Давно хотелось написать материал-помощник для себя и коллег по подбору SCADA программ. Описать сам подход к выбору нужной технологии: с чего начать, что не упустить, как не перебрать.

Как правильно подготовиться к выбору SCADA?

Перед началом разработки системы автоматизации рекомендуется заранее сформировать перечень технических требований к системе автоматизации. Такой подход позволит сократить сроки проектирования и избежать ошибок при выборе программной платформы.

Обычно анализ «как выбрать SCADA для АСУ ТП» включает оценку следующих параметров:

• число тегов в системе;

• используемые контроллеры и протоколы SCADA для связи;

• по какому числу тегов надо сохранять историю (архив);

• количество операторских рабочих мест (АРМ);

• на каких АРМ требуется доступ к истории и как глубоко;

• необходимость резервирования SCADA серверов;

• интеграция с внешними информационными системами;

Памятку для формирования критериев выбора нашел на полезной странице https://tracemode.ru/products/articles/priceTM7. Сформировал свои основные, представленные выше.

На практике же оказалось, что даже при тщательном анализе требований к проекту инженеры нередко сталкиваются с проблемами уже на этапе разработки системы автоматизации. Чаще всего это связано с тем, что при выборе SCADA для АСУ ТП уделяется внимание отдельным функциям, но не оценивается система в целом - с точки зрения информационной нагрузки.

Почему важно учитывать объем данных в SCADA?

Одним из ключевых параметров любой SCADA системы является количество технологических сигналов - тегов (каналов). Именно от этого показателя зависит нагрузка на серверы, требования к архивированию данных и производительность операторских интерфейсов.

При проектировании АСУ ТП необходимо учитывать:

• общее количество источников данных;

• количество тегов, записываемых в архив;

• частоту обновления технологических параметров;

• требования к скорости построения трендов.

Если SCADA система не рассчитана на обработку больших массивов данных, это может привести к задержкам отображения информации и снижению эффективности работы операторов.

Насколько важна архитектура SCADA?

Скорость работы АСУ ТП в существенной мере зависит от ее архитектуры. Поэтому при выборе SCADA важно заранее определить архитектуру будущей системы управления.

В небольших проектах используется автономная архитектура, при которой сбор данных, визуализация и архивирование выполняются SCADA системой на одном компьютере. Такой подход подходит для локальных объектов автоматизации, однако имеет ограничения по масштабированию.

При увеличении количества сигналов и операторских рабочих мест обычно применяется клиент-серверная архитектура. В этом случае все информационные потоки системы пойдут через один ПК – сервер, а уже потом распределяться между клиентскими АРМ. Обращения клиентских АРМ к серверу могут создать перегрузки и снизить потребительские качества АСУ ТП. Поэтому важно не забывать, что кроме серверов реального времени, обменивающихся данными с промышленными контроллерами, еще есть и серверы архивов, хранящие историю технологического процесса, а также серверы тревог (событий).

Важно сразу определить какие клиентских АРМ будут использованы для операторского управления техпроцессом, а какие – для анализа накопленных данных. Первые – привязать к серверу реального времени, а вторые к серверу архива.

Конечно, на практике, полностью разделить реальное время и историю, невозможно, т.к. операторы с управляющих АРМ также интересуются архивными данными на трендах, однако эту информацию могут дать тренды реального времени с буфером исторических данных. Именно такие тренды надо использовать на серверах реального времени, а исторические тренды – привязать к серверу истории.

Отдельного внимания требуют распределённые системы управления (РСУ).

Архитектура РСУ особенно полезна, если в АСУ ТП планируется активно работать с алармами (событиями). В этом случае я бы порекомендовал поставить дополнительный сервер событий в операторской. Этот сервер позволит привязать все алармы АСУ ТП к единой шкале времени и упорядочить их использование на клиентах.

Помните, что грамотно выбранная архитектура позволяет минимизировать нагрузку на серверы, обеспечить стабильность работы системы и упростить дальнейшее развитие АСУ ТП без существенных изменений программной платформы.

Как выбрать протокол обмена данными со SCADA?

SCADA система получает данные от контроллеров, измерительных устройств и других элементов автоматизированной системы управления через драйверы. Эти драйверы могут быть нативными или «обернутыми» в формат OPC и OPC UA.

Наиболее распространёнными промышленными протоколами считаются:

• Modbus TCP и Modbus RTU

• S7;

• BACnet;

• МЭК 60870-5-104;

• DCON

• SPODES

Modbus, DCON, S7 – это протоколы реального времени – они не содержат метки времени. Поэтому их можно использовать только в системах с быстрой и гарантированной связью. Если связь с контроллером нестабильная, то нужно использовать протокол, содержащий метки времени, например, МЭК 60870-5-104.

На практике Modbus часто применяется при нестабильной связи, с соответствующим результатом – информационными дырами и недовольным Заказчиком.

На практике проекты автоматизации редко строятся на оборудовании одного производителя. Даже в пределах одного предприятия могут одновременно использоваться различные типы ПЛК, счётчиков, преобразователей и интеллектуальных датчиков. Поэтому важно заранее убедиться, что выбранная SCADA система поддерживает необходимые протоколы связи либо имеет возможность их расширения.

Наиболее распространённая ситуация – модернизация существующей АСУ ТП. В таких проектах SCADA должна работать с уже установленным оборудованием, что делает поддержку драйверов особенно критичной. Отсутствие готового драйвера может привести к необходимости разработки дополнительных программных шлюзов или даже замене части оборудования.

Оба подхода применяются на п��актике, однако они по-разному влияют на производительность и сложность сопровождения системы.

Если проект предполагает развитие системы автоматизации, желательно заранее оценить доступность драйверов под новые типы оборудования. Это позволит избежать ограничений при масштабировании АСУ ТП.

Безопасность и резервирование SCADA

Отказоустойчивость становится критическим требованием для объектов с непрерывным технологическим процессом. В энергетике, химической промышленности и на инфраструктурных объектах остановка системы управления может привести к серьёзным потерям.

В таких проектах обычно применяется резервирование ключевых компонентов SCADA. Это может включать:

• горячее резервирование серверов реального времени;

• резервирование архивных серверов;

• дублирование сетевых каналов передачи данных.

Наличие встроенных механизмов резервирования в SCADA системе позволяет обеспечить непрерывность работы АСУ ТП даже при отказе отдельных элементов системы.

Как SCADA используется в цифровой трансформации предприятий?

Современные SCADA системы постепенно становятся частью единой цифровой экосистемы предприятия. Помимо диспетчеризации технологических процессов, они используются как источник данных для аналитических платформ, систем управления производством и корпоративных информационных решений.

Для реализации таких задач SCADA должна обеспечивать надёжную передачу данных и поддерживать стандартные интерфейсы интеграции. Это позволяет использовать технологическую информацию не только для управления оборудованием, но и для анализа эффективности производства, оптимизации энергопотребления и прогнозирования состояния оборудования

Закладываться на будущее развитие системы

Одной из распространённых ошибок является выбор SCADA исключительно по текущим задачам проекта. На момент внедрения система может полностью закрывать потребности предприятия, однако уже через несколько лет возникает необходимость расширения функционала SCADA и АСУ ТП. Если выбранное решение плохо масштабируется, модернизация может потребовать значительных затрат или полной замены программной платформы.

Другой частой проблемой становится недооценка требований к интеграции промышленной SCADA с внешними системами. Современные предприятия редко используют SCADA изолированно. Обычно система должна взаимодействовать с корпоративными информационными решениями, аналитическими платформами и программным обеспечением управления производством.

Выводы

Выбор SCADA системы является стратегическим решением для любого промышленного предприятия. Ошибки на этапе проектирования могут привести к увеличению затрат на внедрение и сопровождение АСУ ТП. Поэтому при выборе SCADA важно учитывать не только функциональные возможности программного обеспечения, но и его архитектуру, масштабируемость, возможности интеграции и перспективы развития системы автоматизации.

Комплексный подход к выбору SCADA позволяет создать устойчивую и гибкую систему управления технологическими процессами, которая будет эффективно работать на протяжении всего жизненного цикла процесса.

При написании материала брал картинки с https://www.tracemode.ru/По условиям копирайта ссылку сделал.