Сучасний рівень інформаційних технологій галузі промислової автоматизації підвищує актуальність питання розробки систем диспетчерського управління (диспетчеризації) і збору даних – SCADA / HMI-систем (Supervisory Control And Data Acquisition / Human Machine Interface).
Прикладне програмне забезпечення (ПО) SCADA / HMI призначене для створення програм управління технологічними об’єктами. При необхідності в єдину інформаційну мережу підприємства SCADA-програма дозволяє інтегрувати режим моніторингу. Її взаємодія з оператором відбувається за допомогою многооконного інтерфейсу.
Розробляючи прикладне програмне забезпечення на базі SCADA / HMI для реалізації системи диспетчеризації, системний інтегратор може використовувати:
– прикладне програмне забезпечення SCADA / HMI на базі стандартних засобів налагодження, що включають традиційні мови програмування;
– готові (COTS – Commercial Off The Shelf) кошти розробки прикладного програмного забезпечення SCADA / HMI.
Найбільш прийнятним для ефективної розробки програм управління є другий варіант, при якому функціональні можливості прикладного програмного забезпечення (SCADA-програми) враховують всі особливості технологічного процесу і забезпечують:
– автоматизовану розробку (дає можливість використання прикладного програмного забезпечення Scada-систем для АСУ ТП без реального програмування );
– обмін інформацією з пристроями АСУ ТП нижнього рівня;
– можливості управління технологічним процесом і реєстрації сигналів про виникнення аварійних режимів;
– введення додаткових функцій управління параметрами технологічного процесу, в тому числі коефіцієнтів, що характеризують його роботу;
– регулювання заданих параметрів технологічного процесу;
– архівування бази даних виміряних параметрів, перегляд графіків (трендів) зміни параметрів технологічного процесу;
– візуалізацію технологічних даних (графіки, гістограми);
– блокування “помилкових” дій оператора;
– обмеження доступу, залежно від посади оператора.
Основу багатьох SCADA-пакетів (Trace Mode, Citect, Factorylink, WinCC Scada, Scada Softlogic, Proficy HMI / SCADA – iFIX, Scada-система Контур, MoviconX) складають типові програмні компоненти (база даних передісторії, введення-виведення, аварійних ситуацій, реального часу) і адміністратори (управління, доступу, повідомлень).
Технології проектування систем автоматизації з використанням різних SCADA / HMI-програм багато в чому схожі і включають:
– створення архітектури системи автоматизації на базі конкретної SCADA / HMI (визначення функцій основних вузлів в архітектурі системи автоматизації, можливість підтримки розподіленої архітектури, необхідність введення вузлів системи автоматизації з гарячим резервуванням);
– створення прикладної програми управління на базі SCADA / HMI для кожного вузла розробленої архітектури системи автоматизації (розробка алгоритмів, сукупність яких описує роботу системи автоматизації);
-отладка прикладної програми управління на базі SCADA / HMI в режимі емуляції, а також реальному режимі роботи SCADA-програми.
Однією з важливих сторін є “відкритість” SCADA / HMI-програм. “Відкритість” програмних комплексів SCADA / HMI є важливим фактором у питаннях конкуренції на ринку промислової автоматизації та диспетчеризації. Найбільш адекватною з зустрічаються трактувань терміна “відкрита система” є формулювання комітету IEEE POSIX 1003.0. Відкритої SCADA-система є, якщо для неї визначено можливі використовувані формати даних, а також інтерфейс, який дозволяє підключити до неї незалежно розроблені, “зовнішні” програмні (апаратні) компоненти.
Основна причина, по якій відкрита SCADA / HMI-система є переважно закритою – це функціональна обмеженість навіть дуже великого, універсального програмного продукту. Завжди знайдеться екзотичний мікропроцесорний контролер, для якого немає відповідних стандартних в рамках даної SCADA / HMI драйверів вводу-виводу (або унікальна програма, що не підтримує стандартних загальноприйнятих інтерфейсів, з якої обов’язково необхідно налагодити взаємодію). Невід’ємними функціями SCADA / HMI є збір даних з подальшою передачею керуючих впливів на об’єкт, тому основні зусилля розробників спрямовані на забезпечення своїх систем достатньою кількістю драйверів для беззатруднітельного підключення багатьох відомих контролерів та інших інтелектуальних пристроїв.
Концепція відкритості надає SCADA-програми незалежність від виробника засобів автоматизації. Це стимулює конкуренцію ринку АСУ ТП. Значимість відкритості SCADA / HMI-систем пояснюється необхідністю їх безпроблемної інтеграції з програмними системами нижнього і верхнього рівнів АСУ.
Виробники апаратного забезпечення з метою уніфікації роботи їх обладнання з відкритими системами комплектують свої вироби серверами DDE (Dynamic Data Exchange) або OPC (OLE for Process Control). Стандарт OPC – відкритий інтерфейсу обміну даними. Мета ОРС – розробка відкритого інтерфейсу на основі таких стандартизованих технологій Windows, як OLE (Object Linking and Embedding), СОМ (Component Object Model), DCOM (Distributed COM). Такий інтерфейс повинен пов’язувати між користувальницькі додатки офісного та промислового призначення. На сьогоднішній день OPC de facto є стандартом галузі систем промислової автоматизації.
Для рівня управління підприємством SCADA / HMI-системи для АСУ ТП цілком можна застосувати і для створення MES-систем (Manufacturing Executing System). Такі можливості SCADA / HMI-систем, як відображення, архівування даних, протоколювання ходу виробництва успішно, широко впроваджуються для організації диспетчерських пунктів підприємств. Однак, специфіка диспетчерського управління на рівні підприємства привела творців SCADA / HMI-систем до розробки спеціальних програмних пакетів для рівня управління підприємством. Важливу роль при цьому відіграє функція підтримки прийняття рішень перед перерозподілом матеріально-енергетичних потоків технологічної схеми виробництва шляхом оцінки результатів передбачуваних рішень засобами моделювання. Процес моделювання в таких системах відповідає стандарту ISA SP 88.01. (Batch Manufacturing Models).