Архитектура skada системы trace mode

4. Интегрированные SCADA-системы

 
Одним из наиболее значимых факторов развития SCADA-систем становится то, что некоторые  ведущие производители расширяют функции SCADA «по вертикали» иерархии многоуровневой системы управления. 
 
С одной стороны, идет расширение функций в сторону непосредственного управления технологическими процессами (автоматическое регулирование и программно-логическое управление). Функции непосредственного управления реализуются в пакетах прикладных программ как для контроллеров, построенных на основе PC-совместимых контроллеров (SoftPLC), так и для компьютерной реализации функций непосредственного управления (SoftControl). 
 
Широкое использование IBM PC платформы в контроллерах (softlogic) началось в 90-х годах ХХ века и было обусловлено многими факторами, один из которых – лучшее соотношение «производительность - цена». А для России того времени это было определяющим. И вот отечественная фирма AdAstrA интегрирует свою SCADA-систему с системой программирования PC-контроллеров. Так появилась новая технология сквозного программирования компонентов нижнего и верхнего уровней АСУТП. 
 
Говоря о компьютерной реализации функций непосредственного автоматического управления технологическим процессом, следует отметить, что практически все известные инструментальные SCADA-системы обеспечивают эту возможность. Хотя такое совмещение и позволяет экономить на аппаратных средствах, оно может иметь ряд негативных последствий. Во-первых, операционная система операторской станции может не обеспечить необходимую для конкретного технологического процесса скорость реакции SCADA-системы. Во-вторых, никто не гарантирован от «зависания» системы, хотя для некоторых объектов (инерционных) это может быть и не критично. 
 
С другой стороны, первичная информация, собранная SCADA-системами от технологических установок и производств для принятия оперативных (тактических) решений на уровне операторов/диспетчеров, должна быть доступна в реальном времени всем уровням управления с целью ее анализа и принятия управленческих (стратегических) решений. Но до недавнего времени в силу различных причин (подробнее см. главу 4) эта задача не была решена, что являлось существенным тормозом повышения эффективности предприятий. 
 
Для ее решения на рынке программных продуктов стал появляться новый класс программного обеспечения – интегрированные пакеты промышленной автоматизации. В этих пакетах SCADA/HMI является лишь одним из компонентов. Другой важнейший компонент таких систем – базы данных реального времени или архивы исторических данных, предназначенные для хранения огромных массивов информации с возможностью доступа к ней с различных АРМ. Сюда же можно отнести специализированные пакеты для управления периодическими процессами, для выявления и минимизации простоев оборудования, для просмотра производственной информации с помощью Интернет-технологий и т. п. 
 
К классу интегрированных систем можно отнести такие программные продукты ведущих производителей SCADA, как FIX Dynamics (Intellution/GE Fanuc), FactorySuite 2000 (Wonderware) и другие. Эти системы представляют собой мощные программные комплексы, обеспечивающие интеграцию системы управления производством в целом. Использование в системах разных уровней единого стиля оформления, единой терминологии, инструментария, служебных средств и т. д. значительно облегчают разработчикам проектирование систем, а предприятиям - их освоение и эксплуатацию. 

5. Надежность SCADA-систем

 
Понятие надежности SCADA-пакетов включает в себя два аспекта: надежность самого программного продукта SCADA и возможность программного резервирования компонентов системы в различных вариантах.  
 
Надежность SCADA-пакета определяется несколькими характеристиками: надежностью операционной системы, наличием средств сохранения данных и конфигурации при сбоях, наличием средств автоматического перезапуска системы.  
 
По надежности современные SCADA-продукты, также как и по функциональности, незначительно отличаются друг от друга. Тем не менее, при выборе пакета можно обратить внимание на список его внедрений. Наличие в таком списке проектов для опасных и ответственных производств, проектов с большим числом параметров, территориально и функционально распределенных АРМов говорит о достаточно высокой надежности SCADA-пакета. 
 
Но система управления может полностью выйти из строя не только по причине отказа программного обеспечения, но и оборудования.

 
Рис. 5.1. Сетевая архитектура SCADA.  
 

Получившая наиболее широкое  распространение распределенная система  управления, представленная на рис. 5.1, выйдет из строя, если всего лишь в одном компоненте (сервере) возникнет неисправность. 
 
Реализация SCADA-пакетами функций резервирования позволяет устранять отказы в системе без потери ее функциональных возможностей и производительности. Программное обеспечение SCADA поддерживает реализацию резервирования различных компонентов системы управления как вследствие особенности архитектуры, так и наличия встроенных механизмов.  

• Дублирование сервера ввода/вывода

Рис. 5.2. Резервирование сервера.

 
Д ля повышения надежности системы управления достаточно явно просматривается вариант с резервированием сервера (рис.5.2). Здесь возможны два варианта. В одном случае оба сервера (основной и резервный) взаимодействуют с устройствами ввода/вывода, удваивая нагрузку на промышленную сеть и снижая производительность системы. В штатном режиме клиенты взаимодействуют с основным сервером. При выходе его из строя они направляют свои запросы к резервному серверу. 
 
 
В распределенной клиент-серверной архитектуре SCADA-систем лишь один (основной) сервер взаимодействует с контроллерами. При этом основной сервер постоянно обновляет базу данных резервного сервера, обеспечивая его постоянную готовность.  

• Резервирование сети и контроллеров

 
С труктура, приведенная на рис. 5.3, увеличивает надежность системы, устраняя одно из основных «слабых» мест – отказ сервера. Другим «слабым» местом распределенной системы управления может быть сама сеть. Выход ее из строя нарушает управление, так как станции операторов/диспетчеров в этом случае оказываются отрезанными от системы. Повышение надежности системы управления обеспечивается дополнительной сетью (рис. 5.3). 
 
Большинство контроллеров может поддерживать дополнительную (резервную) связь с сервером ввода/вывода. При отказе основного канала гарантируется обмен данными между контроллером и сервером.  
 
Рассмотренные выше способы повышения надежности системы управления хорошо известны. Важным здесь является то, что именно встроенные в SCADA-систему механизмы позволяют конфигурировать распределенную клиент-серверную архитектуру, определяя на стадии проектирования основные и резервные устройства системы управления. А в режиме исполнения именно SCADA- система определяет неисправность того или иного компонента системы и автоматически производит переключение на резервное оборудование, предупреждая об этом оперативный персонал.