데이터 수집 및 운영 제어 시스템(SCADA 시스템)

Supervisory Control and Data Acquisition System 또는 SCADA 시스템이라는 용어는 1980년대 후반에 등장했습니다. XX 세기. 그래픽 응용 프로그램이 설치된 개인용 컴퓨터를 운영자 콘솔로 사용하려는 첫 번째 시도와 동시에.

첫 번째 SCADA 시스템은 DOS 또는 Unix 운영 체제용으로 개발되었으며 하드웨어의 하드웨어 제한과 운영 체제의 그래픽 기능으로 인해 다소 겸손한 기능을 가졌습니다. SCADA 시스템은 Windows 3.11, X-Windows, Phantom 및 멀티태스킹 모드에서 필요한 프로세스 실행 속도를 달성할 수 있는 하드웨어와 같은 그래픽 인터페이스의 출현과 동시에 널리 퍼졌습니다.

SCADA 시스템이 최상위 소프트웨어 개발 도구로 등장한 이유는 Borland Delphi 및 기타 시각적 프로그래밍 시스템과 같은 시스템이 등장한 이유와 유사합니다.그들의 주요 임무는 소프트웨어 개발자의 일상적인 작업과 표준 인터페이스 및 기능을 설명하는 불필요한 부담을 덜어주는 것입니다. 동시에 SCADA 시스템의 사용이 그들이 상상하는 것처럼 개발자 자격 요건의 감소를 의미하지 않는다는 것을 이해해야 합니다.

시스템 구별 MMI(인간 기계 인터페이스) 그리고 SCADA, 둘 다 성공적으로 서로 독립적으로 개발하여 장치 시장에서 서로 다른 틈새를 점유 HMI(휴먼 머신 인터페이스).

MMI 시스템은 실제로 영숫자 화면과 키보드 또는 그래픽, 일반적으로 터치 스크린이 장착된 개별 장치 또는 기술 설치를 위한 로컬 제어 패널입니다.

대부분의 경우 MMI 장치는 특수 컨트롤러를 사용하여 구현되며 소프트웨어 부분은 추가 수정이나 변경을 의미하지 않습니다.

동시에 SCADA 시스템은 표준 개인용 컴퓨터 및 운영 체제의 사용을 포함하고 많은 실행 장치 및 기술 단위가 관련된 대규모 기술 프로세스를 관리하는 프로세스를 자동화하는 데 사용되며 다음 가능성을 지원합니다. 분산 애플리케이션 구현(여러 운영자 콘솔 사용) …

다양한 수준의 제어 시스템을 위한 소프트웨어 개발 도구 간에 구분이 없는 종단 간 프로그래밍 시스템이 존재하기 때문에 MMI와 SCADA 시스템 간에 명확한 선을 그리는 것은 불가능합니다.

SCADA 시스템의 목적과 기능적 구성을 설명하는 단일 표준의 부족과 "SCADA"라는 용어 자체의 해석 차이는 이 클래스의 시스템 분류 및 비교를 복잡하게 만듭니다.

다음과 같은 SCADA 시스템의 주요 그룹을 구분할 수 있습니다.

• 컨트롤러 제조업체에서 개발한 SCADA 시스템

• 독립 제조업체에서 개발한 SCADA 시스템

• SCADA 시스템은 종단 간 프로그래밍 시스템의 구성 요소입니다.

자체 SCADA 시스템을 개발하는 컨트롤러 장비 제조업체의 임무는 해당 제조업체의 컨트롤러를 사용하여 시각화 응용 프로그램을 개발하기 위한 도구를 최종 사용자에게 제공하는 것입니다.

이러한 시스템의 다음과 같은 주요 특성을 구분할 수 있습니다.

• 이러한 시스템의 인터페이스는 컨트롤러 장비용 소프트웨어 작성 수단의 인터페이스를 반복합니다.

• SCADA 시스템 구성 요소는 특정 제조업체의 제어 장비에서 받은 데이터와 함께 작동하도록 최적화되어 있습니다.

• 다른 제조업체의 장비와 데이터 교환을 위한 인터페이스가 제대로 구현되지 않았거나 사용하기 어렵습니다.

그러한 시스템의 전형적인 예는 다음과 같습니다. 지멘스 WinCC… 이러한 독점 시스템의 사용은 한편으로는 소프트웨어 개발 전문가 교육 비용을 최소화하지만 다른 한편으로는 시스템의 개발자와 최종 사용자를 특정 제조업체 또는 특정 제조업체에 엄격하게 구속합니다. 한 제조업체의 장비 라인.

또한 많은 제어 장비 제조업체는 소프트웨어 제품에 필요한 수준의 지원 및 유지 관리를 제공하지 않고 마케팅 목적으로 자체 SCADA 시스템을 개발해야 했습니다.

타사 SCADA 시스템은 프로세스 시각화 및 제어 응용 프로그램을 만들기 위한 가장 유연한 도구입니다. 이들의 장점에는 분산 및 분산 제어 시스템을 생성하기 위한 많은 기능 지원과 경쟁 제조업체를 포함하여 서로 다른 제조업체의 장비를 하나의 시스템으로 통합하는 기능이 포함됩니다.

실행 장비와 데이터를 교환하기 위해 이러한 시스템은 DDE 또는 OPC 인터페이스를 구현하는 소프트웨어 I/O 서버를 사용합니다. 이러한 SCADA 시스템의 확산과 자동화 도구 표준 준수의 필요성으로 인해 모든 컨트롤러 장비 개발자는 자신의 OPC 또는 DDE 소프트웨어 서버, 장비와 함께 배송되거나 주문할 수 있습니다.

종단 간 프로그래밍 시스템에는 제어 시스템의 통합 부분으로 운영자 스테이션 개발이 포함되므로 항상 SCADA 시스템의 개별 구성 요소가 포함됩니다. 그러나 전체 시스템이 전체적으로 작동하기 때문에 이러한 구성 요소는 엔드 투 엔드 프로그래밍 시스템의 다른 모듈의 구성 요소일 수도 있고 순수한 형태의 SCADA 시스템을 소프트웨어 제품으로 분리하는 것이 불가능할 수도 있습니다.

이러한 시스템은 두 가지 주요 차이점을 고려하여 컨트롤러 제조업체에서 개발한 SCADA 시스템과 동일한 장단점이 있습니다.

• 종단 간 프로그래밍 시스템의 필수 부분인 SCADA 시스템은 다른 제조업체의 소프트웨어 및 하드웨어와 실질적으로 상호 운용성이 없습니다.

• 그러한 애플리케이션에서 SCADA 시스템의 역할은 그래픽 인터페이스의 개발로 제한됩니다.

SCADA 시스템 구성 및 구조

SCADA 시스템 구성 및 구조

일반적으로 SCADA 시스템은 개발 환경과 실행 환경이라는 두 가지 별도의 소프트웨어 제품 세트로 구성됩니다.

개발 환경 기술 프로세스의 시각화를 위한 환경을 설계하고 구성하는 세트라고 합니다.

작업 중 환경 — 이것은 운전실에서 기술 프로세스의 시각화를 위한 프로그램 프로젝트 작업에 필요한 소프트웨어 제품 세트입니다.

이와 별도로 개발자와 운영자의 동일한 프로젝트로 작업하는 동안 개발 환경과 런타임 환경 간의 상호 작용 문제를 고려해야 합니다.

1. 개발자가 변경한 사항은 즉시 적용됩니다.

2. 런타임은 프로젝트 소스 코드에서 발견된 변경 사항을 반영합니다.

3. 변경 사항은 재부팅 또는 강제 실행 시 런타임에 반영됩니다.

첫 번째 유형의 상호 작용을 구현하면 상업적 프레젠테이션에서 제품의 기능을 매우 명확하고 효과적으로 보여줄 수 있으므로 최종 소프트웨어 제품에서 구현되는 경우가 있습니다. 그러나 실제 프로젝트로 작업할 때 그래픽 인터페이스의 일부가 누락되거나 컨트롤이 동적으로 움직일 수 있는 잠재적인 위험이 있습니다. 이와 관련하여 두 번째 및 세 번째 유형의 상호 작용 또는 이들의 조합이 가장 널리 퍼져 있습니다.

SCADA 시스템의 다음과 같은 주요 부분을 구분할 수 있습니다.

• 태그 베이스;

• 그래픽 디스플레이 모듈;

• 스크립트 프로세서;

• 경보 및 경고 시스템;

• 기술 프로세스 매개변수를 보관하기 위한 모듈입니다.

SCADA 시스템 태그 기술 프로세스 매개변수의 값과 속성을 저장하기 위한 객체입니다. 레이블을 "변수"라고 잘못 부르는 경우가 있습니다. 동시에 레이블의 개념은 개체 지향 프로그래밍 언어의 클래스 정의에 가장 가깝습니다.

그래픽 디스플레이 모듈은 프로젝트의 그래픽 인터페이스를 구현합니다. 일반적으로 그래픽 인터페이스는 그래픽 요소가 배치된 일련의 화면 형식입니다. 화면을 만드는 작업은 화면 모양에 그래픽 요소를 배치하고 해당 속성을 설정하는 작업으로 축소됩니다.

화면을 호출, 표시 및 종료하는 과정에서 그래픽 개체를 클릭하거나 개별 태그의 속성 또는 값을 변경하는 경우 계산 또는 작업을 수행해야 합니다. 스크립트 엔진… 일부 시스템에서는 스크립트를 "매크로" 또는 "스크립트"라고도 합니다.

자동화된 운영자 워크스테이션의 그래픽 인터페이스를 구현하는 대부분의 SCADA 시스템 스크립트는 그래픽 요소에 대한 마우스 클릭 핸들러입니다.

스크립트의 경우 다른 제조업체의 SCADA 시스템은 하나 이상의 언어를 제공합니다. 컨트롤러 제조업체에서 개발하거나 종단 간 프로그래밍 시스템의 일부로 개발된 시스템은 일반적으로 스크립팅과 쓰기에 동일한 프로그래밍 언어를 제공합니다. 컨트롤러 소프트웨어… 타사 SCADA 시스템은 종종 특수 매크로 스크립팅 언어를 제공합니다.

범용 프로그래밍 언어를 사용하면 추가 라이브러리 및 API에 액세스하여 복잡한 사용자 인터페이스와 비표준 데이터 작업 방법을 구현할 수 있습니다.

동시에 개발자는 매크로 언어가 연구되는 것과 동일한 방식으로 SCADA 시스템 구성 요소 작업을 위한 사례 연구 기능 라이브러리를 사용해야 하며 구현된 코드는 잠재적으로 위험하거나 타사 기능에서 오류를 상속할 수 있습니다. 도서관 .

경보 시스템 허용 한계를 벗어난 프로세스 매개변수 값을 작업자에게 알리기 위한 것입니다. 일반적으로 각 기술 매개변수에 대해 알림이 표시되는 두 가지 유형의 설정(각각 긴급 및 경고 설정)을 설정할 수 있습니다.

시스템의 기능에 따라 이러한 설정은 하나 이상의 기준에 따라 설정됩니다.

• 범위를 벗어났습니다. 이 경우 상한 및 하한 경고 값과 상한 및 하한 경보 값이 있습니다.

• 어떤 가치의 공칭 가치로부터의 편차. 설정 값에서 최소 및 최대 허용 편차를 분배하십시오.

• 프로세스 매개변수 값의 최대 허용 변경 비율을 설정합니다. 허용 범위 설정 값은 절대 단위로 지정되며 공칭 편차와 변화율은 절대 단위와 현재 또는 설정값의 백분율로 지정할 수 있습니다.

하나의 기술 프로세스에 대해 비상 및 경고 설정값이 설정되는 매개변수의 수가 많을 수 있기 때문에 SCADA 시스템에서는 기술적으로 제어되는 매개변수를 그룹으로 결합하고 우선 순위 수준을 설정할 수 있습니다. 세트 포인트.

주요 작업 백업 모듈 — 비교적 짧은 기간 동안 모니터 화면에 기술 매개변수(Trends)의 그래프를 표시하고 간단한 보고서를 작성하는 기능 제공 SCADA 시스템의 값을 보관하는 모듈은 다음 기능을 제공해야 합니다.

• 특정 빈도 또는 변경으로 로컬 데이터베이스에 값을 보관합니다.

• 변경 시 값을 보관할 때 — 보관을 위해 불감대를 설정할 수 있습니다.

• 로컬 데이터베이스 크기 제한을 설정합니다.

• 값을 저장할 시간 설정;

• 자동 모드에서 저장 시간 또는 데이터베이스 크기가 초과되면 오래되거나 가장 오래된 값을 제거하기 위해 일상적인 유지 관리를 수행합니다.

• 아카이브 값의 그래프를 작성하고 보기 위한 인터페이스의 가용성;

• 값 테이블 형식으로 지정된 기간 동안 매개 변수 값을 내보내는 시스템의 가용성.