Sistemi u realnom vremenu - lejla-bm.com.ba · PLC (eng. Programmabile Logic Controler) je ure đaj...

5/21/2015

1

Sistemi u realnom vremenu

SCADA sistemiVanr.Prof Dr. Lejla Banjanović-Mehmedović

Sistemi u realnom vremenu 12

Copyright: Lejla Banjanovic-Mehmedovic

Uvod u SCADA sisteme

•SCADA sistemi (Supervisory Control And Data Acquisition) suprogramska podrška za nadzor i upravljanje industrijskim procesima.

• SCADA podrazumijeva cijeli spektar opreme, sistema i rješenja kojaomogućava prikupljanje podataka o nekom procesu-udaljenomsistemu, obradu istih, nadzor i u pojedinim slučajevima reagovanje naadekvatan način.



5/21/2015

2

� Osnovni ciljevi SCADA sistema su:� nadzor i upravljanje sistemima,

� efektivno upravljanje resursima sistema,

� prikupljanje i memorisanje podataka,

� smanjenje potrebe za fizičkim prisustvovanjem u određenim dijelovima sistema,

� snižavaju troškove rada tehnološkog procesa i povećavaju sigurnost rada,

� omogućava nadogradnju mnogih dodatnih funkcija, dalji razvoj i unaprijeđenje.




SCADA sistemi se koriste:� U gotovo svim industrijskim procesima- proizvodnjičelika, hemijska industrija, rafinerije nafte i plina,nuklearke, itd.

� U energetici-za nadzor, kontrolu i praćenje radaelektroenergetskih sistema.

� U sistemu prometa i komunikacija, sistemi prečiščavanjavode i vodosnabdijevanje, sigurnosni sistemi,mehatronički sistemi.




5/21/2015

3

� SCADA sistemi se međusobno razlikuju po specifičnim namjenama i prilagođenosti pojedinoj industrijskoj grani.

� Hiljade instaliranih SCADA sistema u svijetu pokazuju da one mogu biti potpuno različite u smislu njihove strukture, ali istovremeno imaju zajedničke temeljne elemente i zajedničku temeljnu namjenu-nadgledanje, upravljanje i prikupljanje podataka.




� Najpoznatije kompanije i njihovi proizvodi:� ABB : MircoSCADAPro, Process Portal, OperatorIT� Siemens: WinCC, ProTool/Pro� National Instruments: LabView,� ...

SCADA-proizvođači



5/21/2015

4

� Monolitski SCADA sistemi “ mainframe” sistemi

� nerazvijene mreže,

� nepostojanje modernih protokola za komunikaciju,

� slaba redundancija,

� reagovanje na greške koje su se već desile.

7

Podjela SCADA sistema po generacijama



� Distribuirani SCADA sistemi– minijaturizacija,

� LAN mreže, više stanica, stanice su imale raznovrsnije funkcije,

� protokoli za komunikaciju su bili još uvijek “vlasničke” prirode,

� povećana procesna snaga i bolja redundantnost.

8




5/21/2015

5

� Umreženi SCADA sistemi� blisko vezani za arhitekturu druge

generacije,

� otvoreni standardi za komunikaciju,

� korištenje WAN mreže,

� mogućnost prevazilaženja većih padova sistema.

9




� Temeljna SCADA• primjer: kontrola temperature prostorije, robot

u automobilskoj industriji.� Distribuirani SCADA

• primjer: sistem za nadzor cesti, sigurnosnisistem.

� Umrežena SCADA• primjer: energetski distribuirani sistemi.

Primjeri SCADA sistema po veličini



5/21/2015

6

SCADA sistemi obuhvataju više funkcionalno povezanihcjelina:� Hardverski podsistem - obuhvata cjelokupan hardver koji se

instalira za potrebe nadzora i upravljanja (računarska oprema,programabilni kontroleri, hardver za komunikaciju, davači, modemi,kablovi, ...),

� Softverski podsistem - obuhvata cjelokupan softver uključujući ipomoćne programe kojima se kontroliše rad cjelokuponog hardvera,

� Komunikacioni podsistem - obuhvata softver i hardver zapovezivanje elemenata SCADA sistema,

� Tehnološki proces - predstavlja sistem u kojem se želi nadzor,upravljanje i akvizicija podataka instaliranjem SCADA sistema.

Funkcionalne komponente SCADA sistema



Hardwerski podsistem SCADA sistema

SCADA sistem se sastoji od nekoliko cjelina:

• Centralna jedinica ili Master Terminal Unit (MTU)

• Remote Terminal Unit (RTU) i PLC-ovi

• Komunikacijska mreža

• InstrumentacijaSistemi u realnom vremenu 12


5/21/2015

7

� Najviši nivo SCADA lanca predstavlja centralna jedinica (eng. master terminal unit, MTU ),

� MTU je računar na kome se realizuje nadzor i upravljanje različitim udaljenim procesima. U centralnoj jednici vrši se prikupljanje podataka i to periodično, inicirano određenim događajima ili na zahtjev operatera.

� Sve informacije, bilo da su vezane za stanja procesa, komunikaciju, preduzete upravljačke akcije, greške i sl., slivaju se u bazu podataka. Na osnovu ovih podataka dobija se informacija o trenutnom stanju sistema, analizira se performansa, formiraju različiti izvještaji i arhiviraju se odgovarajući podaci.

Hardwerski podsistem SCADA sistema–Centralna stanica



U zavisnosti od veličine sistema možemo imati i više centralnih jedinica vezanih za jedno postrojenje.

Hardwerski podsistem SCADA sistema–Centralna jedinica



5/21/2015

8

� Remote Terminal Units (RTU) su mali uređaji namijenjeni isključivo za korištenje u vanjskim prostorima i industrijskim sredinama.

� RTU-ovi (eng. “Remote Telemetry Units” - udaljene telemetrijske jedinice) omogućavaju pretvaranje električnih signala primljenih iz mjernih jedinica, u jezik, koji predstavlja formu prenosa podataka preko komunikacionog kanala.

� U SCADA sistemu, RTU izvršava specifične zadatke:� operacije nad kontrolnim tačkama� postavljanje nivoa analognih izlaza � odziv na određene zahtijeve� obezbjeđuje informacije tipa statusa� akumulira podatke za glavnu stanicu.

Hardwerski podsistem SCADA sistema - RTU



� PLC (eng. Programmabile Logic Controler) je uređaj koji se koristi za automatski monitoring i kontrolu industrijskih uređaja.

� Može biti korišten samostalno ili u kombinaciji sa SCADA ili drugim sistemima.

� PLC dodaje programsku podršku u formi logičkih procedura koje se izvršavaju u tačno određenim uslovima karakterističnim za dati uređaj kojim PLC upravlja.

Hardwerski podsistem SCADA sistema - PLC



5/21/2015

9

� Termin RTU će biti korišten za uređaj/sistem kojim se upravlja na daljinu.

� Kada taj uređaj uključuje automatsku programsku kontrolu onda se taj uređaj obično naziva PLC.

Hardwerski podsistem SCADA sistema – RTU vs. PLC



� Komunikacijska mreža ostvaruje vezu između centralne terminalne stanice (MTU-a) i udaljenih stanica (RTU-a) i vrši prijenos podataka između njih.

� Ona može biti izvedena� radio komunikacijom (primjerena velikim udaljenostima RTU-a

i MTU-a)� putem telekomunikacijske mreže (sa običnim modemima ili

modemima spojenim poprečnim vezama). Ako nam ne treba stalna veza sa RTU-om koristimo obične modeme jer je to jeftinija solucija.

� položenim vodovima (najviše u industriji, tj. na kratkim udaljenostima unutar postrojenja).

Hardwer SCADA sistema -Komunikacije



5/21/2015

10

� Komunikacioni sistemi se prema vrsti medija mogu podijeliti nažične, bežične I optičke.

� Primjeri ži čnih komunikacijski sistema su postojeće telefonske linije, zakupljene telefonske linije, mreže užih područja (LAN,RS485), internet i druge. Velika prednost LAN i RS485 mreža je njihova potpuna nezavisnost. Ipak one se primjenjuju samo u uslovima gdje je udaljenost između objekata komunikacije limitirana (fabrički krug).

� Bežični komunikacioni kanali su podložni interferenciji, iščezavanju i gušenju signala što zahtjeva primjenu robusnih komunikacionih protokola.

� Optički komunikacioni sistemi su otporni na bilo kakvu vrstu elektromagnetne interferencije obzirom da optički kablovi za prijenos signala koriste svjetlost umjesto elektriciteta.

Hardwer SCADA sistema -Komunikacije



� LAN je komunikacijski put između računara, servera, terminala, radnih stanica i razne druge inteligentne periferne opreme.

� LAN omogućava ograničenom broju korisnika pristup uređajima.

� Ethernet je najčešće korišteni LAN jer je jeftin i jednostavan za upotrebu.

SCADA sa LAN mrežom



5/21/2015

11

� WAN (eng. Wide Area Network –mreža velike površine) povezujecentralni računar sa multiplekserimai može se smatrati kičmomdistribuiranog SCADA sistema.

� Može da sadrži komunikacijskemedije poput: optičkog kabla, radioili satelitske veze (u zavisnosti oddistribuiranosti SCADA sistema).

� Veoma je bitno pravilnodimenzionirati WAN linkove kako bimogli nositi WAN saobraćaj.

Upotreba WAN-a u SCADA sistemu

Kružni način povezivanja WAN-a



• Mjerači nivoa u rezervoaru, mjerači protoka vode, odašiljači položaja ventila, odašiljači temperature, mjerači utroška energije i mjerači pritiska

• Analitički instrumenti• Dijagramski snimači, digitalni indikatori, rekorderi,

procesni kontroleri• Aktuatori i pozicioneri (električni aktuatori na

ventilima, kontroleri rada motora i uređaji za hemijsko doziranje)

Hardwerski podsistem SCADA sistema - Instrumentacija



5/21/2015

12

Senzori i instrumenti: gore lijevo mjerači nivoa, gore desno senzori za pritisak, dole lijevo mjerači temperature, dole desno analitički instrumenti

Hardwer SCADA sistema-Instrumentacija



Kod SCADA sistema funkcije upravljanja sedijele na:1. Lokalno upravljanje – može biti ručno ili

automatsko2. Daljinsko upravljanje – može biti ručno ili

automatsko

Upravljanje SCADA sistemima



5/21/2015

13

� Ručno upravljanje na lokalnom nivou se koristi u slučaju padakompletnog SCADA sistema, direktnim komandovanjem izvršnimorganima od strane obučenih lica. Zato se u nekim prilikama,pored SCADA sistema, ostavljaju kontrolni ormari preko koga seproces ranije ručno vodio.

� Automatsko upravljanje na lokalnom nivou realizuje PLC iliFPGA kontroler, uz pomoć programa koji je u njega učitan. Ovoomogućuje nesmetano vođenje procesa i u slučaju prekidakomunikacije sa ostalim djelovima SCADA-e.

� Ručno upravljanje na daljinu predstavlja akcije operatera iznadzorno-upravljačkog centra, na osnovu podataka koji su muprezentovani na ekranu.

� Automatsko upravljanje na daljinu SCADA realizuje putemspecijalnog softvera koji sadrži upravljačke algoritme, koristeći seinformacijama iz baze podataka.

Upravljanje SCADA sistemima



Sistemi u realnom vremenu - lejla-bm.com.ba · PLC (eng. Programmabile Logic Controler) je ure đaj...

Documents

Transcript of Sistemi u realnom vremenu - lejla-bm.com.ba · PLC (eng. Programmabile Logic Controler) je ure đaj...