Основные структурные элементы SCADA-систем. Основы SCADA систем и их функции Использование scada

SCADA (диспетчерское управление и сбор данных) — это система, которая используется в различных производственных процессах. В энергетике, АСДУ системы используются на подстанциях, ГЭС, тепловых электростанциях, солнечных электростанциях, ветряных электростанциях и т. д. Таким образом, диспетчеры могут следить за различными параметрами в реальном времени (за нагрузкой, напряжением, за отказами и т. д.). Они также могут делать различные переключения операций на расстоянии.
Системы SCADA довольно разнообразны, но также они имеют много общего. Точное определение понятий довольно сложное, потому что эти системы разрабатывают много компаний из разных стран мира. Но как и в любой другой отрасли есть общие черты и сильное стремление унификации, стандартизации и глобализации, которая привела к многому общему как на аппаратном так и на программном уровне.

Системы SCADA могут содержать один или несколько уровней. Например, система с тремя уровнями, содержит на своём первом уровне, устройства для подключения датчиков и исполнительных механизмов. На втором уровне находятся связи с компьютерами, которые могут иметь некоторые параметры обработки и функции управления. На третьем уровне находятся рабочие станции оператора. Эти рабочие станции являются также интерфейсом HMI (человек-машина). Такую систему можно увидеть на следующем рисунке:

Как вы можете видеть, это очень сложная система. Эти три уровня распределены следующим образом:

В нижней части фото вы можете увидеть различные типы датчиков, контроллеров, модемов и т. д. которые установлены на подстанции.

Затем вы можете увидеть уровень общения. Это может быть либо посредством прямого подключения последовательных каналов ввода/вывода или удаленно через Ethernet. Последовательные интерфейсы включают RS 232 и RS 485 с использованием провода или соединения с помощью волокна. Обслуживание локальной сети (LAN) или глобальной сети (WAN) предоставляется в стандартном стеке протокола TCP/IP.

Вверху вы можете увидеть рабочие станции оператора или ЧМИ. Все данные от подстанции хранится там. Оттуда, оператор может установить разные уровни защиты и регуляторов, может сделать различные коммутационные операции и т. д.

На приведенном выше рисунке вы можете увидеть, как диспетчеры видят подстанцию на своем экране. Как вы можете видеть, отсюда очень легко следить за всей подстанцией и всего одним щелчком мыши, можно выполнить операции переключения. Каждая компания, которая строит системы SCADA, имеет различную визуализацию, но концепция у всех одинаковая.

На этом экране могут быть визуализированы также:

Работа с мнемосхемами. После открытия нужной мнемосхемы, у оператора есть доступ к следующим командам: пульт дистанционного управления, выдачу команд на выбранных логических контроллерах, изменение параметров логических контроллеров, настройка времени и т. д. Мнемосхема отображает состояние всех технологических процессов и устройств, значения напряжения, активной и реактивной мощности, силу тока, состояния контроллера в локальной сети и т. д.

Окно тревоги — это всплывающее окно, в котором записаны события, которые пришли от устройств (активация защиты, автоматика, пересечения границ контролируемых переменных и т. д.) и описание всех основных действий оператора.

Отображается дополнительная информация о выбранном объекте.

Импорт новой конфигурации (добавление новых пользователей в систему, изменение существующих мнемосхем, добавление новых диаграмм и т. д.)

Подготовка отчетов – вы можете получить данные за определенный период времени.

В зависимости от потребностей пользователя, могут быть добавлены или удалены различные функции.

В заключение можно сказать, что SCADA-системы широко используются в современных системах питания, и они будут продолжать совершенствоваться и интегрировать по всему миру.

Они имеют много преимуществ, так как они работают в режиме реального времени сигнализируя о неисправности, выполняют мониторинг всех параметров в реальном времени, выполняют сбор данных от данной подстанции для дальнейшего анализа, выполняют удаленные коммутационные операции без риска для обслуживающего персонала, могут сократить общие затраты и т. д.

Контрольный контроль и сбор данных (SCADA-системы) - это управления, в которой используются компьютеры, сетевые средства передачи данных и графические пользовательские интерфейсы для управления высокоуровневыми процессами. Также используются и другие периферийные устройства, такие как и дискретные ПИД-контроллеры для взаимодействия с технологической установки или оборудования. Интерфейсы оператора, которые позволяют контролировать и выдавать команды процесса (изменения контрольной точки контроллера), обрабатываются через компьютерную систему SCADA. Однако логика управления в реальном времени или вычисления контроллера выполняются сетевыми модулями, которые подключаются к полевым датчикам и исполнительным механизмам.

Концепция SCADA

Концепция SCADA была разработана как универсальный способ удаленного доступа к множеству локальных модулей управления, которые могут быть от разных производителей, обеспечивающих доступ через стандартные протоколы автоматизации. Обзор SCADA-систем показывает, что данное программное обеспечение очень похоже на управления, но с использованием множества способов взаимодействия с установкой. Они могут управлять крупномасштабными процессами, которые могут включать несколько сайтов, и работать на больших расстояниях. Это один из наиболее часто используемых типов промышленных систем управления, однако есть опасения, что исполнительные системы SCADA уязвимы для атак кибервойны/кибертерроризма.

SCADA-системы — что это такое?

Ключевым атрибутом системы SCADA является ее способность выполнять надзорную операцию по множеству других проприетарных устройств. Сопроводительная диаграмма представляет собой общую модель, которая показывает функциональные уровни производства с использованием компьютеризированного контроля.

Функциональные уровни операции управления производством:

Уровень 0 — полевые устройства (датчики расхода и температуры) и конечные элементы управления (регулирующие клапаны).
Уровень 1 — промышленные модули ввода/вывода (I/O) и связанные с ними распределенные электронные процессоры.
Уровень 2 — контрольные компьютеры, которые собирают информацию с узлов процессора в системе и предоставляют экраны управления оператора.
Уровень 3 — уровень контроля производства, который напрямую не контролирует процесс, но занимается мониторингом производства и целей.
Уровень 4 — уровень планирования производства.

Примеры использования

Как большие, так и малые SCADA-системы intouch могут быть построены с использованием концепции SCADA.

Эти системы могут варьироваться от нескольких десятков до нескольких тысяч контуров управления в зависимости от приложения. Разработка SCADA-систем включает промышленные, инфраструктурные и объектно-ориентированные процессы:

Промышленные процессы включают в себя производство, управление технологическими процессами, производство электроэнергии, изготовление и рафинирование и могут работать в непрерывных, периодических, повторяющихся или дискретных режимах.
Инфраструктурные процессы могут быть государственными или частными, а также включать очистку и распределение воды, сбор и обработку сточных вод, нефте- и газопроводы, передачу и распределение электроэнергии и ветряные электростанции.
Процессы объекта, включая здания, аэропорты, суда и космические станции. Они контролируют системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, доступ и потребление энергии.

Тем не менее системы SCADA могут иметь уязвимости безопасности, поэтому должны оцениваться риски и решения, повышающие уровень защищенности.

Обработка сигналов

Важной частью большинства реализаций SCADA-систем — это обработка сигналов тревоги. Система отслеживает, выполняются ли определенные условия тревоги, чтобы определить, когда произошло событие. Как только событие обнаружено, предпринимаются одно или несколько действий (например, активация одного или нескольких индикаторов тревоги и, возможно, генерация сообщений электронной почты или текстовых сообщений, чтобы информировать об этом операторы управления или удаленные SCADA-операторы). Во многих случаях оператору SCADA придется признать нарушение или сбой.

Условия тревоги могут быть явными - например, точка будильника представляет собой цифровую точку состояния, которая имеет либо значение NORMAL, либо ALARM, которое рассчитывается по формуле на основе значений в других аналоговых и цифровых точках - или неявное: система SCADA может автоматически контролировать, находится ли значение в аналоговой точке вне высоких и низких значений, связанных с этой точкой.

Примеры индикаторов тревоги включают сирену, всплывающее окно на экране или цветную или мигающую область на экране (которая может действовать аналогично свету «топливного бака в автомобиле»). В каждом случае роль индикатора тревоги заключается в том, чтобы обратить внимание оператора на часть системы «в тревоге», чтобы можно было предпринять соответствующие действия.

Коммерческая интеграция и перспектива SCADA-систем

С 1998 года практически все крупные производители предлагают интегрированные системы SCADA, многие из которых используют открытые и непатентованные протоколы связи. Множество специализированных сторонних пакетов, предлагающих встроенную совместимость с большинством крупных систем, также вышли на рынок, позволяя инженерам-механикам, инженерам-электрикам и техническим специалистам самостоятельно настраивать протоколы, без необходимости в специальной программе, написанной программистом. Удаленный терминал подключается к физическому оборудованию и преобразует электрические сигналы от оборудования в цифровые значения, такие как состояние открытого/закрытого состояния от переключателя или клапана, или измерения (давление, расход, напряжение или ток).

Коммуникационная инфраструктура и методы

Системы диспетчерского управления и сбора данных scada традиционно использовали комбинации радио- и прямых проводных соединений, хотя SONET/SDH также часто используется для больших систем, таких как железные дороги и электростанции. Функция удаленного управления или мониторинга исполнительной системы Scada часто упоминается как телеметрия. Некоторые пользователи хотят, чтобы данные SCADA перемещались по заранее установленным корпоративным сетям или совместно использовали сеть с другими приложениями. Однако наследие ранних протоколов с низкой пропускной способностью остается.

Протоколирование SCADA

Протоколы SCADA разработаны очень компактно. Типичные устаревшие протоколы SCADA включают Modbus RTU, RP-570, Profibus и Conitel. Эти протоколы связи, за исключением был открыт Schneider Electric), являются специфичными для SCADA-поставщиков, но широко используются. Стандартными протоколами являются IEC 60870-5-101, 104, и DNP3. Эти стандартизированы и признаны всеми основными поставщиками SCADA. Многие из этих протоколов теперь содержат расширения для работы через TCP/IP. Хотя использование обычных сетевых спецификаций, таких как TCP/IP, размывает линию между традиционными и промышленными сетями, каждый из них реализует принципиально разные требования. Сетевое моделирование может использоваться совместно с SCADA-симуляторами для выполнения различных анализов.

SCADA на современном этапе

С ростом требований безопасности все чаще используется спутниковая связь. Это имеет ключевые преимущества, заключающиеся в том, что инфраструктура может быть автономной (не используя схемы из общедоступной телефонной системы), может иметь встроенное шифрование и может быть спроектирована с учетом доступности и надежности, требуемых оператором системы SCADA. Более ранние опыты с использованием потребительского класса были неудовлетворительными. Современные системы операторского класса обеспечивают качество обслуживания, необходимого для SCADA.

Проблемы с безопасностью

Системы SCADA, которые объединяют децентрализованные объекты, такие как энергетические, нефтяные, газовые трубопроводы, системы распределения воды и сбора сточных вод, были разработаны, чтобы быть открытыми, надежными и легко управляемыми. Переход от проприетарных технологий к более стандартизованным и открытым решениям вместе с увеличением количества соединений между системами SCADA, офисными сетями и Интернетом сделал их более уязвимыми для типов сетевых атак, которые относительно распространены в компьютерной безопасности. Было опубликовано предупреждение об уязвимости, которое содержало информацию о том, что не прошедшие проверку подлинности пользователи могут загружать конфиденциальную информацию о конфигурации, включая хеши паролей, из системы индуктивного автоматического зажигания, используя стандартный тип атаки, обеспечивающий доступ к Tomcat Embedded. Таким образом, безопасность некоторых систем на основе SCADA была поставлена под сомнение, поскольку они рассматривались как потенциально уязвимые для кибератак.

Варианты устранения

Повышенный интерес к уязвимостям SCADA привел к тому, что исследователи обнаружили проблемы в коммерческом проектировании SCADA-систем и более общие наступательные методы, представленные для общего сообщества безопасности. В системах SCADA с электрическими и газовыми утилитами уязвимость большой установленной базы проводных и беспроводных последовательных каналов связи в некоторых случаях устраняется путем применения устройств с шипами в проводной сети, которые используют аутентификацию и шифрование расширенного шифрования, а не заменяя все существующие узлы.

Первая уязвимость

В июне 2010 года антивирусная защита VirusBlokAda сообщила о первом обнаружении вредоносного ПО, которое атакует системы SCADA (системы Siemens WinCC/PCS 7), работающие в операционных системах Windows. Вредоносная программа называется Stuxnet и использует четыре атаки нулевого дня для установки руткита, который, в свою очередь, входит в базу данных SCADA и крадет файлы дизайна и управления. Вредоносная программа также может изменять систему управления и скрывать эти изменения. В октябре 2013 года National Geographic выпустила документацию под названием American Blackout, в которой рассматривалась широкомасштабная кибератака на SCADA и электрическая сеть Соединенных Штатов.

Риски

Системы SCADA используются для контроля и мониторинга физических процессов, примерами которых являются передача электроэнергии, транспорт нефтегазовых продуктов, распределение воды, светофоры и другие системы, используемые в качестве основы современного социума. Безопасный режим работы этих SCADA-систем очень важна, поскольку компромисс или уничтожение их повлияют на многие области общества, далекие от первоначального компромисса. Например, затемнение, вызванное скомпрометированной электрической системой SCADA, приведет к финансовым потерям для всех клиентов, которые получили электричество от этого источника.

Основные задачи, решаемые SCADA-системами

Операторский интерфейс, разработанный в SCADA

SCADA-системы решают следующие задачи:

Обмен данными с «устройствами связи с объектом», то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы.
Обработка информации в реальном времени.
Логическое управление.
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 распределённой архитектуре.

Основные компоненты SCADA

SCADA-система обычно содержит следующие подсистемы:

Драйверы или серверы ввода-вывода - программы, обеспечивающие связь SCADA с промышленными контроллерами , счётчиками , АЦП и другими устройствами ввода-вывода информации.
Система реального времени - программа, обеспечивающая обработку данных в пределах заданного временного цикла с учетом приоритетов.
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. Программа-редактор для разработки человеко-машинного интерфейса.
Система логического управления - программа, обеспечивающая исполнение пользовательских программ (скриптов) логического управления в SCADA-системе. Набор редакторов для их разработки.
База данных реального времени - программа, обеспечивающая сохранение истории процесса в режиме реального времени.
Система управления тревогами - программа, обеспечивающая автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или компьютером.
Генератор отчетов - программа, обеспечивающая создание пользовательских отчетов о технологических событиях. Набор редакторов для их разработки.
Внешние интерфейсы - стандартные интерфейсы обмена данными между SCADA и другими приложениями. Обычно OPC , DDE , ODBC , DLL и т. д.

Концепции систем

Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, осуществляемого с участием человека. Большинство управляющих воздействий выполняется автоматически RTU или ПЛК . Непосредственное управление процессом обычно обеспечивается RTU или PLC, а SCADA управляет режимами работы. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уста для потока, менять маршруты движения жидкости, заполнять те или иные ёмкости, а также следить за тревожными сообщениями (алармами ), такими как - потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены, записаны, и на которые оператор должен своевременно реагировать. Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или ПЛК, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.

Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает - показания измерительного прибора. Далее данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI мог принять контролирующие решения - корректировать или прервать стандартное управление средствами RTU/ПЛК. Данные могут также быть записаны в архив для построения трендов и другой аналитической обработки накопленных данных.

WebSCADA

Под термином WebSCADA , как правило, понимается реализация человеко-машинного интерфейса (HMI) SCADA-систем на основе web -технологий.

Это позволяет осуществлять контроль и управление SCADA-системой через стандартный браузер, выступающего в этом случае в роли тонкого клиента .

Архитектура таких систем включает в себя WebSCADA-сервер и клиентские терминалы - ПК, КПК или мобильные телефоны с Web-браузером. Подключение клиентов к WebSCADA-серверу через Internet /Intranet позволяет им взаимодействовать с прикладной задачей автоматизации как с простой web или WAP -страницей. Однако на данном этапе развития WebSCADA ещё не достигло уровня широкого промышленного внедрения, так как существуют сложности с защитой передаваемой информации. Кроме этого, реализация функций управления через незащищенные каналы связи противоречит соображениям безопасности любого промышленного объекта. В связи с этим, в большинстве случаев Web-интерфейсы используются в качестве удаленных клиентов для контроля и сбора данных.

Уязвимость

SCADA-системы могут быть уязвимы для хакерских атак, так, в 2010 году с использованием вируса Stuxnet была осуществлена атака на центрифуги для обогащения урана в Иране . Таким образом, для защиты информационных комплексов, содержащих SCADA-системы, требуется соблюдение общих требований информационной безопасности .

См. также

Примечания

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "SCADA" в других словарях:

SCADA - is the abbreviation for Supervisory Control And Data Acquisition . It generally refers to an industrial control system: a computer system monitoring and controlling a process. The process can be industrial, infrastructure or facility based as… … Wikipedia

SCADA - система диспетчерское управление и сбор данных ПО, предназначенное для поддержки средств автоматизации и построения систем промышленной автоматизации. SCADA (аббр. от англ. supervisory control and data acquisition,… … Справочник технического переводчика

SCADA - Este artículo o sección sobre informática necesita ser wikificado con un formato acorde a las convenciones de estilo. Por favor, edítalo para que las cumpla. Mientras tanto, no elimines este aviso puesto el 10 de febrero de 2010. También puedes… … Wikipedia Español

SCADA - Supervisory Control and Data Acquisition SCADA est l acronyme de Supervisory Control And Data Acquisition (commande et l acquisition de données de surveillance). L idée générale est celle d un système de télégestion à grande échelle réparti au… … Wikipédia en Français

SCADA - Unter Überwachung, Steuerung, Datenerfassung (ÜSE), oft englisch Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA), wird das Konzept zur Überwachung und Steuerung technischer Prozesse verstanden. Inhaltsverzeichnis 1 Konzept 2 Kommunikation 3… … Deutsch Wikipedia

SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition (Computing » General) Supervisory Control And Data Acquisition (Business » International Business) Supervisory Control And Data Acquisition (Computing » SMS) Supervisory Control And Data Acquisition… … Abbreviations dictionary

SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition … Acronyms

scada - cascada … Dictionnaire des rimes

scáda - m (n/ n) crown of head … Old to modern English dictionary

SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition … Acronyms von A bis Z

Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA)

SCADA-система – это инструментальная программа, обеспечивающая создание программного обеспечения для автоматизации контроля и управления технологическим процессом в режиме реального времени. Основная цель создаваемой с помощью SCADA программы – дать оператору, управляющему технологическим процессом, полную информацию об этом процессе и необходимые средства для воздействия на него.

ОСНОВНЫЕ ЗАДАЧИ SCADA-СИСТЕМЫ:

Сбор данных от датчиков и представление их оператору в удобном для него виде, включая графики изменения параметров во времени;
Дистанционное управление исполнительными механизмами;
Ввод заданий алгоритмам автоматического управления;
Реализация алгоритмов автоматического контроля и управления (чаще эти задачи возлагаются на контроллеры, но SCADA-системы тоже способны их решать);
Распознавание аварийных ситуаций и информирование оператора о состоянии процесса;
Формирование отчетности о ходе процесса и выработке продукции.

От надежности, быстродействия и эргономичности SCADA-системы зависит не только эффективность управления технологическим процессом, но и его безопасность.

КАКИЕ КОМПОНЕНТЫ SCADA НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫ В РАБОТЕ И ПОЧЕМУ?

Специалисты отдела АСУТП промышленного предприятия по изготовлению соды утверждают, что в основном используют такие компоненты, как мониторинг и управление, архивирование технологических параметров, сообщений, подсистему формирования отчетов.

Мониторинг и управление, собственно, то, для чего и устанавливается система управления. Архивы параметров, сообщений и отчеты необходимы для оценки и анализа ведения технологического процесса, действий оператора и т.д. Также для них важен один из базовых инструментов SCADA – разграничение прав доступа к управлению по уровням (оператор, технолог, инженер АСУТП).

В связи с тенденцией к интеграции систем управления технологическими процессами и систем управления предприятием все чаще возникает необходимость использования SCADA в качестве источника данных для вышестоящих систем. Некоторые SCADA могут выступать и как сервер консолидации всех технологических данных, и как сервер генерации отчетов на базе этих данных.

Если система управления, построена на базе ПЛК одного производителя (к примеру, Siemens SIMATIC), то обмен данными между контроллерами и SCADA происходит с помощью встроенных драйверов протоколов связи. Некоторые независимые от производителей оборудования SCADA предлагают набор драйверов ко многим (но не всем) имеющимся на рынке контроллерам и интеллектуальными приборам. Наиболее универсальный способ взаимодействия – это использование драйверов, разработанных в соответствии со стандартом OPC. Такие OPC-серверы могут быть разработаны производителями контроллеров или независимыми разработчиками, а использоваться вместе с любой SCADA- системой. Для эффективной работы с OPC- серверами SCADA должна использовать их напрямую, по технологии «OPC в ядре системы», а не через промежуточные интерфейсы. Некоторые SCADA являются вертикально-интегрированными: в их состав входят системы программирования для свободно-программируемых контроллеров. В них также используются внутренние драйверы для связи с контроллером. Такие SCADA позволяют создать ПТК с использованием оборудования разных производителей.

УРОВНИ СИСТЕМ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ SCADA

Системы технологической автоматизации обычно разделены на 3 уровня: нижний, средний и верхний. Выше них находится уровень управления производством в целом.
Нижний уровень – это сами датчики и исполнительные механизмы
Средний уровень – контроллеры. На среднем уровне происходит:

прием входных данных;
первичная обработка данных;
автоматическое формирование и выдача управляющих воздействий на исполнительные механизмы;

Верхний уровень – это и есть уровень SCADA. На этом уровне происходит:

сбор, обработка и хранение информации, полученной на среднем уровне;
визуализация текущей и архивной информации в удобном оператору виде (мнемосхемы, графики, тренды, журналы сообщений);
ввод команд оператора;
формирование отчетности о результатах технологического процесса;
обмен информацией с верхним уровнем.

УПРАВЛЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЕМ

Управление предприятием производится на двух уровнях:
MES (Manufacturing Execution Systems) – система управления производством продукции в реальном времени. Этот уровень служит для планирования производственных заданий для технологических процессов, построения сводных отчетов, глубокого анализа процесса (например, прогнозирование, построение энергетического и материально¬го баланса и др.). Для этих целей также может быть использован инструментарий SCADA.

ERP (Enterprise Resource Planning) – система автоматизированного управления административно-финансовой и административно-хозяйственной деятельностью предприятия. На этом уровне используются другие специализированные системы, например, SAP R3.

ФУНКЦИИ SCADA

■ Мнемосхемы
Мнемосхема – это графическое изображение (с помощью встроенного в SCADA графического редактора) технологической схемы с визуализацией значений датчиков, состояния исполнительных механизмов и др. параметров. Для визуализации используется не только отображение значений в виде цифр и надписей, но и изменение визуальных свойств отображаемых графических объектов. Например, в емкости изменяется уровень жидкости, а ее цвет изменяется в зависимости от температуры (динамизация). Исполнительные механизмы могут не просто показывать свое состояние каким-то графическим признаком (например, цветом), но и наглядно показывать свою работу – например, вращением лопастей насоса, движением ленты конвейера и т.п. (анимация).

■ Архивы
Получаемые от контроллеров данные SCADA складывает в архивы. Предварительно данные могут быть обработаны (отфильтрованы, усреднены, сжаты и т.п.). Часто используется не регулярная запись, а запись по изменению с использованием порога чувствительности («мертвой зоны»). Длительность хранения настраивается в SCADA индивидуально для каждого параметра и может составлять до нескольких лет.

■ Тренды
Тренд – это графическое отображение изменения параметра во времени. Тренды в SCADA- системах могут показывать изменение параметра за всю длительность его хранения в архиве. Оператору предоставляется возможность изменять масштаб, как времени, так и самого параметра. В развитых системах в тренд встроены различные инструменты анализа графика, сравнения его с уставкой или другим параметром, сглаживание или фильтрация, отметки на графике событий (например, нарушение границ) или закладок для памяти и многое другое.

■ Таблицы
Зачастую технологу удобнее просматривать архивы не в графическом виде, а в виде таблиц. Обычно эти таблицы можно не только просматривать, но и экспортировать в другие системы.

■ Графики
Обычно SCADA позволяют смотреть и зависимость одних параметров от других, тоже во времени. Хотя это функция и менее востребована технологами, чем тренды.

■ Гистограммы и диаграммы
Другим распространенным способом представления параметров являются гистрограммы (столбиковые диаграммы).

■ Сообщения
Сообщения – это текстовые строки, которые информируют оператора о событиях на объекте в той последовательности, в которой эти события происходят. Они всплывают на экране или отображаются в специально выделенной для этого зоне.

■ Журналы сообщений
Журналы сообщений служат для отображения списков сообщений в том порядке, как они появлялись и были сохранены в архив. Как правило, используются разные экземпляры журналов для разных зон процесса, разных категорий сообщений, разных приоритетов.

■ Контроль прав доступа
Для того, чтобы оператор мог совершить те или иные действия, ему должны быть администратором предоставлены соответствующие права – например, право управлять исполнительным механизмом, или право изменить задание регулятору. В начале смены оператор регистрируется в системе, и она предоставляет ему выполнять только те действия, которые ему разрешены администратором.

■Журнал действий оператора
Управление технологическим процессом очень ответственная задача, поэтому все действия оператора записываются для контроля в специальный журнал, который может быть проанализирован в случае нештатных ситуаций.

■ Формирование отчета
Удобная среда разработки отчетов позволяет легко и быстро подготовить отформатированные и насыщенные информацией отчеты.

ХАРАКТЕРИСТИКИ SCADA-СИСТЕМЫ

Совместимость с операционными системами;
Полнофункциональность;
Открытость;
Масштабируемость;
Поддержка промышленных протоколов (собственная драйверная подсистема);
Совместимость со стандартом OPC (DA, HDA, UA);
Поддержка доступа через Internet;
Поддержка баз данных;
Встроенные языки программирования;
Средства защиты и надежность;
Интеграция в системы управления;
Техническая поддержка;
Простота разработки и развития;
Простота обслуживания;
Стоимость.

ЗАРУБЕЖНЫЕ SCADA-СИСТЕМЫ

Наиболее популярные в России следующие зарубежные SCADA:

– WinCC (Siemens, Германия);
– InTouch (Wonderware, США);
– RSView32 (Rockwell Automation, США);
– Genesis64 (Iconics, США);
– Vijeo Citect (Schneider Electric, Франция).

ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ SCADA-СИСТЕМЫ

Наиболее популярные отечественные модели SCADA:
– MasterSCADA (ИнСАТ, Москва);
– TRACE MODE (AdAstra, Москва);
– Круг2000 (Круг, Пенза).

В отличие от большинства западных SCADA все российские содержат встроенные средства программирования контроллеров с использованием языков стандарта МЭК61131-3, в том числе языка функциональных блоков. Причем, если сама SCADA рассчитана на работу в среде Windows на PC-совместимых компьютерах, то исполнительная система для контроллеров может работать и на Logix других платформах, например, Linux на процессоре с архитектурой ARM.

Стандарт OPC поддерживают все перечисленные системы, однако в системе «Trace Mode» упор делается на использование собственных драйверов, а MasterSCADA, хоть и поддерживает использование драйверов, но основывается на технологии «OPC в ядре системы» и предлагает отдельный инструментальный пакет для разработки OPC-серверов.

Сравнительная характеристика зарубежных и отечественных SCADA

Все современные SCADA, как отечественные, так и зарубежные, имеют полный функционал для этого класса программ, поэтому их сравнение по перечню функций в последние годы потеряло смысл. Основное преимущество российских SCADA – это их изначальная нацеленность на российский рынок (русскоязычная, а не переводная документация, техническая поддержка, уровень цен). Можно сделать вывод, что для каждого предприятия или даже применения желательно сделать сравнение нескольких SCADA, как по цене, так и по возможностям. Практически все SCADA имеют пробную версию, которая позволяет проверить ее пригодность для решаемой задачи.
Редакция «КИПинфо»

Электронный журнал “КИПинфо” №17 2013

Популярные товары

SCADA-системы предназначены для осуществления мониторинга и диспетчерского контроля большого числа удаленных объектов (от 1 до 10000 , иногда на расстоянии в тысячи километров друг от друга) или одного территориально распределенного объекта. К таким объектам относятся нефтепроводы, газопроводы, водопроводы, электрораспределительные подстанции, водозаборы, дизель-генераторные пункты и т.д.

Главная задача SCADA-систем – это сбор информации о множестве удаленных объектов, поступающей с пунктов контроля, и отображение этой информации в едином диспетчерском центре. Также, SCADA-система должна обеспечивать долгосрочное архивирование полученных данных. Диспетчер зачастую обладает возможностью не только пассивно наблюдать за объектом, но и им управлять им, реагируя на различные ситуации.

Задачи SCADA-систем:

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 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;
обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД , электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.).

Структура SCADA-систем

Любая SCADA-система включает три компонента: удалённый терминал (RTU – Remote Terminal Unit), диспетчерский пункт управления (MTU – Master Terminal Unit) и коммуникационную систему (CS – Communication System).

Удаленный терминал подключается непосредственно к контролируемому объекту и осуществляет управление в режиме реального времени. Таким терминалом может служить как примитивный датчик, осуществляющий съем информации с объекта, так и специализированный многопроцессорный отказоустойчивый вычислительный комплекс, осуществляющий обработку информации и управление в режиме реального времени.

Диспетчерский пункт управления осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме квазиреального времени. Он обеспечивает человеко-машинный интерфейс. MTU может быть как одиночным компьютером с дополнительными устройствами подключения к каналам связи, так и большой вычислительной системой или локальной сетью рабочих станций и серверов.

Коммуникационная система необходима для передачи данных с RTU на MTU и обратно. В качестве коммуникационной системы могут использоваться следующие каналы передачи данных: выделенные линии, радиосети, аналоговые телефонные линии, ISDN сети, сотовые сети GSM (GPRS). Зачастую устройства подключаются к нескольким сетям для обеспечения надёжности передачи данных.

Особенности процесса управления в SCADA-системах

В системах SCADA обязательно наличие человека (оператора, диспетчера).
Любое неправильное воздействие может привести к отказу объекта управления или даже катастрофическим последствиям.
Диспетчер несет, как правило, общую ответственность за управление системой, которая, при нормальных условиях, только изредка требует подстройки параметров для достижения оптимального функционирования.
Большую часть времени диспетчер пассивно наблюдает за отображаемой информацией. Активное участие диспетчера в процессе управления происходит нечасто, обычно в случае наступления критических событий - отказов, аварийных и нештатных ситуаций и пр.
Действия оператора в критических ситуациях могут быть жестко ограничены по времени (несколькими минутами или даже секундами).

Защита SCADA-систем

Среди некоторых пользователей систем SCADA бытует мнение - если система не подключена к интернету , тем самым она застрахована от кибератак. Эксперты не согласны.

Физическая изоляция бесполезна против атак на SCADA-системы, считает Файзел Лакхани (Faizel Lakhani), эксперт по защите информационных ресурсов. По его мнению, физическая изоляция систем равносильна борьбе с ветряными мельницами .

Большинство SCADA-систем теоретически являются изолированными, однако они все равно не полностью отключены от сети. Кроме того, существуют способы обхода изоляции из-за некорректной настройки систем, наличия тестовых ссылок или потому что кто-то настроил Wi-Fi мост. Системы управления, использующиеся на предприятиях электроэнергетического сектора, создавались без учета безопасности. Они разрабатывались для управления напряжением электрического тока - и это все, что они делают по сей день. Технология SCADA основывалась на устаревших по нынешним меркам протоколах, а системы изначально создавались с возможностью подключения друг к другу, но не к интернету. Однако повсеместно используемый протокол TCP/IP за последние 15 лет добрался и до SCADA-систем. В мире интернета практически все подключено, а значит, не может считаться безопасным.

Файзел Лакхани (Faizel Lakhani), президент компании SS8

Мнения российских экспертов относительно защищенности систем АСУ ТП и SCADA созвучны. Поскольку вопросы безопасности АСУ ТП попали в фокус всеобщего внимания, некоторые производители защитных решений приступили к разработке продуктов, ориентированных на противостояние угрозам для промышленных информационных комплексов (к числу таких продуктов, в частности, может относиться безопасная операционная система - среда для функционирования только доверенных приложений) .

Отдельные компании начали готовить аналитические материалы по этим вопросам, предпринимая попытки оценить состояние АСУ ТП с точки зрения защищенности. Реакция на эти инициативы со стороны специалистов, работающих с промышленными системами, неоднозначна и не всегда одобрительна. Сторонний наблюдатель может сделать вывод: между эксплуатантами