків, таблиць, спливаючих вікон, елементів для введення команд оператора і так далі);

• програмування і відладка алгоритмів роботи системи автоматизації. Багато SCADA дозволяють виконувати відладку системи як в режимі емуляції устаткування, так і з підключеним устаткуванням;

• налаштування системи комунікації (мереж, модемів, комунікаційних контролерів і ін.); створення баз даних і підключення до них SCADA.

SCADA як система диспетчерського управління. Як система диспетчерського управління SCADA може виконувати наступні завдання:

• взаємодія з оператором (видача візуальної і слухової інформації, передача в систему команд оператора);

• допомога операторові в ухваленні рішень (функції експертної системи);

• автоматична сигналізація про аварії і критичні ситуації;

• видача інформаційних повідомлень на пульт оператора;

• ведення журналу подій в системі;

• отривання інформації з архіву і представлення її операторові в зручному для сприйняття вигляді;

• підготовка звітів (наприклад, роздрук таблиці температур, графіків зміни операторів, переліку дій оператора);

• облік напрацювання технологічного устаткування.

SCADA як частина системи автоматичного управління. Основна частина завдань автоматичного управління виконується, як правило, за допомогою ПЛК, проте частина завдань може покладатися на SCADA. Крім того, в багатьох невеликих системах управління ПЛК можуть бути взагалі відсутніми, і тоді комп'ютер зі встановленою SCADA є єдиним засобом управління. SCADA зазвичай виконує наступні завдання автоматичного управління:

• автоматичне регулювання;

• управління послідовністю операцій в системі автоматизації;

• адаптація до зміни умов протікання технологічного процесу;

• автоматичне блокування виконавчих пристроїв при виконанні заздалегідь заданих умов.

Зберігання історії процесу. Знання передісторії керованого процесу дозволяє поліпшити майбутню поведінку системи, проаналізувати причини виникнення небезпечних ситуацій або браку продукції, виявити помилки оператора. Для створення історії система виконує наступні операції:

• збір даних і їх обробка (цифрова фільтрація, інтерполяція, стиснення, нормалізація, масштабування і так далі);

• архівація даних (дій оператора, зібраних і оброблених даних, подій, алармів, графіків, екранних форм, файлів конфігурації, звітів і т.н.);

• управління базами даних (реального часу і архівними).

Безпека SCADA. Застосування SCADA в системах віддаленого доступу через Інтернет різко підвищило вразливість SCADA до дій ворожих осіб. Нехтування цією проблемою може приводити, наприклад, до відмови в роботі мереж електропостачання, життєзабезпечення, зв'язку, відмови морських маяків, дорожніх світлофорів, до зараження води неочищеними стоками, тощо. Можливі і тяжчі наслідки з людськими жертвами або великим економічним збитком. Для підвищення безпеки SCADA використовують наступні методи:

•розмежування доступу до системи між різними категоріями користувачів (у змінного оператора, технолога, програміста і директора повинні бути різні права доступу до інформації і модифікації налаштувань системи);

• захист інформації (шляхом шифрування інформації і забезпечення секретності протоколів зв'язку);

• забезпечення безпеки оператора завдяки його віддаленню від небезпечного керованого процесу (дистанційне керування). Дистанційний контроль і дистанційне керування є типовими вимогами контролюючих органів і виконуються дротяною мережею, радіоканалом (через GSM-або радіомодем), через Інтернет і т.д.;

• спеціальні методи захисту від кібер-атак;

• застосування міжмережевих екранів.

Загальносистемні функції. Оскільки SCADA зазвичай є єдиною програмою для управління системою автоматизації, на неї можуть покладатися також деякі загальносистемні функції:

• здійснення взаємодій між декількома SCADA, між SCADA і іншими програмами (MS Office, базою даних, MATLAB);

• діагностика апаратури, каналів зв'язку і програмного забезпечення.