Основные принципы применения автоматизированных систем управления технологическими процессами

АННОТАЦИЯ. В статье рассматриваются автоматизированные системы управления процессами или SCADA- системы, их состав, задачи и области применения.
Ключевые слова: АСУТП; SCADA; HMI ; ПЛК ; RTU .          
Введение. Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ-ТП) или SCADA-системы (сокращенно от англ .. SupervisoryControlAndDataAcquisition, контроль, надзор и сбор данных) - программное обеспечение, предназначенное для обеспечения сбора данных обработки, отображения и архивирования информации об объекте, который будет контролироваться. SCADA может быть частью системы управления процессом, мониторинга окружающей среды, научного эксперимента по автоматизации помещения и т. д. Система SCADA используется во всех сферах бизнеса, где необходимо обеспечить поддержку в реальном времени технологических процессов. Это программное обеспечение установлено на компьютере и, для связи с объектом, использует драйверы ввода-вывода или OPC/DDEсерверы. Программный код может быть написан на языке программирования как (например, на C ++), так и соответственно в среде разработки.                     
Иногда системы SCADA оснащаются дополнительным программным обеспечением для программирования промышленных контролёров. Такие SCADA-системы называются интегрированными с термином Soft Logic.
Термин SCADA имеет двойное значение. Наиболее распространенные-это понимание SCADA как приложения, то есть программного обеспечения - пакета , который обеспечивает выполнение указанных функций, а также программных инструментов для разработки приложений. Однако, часто SCADA –системы называют комплексом, состоящим из программно-аппаратной части. Такое понимание термина SCADA более характерно для отдела телеметрии.                      
Телеметрия, телеизмерение (от др. греческий «далеко». + «измеряю») – совокупность представленных технологий позволяет осуществлять дистанционное измерение и сбор информации оператору или пользователю, чтобы обеспечить их участие в дистанционной части процесса.              
Значение термина SCADA изменилось в ходе разработки технологий автоматизации и управления процессами. В 1980-х годах системы SCADA понимали, как программное обеспечение и устройства, системы сбора данных в реальном времени. С 1990-х годов термин SCADA все чаще относится только к программной части АСУТП интерфейса человек- машина.                 
Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) (англ. Humanmachineinterface, HMI) - это широкий термин, охватывающий инженерные решения, предлагающий человеку оператору взаимодействие с машинами для управления им.           
Основные задачи SCADA-систем  
SCADA- системы решают следующие задачи: 
• Связь с УСО (устройством связи с объектом, то есть с промышленным контроллером и платами ввода / вывода) в режиме реального времени либо с помощью драйверов.        
• Обработка информации в режиме реального времени.   
• Логическое управление.   
• Отображение информации на экране в удобной, читаемой форме.   
• Обеспечение базы данных в реальном времени технологической информацией.   
• Сигнализация и управление тревожными сообщениями.   
• Создание и генерация отчетов о ходе процесса.   
• Сеть между ПК SCADAПК.      
• обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД электронные таблицы, программы обработки текстов и т.д.). Система управления компанией с помощью таких приложений, относят к уровню MES.          
MES (от англ. ManufacturingExecutionSystem , Production Executive System) - это специальное прикладное программное обеспечение для решения задач синхронизации, координации, анализа и оптимизации производства продукции в каждом производстве. Термин расшифровывается как английский с 2004 года. ManufacturingEnterpriseSolutions - системы управления производством для компаний.        
Основные компоненты систем SCADA  
Система SCADA обычно содержит следующие подсистемы: 
• Драйверы или серверы ввода / вывода - программа обеспечивает проводящий соединительный канал SCADA с промышленных контроллеров, счетчиков, АЦП и других входных-выходных - устройств.          
• Система реального времени - программа, которая позволяет обрабатывать данные в определенный временной цикл с учетом приоритетов.   
• Человеко-машинный интерфейс (HMI , англ. HumanMachineInterface ) - инструмент, который просматривает данные о статусе процесса и передаёт человеку-оператору процесса, что позволяет ему закреплять процесс ролинга и управлять им. Программа-редактор для разработки интерфейса человек-машина.                   
• Логическая система управления - Программа, выполнение пользовательских программ (скрипты) для логического элемента управления в SCADA систем. Ряд редакторов для их разработки.        
• База данных в реальном времени - программа, которая может использоваться для сохранения прогресса процесса в режиме реального времени.   
• Система управления тревогами - программа, которая позволяет автоматически контролировать технологические события и классифицировать их как нормальные, предупреждающие или аварийные, а также обрабатывать события оператором или компьютером.   
• Генератор отчетов - программа, которую можно использовать для создания пользовательских отчетов о технологических событиях. Ряд редакторов для их разработки.    
• Внешние интерфейсы - стандартные коммуникационные интерфейсы DATA E между SCADA и другими приложениями. Обычно это OPC, DDE и т. Д.               
OPC (OLEforProcessControl) - семейство программных технологий ,единый интерфейс делает доступные объекты автоматизированных управлений - контроль для управления объектами и процессами.          
DDE (DynamicDataExchange) - механизм взаимодействия приложений в операционных системах Microsoft Windows.       
SCADA концепции - системы   
Термин SCADA обычно относится к центральным системам для мониторинга и управления всей системой или к системам, которые выполняются с участием человека. Большинство управляющих действий выполняются автоматически RTU или PLC.     
RTU (RemoteTerminalUnit) - удаленный терминал. Как в SCADA - системы, в соответствии с этим сокращением, как правило, относится к элементу управления в контроле и управлении системой, объединяющий средства сбора данных и вывода команд управления. RTU является терминалом в системе сбора данных, т.е. он подключен к центральному устройству системы в конце канала связи.              
Управления процессами, как правило, происходит от RTU или ПЛК, а SCADA контролирует режимы работы. Например, ПЛК может управлять потоком охлаждающей воды в разделе производственного процесса, система SCADA может позволить операторам изменять заданное значение для потока, чтобы изменить маршруты потока жидкости, а также сообщения об аварийных сигналах (для мониторинга аварийных сигналов), такие как - потеря потока и высокая температура, которые должны отображаться и регистрироваться и на которые оператор должен своевременно реагировать. Цикл управления проходит через RTU или PLC, а система SCADA контролирует полное выполнение контура управления.                            
Сбор данных начинается в RTU или на уровне ПЛК и включает в себя –показания приборов измерения. Дополнительные данные собираются и образует в такой манере, что оператор диспетчерской с помощью HMI мог принять управляющее решение - регулировать или прерывать стандартные элементы управления RTU / PLC. Данные также могут быть заархивированы для анализа тенденций и другой аналитической обработки накопленных данных.                 
Автоматизированные управления технологическими процессами в SCADA системе   
WinCC - первый в мире IHMI (IntegratedHumanMachineInterface – интегрированный человеко-машинный интерфейс) - программное обеспечение - система, полностью интегрированная для того, чтобы установить программное обеспечение для ваших управляющих машинами. Удобные для пользователя компоненты автоматизации обеспечивают бесшовную интеграцию в новые или существующие установки. WinCC сочетает современную архитектуру приложений WindowsNT и простоту использования графического программирования. Он предлагает все функции, необходимые для настройки полного мониторинга и управления процессами.                      
WinCC содержит: 
• Графику - Представления для создания эффективной установки на экране.        
• Архивацию - запись с отметкой времени данных / событий в базе данных SQL.       
• Отчеты - создание отчетов на основе запрошенных данных.    
• Управление базами данных - определение и получение данных во время установки WinCCRuntime.      
• Предоставляет оператору на уровне установки или в диспетчерской интерфейс с приложениями на уровне производства.   
• подробная работа (Run-Time) программного обеспечения охватывает заранее запрограммированные решения, которые могут быть вызваны программой пользователя. Рабочее программное обеспечение напрямую интегрировано в решение задач автоматизации.          
Заключение
SCADA концепция (SupervisoryControlAndDataAcquisition - диспетчерское управление и сбор данных) диктуется всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса. Использование технологий SCADA обеспечивает высокую степень автоматизации при решении задач при разработке систем управления сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.        
В SCADA предоставляется дружелюбный интерфейс человек-машина (HMI / MMI) - системы, полнота и наглядность информации, отображаемой на экране, наличие «рычагов управления», удобство использования подсказок и справочных систем и т.д. – все это увеличивает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к минимуму критические административные ошибки.           
Следует отметить, что концепция SCADA, основанная на автоматизированной разработке систем управления, позволяет нам решать ряд задач, которые долгое время считались неразрешимыми: сократить время разработки проектов автоматизации и напрямую финансировать затраты на них. развитие.    
В настоящее время SCADA является наиболее важным и перспективным видом деятельности благодаря автоматизированному управлению сложными динамическими системами (процессами).    
Список литературы:
Википедия, [электронный источник]. http://ru.wikipedia.org/Ганс Бергер. Автоматизация с помощью программ STEP7 LADи FBD. - SiemensAG, 2001, 605 с.
Контактный план для S7-300 и S7-400 программирования (справочное руководство). - SiemensAG, 2004, 220 с.
Методический материал по STEP7 (pdf).[электронный источник]. http://kurs.znate.ru/docs/index-159863.html.
Simatic.Работа со STEP7 первые шаги. [электронный источник]. http://nashaucheba. ru/v18293/siemens_simatic/step_7_v_5.3
STEP7 - язык программирования промышленных контроллеров (учебное пособие Новокузнецк, 2009. - 45 с.). ЕЛЗ