Современный уровень информационных технологий области промышленной автоматизации повышает актуальность вопроса разработки систем диспетчерского управления (диспетчеризации) и сбора данных – SCADA / HMI-систем (Supervisory Control And Data Acquisition / Human Machine Interface).

Прикладное программное обеспечение (ПО) SCADA / HMI предназначено для создания программ управления технологическими объектами. При необходимости в единую информационную сеть предприятия SCADA-программа позволяет интегрировать режим мониторинга. Ее взаимодействие с оператором происходит с помощью многооконного интерфейса.

Разрабатывая прикладное программное обеспечение на базе SCADA / HMI для реализации системы диспетчеризации, системный интегратор может использовать:
– прикладное программное обеспечение SCADA / HMI на базе стандартных средств настройки, включающие традиционные языки программирования;
– готовые (COTS – Commercial Off The Shelf) средства разработки прикладного программного обеспечения SCADA / HMI.

Наиболее приемлемым для эффективной разработки программ управления является второй вариант, при котором функциональные возможности прикладного программного обеспечения (SCADA-программы) учитывают все особенности технологического процесса и обеспечивают:
– автоматизированную разработку (дает возможность использования прикладного программного обеспечения Scada-систем для АСУ ТП без реального программирования);
– обмен информацией с устройствами АСУ ТП нижнего уровня;
– возможности управления технологическим процессом и регистрации сигналов о возникновении аварийных режимов;
– введение дополнительных функций управления параметрами технологического процесса, в том числе коэффициентов, характеризующих его работу;
– регулирование заданных параметров технологического процесса;
– архивирование базы данных измеренных параметров, просмотр графиков (трендов) изменения параметров технологического процесса;
– визуализацию технологических данных (графики, гистограммы)
– блокировка “ложных” действий оператора;
– ограничение доступа, в зависимости от должности оператора.

Основу многих SCADA-пакетов (Trace Mode, Citect, Factorylink, WinCC Scada, Scada Softlogic, Proficy HMI / SCADA – iFIX, Scada-система Контур, MoviconX) составляют типовые программные компоненты (база данных предыстории, ввода-вывода, аварийных ситуаций, реального времени) и администраторы (управление, доступа сообщений).

Технологии проектирования систем автоматизации с использованием различных SCADA / HMI-программ во многом схожи и включают:
– создание архитектуры системы автоматизации на базе конкретной SCADA / HMI (определение функций основных узлов в архитектуре системы автоматизации, возможность поддержки распределенной архитектуры, необходимость введения узлов системы автоматизации с горячим резервированием)
– создание прикладной программы управления на базе SCADA / HMI для каждого узла разработанной архитектуры системы автоматизации (разработка алгоритмов, совокупность которых описывает работу системы автоматизации)
-отладка приложения управления на базе SCADA / HMI в режиме эмуляции, а также реальном режиме работы SCADA-программы.

Одной из важных сторон является “открытость” SCADA / HMI-программ. “Открытость” программных комплексов SCADA / HMI является важным фактором в вопросах конкуренции на рынке промышленной автоматизации и диспетчеризации. Наиболее адекватной с встречаются трактовок термина «открытая система» является формулировка комитета IEEE POSIX 1003.0. Открытой SCADA-система является, если для нее определены возможные используемые форматы данных, а также интерфейс, который позволяет подключить к ней независимо разработаны, “внешние” программные (аппаратные) компоненты.

Основная причина, по которой открыта SCADA / HMI-система является преимущественно закрытой – это функциональная ограниченность даже очень большого, универсального программного продукта. Всегда найдется экзотический микропроцессорный контроллер, для которого нет соответствующих стандартных в рамках данной SCADA / HMI драйверов ввода-вывода (или уникальная программа, не поддерживает стандартных общепринятых интерфейсов, с которой обязательно необходимо наладить взаимодействие). Неотъемлемыми функциями SCADA / HMI является сбор данных с последующей передачей управляющих воздействий на объект, поэтому основные усилия разработчиков направлены на обеспечение своих систем достаточным количеством драйверов для беззатруднительного подключения многих известных контроллеров и других интеллектуальных устройств.

Концепция открытости предоставляет SCADA-программы независимость от производителя средств автоматизации. Это стимулирует конкуренцию на рынке АСУ ТП. Значимость открытости SCADA / HMI-систем объясняется необходимостью их беспроблемной интеграции с программными системами нижнего и верхнего уровней АСУ.

Производители аппаратного обеспечения с целью унификации работы их оборудования с открытыми системами комплектуют свои изделия серверами DDE (Dynamic Data Exchange) или OPC (OLE for Process Control). Стандарт OPC – открытый интерфейса обмена данными. Цель ОРС – разработка открытого интерфейса на основе таких стандартизированных технологий Windows, как OLE (Object Linking and Embedding), СОМ (Component Object Model), DCOM (Distributed COM). Такой интерфейс должен связывать между пользовательские приложения офисного и промышленного назначения. На сегодняшний день OPC de facto является стандартом отрасли систем промышленной автоматизации.

Для уровня управления предприятием SCADA / HMI-системы для АСУ ТП вполне можно применить и для создания MES-систем (Manufacturing Executing System). Такие возможности SCADA / HMI-систем, как отражение, архивирования данных, протоколирование хода производства успешно, широко внедряются для организации диспетчерских пунктов предприятий. Однако, специфика диспетчерского управления на уровне предприятия привела создателей SCADA / HMI-систем к разработке специальных программных пакетов для уровня управления предприятием. Важную роль при этом играет функция поддержки принятия решений перед перераспределением материально-энергетических потоков технологической схемы производства путем оценки результатов предполагаемых решений средствами моделирования. Процесс моделирования в таких системах соответствует стандарту ISA SP 88.01. (Batch Manufacturing Models).