Хотілося б підкреслити, що в назві є дві основні , що покладаються на SCADA-систему:

• збір даних про контрольований технологічний ,
• , що реалізується відповідальними особами на основі зібраних даних і правил (критеріїв), виконання яких забезпечує найбільшу ефективність та безпеку технологічного процесу.

Основні можливостіі засоби, властиві всім і відрізняються лише технічними особливостями реалізації:

• автоматизована розробка, що дає можливість створення ПЗ системи без реального;
• засоби збирання первинної інформації від рівня;
• засоби управління та реєстрації сигналів про обаварійні ситуації;
• засоби зберігання інформації з можливістю її постачання (як правило, реалізується через інтерфейси до найбільш популярних бомб даних);
• засоби обробки первинної інформації;
• засоби візуалізації інформації у виглядіграфіків, гістограм тощо;
• можливість прикладної системи з наборами параметрів, що розглядаються як "єдине ціле" ("recipe" або "установки").

Системи забезпечують виконання таких основних функцій:

1. Прийом інформації про контрольовані технологічні параметри від контролерів нижніх рівнів ідатчиків
2. Збереження прийнятої інформації в архівах.
3. Вторинна обробка прийнятої інформації.
4. Графічне подання ходу технологічного процесу, а також прийнятої та архівної інформації у зручній для сприйняття формі.
5. Прийом команд оператора та передача їх на адресу контролерів нижніх рівнів та механізмів.
6. Реєстрація, пов'язаних з контрольованим технологічним процесом та діями персоналу, відповідального за експлуатацію та обслуговування системи
7. Оповіщення експлуатаційного та обслуговуючого персоналу про виявлені аварійні події, пов'язані з контрольованим технологічним процесом та функціонуванням програмно-апаратних засобів ТП з реєстрацією дій персоналу в аварійних ситуаціях.
8. Формування зведень та інших звітних документів на основі архівної інформації.
9. Обмін інформацією з автоматизованою системою управління (або, як її прийнято називати зараз, комплексною інформаційною системою).
10. Безпосереднє автоматичне управління технологічним процесом із заданими алгоритмами.
    Якщо спробувати коротко охарактеризувати основні функції, то можна сказати, що SCADA-система збирає інформацію про технологічний процес, забезпечує інтерфейс з оператором, зберігає історію процесу та здійснює автоматичне управління процесом у тому обсязі, і якому це необхідно.
    Перераховані можливості SCADA-систем значною мірою визначають вартість термінів створення ПЗ, а також термін її окупності.

Графічні здібності.

Графічні інтерфейси SCADA-систем дуже схожі. У кожному їх існує графічний объектно - орієнтований редактор із набором анімаційних функций. Векторна графіка, що використовується, дає можливість здійснювати широкий круг операцій над обраним. Об'єкти можуть бути простими (лінії, прямокутники, текстові об'єкти тощо) і складні. Можливості агрегування складних об'єктів у різних SCADA - системах різні. Усе SCADA- системи включають бібліотеки графічних символів, бібліотеки складних графічних об'єктів, мають цілу низку інших стандартних можливостей.

Концепція SCАDA (скор. від англ. Supervisory Control And Data Acquisition – диспетчерське управління та збір даних) в даний час є основним засобом автоматизованого диспетчерського управління складними динамічними системами (процесами).

SCADA-система є спеціалізованим програмним забезпеченням, що здійснює двосторонній зв'язок оператора (диспетчера) технологічного процесу з АСУ ТП. Достоїнствами SCADA - систем є дружність людино-машинного інтерфейсу (HMI), повнота і наочність інформації, що представляється на екрані, зручність користування засобами управління і довідковою системою, що в результаті підвищує ефективність взаємодії диспетчера з АСУ ТП і істотно знижує ймовірність виникнення помилок в управлінні. В даний час SCADA-системи знайшли застосування практично у всіх сферах діяльності, де застосовуються автоматизовані системи оперативно-диспетчерського управління (АСОДУ), у тому числі і на виробництві.

До основних функцій SCADA-систем відносяться:

1) автоматизована розробка ПЗ АСУ ТП;

2) збір, обробка та архівування інформації, отриманої від пристроїв нижнього рівня;

3) автоматичне керування технологічним процесом;

4) візуалізація інформації у вигляді мнемосхем, графіків тощо;

5) підтримка діалогового режиму роботи з диспетчером та оперативне реагування на його команди;

6) сигналізація про несправність обладнання та порушення ходу технологічного процесу;

7) формування оперативних та підсумкових звітних документів, що характеризують стан виробництва.

Існує 2 шляхи розробки спеціалізованого програмного забезпечення для створення SCADA-системи:

1) Програмування з використанням "традиційних" засобів (традиційні мови програмування, стандартні засоби налагодження та ін.) Доцільний для простих систем або невеликих фрагментів великої системи, для яких немає стандартних рішень (не написаний, наприклад, підходящий драйвер) або вони не влаштовують по тих чи інших причин у принципі.

2) Використання комерційних інструментальних проблемно-орієнтованих коштів. Доцільний для складних розподілених систем. Дозволяє мінімізувати витрати висококласних програмістів, по можливості залучаючи до розробки фахівців-технологів у галузі процесів, що автоматизуються.

Програмні продукти SCADA широко представлені на світовому ринку. Це кілька десятків SCADA – систем, багато з яких знайшли своє застосування і в Росії. Найбільш популярні з них наведені нижче:

SCADA	Фірма-розробник	Країна
Сimplicity	GE Fanuc Automation	США
Citect	CI Technology	Австралія
Factory Link	United States DATA Co.	США
iFIX	Intellution	США
Genesis	Iconics	США
InTouch	Wonderware	США
MasterSCADA	InSAT	Росія
TraceMode	AdAstra	Росія
WinCC	Siemens	Німеччина
КРУГ2000	НВО "Коло"	Росія

Вибір SCADA здійснюється на основі технічних, економічних та експлуатаційних характеристик.

Після вибору SCADA - системи починається розробка АСУТП для конкретного об'єкта, що включає наступні етапи:

1) Розробка архітектури АСУТП загалом. У цьому етапі визначається функціональне призначення кожного вузла системи.

2) Вирішення питань, пов'язаних із можливою підтримкою розподіленої архітектури.

3) Створення прикладної програми кожному за вузла, тобто. написання алгоритмів, сукупність яких дозволяє розв'язувати задачі автоматизації.

4) Зв'язок прикладної програми пристроями нижнього рівня (ПЛК, датчики, виконавчі пристрої та ін.)

5) Налагодження створеної прикладної програми як емуляції.

Характеристики SCADA-систем

Технічні характеристики

1) Підтримувані програмно-апаратні платформи. Аналіз переліку платформ необхідний, оскільки від нього залежить відповідь на питання, чи можлива реалізація тієї чи іншої SCADA-системи на обчислювальних засобах, а також оцінка вартості експлуатації системи (будучи розробленою в одній ОС, прикладна програма може бути виконана в будь-якій іншій, яку підтримує обраний пакет SCADA).

У різних SCADA-системах це питання вирішено по-різному. Так, FactoryLink має широкий перелік підтримуваних платформ: DOS, MS Windows, OS/2, UNIX та інших. У RealFlex і Sitex основу програмної платформи становить ОСРВ QNX. Переважна більшість SCADA-систем реалізована на MS Windows платформах. Враховуючи позиції Microsoft на ринку ОС, слід зазначити, що навіть розробники багатоплатформних SCADA пріоритетним вважають розвиток своїх систем на платформі Windows NT/2000.

2) Наявність засобів мережевої підтримки.Для ефективного функціонування у різнорідному середовищі SCADA повинна мати підтримку роботи у стандартних мережевих середовищах (ARCNet, Ethernet тощо) з використанням стандартних протоколів (NetBIOS, TCP/IP та ін.), а також забезпечувати підтримку промислових інтерфейсів (PROFIBUS, CAN , MODBUS і т.д.).

3) Вбудовані командні мови.Більшість SCADA-систем мають убудовані VisualBasic-подібні мови високого рівня, що дозволяють генерувати адекватну реакцію на події.

4) бази даних, що підтримуються.Однією з основних завдань SCADA є обробка інформації: збір, оперативний аналіз, зберігання, стиск, пересилання тощо. буд. Таким чином, у межах створюваної системи має функціонувати база даних. Практично всі SCADA-системи використовують ANSI SQL синтаксис, який є незалежним від типу бази даних.

5) Графічні повноваження.Для фахівця-розробника системи автоматизації, також як і для фахівця - "технолога", дуже важливий графічний інтерфейс користувача. Функціонально графічні інтерфейси SCADA систем дуже схожі. У кожному їх існує графічний объектно-ориентированный редактор із певним набором анімаційних функцій. Векторна графіка, що використовується, дає можливість здійснювати широкий набір операцій над вибраним об'єктом, а також швидко оновлювати зображення на екрані, використовуючи засоби анімації. Вкрай важливим є також питання підтримки в системах стандартних функцій GUI (Graphic Users Interface). Оскільки більшість SCADA-систем, що розглядаються, працюють під керуванням Windows, це і визначає тип використовуваного GUI.

6) Відкритість систем.Система є відкритою, якщо для неї визначено та описано використовувані формати даних та процедурний інтерфейс, що дозволяє підключити до неї "зовнішні", незалежно розроблені компоненти. Сучасні SCADA-системи надають великий набір драйверів до існуючих пристроїв нижнього рівня та мають розвинені засоби створення власних програмних модулів чи драйверів нових пристроїв. Самі драйвери розробляються за допомогою стандартних мов програмування.

SCADA (аббр. від англ.supervisory control and data acquisition , диспетчерське управління та збір даних ) - програмний пакет, призначений для розробки або забезпечення роботи в реальному часі систем збору, обробки, відображення та архівування інформації про об'єкт (моніторинг), а також можливого контролю та управління даним об'єктом.

Функції SCADA

У назві SCADA є дві основні функції, що покладаються на системи цього класу:

збір даних про контрольований процес;

управління технологічним процесом, що реалізується відповідальними особами на основі зібраних даних та правил (критеріїв), виконання яких забезпечує найбільшу ефективність технологічного процесу.

SCADA-системи забезпечують виконання наступних функцій:

Прийом інформації про контрольовані технологічні параметри від контролерів нижніх рівнів та датчиків.

Збереження прийнятої інформації у архівах.

Обробка прийнятої інформації.

Графічне подання ходу технологічного процесу, а також прийнятої та архівної інформації у зручній для сприйняття формі.

Прийом команд оператора та передача їх на адресу контролерів нижніх рівнів та виконавчих механізмів.

Реєстрація подій, пов'язаних з контрольованим технологічним процесом та діями персоналу, відповідального за експлуатацію та обслуговування системи.

Оповіщення експлуатаційного та обслуговуючого персоналу про виявлені аварійні події, пов'язані з контрольованим технологічним процесом та функціонуванням програмно-апаратних засобів АСУТП з реєстрацією дій персоналу в аварійних ситуаціях.

Формування зведення та інших звітних документів на основі архівної інформації.

Обмін інформацією з автоматизованою системою управління підприємством.

Безпосереднє автоматичне керування технологічним процесом відповідно до заданих алгоритмів.

1. Особливості scada як процесу управління

Процес управління у сучасних SCADA-системах має такі особливості:

процес SCADA застосовується у системах, у яких обов'язково наявність людини (оператора, диспетчера);

процес SCADA був розроблений для систем, у яких будь-яка неправильна дія може призвести до відмови об'єкта управління або навіть катастрофічних наслідків;

оператор несе, як правило, загальну відповідальність за управління системою, яка за нормальних умов лише зрідка вимагає підстроювання параметрів для досягнення оптимальної продуктивності;

активна участь оператора в процесі управління відбувається нечасто і в непередбачувані моменти часу, зазвичай, у разі настання критичних подій (відмови, позаштатні ситуації тощо);

дії оператора в критичних ситуаціях можуть бути жорстко обмежені за часом (декількома хвилинами або секундами).

1. Основні вимоги до scada

До SCADA-систем пред'являються такі основні вимоги:

надійність системи;

безпека керування;

відкритість як з точки зору підключення різного контролерного обладнання, так і комунікації з іншими програмами;

точність обробки та подання даних, створення багатих можливостей для реалізації графічного інтерфейсу;

простота розширення системи;

використання нових технологій.

Вимоги безпеки та надійності управління у SCADA-системах включають:

ніяка одинична відмова обладнання не повинна викликати видачу помилкового вихідного впливу (команди) на об'єкт управління;

жодна поодинока помилка оператора має викликати видачу помилкового вихідного впливу (команди) на об'єкт управління;

всі операції з управління повинні бути інтуїтивно-зрозумілими та зручними для оператора (диспетчера).

1. Основні можливості сучасних scada

Виходячи з вимог, які висуваються до SCADA-систем, більшості сучасних пакетів притаманні такі основні можливості:

Автоматизована технологія, що дозволяє створювати ПЗ системи автоматизації без реального програмування.

Засоби збирання та зберігання первинної інформації від пристроїв нижнього рівня.

Засоби обробки первинної інформації.

Засоби управління та реєстрації сигналів про аварійні ситуації.

Засоби зберігання інформації з можливістю її постобробки (як правило, реалізується через інтерфейси до найпопулярніших баз даних).

Засоби візуалізації інформації як графіків, гістограм тощо.

1. Структура (архітектура) scada-систем

Всі сучасні SCADA-системи включають три основні структурні компоненти (рис.).

Основні структурні компоненти системи SCADA.

RemoteTerminalUnit (RTU) - Видалений термінал, що здійснює обробку завдання (управління) в режимі реального часу.

Системи реального часу буває двох типів: системи жорсткого реального часу та системи м'якого реального часу.

Системи жорсткого реального часуне допускають жодних затримок

Спектр втілення RTU широкий - від примітивних датчиків, що здійснюють знімання інформації з об'єкта, до спеціалізованих багатопроцесорних відмовостійких обчислювальних комплексів, що здійснюють обробку інформації та управління в режимі жорсткого реального часу. Конкретна її реалізація визначається конкретним застосуванням. Використання пристроїв низькорівневого оброблення інформації дозволяє знизити вимоги до пропускної спроможності каналів зв'язку з центральним диспетчерським пунктом.

MasterTerminalUnit (MTU) - диспетчерський пункт керування (головний термінал); здійснює обробку даних та управління високого рівня, як правило, у режимі м'якого реального часу. Одна з основних функцій – забезпечення інтерфейсу між людиною-оператором та системою. MTU може бути реалізований у різноманітному вигляді - від одиночного комп'ютера з додатковими пристроями підключення до каналів зв'язку до великих обчислювальних систем та/або об'єднаних в локальну мережу робочих станцій і серверів.

CommunicationSystem (CS) - комунікаційна система (канали зв'язку), необхідна передачі даних з віддалених точок (об'єктів, терміналів) на центральний інтерфейс оператора-диспетчера і передачі сигналів управління на RTU.

SCADA (диспетчерське управління та збирання даних) - це система, яка використовується в різних виробничих процесах. В енергетиці, АСДУ системи використовуються на підстанціях, ГЕС, теплових електростанціях, сонячних електростанціях, вітряних електростанціях і т.д. . Вони також можуть виконувати різні перемикання операцій на відстані.
Системи SCADA досить різноманітні, але вони мають багато спільного. Точне визначення понять досить складне, тому що ці системи розробляють багато компаній із різних країн світу. Але як і в будь-якій іншій галузі є спільні риси та сильне прагнення уніфікації, стандартизації та глобалізації, яка призвела до багато чого спільного як на апаратному, так і на програмному рівні.

SCADA можуть містити один або кілька рівнів. Наприклад, система з трьома рівнями містить на своєму першому рівні пристрої для підключення датчиків і виконавчих механізмів. На другому рівні знаходяться зв'язки з комп'ютерами, які можуть мати деякі параметри обробки та функції керування. На третьому рівні знаходяться робочі станції оператора. Ці робочі станції також є інтерфейсом HMI (людина-машина). Таку систему можна побачити на наступному малюнку:

Як ви бачите, це дуже складна система. Ці три рівні розподілені так:

У нижній частині фото можна побачити різні типи датчиків, контролерів, модемів і т. д. які встановлені на підстанції.

Потім ви можете побачити рівень спілкування. Це може бути шляхом прямого підключення послідовних каналів введення/виводу або віддалено через Ethernet. Послідовні інтерфейси включають RS 232 та RS 485 з використанням дроту або з'єднання за допомогою волокна. Обслуговування локальної мережі (LAN) або глобальної мережі (WAN) надається у стандартному стеку протоколу TCP/IP.

Нагорі ви можете побачити робочі станції оператора або ЧМІ. Усі дані від підстанції зберігаються там. Звідти оператор може встановити різні рівні захисту і регуляторів, може зробити різні комутаційні операції і т.д.

На цьому малюнку ви можете побачити, як диспетчери бачать підстанцію на своєму екрані. Як ви можете бачити, звідси дуже легко стежити за всією підстанцією і лише одним клацанням миші, можна виконати операції перемикання. Кожна компанія, яка будує системи SCADA, має різну візуалізацію, але концепція у всіх однакова.

На цьому екрані можуть бути також візуалізовані:

Робота з мнемосхем. Після відкриття потрібної мнемосхеми, оператор має доступ до наступних команд: пульт дистанційного керування, видачу команд на вибраних логічних контролерах, зміну параметрів логічних контролерів, налаштування часу і т. д. Мнемосхема відображає стан усіх технологічних процесів і пристроїв, значення напруги, активної реактивної потужності, силу струму, стану контролера у локальній мережі тощо.

Вікно тривоги - це спливаюче вікно, в якому записані події, що прийшли від пристроїв (активація захисту, автоматика, перетин кордонів контрольованих змінних і т. д.) і опис всіх основних дій оператора.

Відображається додаткова інформація про вибраний об'єкт.

Імпорт нової конфігурації (додавання нових користувачів до системи, зміна існуючих мнемосхем, додавання нових діаграм тощо)

Підготовка звітів – ви можете отримати дані за певний час.

Залежно від потреб користувача можуть бути додані або видалені різні функції.

Насамкінець можна сказати, що SCADA-системи широко використовуються в сучасних системах живлення, і вони продовжуватимуть удосконалюватися та інтегрувати по всьому світу.

Вони мають багато переваг, тому що вони працюють в режимі реального часу, сигналізуючи про несправність, виконують моніторинг усіх параметрів у реальному часі, виконують збір даних від даної підстанції для подальшого аналізу, виконують віддалені комутаційні операції без ризику для обслуговуючого персоналу, можуть скоротити загальні витрати т.д.

Термін "SCADA" має двояке тлумачення. Найбільш поширене розуміння SCADA як програмитобто програмного комплексу, що забезпечує виконання зазначених функцій, а також інструментальних засобів для розробки цього програмного забезпечення.

Однак часто під SCADA-системою мають на увазі програмно-апаратний комплекс. Подібне розуміння терміна SCADA є більш характерним для розділу телеметрія.

Історія розвитку SCADA

Значення терміна SCADA зазнало змін разом з розвитком технологій автоматизації та управління технологічними процесами.

У 80-ті роки під SCADA-системами найчастіше розуміли програмно-апаратні комплекси збору даних реального часу.

З 90-х у зв'язку з тим, що все більша частина функцій автоматичного управління вирішується не апаратними, а програмними засобами, термін SCADA більше використовується для позначення лише програмної частини людино-машинного інтерфейсу АСУ ТП.

Основні завдання, які вирішуються SCADA-системами

• Обмін даними з “пристроями зв'язку з об'єктом”, (тобто промисловими контролерами і платами ввода/вывода) у час через драйверы.
• Обробка інформації у реальному часі.
• Логічне керування.
• Відображення інформації на екрані монітора у зручній та зрозумілій для людини формі.
• Веде базу даних реального часу з технологічною інформацією.
• Аварійна сигналізація та керування тривожними повідомленнями.
• Підготовка та генерування звітів про хід технологічного процесу.
• Здійснення мережевої взаємодії між SCADA-станціями (комп'ютерами).
• Забезпечення зв'язку із зовнішніми додатками (СУБД, електронні таблиці, текстові процесори тощо).

SCADA-системи дозволяють розробляти АСУ ТП у клієнт-серверній чи розподіленій архітектурі.

Основні компоненти SCADA

SCADA-система зазвичай містить такі підсистеми:

• або сервери введення-виведення - програми, що забезпечують зв'язок SCADA з промисловими контролерами, лічильниками, АЦП та іншими пристроями введення-виведення інформації.
• Система реального часу – програма, що забезпечує обробку даних у межах заданого тимчасового циклу з урахуванням пріоритетів.
• (HMI, анг. Human Machine Interface)- інструмент, який подає дані про хід процесу людині оператору, що дозволяє оператору контролювати процес та керувати ним.
• для створення людино-машинного інтерфейсу.
• Система логічного управління - програма, що забезпечує виконання програм користувача (скриптів) логічного управління в SCADA-системі. Набір редакторів для їхньої розробки.
• База даних реального часу – програма, що забезпечує в режимі реального часу.
• - програма чи підсистема, що забезпечує автоматичний контроль технологічних подій, віднесення їх до категорії нормальних, попереджувальних чи аварійних, а також обробку подій оператором чи комп'ютером.
• Генератор звітів - програма, що забезпечує створення звітів користувача про технологічні події. Набір редакторів для їхньої розробки.
• Зовнішні інтерфейси – стандартні інтерфейси обміну даними між SCADA та іншими програмами. Зазвичай OPC.

Концепція систем

Термін SCADA зазвичай стосується централізованих систем контролю та управління всією системою, або комплексами систем, що здійснюється за участю людини. Більшість впливів керування виконується автоматично RTU або ПЛК.

Безпосереднє керування процесом зазвичай забезпечується RTU або PLC, а SCADA керує режимами роботи.

Наприклад, PLC може керувати потоком охолоджуючої води всередині частини виробничого процесу, а SCADA система може дозволити операторам змінювати уставки для потоку, змінювати маршрути руху рідини, заповнювати ті чи інші ємності, а також стежити за тривожними повідомленнями ( алармами), такими як - втрата потоку та висока температура, які мають бути відображені, записані, та на які оператор повинен своєчасно реагувати.

Цикл управління зі зворотним зв'язком проходить через RTU або ПЛК, в той час як система SCADA контролює повне виконання циклу.

Збір даних починається в контролері та включає показання вимірювального приладу. Далі дані збираються та форматуються наочним способом у вигляді інтерактивних мнемосхем, таблиць зі зрозумілими значеннями, які прийняті в цій системі.

Якщо все зроблено правильно, то оператор диспетчерської може ухвалити контрольні рішення - коригувати або перервати стандартне керування засобами контролера.

Дані можуть також бути записані для побудови трендів та іншої аналітичної обробки накопичених даних.