Тенденции развития аппаратных и программных средств scada -систем

Общие тенденции

Прогресс в области информационных технологий обусловил развитие всех 3-х основные структурных компонент систем диспетчерского управления и сбора данных - RTU, MTU и CS, что позволило значительно увеличить их возможности; так, число контролируемых удаленных точек в современной SCADA-системе может достигать 100 000 и более. На настоящий момент значение данного параметра практически не имеет ограничений.

Основная тенденция развития технических средств (аппаратного и программного обеспечения) SCADA - миграция в сторону полностью открытых систем. Открытая архитектура позволяет независимо выбирать различные компоненты системы от различных производителей; в результате - расширение функциональных возможностей, облегчение обслуживания и снижение стоимости SCADA-систем.

Удаленные терминалы

Главная тенденция развития удаленных терминалов (RTU) - увеличение скорости обработки и повышение их интеллектуальных возможностей. Современные терминалы строятся на основе микропроцессорной техники, работают под управлением операционных систем реального времени, при необходимости объединяются в сеть, непосредственно или через сеть взаимодействуют с интеллектуальными электронными датчиками объекта управления и компьютерами верхнего уровня.

Конкретная реализация RTU зависит от области применения. Для индустриальных и транспортных систем существует два конкурирующих направления в технике RTU - промышленные компьютеры и программируемые логические контроллеры (в русском переводе часто встречается термин «промышленные контроллеры») - PLC.

Промышленные компьютеры представляют собой, как правило, программно-совместимые с обычными коммерческими персональными компьютерами машины, но адаптированные для жестких условий эксплуатации - буквально для установки на производстве, в цехах, газокомпрессорных станциях и т.п. Адаптация относится не только к конструктивному исполнению, но и к архитектуре и схемотехнике, т.к. изменения температуры окружающей среды приводят к дрейфу электрических параметров.

В качестве операционной системы в промышленных РС, работающих в качестве удаленных терминалов, все чаще начинает применяться Windows NT, в том числе различные расширения реального времени, специально разработанные для этой операционной системы. Наиболее известными поставщиками промышленных компьютеров являются американские фирмы Xycom, Octagon Systems и тайваньские Advantech, Axiom.

Промышленные контроллеры (PLC) представляют собой специализированные вычислительные устройства, предназначенные для управления процессами (объектами) в реальном времени. Промышленные контроллеры имеют вычислительное ядро и модули ввода-вывода, принимающие информацию (сигналы) с датчиков, переключателей, преобразователей и контроллеров и осуществляющие управление процессом или объектом путем выдачи управляющих сигналов на приводы, клапаны, переключатели и другие исполнительные устройства. Современные PLC часто объединяются в сеть с помощью промышленных (индустриальных) шин (сетей), а программные средства, разрабатываемые для них, позволяют в удобной для оператора форме программировать и управлять ими или непосредственно, или через компьютер, находящийся на верхнем уровне SCADA-системы - диспетчерском пункте управления (MTU). Исследование рынка PLC показало, что наиболее развитыми архитектурой, программным обеспечением и функциональными возможностями обладают контроллеры фирм Siemens, Fanuc Automation, Allen-Bradley, Mitsubishi.

Много материалов и исследований по промышленной автоматизации посвящено конкуренции двух направлений - РС и PLC; каждый из авторов приводит большое количество доводов «за» и «против» по каждому направлению. Тем не менее, можно выделить основную тенденцию: там, где требуется повышенная надежность и управление в жестком реальном времени, применяются PLC. В первую очередь это касается применений в системах жизнеобеспечения (например, водоснабжение, электроснабжение), транспортных системах, энергетических и промышленных предприятиях, представляющих повышенную экологическую опасность. Индустриальные РС применяются преимущественно в менее критичных областях. 

Каналы связи

Каналы связи для современных диспетчерских систем отличаются большим разнообразием. Выбор конкретного решения зависит от архитектуры системы, расстояния между диспетчерским пунктом (MTU) и RTU, числа контролируемых точек, требований по пропускной способности и надежности канала, наличия доступных коммерческих линий связи.

Тенденцией развития CS как структурного компонента SCADA-систем можно считать использование не только выделенных каналов связи, но также и корпоративных компьютерных сетей и специализированных промышленных сетей (индустриальных шин). В современных промышленных, энергетических и транспортных системах большую популярность завоевали промышленные сети - специализированные быстродействующие каналы связи, позволяющие эффективно решать задачу надежности и помехоустойчивости соединений на разных иерархических уровнях автоматизации.