Структурные особенности SCADA-программ.

Современные SCADA-программы имеют 32-х разрядную арифметику и могут работать в клиент-серверной сетевой архитектуре. При этой архитектуре контроллеры по промышленной сети связаны с серверами, а клиенты (рабочие станции операторов) взаимодействуют по информационной сети с серверами. Такая архитектура для малых систем может быть локальной, тогда и сервер, и клиент размещаются на одном компьютере; а для больших систем - распределенной, тогда клиенты и серверы распределены по разным узлам информационной сети. Обычно, в больших системах при наличии многих серверов каждый клиент может информационно взаимодействовать с рядом серверов.

Важно отметить все усиливающуюся тенденцию включения SCADA-программы в более общий набор взаимосвязанных типовых программных пакетов, имеющих единые СУБД (реального времени и архивные) и совместно реализующих функции контроля и управления на разных иерархических уровнях производства. Примерный набор таких пакетов включает в себя:

- технологические языки программирования контроллеров (пакет программирования алгоритмов контроля и управления);

- SCADA-программу для оператора;

- SCADA-программу для инженерного персонала, реализующую только функции мониторинга;

- SCADA-программу для диспетчера всего производства, включающую в себя функции планирования и управления материальными и энергетическими потоками;

- комплект программно-логического управления периодическими и полунепрерывными технологическими процессами;

- систему обмена производственной информацией (текущими сигналами датчиков, наблюдаемыми событиями, архивными данными, графическими экранами SCADA-программы) средствами Internet/Intranet с удаленными пультами, разными системами внутри и вне предприятия, руководящим персоналом в любой точке планеты.

Современные SCADA-программы обычно состоят из набора самостоятельных программных модулей, каждый из которых выполняет свой комплекс задач и через единые типовые интерфейсы взаимодействует с другими модулями SCADA-программы. Иногда это взаимодействие реализуется через специальное ядро SCADA-программы, но чаще модули взаимодействуют непосредственно, используя типовую технологию COM/DCOM и объекты ActiveX. К примеру, возможен нижеследующий набор модулей:

- графический векторный редактор с библиотеками графических примитивов и динамизируемыми изображениями типовых производственных объектов;

- серверная станция с СУБД реального времени и архивом;

- модуль обработки событий и тревог;

- генератор отчетов;

- модуль конфигурирования и реализации трендов;

- модуль математических и логических операций (конфигуратор с библиотекой типовых программных модулей контроля и управления);

- модуль статистической обработки данных;

- модуль взаимосвязи в реальном времени между клиентом и сервером;

- модуль обмена данными с приложениями и другими системами;

- и т. д..

Каждая SCADA-программа содержит в своем составе, явно или неявно, две базовые подсистемы:

- инструментальный комплекс (система разработки) - среда разработки программного обеспечения, действующего в составе операторских станций;

- исполнительский комплекс (система исполнения) - среда работы операторских станций в реальном времени.

Инструментальный комплекс применяется при разработке программ операторских станций проектантами и системными интеграторами. Каждый экземпляр инструментального комплекса многократно используется для разработки операторских станций в разных проектах; применяется также персоналом, эксплуатирующим SCADA-программы на предприятиях для коррекций и модернизаций программного обеспечения станций.

Исполнительский комплекс поддерживает, как правило, работу программного обеспечения отдельной станции. Инструментальный комплекс технически, обычно, также может поддерживать работу операторской станции в реальном времени и может быть применен в качестве исполнительного на одном компьютере. В некоторых SCADA-программах инструментальный и исполнительный комплексы не разделены и представляют собой единое целое.

Повышение надежности работы SCADA-программы достигается диагностированием неисправностей и резервированием серверов, сетей, рабочих станций или отдельных исполняемых ими функций.

SCADA-программа обычно диагностирует обрывы сетей, соединяющих сервер с контроллерами и рабочих станций с сервером.

Горячее резервирование сервера ввода/вывода (сервера, связанного с контроллерами), чтобы не удваивать нагрузку на промышленную сеть, связывающую сервер с контроллерами, часто организуют следующим образом: резервный сервер каждый цикл получает все текущие данные от основного сервера, но если в очередной цикл данные от него не поступают (неисправность основного сервера), то резервный сервер сам подключается к промышленной сети и работает с нею до тех пор, пока он снова не начнет получать данные от основного сервера. Повышение надежности решения разных задач в сервере достигается также разделением функций сервера и разделением баз данных на отдельные группы задач: сервер работы с текущими сигналами ввода/вывода, сервер обработки графической информации, сервер поддержки отчетов, сервер обслуживания текущих событий и тревог.

Резервирование сетей, соединяющих рабочие станции с сервером и сервер с контроллерами, имеет ряд вариантов: возможно полное резервирование всех элементов сетей; возможно резервирование только физической среды передачи даных или только аппаратуры сети: сетевых контроллеров и повторителей; возможно резервирование связи сервера с контроллерами через дополнительные связи, минуя промышленную сеть, например, связями типа «точка к точке».

Резервирование рабочих станций достигается назначением для дублированных рабочих станций одних и тех же уровней доступа к информации и реализацией на них одних и тех же исполнительных комплексов SCADA-программы. Следует отметить, что поскольку все рабочие станции взаимозаменяемы, специальное их дублирование при наличии ряда рабочих станций, каждая из которых выполняет отдельные функции, не обязательно; при выходе из строя одной из рабочих станций ее функции передаются на одну из работающих, временно повышая ее нагрузку.