SCADA sistemi
DEFINICIJE
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) sistemi
podrazumevaju nadzor, upravljanje, prikupljanje i analizu
podataka o nekom objektu upravljanja.
SCADA sistem sadrz i mrez u racunara (distribuiranih) sa
zadatkom da u odrešenom vremenskom periodu prikupe
podatke iz industrijskog postrojenja, na osnovu njih izvrse
upravljacke zadatke, kao i da prikupljene podatke zabelez e,
odnosno prikaz u operaterima.
Pod nadzorno - upravljackim sistemom (SCADA) podrazumeva se skup namenskih, prostorno distribuiranih,
mešusobno povezanih racunarskih modula, ciji je zajednicki
cilj ostvarenje funkcija nadzora i/ili upravljanja fizickim
procesom u realnom vremenu.
Ciljevi uvošenja SCADA sistema
Razvoj racunarstva pratili su pove´ ani zahtevi korisnika
vezani za potpuniju, pouzdaniju i efikasniju kontrolu nad
proizvodnim procesom. Ciljevi koje treba ostvariti u toku
projektovanja i izvošenja SCADA sistema su slede´ i:
1. Smanjenje troskova proizvodnje. Ono se ostvaruje na dva
nacina. Prvi je vezan za manji obim potrebne radne snage,
smanjenje
troskova
prevoza, efikasnije
koris´ enje
raspoloz ivih proizvodnih resursa, pove´ anje kvaliteta
proizvodnje, i sl. Drugi aspekt se ogleda u pove´ anom
stepenu sigurnosti izvrsenja tehnoloskih procesa.
2. Raspoloz ivost i integritet sistema. Od sistema SCADA se
ocekuje otpornost na greske, i obezbešenje kontinualnog
rada sto duz e. Decentralizacija sistema, distribucija fizickih
elemenata, podataka i upravljackih funkcija AUS
umnogome doprinose ostvarenju ovih zahteva.
3. Fleksibilnost i prosirivost sistema. Modularnost fizickih i
programskih elemenata AUS, kao i jasno definisane sprege
(” interfaceČ) izmešu njih, su osnovni uslovi za postizanje
ovog cilja.
1
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
4. Pouzdanost
sistema.
Pouzdanost
SCADA sistema
uslovljena je pouzdanos´ u njegovih sastavnih komponenti.
Izraz ava se preko srednjeg vremena izmešu ispada MTBF š
Mean Time Between Failure. Savremena tehnologija
obezbešuje vrlo pouzdane komponente cija vrednost MTBF
prelazi preko 100.000 casova. Za pretvarace fizickih velicina
(senzore) vaz an parametar je vremenska stabilnost njihovih
karakteristika, tj. vreme u kom je neophodno izvrsiti njihovu
rekalibraciju.
5. Performansa sistema. Generalno, performansa se definise
preko vremena odziva i propusnosti. Vreme odziva se moz e
smanjiti narocito ukoliko se glavnina obrade vrsi lokalno,
bez potrebe za cekanje upravljackog signala od centralne
stanice. Propusnost se odnosi na obim podataka koji se
mogu preneti i obraditi u okviru AUS.
SCADA sistemi nude slede´ e osnovne funkcije:
• akvizicija podataka;
• nadzor dogašaja;
• upravljanje procesom;
• sakupljanje podataka iz tehnoloskog procesa;
• hronologija dogašaja i analiza;
• vizuelizacija procesa;
• proracuni i izvestaji;
• dodatne funkcije po zahtevu korisnika.
SCADA sistemi se sastoje iz vise funkcionalno povezanih
celinakoje se mogu podeliti na:
−
hardverski podsistem - obuhvata u najsirem smislu
celokupan hardver koji se instalira za potrebe nadzora i
upravljanja tehnoloskim procesom
−
softverski podsistem - obuhvata celokupan softver
ukljucuju´ i i pomo´ ne programe kojima se kontrolise rad
celokupnog hardvera. Sastoji se iz niza programskih paketa
instaliranih na pojedinim hardverskim elementima sistema
kao sto su: SCADA programi za lokalno upravljanje pomo´ u
PLC-ova, komunikacioni programi i sl.
−
komunikacioni podsistem izmešu elemenata SCADA
sistema - obuhvata softver i hardver za povezivanje elemenata
nadzorno-upravljackog sistema sa tehnoloskim procesom i
mešusobno.
−
tehnolos ki proces - predstavlja sistem u koji se z eli
instalirati SCADA sistem, tj. da se automatski nadzire i
upravlja.
2
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
SISTEMI ZA NADZOR I UPRAVLJANJE PROCESIMA
ISTORIJAT
v Prvi nadzorno - upravljacki sistemi - pre skoro pola veka.
v Nesto kasnije - posebni racunarski sistemi za procesnu
industriju.
Arhitektura
tadasnjih
sistema
je
bila
organizovana oko jednog velikog mainframe racunara.
v Mikroprocesorska tehnologija je omogu´ ila razvoj jeftinih
upravljackih urešaja malih dimenzija.
v Sa pojavom programabilnih logickih kontrolera PLC
(Programable Logic Controller), razvijale su se i digitalne
komunikacione veze. Arhitektura nadzorno - upravljackog
sistema je evoluirala u viseslojni SCADA (Supervisory
Control And Data Acquisition) sistem.
3
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
TOKOVI INFORMACIJA
Obrada prikupljenih podataka vrsi se u nekoliko nivoa. Na
najniz em nivou se nalaze procesni racunari sa ulogom
izvrsavanja merno - upravljackih zadataka. Ovi racunari su
najces´ e tipa: regulatora, PLC - a ili merno - akvizicionog
urešaja.
Na drugom nivou se nalaze SCADA aplikacije. Osnovni
zadatak ovih aplikacija je prikupljanje podataka od procesnih
racunara i pretstavljanje podataka operaterima.
Na visim nivoima obrade se nalaze posebne aplikacije za
obradu
prethodno
prikupljenih
podataka
(najces´ e
arhiviranih).
Tokovi informacija u proizvodno - poslovnom sistemu
4
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
SCADA SOFTVER
Jedan od osnovnih zadataka SCADA softvera je izvrsavanje ili
prenos konkretnih komandi do upravljackih urešaja. U okviru
SCADA paketa mogu´ e je uociti nekoliko vaz nih podsistema:
Programsko povezivanje sa upravljackim urežajima se
uglavnom obavlja preko drajvera. (Drajveri predstavljaju
softver koji sakriva protokol prenosa podataka, ka i od
(udaljenih) urešaja, od ostatka SCADA softvera.) Nezavisni
proizvošaci softvera (Wonderware, TA Engineering,...) imaju
siroku paletu drajvera, dok proizvošaci upravljackog hardvera
i softvera (Festo, Siemens, Allen Bradley,...) razvijaju drajvere
za sopstvene urešaje.
Runtime baza predstavlja mesto gde se sakupljaju sve
informacije o procesu. Stanje procesa se opisuje raznim
velicinama. Ulazne velicine predstavljaju vrednosti izmerenih
fizickih velicina iz procesa, dok su izlazne velicine vrednosti
signala koji se salju ka upravljackim urešajima. Pored ovih
postoje i memorijske velicine (posledice preracunavanja) i
sistemske velicine (specificne upotrebljenom programu).
Podsistem obrade alarmnih stanja je celina zaduz ena za
formiranje i rukovanje alarmima. Alarm (nez eljeno stanje)
nastaje kada vrednost neke od velicina iz baze prekoraci
dozvoljene granice.
Podsistem za prikaz je celina zaduz ena za graficku predstavu
stanja sistema koji se nadzire, sto za korisnika predstavlja
najznacajniji deo. Sastoji se iz ve´ eg broja ” dinamickih slikaČ
procesa koji korisnik posmatra. Podsistem za prikaz, pored
grafickog prikaza ima zadatak i da prihvati komande
operatera.
Istorijski trendovi prikazuju vremenske promene vrednosti
velicina na dijagramima. Izgled dijagrama, uporedni prikaz
nekoliko velicina i sl. su neki od parametara koji se mogu
podesiti pri konfigurisanju trend dijagrama.
Podsistem za arhiviranje vrednosti treba da obezbedi trajno
pam´ enje vrednosti velicina. Arhiviranje se vrsi u baze
podataka informacionog sistema.
Mrez ni podsistem predstavlja vaz an deo SCADA softvera iz
razloga sto svi podsistemi tesno sarašuju sa njim.
Performanse celog sistema u velikoj meri zavise od
programskog resenja ovog podsistema.
5
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Funkcionalni zahtevi SCADA sistema
Osnovna funkcija SCADA sistema je ciklicna akvizicija
digitalizovanih vrednosti razlicitih fizickih velicina koje
odrešuju
stanje
proizvoljnog
tehnoloskog
procesa.
Formiranjem baze merenih podataka u racunaru, stvara se
osnova za proveru i prikaz trenutnog stanja fizickog procesa,
odnosno za vrsenje efikasnog nadzora nad njim. Istovremeno,
primenom ugrašenog upravljackog algoritma mogu´ e je
odrediti i zahtevati korektivne aktivnosti, tj. izvrsiti upravljanje
nad fizickim sistemom.
Merenja
Fizic ki
proces
SCADA
-Nadzor
-Upravljanje
Komande
Povezivanje SCADA sistema i fizi
c kog procesa.
Fundamentalni zahtevi koje SCADA sistem opste namene
mora ispuniti su:
•
•
•
rad u realnom vremenu
distribucija racunarskih resursa u okviru SCADA -e
postizanje maksimalne pouzdanosti i raspoloz ivosti
Rad u realnom vremenu proistice iz zahteva da SCADA sistem
obezbedi adekvatno reagovanje na poreme´ aje u fizickom
procesu kojim se upravlja.
Proizvodni procesi obicno zauzimaju znacajan prostor. Stoga
se
struktura
SCADA sistema
odlikuje
prostornom
distribucijom autonomnih racunarskih komponenti, koje su
komunikacionom mrez om spregnute u jedinstven sistem.
Razmenom poruka izmešu njih ostvaruje se mešusobna
kooperacija u ostvarenju zajednickog cilja. Zato se SCADA
sistemi svrstavaju u distribuirane racunarske sisteme.
Pouzdanost SCADA sistema vezana je za kvalitet ugrašene
fizicke i programske opreme, i najces´ e se definise srednjim
vremenom izmešu ispada.
6
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Raspoloz ivost se definise procentom neispravnih komponenti
koji jos uvek onemogu´ uju funkcionisanje SCADA sistema u
celini. Drugim recima, raspoloz ivost je mera sposobnosti
SCADA sistema da nastavi rad i u slucaju otkaza pojedinih
komponenti.
Postoje dve osnovne klase SCADA sistema:
Prva klasa vezana je za upravljanje sloz enim sistemima, kao
sto su sistemi za prenos energije (gasovodi, naftovodi,
elektroenergetska mrez a), sistem za kontrolu vazdusnog
saobra´ aja i sl. U ovakvim sistemima, najces´ e se izbegava
automatsko vošenje procesa.
Druga klasa je orjentisana ka upravljanju industrijskim
procesima ili automatizaciji laboratorija. Odlikuje se manjom
dislokacijom pojedinih elemenata sistema, pouzdanijim
izvrsenjem komunikacionih aktivnosti, i ve´ im stepenom
automatizacije upravljackih aktivnosti.
7
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
SPREGA SCADA SISTEMA I FIZIC KOG PROCESA
Razgranicenje SCADA i procesnog sistema
Strukturna sema ukupnog procesno - upravljackog sistema
ilustruje nacin povezivanja SCADA -e sa fizickim procesom.
Merenja (A/D)
Fizic ki
proces
Senzori
I
Izvrsni elementi
Prilagodni
Blok
SCADA
Upravljanje (D/A)
Strukturna sema procesnog sistema.
Senzori
Senzori su pretvaraci neke fizicke velicine u ekvivalentni
elektricni signal. Fizicka akvizicija podataka se izvrsava
posredstvom procesnih ulaza SCADA sistema. Standardni
tipovi procesnih ulaza SCADA sistemu su:
1. Analogni ulazi. Nivo kontinualnog elektricnog signala na
analognim ulazima SCADA sistema u svakom trenutku je
proporcionalan trenutnoj vrednosti merene fizicke velicine.
Izvorne fizicke velicine koje se na ovaj nacin mere su pritisak,
temperatura, masa, itd. Digitalizacija analognih ulaznih
signala vrsi se koris´ enjem A/D konvertora.
2. Brojacki (impulsni) ulazi. Za brojacke ulaze je
karakteristicno da ucestanost elektricnih impulsa pretstavlja
meru trenutne vrednosti fizicke velicine. Impulsni pretvaraci
se najces´ e koriste za merenja protoka tecnosti ili gasova,
merenje brzine rotacije.
3. Digitalni ulazi. Digitalni ulazi pretstavljaju fizicke velicine
preko kojih se prati stanje izvrsnih elemenata u postrojenju,
kao sto su ventili, razni granicnici i sl.
8
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Izvrsni elementi
Preko izvrsnih elemenata (urešaja) vrsi se uticaj na sam fizicki
proces, tj. ostvaruju upravljacke funkcije SCADA sistema. U
opstem slucaju, to su elektro - mehanicki urešaji direktno
ukljuceni u samo procesno postrojenje. Posredstvom
procesnih izlaza, SCADA sistem kontrolise izvrsne elemente
generisanjem pobudnih elektricnih signala. Standardni su
slede´ i tipovi procesnih izlaza:
1. Digitalni izlazi. Posredstvom digitalnih izlaza ostvaruje se
upravljanje tipa ukljuci/iskljuci ili otvori/zatvori, za urešaje kao
sto su sklopke, kontaktori i sl.
2. Analogni izlazi. Analognim (kontinualnim) pobudnim
signalom zadaje se radna tacka izvrsnog elementa (pozicija
regulacionog ventila i sl.). Generisanje analognog izlaznog
signala vrsi se koris´ enjem D/A konvertora.
.
9
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Arhitektura SCADA sistema
ka drugim
NUS
PLC
U/I
NUS
PLC
PLC
TS
Ka poslovno/
informacionom
podsistemu
Konfiguracija tipi~nog SCADA sistema
U/I: procesni ulaz/izlaz
PLC : programabilni logicki kontroler
NUS: nadzorno upravljacka stanica
TS : terminalska stanica
Programabilni logicki kontroler
Programabilni logicki kontroler sluz i prvenstveno za obuhvat
mernih signala sa senzora, kao i za generisanje pobude
izvrsnih elemenata.
Za ostvarivanje ovih funkcija, koje se oznacavaju kao U/I,
programabilni logicki kontroler je dodatno opremljen
posebnim elementima fizicke arhitekture. Oni vrse
prilagošenje i pretvaranje U/I signala u formi pogodnoj za
obradu na digitalnom mikroprocesoru. Njihovu osnovu cine
A/D i D/A konvertori, brojacka kola.
Vaz an deo PLC-a je podsistem serijskog U/I koji ostvaruje
razmenu poruka sa SCADA sistemom - stanicom NUS.
Minimalne funkcije koje se na PLC iniciraju prijemom poruke
su slanje prikupljenih podataka ka NUS, kao i izvrsavanje
primljenih komandi. U poslednje vreme razmena podataka se
sve vise obavlja koris´ enjem industrijske mrez e (fildbus).
Komunikacioni podsistem
Komunikacioni
podsistem
u
okviru
SCADA
cine
komunikacioni prenosni kanali i komunikacioni kontroler
(server) stanice NUS.
Komunikacioni kanali povezuju stanicu NUS sa mrez om PK ili
drugim serijski spregnutim komponentama SCADA sistema.
10
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Komunikacioni kanal obuhvata svu opremu potrebnu za
kvalitetnu razmenu poruka (modemi, koncentratori, prilagodni
elementi, i sl.
Komunikacioni kontroler je posve´ en obavljanju i kontroli
svih komunikacionih aktivnosti stanice NUS. Na ovaj nacin se
centralni racunar NUS oslobaša komunikacionih prekida koji
optere´ uju izvrsavanje primarnih funkcija NUS.
Nadzorno upravljacka stanica
Nadzorno upravljacka stanica (NUS) je je centralni cvor
SCADA sistema. Primarna funkcija NUS je objedinjavanje,
obrada i prikaz podataka primljenih od PK. Posredstvom
dinamicki osvez avanih, posebno definisanih grafickih prikaza,
operaterski podsistem mora obezbediti pregledno i kvalitetno
izvestavanje o promenama u sistemu, kao i brzo i tacno
prihvatanje operaterovih komandi.
Funkcije nadzora mogu biti distribuirane na dodatne,
prostorno udaljene stanice terminalske stanice (TS). Na taj
nacin se prosiruje mogu´ nost pristupa podacima o stanju
nadziranog procesa.
U cilju ostvarenja potpunije kontrole nad kompleksnim
tehnoloskim procesima, klasicni SCADA sistem se prosiruje
stanicom za podrsku u odlucivanju. Cilj je predvišanje
kriticnih dogašaja u fizickom procesu, kao i upu´ ivanje na
mogu´ e korektivne akcije. Uvošenjem metoda vestacke
inteligencije u okruz enje sistema u realnom vremenu, tez i se
postizanju slede´ ih prednosti:
• brz e resavanje kriticnih situacija i smanjenje vremena
odziva operatera, pa i celog sistema SCADA.
• obezbešivanje mogu´ nosti da se analiticki problemi
otkriju pre nego sto postanu opasni, ili njihovo resavanje
skupo.
• unaprešenje u delu odrz avanja skupe procesne opreme.
Slika ilustruje principijelnu konfiguraciju
realizovane u ambijentu LAN mrez e.
stanice
NUS
11
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Komunikacioni podsistemi
TKL
T1
PIS
T2
LOK
SPO
FS
LAN magistrala
Puna konfiguracija stanice NUS.
T1, T2 : tandem stanice
TKL: tandem kontrolna logika
LOK: lokalna operaterska konzola
SPO: stanica za podrsku u odlucivanju
FS: file server
PIS: poslovni informacioni sistem
U cilju pove´ anja pouzdanosti, cesto se primenjuje udvajanje
centralnih procesora u tzv. ” tandemČ konfiguraciju. U toku
rada jedna od tandem stanica je ” vode´ aČ, sto znaci da ona
kontrolise komunikaciju sa mrez om PK. Svi prikupljeni podaci
se predaju ” prate´ ojČ stanici, tako da je u svakom trenutku
baza podataka u memoriji oba racunara istovetna.
Stanice T1 i T2 realizuju udvajanje CPU modula SCADA
sistema. Lokalne operaterske konzole (LOK) imaju visestruku
namenu: prosirenje operaterskog podsistema (nadzor i
upravljanje), pristup istorijatu sistema statickim podacima na
FS, i sl. File server (FS) ostvaruje vezu sa podsistemom
poslovno tehnoloskih informacija. Sve komponente NUS
vezane su mešusobno LAN magistralom i mogu mešusobno
komunicirati. Pri tom, sistemska programska podrska LAN
mrez e obezbešuje pouzdan pristup podacima na FS.
Osnovne programske funkcije stanice NUS su slede´ e:
1. Opis nadzorno fizickog procesa i sistema telemetrije.
Opis fizickog procesa podrazumeva definisanje svih
potrebnih parametara procesnih velicina i urešaja koji se
prate, ili se njima upravlja.
2. Komunikacija sa mrez om PK. Primarna funkcija NUS je
vrsenje komunikacije sa mrez om PK u cilju pribavljanja
merenih podataka.
12
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
3. Sekundarna obrada prikupljenih podataka. Sekundarna
obrada podataka podrazumeva proveru primljenih podataka i
njihovu konverziju u formu koja se pamti u bazi podataka.
4. Alarmiranje i evidencija dogašaja. Dogašajem u SCADA
sistemu smatra se detekcija odrešene okolnosti u procesnom
sistemu oznacene eksplicitnom koja se prikazuje operateru, a
sam dogašaj trajno memorise.
5. Iniciranje upravljackih akcija. Upravljacke akcije mogu se
inicirati rucno ili automatski.
6. Prikaz stanja i funkcije komunikacije sa operaterom.
Prikaz stanja obicno ima dva nivoa. Prvi nivo je potpun prikaz
svih procesnih parametara u fiksnom formatu. Drugi nivo je
prikaz u formatu koji definise korisnik, najces´ e u formi
tehnoloske seme postrojenja
7. Zapis istorijata. Arhiviranje podataka iz SCADA sistema
predstavlja osnovu za analizu rada samog postrojenja,
ostvarenih ucinaka, zastoja i sl
Rad u realnom vremenu
Osnovni zahtev SCADA sistema je da obezbedi adekvatno
reagovanje na poreme´ aje u fizickom procesu kojim se
upravlja. Adekvatno reagovanje podrazumeva prihvatanje
spoljnjeg dogašaja i generisanje upravljacke akcije u fiksnom
vremenskom periodu.
U cilju zadovoljenja razlicitih vremenskih zahteva, programska
podrska SCADA sistema se deli na procese koji se
kvaziparalelno izvrsavaju. Svakom procesu se dodeljuje nivo
prioriteta primeren aplikativnoj funkciji koju izvrsava. U
osnovi viseprocesnog (” multi š taskingČ) okruz enja je
casovnik realnog vremena i sistem prekida koji vrsi smenu
aktivnih procesa. Smena se vrsi na osnovu vremenskih
ogranicenja i/ili nivoa prioriteta procesa.
Distribuiranost SCADA sistema
Svojom konfiguracijom SCADA sistem se mora prilagoditi
strukturi proizvodnog procesa kojeg prati. Sami po sebi,
proizvodni sistemi su cesto prostorno, pa i geografski
dislocirani. Stoga SCADA sistem mora obezbediti uspesan
rad i u uslovima distribucije svojih komponenti.
13
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Distribuirani sistemi - definicija i osobine
Pojmom distribuiranog sistema se oznacava integracija
autonomnih racunarskih sistema u skup kooperativnih
racunarskih komponenti, koje kao celina nastoje da ostvare
zajednicki cilj. Koordinacija aktivnosti pojedinih procesora se
ostvaruje
razmenom
informacija
(poruka)
preko
komunikacione mrez e.
Osnovni elementi koji cine racunarski sistem su fizicki
resursi, podaci i upravljanje (nad resursima i podacima).
Stoga se distribuirani sistem moz e definisati i na slede´ i
nacin:
Distribuirani sistem= distribuirani fizicki resursi
i/ili distribuirano upravljanje
i/ili distribuirani podaci.
Distribucija fizickih resursa u SCADA sistemu
Distribuirani sistem se sastoji od bar dva nezavisna
racunarska modula, pri cemu svaki poseduje svoju memoriju
u procesor. Oni moraju biti mešusobno povezani nekom
formom komunikacione mrez e.
U okviru opisane arhitekture SCADA sistema, lako je
prepoznati PLC kao osnovni elemenat distribucije.
Distribucija upravljanja u SCADA sistemu
Upravljanje u okviru distribuiranog sistema se odnosi na
rukovanje fizickim (CPU, U/I) ili logickim resursima (procesi,
datoteke i sl.). Upravljanje odrešenim resursima moz e biti
centralizovano, hijerarhijski organizovano ili potpuno
autonomno. U svakom slucaju neophodno je koordiniranje
aktivnosti koje se izvrsavaju izmešu pojedinih racunara u
mrez i.
U okviru procesno - upravljackog sistema mogu´ e je uociti
nekoliko hijerarhijskih nivoa upravljanja:
1. Fizicko
upravljanje.
Fizicko
(izvrsno)
upravljanje
podrazumeva kontrolu procesnih izlaza SCADA sistema, tj.
procesnih izlaza PK.
2. Upravljanje urešajima. Upravljanje urešajem obuhvata
kontrolu nad jednim elementom tehnoloskog sistema, u
14
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
smislu izvrsenja upravljackog algoritma i generisanja
izvrsnih komandi.
3. Upravljanje procesom. Upravljanje procesom zahteva
potpuni uvid u stanje ukupnog procesnog sistema, i zato se
izvrsava na stanici NUS.
4. Poslovno rukovošenje. U cilju zadovoljenja ugovorenih
obaveza poslovodstvo proizvodne organizacije na osnovu
podataka iz proizvodnje kontrolise dinamiku, obim i kvalitet
proizvodnje.
Distribucija podataka u SCADA sistemu
Podaci se distribuiraju umnoz avanjem (visestruke kopije na
razlicitim lokacijama) ili podelom (delovi podataka na
razlicitim lokacijama).
Tok podataka u SCADA sistemu je dvosmeran. Centralna baza
podataka na stanici NUS nastaje superpozicijom pojedinacnih
baza koje se formiraju na PK. Promene podataka nastale na
NUS prenose se odgovaraju´ im PK. Udvajanje podataka se
primenjuje u slucaju ” tandemČ konfiguracije, a delimicne
kopije su trajno raspoloz ive u prate´ im terminalskim
stanicama. Umnoz avanje podataka na mešusobno vrlo
udaljenim lokacijama ima za cilj obezbešenje od uticaja
prirodnih katastrofa.
Pri grašenju distribuirane baze podataka, izuzetna paz nja
mora biti posve´ ena obezbešenju pouzdanosti postupka
az uriranja podataka izmešu dve stanice. Osim toga, mesto
kontrole svakog od pojedinih podataka mora biti jednoznacno
odrešeno.
Sistemom
lozinki
resava
se
problem
neautorizovanog, a pre svega nestrucnog pristupa podacima i
upravljackim funkcijama SCADA sistema.
Prikaz stanja i operaterski podsistem
Ciljevi i osnovni elementi operaterskog podsistema
Vaz an deo programske podrske SCADA sistema je
operaterski (MMI - Man Machine Interface) podsistem. Njegov
osnovni zadatak je efikasan prikaz trenutnog stanja i dogašaja
u nadziranom procesnom sistemu, kao i prihvatanje
operaterskih upravljackih direktiva (komandi).
15
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Osnovne celine operaterskog podsistema SCADA su:
• graficki prikaz trenutnog stanja i rucno upravljanje
• tabelarni prikaz trenutnog stanja
• maske za prikaz i izmenu stanja i parametara procesnih
velicina
• rukovanje dijagramima (potvrda prijema i listanje)
• kontrola pristupa: prijavljivanje dez urnog operatera
• prikaz i kontrola toka komunikacije sa PLC
• kontrolni panel SCADA sistema
Graficki prikaz
Graficki prikaz je primarni i najpopularniji vid vizuelizacije
trenutnog stanja procesnog sistema kojim se upravlja.
Vizuelno, graficki prikazi se formiraju na osnovu tehnoloskih
sema procesnog sistema. Forma grafickog prikaza slobodna i
da se moz e izmeniti u skladu sa promenama u nadziranom
sistemu, ili sa dodatnim zahtevima krajnjih korisnika. Elementi
slike su graficki elementi koji mogu biti osnovni (linija, krug,
luk, tekst, i sl.) ili izvedeni (simbol, tekstualni prikaz procesne
velicine, scroll graph, bar chart). Prikaz aktivnog elementa
zavisi od stanja procesne velicine kojoj je pridruz en. Na
primer, boja ili smer prikaza simbola kojim se oznacava ventil,
menja
se
u
zavisnosti
od
njegovog
poloz aja
(otvoren/zatvoren). Na taj nacin se vrsi dinamicko
osvez avanje grafickih sema procesa.
Poseban vid prikaza je formiranje scroll graph i bar chart
grafikona, koji prikazuju promenu kontinualnih velicina u
odrešenom vremenskom periodu. Uobicajena je mogu´ nost
smene pojedinih grafickih sema na osnovu grafickih menija
prikazanih na ekranu.
Pored prikaza, graficki operaterski podsistem omogu´ uje i
rucno upravljanje tehnoloskim procesom, tacnije izdavanje
operaterskih direktiva za komandovanje izvrsnim urešajima u
postrojenju.
Tabelarni prikaz
Tabelarni prikaz podrazumeva alfanumericki prikaz trenutnog
stanja procesnih promenljivih u predefinisanom (zadatom)
formatu. Pored identifikacije procesne velicine i njene
trenutne vrednosti, prikazuje se i njen statusni atribut.
Prikaz kontinualnih velicina (analogni ulazi i izlazi, brojaci,
racunate velicine, trend) obuhvata:
16
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
•
•
•
ime i opis procesne velicine,
vrednost i jedinicu,
status (aktivna/neaktivna,
alarm/normal, i sl.).
rucno
Prikaz digitalnih urešaja obuhvata:
• ime i opis procesne velicine,
• stanje ulaza (poloz aj),
• stanje izlaza (komanda),
• status
(aktivna/neaktivna, rucno
alarm/normal, i sl.).
zadata/izmerena,
zadata/izmerena,
Maske za az uriranje parametara procesnih velicina
Detaljan prikaz stanja i svih relevantnih parametara procesne
velicine vrsi se posredstvom posebnih ekranskih prikaza, koji
su ovde oznaceni kao operaterske maske.
1. Dozvola/zabrana sekundarne obrade. U odrešenim
slucajevima, potrebno je procesnu promenljivu izuzeti iz
normalnog postupka sekundarne obrade podataka. To se
ostvaruje postavljanjem odgovaraju´ eg parametra, cime se
procesnoj promenljivi pridruz uje status NEAKTIVAN.
2. Promena granica alarma. U skladu sa promenom rez ima u
tehnoloskom sistemu, potrebno je usklašivati granice alarma i
srodne parametre vezane za sekundarnu obradu izmerenih
podataka.
3. Dozvola/zabrana ispisa dogašaja. Uzastopne oscilacije
odrešene procesne velicine oko alarmne granice izaziva
neprestan ispis dogašaja. Stoga postoji mogu´ nost da se
operaterskom direktivom zabrani ispis dogašaja, dok se ne
otkloni uzrok.
4. Izbor izmerene ili rucno zadate vrednosti. U toku
eksploatacije sistema dolazi do otkaza fizickih senzora ili
merne procesne opreme. Od interesa je omogu´ iti rucni unos
procenjene vrednosti.
Rukovanje dogašajima
U okviru operaterskog podsistema, rukovanje dogašajima
obuhvata slede´ e funkcije:
• Potvrdu alarmnih dogašaja na nedvosmislen nacin.
• Brisanje dogašaja. Potvršeni dogašaji se brisanjem
uklanjaju iz liste aktivnih dogašaja.
17
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
•
Listanje aktivnih dogašaja. Ova funkcija podrazumeva
prikaz i pregled liste aktivnih dogašaja.
Prijavljivanje dez urnog operatera
Vaz an elemenat u postupku upravljanja tehnoloskim
procesom je odrešivanje odgovornog lica. Stoga neophodno
obezbediti proceduru prijavljivanja dez urnog operatera, kojom
se na nedvosmislen nacin definisu i njegova prava pristupa
pojedinim operaterskim funkcijama. Po pravima pristupa,
uobicajena je podela operatera u slede´ e klase:
• Obican operater, sto podrazumeva mogu´ nost nadzora,
rucnog i automatskog upravljanja tehnoloskim procesom.
Njegova prava pristupa su u odrešenoj meri redukovana.
Prijavljivanje ovakvog operatera ne mora biti kontrolisano
lozinkom.
• Povlas´ eni operater, obicno tehnolog koji je ovlas´ en za
izmenu parametara procesnih velicina ili automatske
upravljacke procedure. Ocigledno se u ovom slucaju zahteva
unos lozinke.
Prikaz i kontrola komunikacije sa PK
Vitalna funkcija SCADA sistema je komunikacija sa procesnim
kontrolerima. Mogu´ nost pra´ enja kvaliteta komunikacije i
upravljanja tokom akvizicije je izuzetno korisna operaterska
opcija u svakodnevnoj praksi. Prikaz trenutnog stanja i
kontrola komunikacionih aktivnosti ukljucuju:
• prikaz statusa i brojaca gresaka po komunikacionom
kanalu i po PK,
• pra´ enje toka akvizicije, odnosno oznacavanje PK koji se
trenutno poziva,
• kontrolisanje dinamike i strukture akvizicionih upita,
odnosno podesavanje vremena akvizicije i skupa poruka
koje se salju,
• prikaz komunikacije sa odrešenim PK, odnosno prikaz
komunikacionih poruka koje se razmenjuju.
Kontrolni panel SCADA sistema
Kontrolni panel SCADA sistema sluz i za prikaz i podesavanje
niza globalnih parametara SCADA sistema. Realizacija ovog
dela u najve´ oj meri zavisi od konkretnog resenja. Ipak, neki
od elemenata koji su predmet kontrole kroz ovu funkciju su:
18
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
prikaz stanja i kontrola stampaca, kao i hard
copy
funkcija,
• podesavanje putanja do sistemskih i konfiguracionih
datoteka,
• podesavanje datuma i vremena,
• prikaz stanja periferija PC (disk, memorija).
•
Zapis istorijata sistema
Zapis istorijata SCADA sistema je izuzetno vaz na funkcija. Cilj
istorijata je obezbešenje pouzdanih podataka o stanju
procesnog sistema i dogašajima u njemu, kao i o
funkcionisanju samog SCADA sistema. Istorijat obuhvata:
•
Zapis svih dogašaja.
•
Periodican zapis skupa tehnoloski znacajnih procesnih
promenljivih, u formatu pogodnom za pristup izvan SCADA
sistema.
19
PDF created with FinePrint pdfFactory trial version http://www.fineprint.com
Download

SCADA sistemi