Системи за прикупљање података и оперативну контролу (СЦАДА системи)

Термин надзорни систем контроле и аквизиције података или СЦАДА систем појавио се касних 1980-их. КСКС век. истовремено са првим покушајима коришћења персоналних рачунара на којима су инсталиране графичке апликације као конзоле оператера.

Први СЦАДА системи су развијени за ДОС или Уник оперативне системе и имали су прилично скромне могућности, како због хардверских ограничења хардвера тако и због графичких могућности оперативних система. СЦАДА системи су постали распрострањени истовремено са појавом графичких интерфејса, као што су Виндовс 3.11, Кс-Виндовс, Пхантом и хардвер који вам омогућава да постигнете потребну брзину извршавања процеса у мултитаскинг режимима.

Разлог за појаву СЦАДА система као алата за развој софтвера највишег нивоа сличан је разлозима за појаву система као што су Борланд Делпхи и други системи визуелног програмирања.Њихов главни задатак је да ослободе програмере софтвера рутинског и заиста бескорисног терета описивања стандардних интерфејса и функција. Истовремено, треба схватити да употреба СЦАДА система не подразумева смањење захтева за квалификацијом програмера, како покушавају да замисле.

Разликовати системе ММИ (Ман Мацхине Интерфаце) и СЦАДА, пошто су се обоје успешно развијали независно један од другог, заузимајући различите нише на тржишту уређаја ХМИ (Људско-машински интерфејс).

ММИ системи су заправо локални контролни панели за појединачне уређаје или технолошке инсталације, опремљени алфанумеричким екранима и тастатурама или графичким, обично екранима осетљивим на додир.

У већини случајева, ММИ уређај се имплементира помоћу посебног контролера, а његов софтверски део не подразумева додатне модификације или измене.

Истовремено, СЦАДА системи подразумевају употребу стандардних персоналних рачунара и оперативних система, користе се за аутоматизацију процеса управљања великим технолошким процесима, у које је укључен велики број извршних уређаја и технолошких јединица, а такође подржавају могућност имплементација дистрибуираних апликација (користећи више оператерских конзола)…

Немогуће је повући јасну границу између ММИ и СЦАДА система због постојања енд-то-енд програмских система у којима често не постоји разлика између алата за развој софтвера за различите нивое система управљања.

Недостатак јединственог стандарда који описује намену и функционални састав СЦАДА система и разлика у тумачењу самог појма „СЦАДА“ отежава класификацију и поређење система ове класе.

Могу се разликовати следеће главне групе СЦАДА система:

• СЦАДА системи развијени од стране произвођача контролера;

• СЦАДА системи развијени од стране независних произвођача;

• СЦАДА системи су компоненте система енд-то-енд програмирања.

Задатак произвођача контролер опреме у развоју сопственог СЦАДА система је да крајњем кориснику обезбеди алат за развој апликација за визуелизацију коришћењем контролера тог произвођача.

Могу се разликовати следеће главне карактеристике таквих система:

• интерфејс ових система понавља интерфејс средстава за писање софтвера за опрему контролера;

• Компоненте СЦАДА система су оптимизоване за рад са подацима добијеним од контролне опреме одређеног произвођача;

• Интерфејси за размену података са опремом других произвођача су лоше имплементирани или тешки за коришћење.

Класичан пример таквог система је Сиеменс ВинЦЦ… Употреба оваквих власничких система, с једне стране, минимизира трошкове обуке стручњака за развој софтвера, али с друге стране, стриктно везује и програмера и крајњег корисника система за одређеног произвођача или чак за одређеног линија опреме једног произвођача.

Поред тога, један број произвођача контролне опреме био је приморан да развију сопствене СЦАДА системе у маркетиншке сврхе без да својим софтверским производима обезбеде потребан ниво подршке и одржавања.

СЦАДА системи независних произвођача су најфлексибилнији алати за креирање апликација за визуелизацију процеса и контролу. Њихове предности укључују подршку великог броја функција за креирање децентрализованих и дистрибуираних система управљања, као и могућност интеграције опреме различитих, укључујући и конкурентских, произвођача у један систем.

За размену података са извршном опремом, такви системи користе софтверске И/О сервере који имплементирају ДДЕ или ОПЦ интерфејсе. Ширење оваквих СЦАДА система, као и потреба да се поштују стандарди алата за аутоматизацију, довели су до тога да сви програмери контролерске опреме имају сопствене ОПЦ или ДДЕ софтверски сервери, који се испоручују у комплету са опремом или по наруџбини.

Пошто систем за програмирање од краја до краја обухвата развој оператерских станица као саставног дела система управљања, он увек садржи одвојене компоненте СЦАДА система. Међутим, пошто цео систем функционише као целина, ове компоненте могу бити и компоненте других модула система енд-то-енд програмирања, или може бити немогуће одвојити СЦАДА систем у његовом чистом облику у софтверски производ.

Такви системи имају исте предности и недостатке као СЦАДА системи које су развили произвођачи контролера, узимајући у обзир две главне разлике:

• СЦАДА системи, који су саставни део система енд-то-енд програмирања, практично немају интероперабилност са софтвером и хардвером других произвођача;

• улога СЦАДА система у таквим апликацијама је ограничена на развој графичког интерфејса.

Састав и структура СЦАДА система

Састав и структура СЦАДА система

Типично, СЦАДА системи се састоје од два одвојена скупа софтверских производа: развојног окружења и окружења за извршавање.

Развојно окружење назива се скуп којим се пројектује и конфигурише окружење за визуелизацију технолошког процеса.

Окружење током рада — ово је скуп софтверских производа који су неопходни за рад на пројекту програма за визуелизацију технолошког процеса у станици оператера.

Одвојено, треба размотрити питање интеракције између развојног окружења и окружења за извршавање током рада са истим пројектом програмера и оператера:

1. Промене које је направио програмер ступају на снагу одмах.

2. Време извођења одражава измене направљене како се налазе у изворном коду пројекта.

3. Промене се рефлектују у току рада при поновном покретању или принудном.

Имплементација првог типа интеракције омогућава да се могућности производа демонстрирају прилично јасно и ефикасно у комерцијалним презентацијама, па се стога понекад имплементира и у финалне софтверске производе. Међутим, када радите са стварним пројектима, постоји потенцијална опасност да недостаје део графичког интерфејса или динамичко померање контрола. С тим у вези, други и трећи тип интеракције или њихова комбинација су најраспрострањенији.

Могу се разликовати следећи главни делови СЦАДА система:

• таг басе;

• модул за графички приказ;

• процесор скрипти;

• систем аларма и упозорења;

• модул за архивирање параметара технолошког процеса.

СЦАДА системска ознака Је објекат за чување вредности параметра технолошког процеса и његових својстава. Ознаке се понекад погрешно називају „варијабле“. Истовремено, концепт ознаке је најближи дефиницији класе у објектно оријентисаним програмским језицима.

Модул графичког приказа имплементира графички интерфејс пројекта. По правилу, графички интерфејс је скуп екранских форми на којима су смештени графички елементи. Задатак креирања екрана своди се на постављање графичких елемената на облике екрана и постављање њихових својстава.

У процесу позивања, приказивања и затварања екранских форми, приликом клика на графичке објекте, промене својстава или вредности појединачних ознака, потребно је извршити прорачуне или радње за које постоје сцрипт енгине… Скрипте се у неким системима називају и „макрои“ или „скрипте“.

Већина скрипти СЦАДА система које имплементирају графички интерфејс аутоматизованих оператерских радних станица су руковаоци кликом миша на графичке елементе.

За скрипте, СЦАДА системи различитих произвођача нуде један или више језика. Системи које су развили произвођачи контролера или као део система за програмирање од краја до краја обично нуде исте програмске језике за писање скриптова као и за писање софтвер контролера… СЦАДА системи независних произвођача често нуде специјализоване језике за скриптовање макроа.

Коришћење програмских језика опште намене омогућава вам да имплементирате сложене корисничке интерфејсе и нестандардне методе рада са подацима приступом додатним библиотекама и АПИ-јима.

Истовремено, програмер мора у сваком случају да проучава библиотеке функција за рад са компонентама СЦАДА система, на исти начин као што се проучавају макро језици, а имплементирани код може бити потенцијално опасан или наследити грешке од функција треће стране библиотеке .

Алармни систем има за циљ да обавести оператера о вредности параметра процеса ван дозвољених граница. По правилу, за сваки технолошки параметар могу се подесити 2 типа подешавања према којима ће се појавити обавештење: респективно, подешавања за хитне случајеве и подешавања упозорења.

У зависности од могућности система, ова подешавања се постављају према једном или више критеријума:

• Ван домета. У овом случају постоје: горње и доње вредности упозорења и горње и доње вредности аларма.

• Одступање од номиналне вредности неке вредности. Распоредити минимална и највећа дозвољена одступања од задате вредности.

• Подешавање максимално дозвољене брзине промене вредности параметра процеса. Вредности дозвољеног подешавања опсега су наведене у апсолутним јединицама, а одступање од номиналне и стопе промене може се навести и у апсолутним јединицама и као проценат тренутне или задате вредности.

Због чињенице да за један технолошки процес број параметара за које се постављају задате вредности за хитне случајеве и упозорења може бити велики, у СЦАДА системима је могуће комбиновати технолошки контролисане параметре у групе, као и поставити ниво приоритета за било који сет лопта.

Главни задатак резервни модул — пружање могућности приказивања графикона технолошких параметара (Трендова) на екрану монитора за релативно кратак период, као и прављење једноставних извештаја Модул за архивирање вредности СЦАДА система треба да обезбеди следеће функције:

• архивирање вредности у локалној бази података са одређеном учесталошћу или променом;

• при архивирању вредности по промени — могућност постављања мртве зоне за архивирање;

• поставите ограничење величине локалне базе података;

• подешавање времена за чување вредности;

• вршите рутинско одржавање да бисте уклонили застареле или најраније вредности када се прекорачи време складиштења или величина базе података у аутоматском режиму;

• доступност интерфејса за прављење графикона архивских вредности и њихово прегледање;

• доступност система за извоз вредности параметара за наведени период у облику табеле вредности.