डाटा अधिग्रहण और परिचालन नियंत्रण प्रणाली (SCADA सिस्टम)

सुपरवाइजरी कंट्रोल एंड डेटा एक्विजिशन सिस्टम या SCADA सिस्टम शब्द 1980 के दशक के अंत में दिखाई दिया। XX सदी। ऑपरेटर कंसोल के रूप में उन पर स्थापित ग्राफिकल एप्लिकेशन वाले पर्सनल कंप्यूटर का उपयोग करने के पहले प्रयासों के साथ-साथ।

पहले एससीएडीए सिस्टम को डॉस या यूनिक्स ऑपरेटिंग सिस्टम के लिए विकसित किया गया था और हार्डवेयर की हार्डवेयर सीमाओं और ऑपरेटिंग सिस्टम की ग्राफिकल क्षमताओं दोनों के कारण मामूली क्षमताएं थीं। एससीएडीए सिस्टम विंडोज 3.11, एक्स-विंडोज, फैंटम और हार्डवेयर जैसे ग्राफिकल इंटरफेस की उपस्थिति के साथ-साथ व्यापक हो गए हैं जो आपको मल्टीटास्किंग मोड में प्रक्रियाओं के निष्पादन की आवश्यक गति प्राप्त करने की अनुमति देता है।

SCADA सिस्टम के शीर्ष-स्तरीय सॉफ़्टवेयर डेवलपमेंट टूल के रूप में उभरने का कारण बोरलैंड डेल्फी और अन्य विज़ुअल प्रोग्रामिंग सिस्टम जैसे सिस्टम के उद्भव के कारणों के समान है।उनका मुख्य कार्य नियमित रूप से सॉफ्टवेयर डेवलपर्स को राहत देना है और वास्तव में मानक इंटरफेस और कार्यों का वर्णन करने का बेकार बोझ है। साथ ही, यह समझा जाना चाहिए कि एससीएडीए सिस्टम का उपयोग डेवलपर की योग्यता के लिए आवश्यकताओं में कमी नहीं करता है, जैसा कि वे कल्पना करने की कोशिश करते हैं।

व्यवस्थाओं में भेद कीजिए एमएमआई (मैन मशीन इंटरफेस) और स्काडा, क्योंकि वे दोनों सफलतापूर्वक एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से विकसित हुए, डिवाइस बाजार में अलग-अलग जगहों पर कब्जा कर लिया एचएमआई (मानव मशीन इंटरफेस).

MMI सिस्टम वास्तव में व्यक्तिगत उपकरणों या तकनीकी प्रतिष्ठानों के लिए स्थानीय नियंत्रण पैनल हैं, जो अल्फ़ान्यूमेरिक स्क्रीन और कीबोर्ड या ग्राफिक से लैस हैं, आमतौर पर स्क्रीन को छूते हैं।

ज्यादातर मामलों में, MMI डिवाइस को एक विशेष नियंत्रक का उपयोग करके कार्यान्वित किया जाता है, और इसका सॉफ़्टवेयर भाग कोई अतिरिक्त संशोधन या परिवर्तन नहीं करता है।

साथ ही, एससीएडीए सिस्टम में मानक व्यक्तिगत कंप्यूटर और ऑपरेटिंग सिस्टम का उपयोग शामिल है, बड़ी तकनीकी प्रक्रियाओं के प्रबंधन की प्रक्रिया को स्वचालित करने के लिए उपयोग किया जाता है, जिसमें बड़ी संख्या में कार्यकारी उपकरण और तकनीकी इकाइयां शामिल होती हैं, और संभावना का समर्थन भी करती हैं वितरित अनुप्रयोगों को लागू करना (कई ऑपरेटर कंसोल का उपयोग करके) ...

एंड-टू-एंड प्रोग्रामिंग सिस्टम के अस्तित्व के कारण MMI और SCADA सिस्टम के बीच एक स्पष्ट रेखा खींचना असंभव है जिसमें नियंत्रण प्रणाली के विभिन्न स्तरों के लिए सॉफ़्टवेयर डेवलपमेंट टूल के बीच अक्सर कोई अंतर नहीं होता है।

SCADA सिस्टम के उद्देश्य और कार्यात्मक संरचना का वर्णन करने वाले एकल मानक की कमी और "SCADA" शब्द की व्याख्याओं में अंतर स्वयं इस वर्ग की प्रणालियों के वर्गीकरण और तुलना को जटिल बनाता है।

SCADA सिस्टम के निम्नलिखित मुख्य समूहों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

• नियंत्रक निर्माताओं द्वारा विकसित SCADA सिस्टम;

• स्वतंत्र निर्माताओं द्वारा विकसित एससीएडीए सिस्टम;

• SCADA सिस्टम एंड-टू-एंड प्रोग्रामिंग सिस्टम के घटक हैं।

अपने स्वयं के SCADA सिस्टम को विकसित करने में नियंत्रक उपकरण निर्माता का कार्य अंतिम उपयोगकर्ता को उस निर्माता के नियंत्रकों का उपयोग करके विज़ुअलाइज़ेशन एप्लिकेशन विकसित करने के लिए एक उपकरण प्रदान करना है।

ऐसी प्रणालियों की निम्नलिखित मुख्य विशेषताओं को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

• इन प्रणालियों का इंटरफ़ेस नियंत्रक उपकरण के लिए सॉफ़्टवेयर लिखने के साधनों के इंटरफ़ेस को दोहराता है;

• SCADA सिस्टम घटकों को एक विशिष्ट निर्माता के नियंत्रण उपकरण से प्राप्त डेटा के साथ काम करने के लिए अनुकूलित किया गया है;

• अन्य निर्माताओं के उपकरणों के साथ डेटा विनिमय के लिए इंटरफेस खराब तरीके से लागू किए गए हैं या उपयोग करने में मुश्किल हैं।

ऐसी प्रणाली का एक उत्कृष्ट उदाहरण है सीमेंस विनसीसी... इस तरह के मालिकाना सिस्टम का उपयोग, एक ओर, सॉफ्टवेयर विकास विशेषज्ञों के प्रशिक्षण की लागत को कम करता है, लेकिन दूसरी ओर, यह डेवलपर और सिस्टम के अंतिम उपयोगकर्ता दोनों को एक विशिष्ट निर्माता या यहां तक ​​कि एक विशिष्ट के लिए सख्ती से बांधता है। एक निर्माता से उपकरणों की लाइन।

इसके अलावा, कई नियंत्रण उपकरण निर्माताओं को आवश्यक स्तर के समर्थन और रखरखाव के साथ अपने सॉफ़्टवेयर उत्पादों को प्रदान किए बिना विपणन उद्देश्यों के लिए अपने स्वयं के SCADA सिस्टम विकसित करने के लिए मजबूर किया गया था।

थर्ड-पार्टी SCADA सिस्टम प्रोसेस विज़ुअलाइज़ेशन और कंट्रोल एप्लिकेशन बनाने के लिए सबसे लचीले उपकरण हैं। उनके फायदों में विकेंद्रीकृत और वितरित नियंत्रण प्रणाली बनाने के लिए बड़ी संख्या में कार्यों का समर्थन शामिल है, साथ ही प्रतिस्पर्धी, निर्माताओं सहित विभिन्न उपकरणों को एक प्रणाली में एकीकृत करने की क्षमता शामिल है।

कार्यकारी उपकरणों के साथ डेटा का आदान-प्रदान करने के लिए, ऐसे सिस्टम सॉफ्टवेयर I / O सर्वर का उपयोग करते हैं जो DDE या OPC इंटरफेस को लागू करते हैं। ऐसे SCADA सिस्टम के प्रसार के साथ-साथ स्वचालन उपकरण मानकों का पालन करने की आवश्यकता ने इस तथ्य को जन्म दिया कि सभी नियंत्रक उपकरण डेवलपर्स के पास अपने स्वयं के उपकरण हैं। ओपीसी या डीडीई सॉफ्टवेयर सर्वर, जो उपकरण के साथ या ऑर्डर करने के लिए पूर्ण रूप से वितरित किए जाते हैं।

चूंकि एंड-टू-एंड प्रोग्रामिंग सिस्टम में नियंत्रण प्रणाली के अभिन्न अंग के रूप में ऑपरेटर स्टेशनों का विकास शामिल है, इसमें हमेशा SCADA सिस्टम के अलग-अलग घटक होते हैं। हालाँकि, चूंकि संपूर्ण सिस्टम समग्र रूप से कार्य करता है, ये घटक एंड-टू-एंड प्रोग्रामिंग सिस्टम के अन्य मॉड्यूल के घटक भी हो सकते हैं, या SCADA सिस्टम को उसके शुद्ध रूप में एक सॉफ्टवेयर उत्पाद में अलग करना असंभव हो सकता है।

नियंत्रक निर्माताओं द्वारा विकसित एससीएडीए सिस्टम के रूप में इस तरह की प्रणालियों के समान फायदे और नुकसान हैं, दो मुख्य अंतरों को ध्यान में रखते हुए:

• SCADA सिस्टम, जो एंड-टू-एंड प्रोग्रामिंग सिस्टम का एक अभिन्न अंग हैं, व्यावहारिक रूप से अन्य निर्माताओं के सॉफ़्टवेयर और हार्डवेयर के साथ कोई इंटरऑपरेबिलिटी नहीं है;

• ऐसे अनुप्रयोगों में एससीएडीए प्रणाली की भूमिका ग्राफिकल इंटरफेस के विकास तक ही सीमित है।

एससीएडीए सिस्टम की संरचना और संरचना

एससीएडीए सिस्टम की संरचना और संरचना

आमतौर पर, SCADA सिस्टम में सॉफ्टवेयर उत्पादों के दो अलग-अलग सेट होते हैं: एक विकास वातावरण और एक निष्पादन वातावरण।

विकास पर्यावरण वह सेट कहा जाता है जिसके साथ तकनीकी प्रक्रिया के विज़ुअलाइज़ेशन के लिए वातावरण डिज़ाइन और कॉन्फ़िगर किया गया है।

काम के दौरान पर्यावरण - यह सॉफ्टवेयर उत्पादों का एक सेट है जो ऑपरेटर के स्टेशन में तकनीकी प्रक्रिया के विज़ुअलाइज़ेशन के लिए प्रोग्राम प्रोजेक्ट पर काम करने के लिए आवश्यक है।

अलग-अलग, डेवलपर और ऑपरेटर की एक ही परियोजना के साथ काम के दौरान विकास पर्यावरण और रनटाइम पर्यावरण के बीच बातचीत के मुद्दे पर विचार किया जाना चाहिए:

1. डेवलपर द्वारा किए गए परिवर्तन तुरंत प्रभावी हो जाते हैं।

2. रनटाइम प्रोजेक्ट सोर्स कोड में किए गए परिवर्तनों को दर्शाता है।

3. रिबूट या बल पर रनटाइम पर परिवर्तन परिलक्षित होते हैं।

पहले प्रकार की बातचीत के कार्यान्वयन से व्यावसायिक प्रस्तुतियों में उत्पाद की क्षमताओं को काफी स्पष्ट और प्रभावी ढंग से प्रदर्शित करना संभव हो जाता है, और इसलिए इसे कभी-कभी अंतिम सॉफ्टवेयर उत्पादों में लागू किया जाता है। हालांकि, वास्तविक परियोजनाओं के साथ काम करते समय, ग्राफिकल इंटरफ़ेस या नियंत्रणों के गतिशील आंदोलन के गायब होने का संभावित खतरा होता है। इस संबंध में, दूसरे और तीसरे प्रकार की बातचीत या उनका संयोजन सबसे व्यापक है।

SCADA प्रणाली के निम्नलिखित मुख्य भागों को प्रतिष्ठित किया जा सकता है:

• टैग बेस;

• ग्राफिक्स डिस्प्ले मॉड्यूल;

• स्क्रिप्ट प्रोसेसर;

• अलार्म और चेतावनी प्रणाली;

• तकनीकी प्रक्रिया मापदंडों को संग्रहित करने के लिए मॉड्यूल।

स्काडा सिस्टम टैग एक तकनीकी प्रक्रिया पैरामीटर और उसके गुणों के मूल्य को संग्रहीत करने के लिए एक वस्तु है। लेबल को कभी-कभी गलत तरीके से "चर" कहा जाता है। इसी समय, एक लेबल की अवधारणा वस्तु-उन्मुख प्रोग्रामिंग भाषाओं में एक वर्ग की परिभाषा के सबसे करीब है।

ग्राफिकल डिस्प्ले मॉड्यूल प्रोजेक्ट के ग्राफिकल इंटरफेस को लागू करता है। एक नियम के रूप में, एक ग्राफिकल इंटरफ़ेस स्क्रीन रूपों का एक सेट है जिसमें ग्राफिकल तत्व रखे गए हैं। स्क्रीन बनाने का कार्य ग्राफिक तत्वों को स्क्रीन आकृतियों पर रखने और उनके गुणों को सेट करने तक कम हो गया है।

स्क्रीन फॉर्म को कॉल करने, प्रदर्शित करने और बंद करने की प्रक्रिया में, ग्राफिक ऑब्जेक्ट्स पर क्लिक करते समय, अलग-अलग टैग के गुणों या मूल्यों को बदलते समय, गणना या क्रियाएं करना आवश्यक होता है जिसके लिए स्क्रिप्ट इंजन... लिपियों को कुछ प्रणालियों में "मैक्रोज़" या "स्क्रिप्ट्स" भी कहा जाता है।

अधिकांश SCADA सिस्टम स्क्रिप्ट जो स्वचालित ऑपरेटर वर्कस्टेशन के ग्राफ़िकल इंटरफ़ेस को लागू करती हैं, ग्राफ़िकल तत्वों पर माउस क्लिक हैंडलर हैं।

लिपियों के लिए, विभिन्न निर्माताओं के SCADA सिस्टम एक या अधिक भाषाओं की पेशकश करते हैं। नियंत्रक निर्माताओं द्वारा या एंड-टू-एंड प्रोग्रामिंग सिस्टम के हिस्से के रूप में विकसित सिस्टम आमतौर पर स्क्रिप्टिंग के लिए समान प्रोग्रामिंग भाषाएं लिखने के लिए प्रदान करते हैं नियंत्रक सॉफ्टवेयर… तृतीय-पक्ष SCADA सिस्टम अक्सर विशेष मैक्रो स्क्रिप्टिंग भाषाएँ प्रदान करते हैं।

सामान्य-उद्देश्य वाली प्रोग्रामिंग भाषाओं का उपयोग करने से आप अतिरिक्त लाइब्रेरी और एपीआई एक्सेस करके जटिल यूजर इंटरफेस और डेटा के साथ काम करने के गैर-मानक तरीकों को लागू कर सकते हैं।

उसी समय, डेवलपर को किसी भी मामले में SCADA- सिस्टम घटकों के साथ काम करने के लिए फ़ंक्शन लाइब्रेरी का अध्ययन करना चाहिए, उसी तरह जैसे मैक्रो भाषाओं का अध्ययन किया जाता है, और कार्यान्वित कोड संभावित रूप से खतरनाक हो सकता है या तृतीय-पक्ष फ़ंक्शन से त्रुटियों को प्राप्त कर सकता है। पुस्तकालयों।

अलार्म व्यवस्था अनुमेय सीमा के बाहर प्रक्रिया पैरामीटर के मूल्य के ऑपरेटर को सूचित करने का इरादा है। एक नियम के रूप में, प्रत्येक तकनीकी पैरामीटर के लिए, 2 प्रकार की सेटिंग्स सेट की जा सकती हैं, जिसके अनुसार अधिसूचना दिखाई देगी: क्रमशः, आपातकालीन और चेतावनी सेटिंग्स।

सिस्टम की क्षमताओं के आधार पर, ये सेटिंग्स एक या अधिक मानदंडों के अनुसार निर्धारित की जाती हैं:

• सीमा से बाहर। इस मामले में हैं: ऊपरी और निचले चेतावनी मान और ऊपरी और निचले अलार्म मान।

• कुछ मूल्य के नाममात्र मूल्य से विचलन। निर्धारित मूल्य से न्यूनतम और अधिकतम अनुमेय विचलन वितरित करें।

• प्रक्रिया पैरामीटर मान के परिवर्तन की अधिकतम स्वीकार्य दर निर्धारित करना। स्वीकार्य सीमा सेटिंग्स के मान पूर्ण इकाइयों में निर्दिष्ट हैं, और नाममात्र और परिवर्तन की दर से विचलन को पूर्ण इकाइयों में और वर्तमान या सेटपॉइंट मान के प्रतिशत के रूप में निर्दिष्ट किया जा सकता है।

इस तथ्य के कारण कि एक तकनीकी प्रक्रिया के लिए आपातकालीन और चेतावनी सेटपॉइंट सेट किए गए पैरामीटर की संख्या बड़ी हो सकती है, एससीएडीए सिस्टम में तकनीकी रूप से नियंत्रित पैरामीटर को समूहों में जोड़ना संभव है, साथ ही साथ किसी भी के लिए प्राथमिकता स्तर निर्धारित करना संभव है। निर्दिष्ट बिंदू।

मुख्य कार्य बैकअप मॉड्यूल - अपेक्षाकृत कम समय के लिए मॉनिटर स्क्रीन पर तकनीकी मापदंडों (रुझानों) के ग्राफ़ प्रदर्शित करने की क्षमता प्रदान करना, साथ ही सरल रिपोर्ट बनाना। SCADA प्रणाली के मूल्यों को संग्रहीत करने के लिए मॉड्यूल को निम्नलिखित कार्य प्रदान करने चाहिए:

• एक निश्चित आवृत्ति या परिवर्तन के साथ एक स्थानीय डेटाबेस में संग्रह मूल्य;

• परिवर्तन पर मूल्यों को संग्रहित करते समय - संग्रह के लिए मृत क्षेत्र निर्धारित करने की संभावना;

• एक स्थानीय डेटाबेस आकार सीमा निर्धारित करें;

• मूल्यों को संग्रहीत करने के लिए समय निर्धारित करना;

• भंडारण समय या डेटाबेस आकार स्वचालित मोड में पार हो जाने पर पुराने या शुरुआती मूल्यों को हटाने के लिए नियमित रखरखाव करें;

• संग्रह मानों के ग्राफ़ बनाने और उन्हें देखने के लिए एक इंटरफ़ेस की उपलब्धता;

• मूल्यों की तालिका के रूप में निर्दिष्ट अवधि के लिए पैरामीटर मानों के निर्यात के लिए एक प्रणाली की उपलब्धता।