Поколения
Системы SCADA развивались параллельно с ростом и изощренностью современных вычислительных технологий.
Третье поколение систем управления и сбора данных (SCADA) и цифровых систем управления (DCS) - На фото Распределительная система Электровиводина, Сербский институт «Михайло Пупин»
В следующих разделах дается описание следующих трех поколений систем SCADA:
- Первое поколение - монолитное
- Второе поколение - распределенное
-
Третье поколение - сетевое
- Станция очистки сточных вод - SCADA (ВИДЕО)
1. Монолитные системы SCADA
Когда системы SCADA были впервые разработаны, концепция вычислений в основном сосредоточена на системах «мэйнфреймов». Сети вообще отсутствовали, и каждая централизованная система стояла одна. В результате системы SCADA были автономными системами, практически не связанными с другими системами.
Широкополосные сети (WAN), которые были реализованы для связи с удаленными терминальными модулями (RTU), были разработаны с единственной целью - коммуникацией с RTU в поле и ничем иным. Кроме того, используемые в настоящее время протоколы WAN в основном были неизвестны.
Протоколы связи, используемые в сетях SCADA, были разработаны поставщиками оборудования RTU и часто являлись собственностью.
Кроме того, эти протоколы, как правило, были очень «худыми», практически не поддерживая функциональность, превышающую требуемые точки сканирования и управления в удаленном устройстве. Кроме того, как правило, не представляется возможным смешивать другие типы трафика данных с RTU-коммуникациями в сети.
Связь с главной станцией SCADA была очень ограничена поставщиком системы. Обычно соединения с мастером выполнялись на уровне шины через проприетарный адаптер или контроллер, подключенные к объединительной плате центрального процессора (CPU).
Рисунок 1 - Архитектура SCADA первого поколения
Избыточность в этих системах первого поколения была достигнута за счет использования двух одинаково оборудованных систем мейнфреймов, первичной и резервной, подключенных на уровне шины.
Основной функцией резервной системы было отслеживание первичной информации и принятие решения в случае обнаружения сбоя. Этот режим работы в режиме ожидания означает, что в резервной системе не выполнялась небольшая обработка или вообще не выполнялась обработка. На рисунке 1 показана типичная архитектура SCADA первого поколения.
Перейти к содержанию ↑
2. Распределенные системы SCADA
Следующее поколение систем SCADA воспользовалось разработками и улучшением технологии миниатюризации системы и локальной вычислительной сети (LAN) для распространения обработки по нескольким системам. Несколько станций, каждая из которых имеет определенную функцию, были подключены к локальной сети и обменивались информацией друг с другом в режиме реального времени.
Эти станции, как правило, были мини-компьютерным классом, меньшим и менее дорогостоящим, чем их процессоры первого поколения.
Некоторые из этих распределенных станций служили коммуникационными процессорами, в первую очередь взаимодействующими с полевыми устройствами, такими как RTU. Некоторые из них служили интерфейсами оператора, предоставляя человеко-машинный интерфейс (HMI) для системных операторов. Третьи служили вычислительными процессорами или серверами баз данных.
Удаленный терминал (RTU)
Распределение отдельных функций системы SCADA в нескольких системах обеспечивало большую вычислительную мощность для всей системы в целом, чем было бы доступно в одном процессоре. Сети, которые соединяли эти отдельные системы, обычно основывались на протоколах ЛВС и не могли выйти за пределы локальной среды.
Некоторые из используемых протоколов ЛВС были проприетарного характера, когда поставщик создал собственную версию своего сетевого протокола, вместо того, чтобы вытащить существующий с полки. Это позволило поставщику оптимизировать свой протокол локальной сети для трафика в режиме реального времени, но это ограничило (или эффективно устранило) подключение сети от других поставщиков к локальной сети SCADA.
На рисунке 2 изображена типичная архитектура SCADA второго поколения.
Рисунок 2 - Архитектура SCADA второго поколения
Распределение функциональности системы в сетях, подключенных к сети, служило не только для увеличения вычислительной мощности, но и для улучшения резервирования и надежности системы в целом. Вместо простой первичной / резервной схемы сбоев, которая использовалась во многих системах первого поколения, распределенная архитектура часто все время сохраняла все станции в локальной сети в онлайн-состоянии.
Например, если станция HMI потерпит неудачу, для управления системой может быть использована другая станция HMI, не дожидаясь перехода из первичной системы на вторичную.
WAN, используемая для связи с устройствами в полевых условиях, в основном не изменилась благодаря развитию LAN-соединения между локальными станциями на SCADA-сервере. Эти внешние сети связи по-прежнему ограничивались протоколами RTU и не были доступны для других типов сетевого трафика.
Как и в случае с системами первого поколения, второе поколение SCADA-систем также ограничивалось аппаратными, программными и периферийными устройствами, которые были предоставлены или, по крайней мере, выбраны поставщиком.
Перейти к содержанию ↑
3. Сетевые системы SCADA
Современное поколение архитектуры мастер-станции SCADA тесно связано с архитектурой второго поколения, причем основной отличительной чертой является архитектура открытой системы, а не собственная среда, контролируемая поставщиком.
Есть еще несколько сетевых систем, которые используют функции masterstation. Есть еще RTU, использующие протоколы, которые являются собственностью вендора.
Основным улучшением третьего поколения является открытие архитектуры системы, использование открытых стандартов и протоколов и возможность распространения функций SCADA в глобальной сети, а не только в локальной сети.
Открытые стандарты устраняют ряд ограничений предыдущих поколений систем SCADA. Использование готовых систем облегчает пользователю подключение сторонних периферийных устройств (таких как мониторы, принтеры, дисководы, ленточные накопители и т. Д.) К системе и / или к сети.
По мере того как они перешли на « открытые » или « готовые » системы, поставщики SCADA постепенно вышли из бизнеса по разработке оборудования. Эти поставщики обратились к поставщикам систем, таким как Compaq, Hewlett-Packard и Sun Microsystems за их опыт в разработке базовых компьютерных платформ и программного обеспечения для операционной системы.
Это позволяет SCADA-разработчикам сконцентрировать свое развитие в области, где они могут добавить определенную ценность в систему, которая имеет программное обеспечение мастер-станции SCADA.
Основным усовершенствованием систем SCADA третьего поколения является использование протоколов WAN, таких как Интернет-протокол (IP) для связи между ведущей станцией и коммуникационным оборудованием. Это позволяет части мастер-станции отвечать за связь с полевыми устройствами, которые должны быть отделены от основной станции «надлежащим образом» через глобальную сеть.
Поставщики теперь производят RTU, которые могут связываться с ведущей станцией, используя Ethernet-соединение.
На рисунке 3 представлена сетевая система SCADA.
Рисунок 3 - Система SCADA третьего поколения
Еще одно преимущество, связанное с распределением функциональности SCADA над глобальной сетью, - это проблема живучести с бедствиями. Распределение SCADA-обработки по локальной сети в системах второго поколения повышает надежность, но в случае полной потери объекта, в котором размещается мастер SCADA, вся система также может быть потеряна.
Распространяя обработку через физически отдельные местоположения, становится возможным построить систему SCADA, которая может пережить полную потерю любого местоположения.
Для некоторых организаций, которые рассматривают SCADA как суперкритическую функцию, это реальная выгода.
Перейти к содержанию ↑
Очистка сточных вод - SCADA (ВИДЕО)
Ресурс: системы надзора и сбора данных (SCADA) - Communication Technologies, Inc.