Подобный, но не тот же
Эта техническая статья проливает свет на терминологию, используемую в области SCADA и промышленной автоматизации. Термины SCADA, распределенная система управления (DCS), программируемый логический контроллер (PLC), удаленный терминал (RTU) и интеллектуальный инструмент очень важны, когда мы говорим о концепции промышленной телеметрической системы.
Пять условий, которые вы ДОЛЖНЫ ЗНАТЬ С: SCADA, DCS, PLC, RTU и Smart Instrument (на фото: панель ПЛК)
Давайте проследим за этими пятью терминами:
- SCADA
- Распределенная система управления (DCS)
- Программируемый логический контроллер (PLC)
- Удаленный терминал (RTU) и
- Умный инструмент
1. Система SCADA
Система SCADA (или диспетчерского управления и сбора данных) означает систему, состоящую из нескольких удаленных терминальных блоков (или RTU), собирающих полевые данные, подключенные обратно к ведущей станции через систему связи.
Мастер-станция отображает полученные данные, а также позволяет оператору выполнять задачи удаленного управления.
Точные и своевременные данные (обычно в режиме реального времени) позволяют оптимизировать работу установки и процесса. Еще одно преимущество - более эффективные, надежные и, самое главное, более безопасные операции. Все это приводит к снижению стоимости операций по сравнению с ранее неавтоматизированными системами.
Существует довольно определенная путаница между определением систем SCADA и системой управления технологическими процессами. SCADA имеет смысл дистанционной или дистанционной работы.
Неизбежным вопросом является то, насколько далеко «удален» - обычно это означает на таком расстоянии, что расстояние между контролируемым местоположением и контролируемым местоположением таково, что управление прямой проводкой нецелесообразно (т.е. канал связи является критическим компонентом системы).
Успешная установка SCADA зависит от использования проверенных и надежных технологий с адекватной и всесторонней подготовкой всего персонала к работе системы.
Существует история неудачных систем SCADA - факторы, способствующие этим системам, включают в себя неадекватную интеграцию различных компонентов системы, излишняя сложность в системе, ненадежное оборудование и недоказанное программное обеспечение.
Сегодня надежность аппаратных средств - это не проблема, но возрастающая сложность программного обеспечения создает новые проблемы.
Следует отметить, что многие операторы оценивают систему SCADA не только благодаря плавной работе RTU, линий связи и мастер-станции (все они подпадают под зонтик SCADA-системы), но также и полевые устройства (как преобразователи, так и устройства управления).
Однако полевые устройства выходят за рамки SCADA в этом руководстве и не будут обсуждаться далее. Ниже приведена схема типичной системы SCADA.
Рисунок 1 - Схема типичной системы SCADA
В более сложной системе SCADA существует по существу пять уровней или иерархии:
- Контрольно-измерительные приборы на уровне поля
- Маршрутизаторные терминалы и RTU
- Система связи
- Ведущая станция (ы)
- Компьютерная система обработки коммерческих данных
RTU обеспечивает интерфейс для полевых аналоговых и цифровых сигналов, расположенных на каждом удаленном участке.
Система связи обеспечивает путь для обмена данными между мастер-станцией и удаленными узлами. Эта система связи может быть радио, телефонной линией, микроволновой печью и, возможно, даже спутником. Для эффективной и оптимальной передачи данных используются специальные протоколы и определения ошибок.
Мастер-станция (и субмастеры) собирает данные из разных RTU и обычно предоставляет интерфейс оператора для отображения информации и управления удаленными сайтами. В больших телеметрических системах сайты субмастеров собирают информацию с удаленных сайтов и выступают в качестве ретранслятора обратно на главную управляющую станцию.
Технология SCADA существует с начала 60-х годов, и теперь существует еще два конкурирующих подхода - распределенная система управления (DCS) и программируемый логический контроллер (PLC).
Кроме того, растет тенденция использования интеллектуальных инструментов в качестве ключевого компонента во всех этих системах. Конечно, в реальном мире дизайнер будет смешивать и сопоставлять четыре подхода для создания эффективной системы, соответствующей его / ее приложению.
Рисунок 2 - Система SCADA
Соображения системы SCADA
Типичными соображениями при объединении SCADA-системы являются:
- Общие требования к управлению
- Логика последовательности
- Управление аналоговым контуром
- Соотношение и количество аналоговых и цифровых точек
- Скорость управления и сбора данных
- Станции управления оператором / оператором
- Требуемый тип дисплеев
- Требования к историческому архивированию
- Рассмотрение системы
- Надежность / доступность
- Скорость связи / время обновления / скорость сканирования системы
- Системное резервирование
- Возможность расширения
- Прикладное программное обеспечение и моделирование
Преимущества системы SCADA
Очевидно, что первоначальная стоимость системы SCADA должна быть оправдана. Несколько типичных причин для внедрения системы SCADA:
- Улучшение работы установки или процесса, что приводит к экономии за счет оптимизации системы
- Повышение производительности персонала
- Повышенная безопасность системы благодаря лучшей информации и улучшенному контролю
- Защита оборудования завода
- Охрана окружающей среды от отказа системы
- Улучшена экономия энергии за счет оптимизации установки
- Улучшенное и быстрое получение данных, чтобы клиенты могли быстрее и точно выставлять счета
- Правительственные предписания по безопасности и учету газа (для роялти и налогов и т. Д.)
Вернуться к содержанию ↑
2. Распределенная система управления (DCS)
Определение. В DCS функции сбора и управления данными выполняются несколькими распределенными микропроцессорными устройствами, расположенными рядом с контролируемыми устройствами или инструментом, с которого собираются данные.
Системы DCS превратились в системы, обеспечивающие очень сложную аналоговую (например, петлевую) возможность управления. Предусмотрено тесно интегрированный набор интерфейсов оператора (или интерфейсов персональных машин), что позволяет легко конфигурировать систему и управлять оператором.
Шина данных обычно имеет довольно высокие скорости (обычно 1 Мбит / с до 10 Мбит / с).
Рисунок 3 - Распределенная система управления (DCS)
Вернуться к содержанию ↑
3. Программируемый логический контроллер (PLC)
С конца 1970-х годов ПЛК заменили жестко соединенные реле с комбинацией программного обеспечения для логической логики и твердотельных электронных модулей ввода и вывода.
Они часто используются при внедрении SCADA RTU, поскольку они предлагают стандартное аппаратное решение, которое очень экономично.
Рисунок 4 - Система программируемого логического контроллера (PLC)
Как подключаются полевые устройства к ПЛК (VIDEO)
Часть I
Часть II
Вернуться к содержанию ↑
4. Удаленные терминальные блоки
RTU (иногда называемый удаленной телеметрической установкой), как следует из названия, является автономным блоком сбора и управления данными, обычно основанным на микропроцессорах, который контролирует и контролирует оборудование в каком-либо удаленном месте от центральной станции.
Его основная задача - контролировать и получать данные с технологического оборудования в удаленном месте и передавать данные обратно на центральную станцию.
Как правило, он также имеет возможность динамически загружать свои конфигурационные и управляющие программы с какой-либо центральной станции. Существует также возможность конфигурировать локально с помощью некоторого модуля программирования RTU.
Хотя традиционно RTU передает обратно на некоторую центральную станцию, i t также можно связываться на основе одноранговой сети с другими RTU. RTU также может выступать в качестве ретрансляционной станции (иногда называемой хранилищем и передней станцией) другому RTU, который может быть недоступен с центральной станции.
Малогабаритные RTU обычно имеют менее 10-20 аналоговых и цифровых сигналов, а RTU среднего размера имеют 100 цифровых и 30-40 аналоговых входов. RTU, имеющие большую емкость, могут быть классифицированы как большие.
Типичная конфигурация RTU показана на рисунке 5:
Рисунок 5 - Типичная аппаратная структура RTU
Типичные аппаратные модули RTU включают:
- Управляющий процессор и связанная память
- Аналоговые входы
- Аналоговые выходы
- Входы счетчика
- Цифровые входы
- Цифровые выходы
- Интерфейс (ы) связи
- Источник питания
- Стойка RTU и корпус
Типичные требования к системе RTU:
При написании спецификации следует учитывать следующие проблемы:
Оборудование:
Индивидуальная расширяемость RTU (обычно до 200 аналоговых и цифровых точек)
- С полки модулей
- Максимальное количество сайтов RTU в системе должно расширяться до 255
- Модульная система - нет конкретного порядка или положения при установке (модулей в стойке)
- Надежная работа - отказ одного модуля не повлияет на производительность других модулей
- Минимизация энергопотребления (CMOS может быть преимуществом)
- Сведение к минимуму утечки тепла
- Прочная и надежная физическая конструкция
- Максимизация помехоустойчивости (из-за суровой среды)
- Температура от -10 до 65 ° C (рабочие условия)
- Относительная влажность до 90%
- Четкая индикация диагностики
- Светодиодные индикаторы статуса
- Возможна локальная диагностика неисправности
- Опция дистанционной диагностики неисправностей
- Состояние каждого модуля ввода / вывода и канала (программа работает / не работает / связь ОК / не работает)
- Модули, все подключенные к одной общей шине
- Физическое соединение модулей с шиной должно быть надежным и подходящим для использования в суровых условиях
- Простота установки полевой проводки
- Простота замены модуля
- Съемные винтовые клеммы для отсоединения и повторного подключения проводки
Экологические соображения
RTU обычно устанавливается в удаленном месте с довольно суровыми условиями окружающей среды.
Обычно он задается для следующих условий:
- Диапазон температур окружающей среды от 0 до + 60 ° C (но характеристики от -30 ° C до 60 ° C не являются чем-то необычным)
- Диапазон температур хранения от -20 ° C до + 70 ° C
- Относительная влажность от 0 до 95% без конденсации
- Устойчивость к перенапряжению для выдерживания скачков напряжения обычно 2, 5 кВ, 1 МГц в течение 2 секунд с импедансом источника 150 Ом
- Испытание на статическую разрядку, где 1, 5 см искры выгружаются на расстоянии 30 см от блока
- Другие требования включают пыль, вибрацию, дождь, соль и защиту от тумана.
Программное обеспечение (и прошивка)
- Проверка совместимости программного обеспечения аппаратного обеспечения с фактическим оборудованием
- Журнал содержит все ошибки, которые происходят в системе как от внешних событий, так и от внутренних сбоев
- Удаленный доступ ко всем журналам ошибок и регистрам состояния
- Программное обеспечение работает непрерывно, несмотря на то, что питание или отказ системы происходит из-за потери питания или других неисправностей
- Аппаратная фильтрация, предоставляемая на всех аналоговых входных каналах
- Прикладная программа находится в энергонезависимой ОЗУ
-
Инструменты настройки и диагностики для:
- Настройка системы
- Настройка оборудования и программного обеспечения
- Разработка / управление программным кодом
- Журналы ошибок
- Удаленная и локальная работа
Вернуться к содержанию ↑
5. Интеллектуальный инструмент
Другим устройством, которое должно быть упомянуто для полноты, является интеллектуальный инструмент, с которым могут взаимодействовать как ПЛК, так и системы DCS.
Хотя этот термин иногда используется неправильно, он обычно означает интеллектуальный (на основе микропроцессора) цифровой измерительный датчик (например, расходомер) с цифровыми данными
коммуникации, предоставляемые некоторой диагностической панели или компьютерной системе.
Рисунок 6 - Типичный пример интеллектуального инструмента
Вернуться к содержанию ↑
Ссылка // Практическая SCADA для промышленности Дэвидом Бэйли, Эдвин Райт