Po zainstalowaniu oprogramowania do sterowania procesami technologicznymi oraz akwizycji danych (SCADA), aby w pełni wykorzystać ten system informatyczny, użytkownik musi wykonać kilka działań.
Informatyczne systemy sterowania procesami technologicznymi oraz akwizycji danych (ang. Supervisory Control And Data Acquisition – SCADA) mają za zadanie wspomagać pracę operatorów w takich działaniach, jak wydawanie poleceń, reagowanie na alarmy, generowanie raportów, oraz w innych działaniach niezbędnych do prowadzenia procesu. Jednak aby w pełni wykorzystać możliwości systemu SCADA, operator musi zrozumieć, czym są dwa główne elementy oprogramowania SCADA – serwer i klient.
Serwery SCADA są odpowiedzialne za realizację kluczowych funkcji systemu sterowania, takich jak transmisja danych (bezpośrednia lub za pomocą serwera OPC), tworzenie grafiki, generowanie alarmów, cyberbezpieczeństwo, przechowywanie danych, generowanie raportów oraz innych niezbędnych funkcji. Natomiast klient jest odpowiedzialny za wyświetlanie informacji, które są zbierane i generowane przez serwer SCADA. Klient ponadto przekazuje polecenia operatora do serwera SCADA oraz wyświetla trendy i raporty.
Każde oprogramowanie serwerów SCADA ma zintegrowaną funkcjonalność klienta. Po zakończeniu programowania i konfiguracji użytkownik musi jedynie włączyć tryb „RUN” („uruchom”) i system zaczyna pracę. Dodatkowe licencje klientów są wymagane tylko wtedy, gdy w fabryce są dwie stacje robocze lub więcej albo gdy dyrekcja fabryki chce odizolować serwer.
Większość producentów systemów SCADA dostarcza dwa serwery redundantne, jedynie kilku z nich oferuje redundancję potrójną. Natomiast jeżeli chodzi o klientów, to użytkownik może ich posiadać dowolną liczbę. Klienci mogą być podłączeni lokalnie, zdalnie lub za pomocą sieci WAN, a także przez Internet jako klienci Web (rys. 1).
Serwery SCADA są odpowiedzialne za kluczowe funkcje systemu sterowania, takie jak transmisja danych (bezpośrednia lub za pomocą serwera OPC), tworzenie grafiki, generowanie alarmów, cyberbezpieczeństwo, przechowywanie danych, generowanie raportów oraz inne niezbędne funkcje.
Tworzenie programu sterującego systemem SCADA
Po zainstalowaniu serwera SCADA XYZ na komputerze PC i uruchomieniu oprogramowania należy kliknąć „File” (Plik), a następnie „New project” (Nowy projekt). Wykorzystanie skomplikowanego menu, które jest wyświetlane na ekranie, do otrzymania pożądanego wyniku końcowego może się wydawać przytłaczające, jednak sytuacja w rzeczywistości jest do opanowania. Aby zrealizować proces tworzenia programu sterującego systemem SCADA, należy wykonać cztery kroki.
1. Zdefiniowanie połączeń
Serwer SCADA, aby połączyć się z jakimkolwiek urządzeniem (lub serwerem OPC) w celu odczytu/zapisu danych, musi posiadać dwie informacje:
-> Jakiego protokołu użyć? Szeregowego Modbus, DNP3, klienta OPC czy innego?
-> Jakiego połączenia/portu użyć? Szeregowego czy typu Ethernet, i którego portu?
W poniższym przykładzie wybrano klienta OPC i połączenie programowe (fot. 1).
2. Zdefiniowanie źródła danych
Należy określić adres urządzenia typu slave. Może to być adres węzła dla połączenia szeregowego, adres IP dla połączenia sieciowego Ethernet, nazwa serwera OPC i adres IP hosta w przypadku OPC. W naszym przykładzie nazwa serwera OPC to ABC OPC, zaś adres IP hosta to adres komputera lokalnego, co oznacza, że istnieje on w tym samym komputerze co oprogramowanie SCADA.
3. Zdefiniowanie tagów
Tagi to zastępcze symbole informacji w serwerach SCADA. Są podobne do pozycji OPC z wyjątkiem tego, że mogą być stosowane zarówno tagi wewnętrzne (na przykład wyniki obliczeń dokonywanych przez skrypty SCADA), jak i zewnętrzne (informacje z komputerów PC lub serwerów OPC).
Każdy tag ma trzy kluczowe parametry:
-> nazwę – unikatowa nazwa, której użyje system SCADA do wywoływania informacji przechowywanych w tej lokalizacji,
-> adres – jest to lokalizacja tej informacji w pamięci urządzenia typu slave lub nazwa pozycji OPC,
-> typ danych – dane mogą być rzeczywiste, całkowite, logiczne etc.
Zależnie od używanego oprogramowania należy odszukać miejsce w bazie danych tagów, posiadającej nazwę określoną podczas konfiguracji oprogramowania SCADA, katalog tagów, pozycję „zarządzanie tagami” („tag management”) lub podobne. Następnie utworzyć nowy tag i wprowadzić jego nazwę, np. „TankTemp” (Temperatura w zbiorniku), a wtedy ten adres będzie obsługiwany przez serwer OPC. W wyniku tych działań otrzymamy ciąg oznaczeń, pokazanych poniżej:
Kanał. Urządzenie. Grupa. Pozycja
Oznacza to:
Channel1 – Modbus.PLC – Slave01. Tank. TankTemperature
(Kanał1 – komunikacja przy pomocy protokołu Modbus. Sterownik PLC – urządzenie Slave01. Zbiornik. Temperatura w zbiorniku).
Typem danych będą dane rzeczywiste (zmiennoprzecinkowe) lub całkowite, w zależności od tego, jak zostało wykonane skalowanie i jaki typ danych został użyty w serwerze OPC.
4. Zdefiniowanie wyświetlanych symboli graficznych
Teraz oprogramowanie SCADA wie już, jakie informacje ma pozyskiwać i w jaki sposób. Nadszedł czas na wyświetlenie tych informacji na ekranie. Aby utworzyć nowy symbol graficzny, należy wejść do biblioteki symboli, wybrać symbol zbiornika, symbol przyrządu pomiarowego i umieścić je na ekranie (fot. 2).
Następnie należy otworzyć okno konfiguracji przyrządu pomiarowego, odszukać właściwości o nazwie „Data source” (źródło danych), „tag” (tag) lub podobne i wprowadzić nazwę tagu.
Teraz, jeśli użytkownik uruchomi oprogramowanie SCADA w trybie „RUN”, to przyrząd pomiarowy, w tym przypadku termometr, zacznie wyświetlać temperaturę w zbiorniku w czasie rzeczywistym.
Inne korzyści z systemu SCADA
Odtąd możliwości oferowane przez oprogramowanie SCADA są nieomal nieograniczone. Wykorzystując ten sam tag o nazwie „TankTemp”, użytkownicy mogą wyświetlać go na wiele różnych sposobów i generować różne typy alarmów, które ostrzegają operatora przed nieprawidłowościami w działaniu obsługiwanych przez niego urządzeń (przekroczenie wartości granicznych, odchylenia parametrów, prędkość zmian różnych wielkości etc.). Użytkownicy mogą także tworzyć wykresy przebiegów temperatury i innych zmiennych w czasie. Użytkownicy mogą wreszcie dać operatorowi wgląd w zmienność realizowanego procesu technologicznego lub okresowo przechowywać wartość temperatury w zbiorniku na potrzeby późniejszego generowania raportów.
Shady Yehia jest założycielem i autorem blogu The Control Blog. Pracuje na stanowisku menedżera ds. ofertowania produktów z branży pomiarów, automatyki i sterowania w firmie zajmującej się integracją technologii procesów. Firma ta ma siedzibę w Katarze i działa w regionie EMEA (Europa, Bliski Wschód i Afryka).