) |
) |
) |
) |
) |
) |
) |
) |
) |
) |
) |
) |
SCADA
SCADA (аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition, Диспетчерское управление и сбор данных) — данное понятие обычно применяется к системе управления в промышленности: система контроля и управления процессом с применением ЭВМ. Процесс может быть технологическим, инфраструктурным или обслуживающим:
- Технологические процессы включают — производство, выработку энергии, конструирование, переработка. Может протекать в непрерывном, пакетном, периодическом или дискретном режимах.
- Инфраструктурные процессы могут быть общественными либо частными, и включают: обработку и распределение воды, сбор и обработку сточных вод, нефте- и газо- проводы, передачу и распределение электроэнергии, системы оповещения для гражданской обороны, и большие системы связи.
- Процессы в сфере обслуживания имеют как частную так и общественную стороны — например, здания. Они контролируют и управляют HVAC, доступом и потреблением энергии.
Основные компоненты системы
SCADA-система обычно содержит следующие подсистемы:
- Человеко-машинный интерфейс (HMI, англ. Human Machine Interface) — инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им.
- Диспетчерская система — собирает данные о процессе и отправляет команды процессу (управление).
- Абонентский оконечный блок, либо УСО (RTU, англ. Remote Terminal Unit), подсоединяемый к датчикам процесса. Преобразует сигнал с датчика в цифровой код и отправляет данные в диспетчерскую систему.
- Программируемый Логический Контроллер (PLC, англ. Programmable Logic Controller) используется как полевое устройство из-за экономичности, универсальности и гибкости нежели RTU специального назначения.
- Коммуникационная инфраструктура для реализации промышленной сети.
Основные задачи
SCADA-системы решают ряд задач:
- Обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы.
- Обработка информации в реальном времени.
- Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.
- Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
- Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
- Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
- Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.
- Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.
SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределенной архитектуре.
Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogіс.
Термин SCADA имеет двоякое толкование. Наиболее широко распространено понимание SCADA как приложения, то есть программного комплекса, обеспечивающего выполнение указанных функций, а также инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения. Однако, часто под SCADA-системой подразумевают программно-аппаратный комплекс. Подобное понимание термина SCADA более характерно для раздела телеметрия.
Термин SCADA эволюционировал вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных реального времени. С 90-х годов термин SCADA больше используется для обозначения только программной части человеко-машинного интерфейса АСУ ТП.
Тестирование системы автоматизации объектов БВО «Сырдарья»
Диаграммы, приведенные в качестве примера, показывают измерения расхода и показания открытия затворов, зарегистрированные системой SCADA на Головном водозаборном сооружении Ахунбабаева. Разница между уставкой и регулируемым расходом составляет менее 1,5 % через 30 минут после запуска управления и работа стабильна:
Испытания системы авторегулирования на головном сооружении к. Ахунбабаев
Тестирование системы автоматизации ЮФК
Тестирование системы автоматизации и передачи данных проводилось в процессе монтажа, наладки системы и при участии международных экспертов. Тестирование датчиков уровня и положения затворов осуществлялось на основе показаний гидрометрической рейки на гидропостах и механического счетчика на датчике положения затвора. Проверялась работа затвора, редуктора, электродвигателей и конечных выключателей затворов.
При тестировании системы автоматического регулирования на ГТС изменились задания на авторегуляторы и наблюдались процесс отработки заданного режима работы регуляторами на ГТС. На рис. показаны результаты тестирования системы авторегулирования на Кампирраватском гидроузле ЮФК. Здесь уровень воды верхнего бьефа гидроузла регулируется с помощью затворов канала Шахрихансай. На боковых каналах Андижансай и Савай расходы воды регулируются с помощью затворов этих каналов.
Кампирраватский гидроузел - главная мнемосхема системы SCADA
На графике показаны изменения заданного и измеренного значения расходов воды на к. Шахрихансай и к. Савай. Быстродействие и точность регулирования авторегуляторов отвечают требованиям процесса управления водораспределением для водохозяйственных объектов.
Испытания Кампирраватского гидравлического регулятора
Сброс в Андижансай:
(1) зеленая кривая = заданное значение /
(2) розовая кривая = измеренное значение сброса
Сброс в Савайсай:
(3) зеленая кривая = заданное значение /
(4) голубая кривая = измеренное значение сброса
Сооружение Хамза - главная мнемосхема системы SCADA
На рис. показаны результаты тестирования системы авторегулирования на гидроузле Хамза ЮФК. Здесь уровень воды верхнего бьефа гидроузла регулируется с помощью затворов перегораживающего сооружения. На канале подпитки Каркидонского водохранилища регулируются расходы воды затворами этого канала.
Из графика изменения заданного и измеренного значения уровня воды на верхнем бьефе гидроузла видно, что быстродействие и точность регулирования авторегуляторов отвечает требованиям процесса управления водораспределением для водохозяйственных объектов.
Испытания гидравлического регулятора сооружения Хамза
Регулирование уровня в верхнем бьефе:
(1) оранжевая кривая = заданное значение
(2) голубая кривая = измеренное значение уровня
На рис. показаны результаты тестирования системы авторегулирования на гидроузле Бешолиш ЮФК. Здесь уровень воды верхнего бьефа перегораживающего сооружения (дюкеров) ЮФК регулируется затворами перегораживающего сооружения. Уровень воды верхнего бьефа перегораживающего сооружения Бешолишсай регулируется с помощью затворов на ЮФК, сбрасывающих на Бешолишсай. На боковых каналах Каратепа и Ахшак расходы воды регулируется затворами этих каналов.
Сооружение Хамза - главная мнемосхема системы SCADA
Из графика изменения заданного и измеренного значения расходов воды на к. Каратепа и к. Ахшак видно, что быстродействие и точность регулирования авторегуляторов отвечают требованиям процесса управления водораспределением для водохозяйственных объектов. Аналогично были протестированы все узловые сооружения ЮФК.
Испытания гидравлического регулятора сооружения Хамза
Регулирование уровня в верхнем бьефе:
(1) оранжевая кривая = заданное значение
(2) голубая кривая = измеренное значение уровня
Тестирование системы автоматизации ХБК
Полный комплекс оборудования системы автоматизации и мониторинга водораспределения ХБК установлен на всех объектах, кроме узлового сооружения ПК-100.
Тестирование системы автоматизации и передачи данных ХБК проводилось в процессе монтажа, наладки системы и при участии международных экспертов. Тестирование датчиков уровня и положения затворов осуществлялось на основе показаний гидрометрической рейки на гидропостах и измерения фактического положения затвора. Проверялась работа затвора, редуктора, электродвигателей и конечных выключателей затворов.
На рис. приведены главная мнемосхема системы передачи данных Центрального диспетчерского пункта в Чкаловске и главная мнемосхема системы SCADA узлового сооружения Городской на канале Костакоз.
Центральный диспетчерский пункт в Чкаловске - главная мнемосхема системы передачи данных
Узел сооружений Городской на канале Костакоз - главная мнемосхема системы SCADA
Системы передачи данных работали на всех автоматизированных сооружениях, кроме удаленных гидропостов.
Из-за задержки подготовительных работ на объектах автоматизации ХБК настройка системы автоматизации и передачи данных в момент инспекции иностранных консультантов не была полностью реализована. Поэтому в главной мнемосхеме системы передачи данных отсутствуют показания значений параметров на гидропостах. Не были настроены параметры системы регулирования на узловых сооружениях и отсутствовали данные о расходах воды на отдельных гидропостах, так как в управление ХБК отсутствовали расходные характеристики на эти гидропосты.
Система автоматизации и мониторинга объектов БВО «Сырдарья» в октябре 2008 года полностью сдана в промышленную эксплуатацию, а объектов ААБК сдана в опытную эксплуатацию. В октябре 2009 года системы автоматизации и мониторинга водораспределения ЮФК и ХБК сданы в опытную эксплуатацию. Все недостатки, обнаруженные в процессе тестирования на объектах БВО «Сырдарья», ЮФК и ХБК и ААБК, устранены.
