Автоматизація виробництва дозволяє підвищити якість і зменшити собівартість продукції. Вона вимагає чималих витрат сил, часу і грошей, але при вмілому підході, своєчасних і доцільних рішеннях дозволяє домогтися значного економічного ефекту. Метою автоматизації є скорочення обсягу ручної праці, забезпечення стабільності характеристик технологічного процесу та можливості спостереження, аналізу і керування параметрами технологічного процесу людиною. Засобом досягнення цієї мети є автоматизована система.
"Електротема" № 16 (48) 20 серпня - 13 вересня 2004 року

Автоматизована система — це сукупність керованого об`єкта й автоматизованих керуючих пристроїв, у якій частину функцій керування виконує людина. Автоматизована система отримує інформацію від об`єкта керування, передає, перетворює і обробляє її, формує керуючі команди і виконує їх на керованому об`єкті. Людина визначає цілі та критерії керування, коригує їх при зміні умов.

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) система — це сукупність апаратно-програмних засобів, що забезпечують можливість моніторингу, аналізу і керування параметрами технологічного процесу людиною. Вона є складовою частиною автоматизованої системи.

Роль і місце SCADA - системи в сучасному виробництві

Загальна функціональна схема сучасного виробництва складається з кількох рівнів. Нижній рівень цієї схеми складають вимірювальні прилади і виконавчі механізми. Нині вони можуть бути аналоговими чи цифровими (інтелектуальними). Аналогові представляють вимірювану величину у вигляді рівня напруги чи струму. Цифрові ж мають убудовані логічні схеми і представляють обмірювану величину у вигляді цифрового сигналу, що відповідає специфікації протоколу передачі даних, визначеного для цих пристроїв. Для обміну інформацією з приладами першого типу необхідно використовувати АЦП/ЦАП (Аналогово-цифрові/Цифро-аналогові перетворювачі). З приладами другого типу можна обмінюватися інформацією безпосередньо по мережі передачі даних.

Наступний рівень схеми — контролери. Вони виконують функцію автоматичного керування технологічним процесом. Метою керування є видача сигналів на виконавчі механізми в результаті обробки даних про стан технологічних параметрів, отриманих за допомогою вимірювальних приладів, за визначеними алгоритмами.

Сервери технологічних даних забезпечують обмін інформацією між технологічними пристроями і мережею персональних комп`ютерів. Вони підтримують протокол роботи з технологічними пристроями і протокол роботи з мережею персональних комп`ютерів.

Дані про поточні параметри технологічного процесу можуть бути використані для контролю стану технологічного процесу і керування ним з автоматизованих робочих місць операторів; для архівування історії зміни технологічних параметрів; для формування сумарних звітних форм із метою надання інформації керівному персоналу.

Функції SCADA - системи:

- Збирання, первинна обробка і нагромадження інформації про параметри технологічного процесу і стан устаткування від промислових контролерів та інших цифрових пристроїв, безпосередньо зв`язаних з технологічною апаратурою;

- Відображення інформації про поточні параметри технологічного процесу на екрані ПК у вигляді графічних мнемосхем;

- Відображення графіків поточних значень технологічних параметрів у реальному часі за заданий інтервал;

- Виявлення критичних (аварійних) ситуацій;

- Виведення на екран ПК технологічних і аварійних повідомлень;

- Архівування історії зміни параметрів технологічного процесу;

- Операторське керування технологічним процесом;

- Надання даних про параметри технологічного процесу для їхнього використання в системах керування підприємством.

В Україні найбільшого поширення набула SCADA система «Контур».

Призначення системи «Контур»

SCADA - система «Контур» — це набір інструментальних засобів і виконавчих модулів, призначених для створення автоматизованих робочих місць операторів для спостереження за станом технологічного процесу і керування ним.

«Контур» забезпечує:

- Обмін даними з пристроями рівня технологічного процесу (вимірювачі та виконавчі механізми);

- Генерування подій і повідомлень про критичні й аварійні стани технологічних параметрів;

- Архівування історії зміни параметрів технологічного процесу;

- Створення графічних мнемосхем для відображення поточних параметрів технологічного процесу, обробки аварійних подій, для відображення історії зміни технологічних параметрів;

- Динамічне відображення графічних мнемосхем у робочому режимі.

Особливості системи «Контур»

SCADA - система «Контур» є оригінальною розробкою і має такі особливості:

- Технологія клієнт/сервер для забезпечення взаємодії між додатками;

- Об`єктно-орієнтований підхід до проектування і створення робочих місць операторів;

- Технологія керування подіями для забезпечення динаміки роботи системи;

- Технологія COM/DCOM для взаємодії між додатками на локальному комп`ютері чи в мережі персональних комп`ютерів;

- Орієнтація на стандарт OPC;

- Повнофункціональний OPC - сервер («Контур» OPC - сервер II») у складі системи з можливістю підключення різних пристроїв по кількох каналах передачі даних одночасно;

- Просте і швидке налаштування роботи сервера за рахунок зручного користувальницького інтерфейсу;

- Можливість використання будь-яких Active - елементів на мнемосхемах;

- Спеціалізований набір Active - компонентів для використання їх як динамічних елементів на мнемосхемах;

- Швидке централізоване налаштування динамічних елементів;

- Потужні алгоритми візуалізації, засновані на технології DirectDraw;

Скрипти Visual Basic для обробки подій у системі.

Структура системи «Контур»

SCADA - система «Контур» має оптимальну структуру, яка містить три основних функціональних блоки:

- Data Access — доступ до даних технологічного процесу;

- Alarms & Events — виявлення критичних і аварійних ситуацій;

- History Access — архівування історії зміни параметрів технологічного процесу.

Блок Data Access проводить:

- Зчитування технологічних параметрів;

- Збереження технологічних параметрів у базі даних реального часу, яка надає можливість для доступу до неї по мережі персональних комп`ютерів;

- Відображення технологічних параметрів на графічних мнемосхемах;

- Відображення технологічних параметрів у вигляді графіків поточних значень (трендів).

Блок Alarms & Events проводить:

- Виявлення аварійних ситуацій;

- Відображення аварійних і технологічних повідомлень;

- Відображення аварійних ситуацій як реакції динамічних елементів графічних мнемосхем на відповідні події.

Блок History Access проводить:

- Архівування історії зміни параметрів технологічного процесу;

- Перегляд історії зміни параметрів технологічного процесу у вигляді графіків і таблиць;

- Генерування звітів з історії зміни параметрів технологічного процесу.

Склад і функціонування системи «Контур»

SCADA - система «Контур» складається з трьох основних програмних модулів: сервер; інструментальна система і виконавчий модуль.

«Контур» OPC - сервер II» призначений для забезпечення обміну даними АРМа оператора з устаткуванням у системах автоматизованого контролю і керування технологічним процесом.

Сервер виконує:

- Обмін даними між персональним комп`ютером і технологічними пристроями по одному чи декількох каналах введення-виведення, з підтримкою різних протоколів;

- Ведення бази даних реального часу технологічних змінних;

- Архівування історії зміни параметрів технологічного процесу;

- Первинну обробку даних;

- Надання набору OPC DataAccess - інтерфейсів для доступу до значень технологічних змінних і значень їхніх властивостей;

- Надання набору OPC Alarms & Events - інтерфейсів для одержання подій і повідомлень про критичні й аварійні ситуації;

- Надання набору OPC History Data Access - інтерфейсів для доступу до даних архіву історії зміни параметрів технологічного процесу.

Ядром архітектури сервера є база даних реального часу (БДРЧ). Вона взаємодіє з устаткуванням через драйвери введення/виведення різних протоколів обміну, а з клієнтськими програмами по інтерфейсах OPC DataAccess і Alarms&Events. Також вона зберігає історію зміни параметрів технологічного процесу в архіві історії, що надає інтерфейси для доступу — OPC History DataAccess.

Інструментальна система призначена для створення графічних мнемосхем. Вона має набір спеціалізованих динамічних елементів, що дозволяють створювати графічне представлення технологічних об`єктів у наочному і зручному вигляді. Так можна відображати рівні в ємкостях, переміщення конвеєра, рух рідини, поворотні механізми і багато чого іншого. Тут можна уставляти власні алгоритми і компоненти, обробляти події, робити обчислення.

Процес створення мнемосхем для автоматизованих робочих місць операторів у системі полягає у встановленні динамічних елементів на мнемосхему, їхньому позиціонуванні, налаштуванні властивостей відображення і виконанні прив`язки властивостей до технологічних змінних бази даних реального часу. Ці операції проводяться в середовищі візуального програмування Microsoft Visual Basic 6.0 за допомогою спеціалізованого набору Active компоненту «Контур» чи компонентів інших виробників, з використанням графічних зображень динамічних об`єктів.

Виконавчий модуль призначений для запуску і відображення мнемосхем у робочому режимі.

Галузь застосування

У світі інформаційних технологій неможливо уявити собі сучасне виробництво без використання SCADA - систем. Кожне впровадження системи дозволяє заощаджувати кошти, підвищувати ефективність і безпеку.

«Контур» є універсальною SCADA - системою і застосовується для керування будь-яким виробничим процесом та підприємством загалом. Система «Контур» може без проблем обмінюватися даними з будь-якими системами керування підприємством, що дозволяє комплексно вирішувати проблеми автоматизації і керування виробництвом. Система «Контур» впроваджена й успішно працює на підприємствах хімічної, харчової й енергетичної галузей. «Контур» є вітчизняною розробкою, що відрізняється від інших подібних систем простотою, відкритістю і надійністю.

Олександр НІКІТІН,Керівник проекту SCADA системи «Контур»