СЦАДА

СЦАДА (енгл. Supervisory Control And Data Acquisition) представља систем за мерење, праћење и контролу индустријских система. Сваки процес у индустрији који има смисла аутоматизовати је одличан кандидат за примену СЦАДА система и мрежа.

Ови системи, постоје у разним облицима од 60-тих година, а од 90-тих година 20. века доживљавају велику експанзију са појавом све бржих и ефикаснијих рачунарских и микроконтролерских уређаја. Могу се употребити од нпр. једноставног праћења температуре, влажности ваздуха, притиска, до нпр. веома комплексног праћења и контроле производних процеса фабрике или саобраћаја на железници.

Концепт СЦАДА система

СЦАДА мрежа се састоји од једног или више МТУ (енгл. Master Terminal Unit)који су заправо рачунарске станице опремљене одговарајућим софтвером и оперативним системом. Ове станице оператори користе за праћење и контролу једне или више РТУ (енгл. Remote Terminal Unit). РТУ је такође рачунарски уређај који је обично намењен за рад у индустријским условима или чак у екстремним као што је нпр. окружење у васиони. Његов задатак је да прикупља информације са разних дигиталних и аналогних сензора и да прослеђује команде уређајима који на неки начин мењају стање управљаног система (разни степ мотори, генератори, релеји и сл.). Често се за њихову реализацију користе разни типови ПЛЦ (енгл. Programmable Logic Controller).

За пренос података између МТУ и РТУ се користи неки од стандардних или специјализованих медија као што су Етхернет, Модбус, ПрофиНЕТ... Оптички каблови су идеални за реализацију СЦАДА мреже јер нуде потпуну заштиту од емисије разних зрачења која би могла да доведе до преноса погрешних информација. У идеалном СЦАДА систему сви елементи су редундантни што доступност и поузданост система подиже на висок ниво.

Велика је разноликост у СЦАДА имплементацијама и дешава се да се функције МТУ, РТУ и осталих делова система преплићу тако да је тешко разлучити специфичне компоненте. Ипак један од делова тзв. ХМИ (енгл. Human Machine Interface) је свакако веома лако препознати јер је његова улога да презентује информације корисницима СЦАДА па је то најчешће рачунар са софтвером који на јасан начин приказује све информације о систему и реализује његову управљивост.

Елементи СЦАДА система

СЦАДА системи обухватају широк спектар опреме, подсистема и техничких решења који омогућавају прикупљање и обраду података о процесима (удаљеним системима), и реаговање на адекватан начин. Управљање процесима, у опшем случају, може бити аутоматско или иницирано од стране оператера.

СЦАДА систем припада класи сложених хијерархијских система са неколико издвојених целина:

• Мерна опрема и извршни органи,
• Удаљени У/I модули,
• Удаљене станице,
• Систем за комуникацију, и
• Централна станица.

Мерна опрема и извршни органи

Мерна опрема и извршни органи обухватају скуп опреме инсталиране на одговарајућим уређајима на самом процесу који СЦАДА систем надгледа и којим управља.

Мерна опрема обухвата различите инсталиране сензоре који мере физичке величине (сила, температура, релативна влажност, дужина, број обртаја, брзина, ниво, сланост, интензитет светлости и др.) и претварају их у електричне сигнале тј. у облик који је читљив удаљеним станицама. Помоћу ове опреме се добијају информације о функционисању процеса и на основу њих се може утицати на побољшање пословних перформанси.

Извршни органи су уређаји који спроводе одговарајуће корекције и управљачке акције.

Удаљени У/I (улазно/излазни) модули

Удаљени У/I (улазно/излазни) модули су инсталирани на појединачним елементима опреме и представљају везу између периферних елемената и рачунарског система, која се остварује одговарајућим системом комуникација.

Удаљене станице

Удаљене станице су независни микропроцесорски уређаји који обезбеђују комуникацију између мерне опреме, извршних органа и централне станице. Подаци са мерне опреме се преносе ка централној станици а из централне станице се преносе управљачке команде ка извршним органима. Удаљена станица надзире и статус процесне опреме и сигнализира одговарајуће аларме.

Удаљене станице су обично програмабилни логички контролери ПЛЦ , који поседују апликативни софтвер, микропроцесор и компоненте за контролу активирања неког уређаја. ПЛЦ су специјализовани рачунари чији оперативни систем омогућава да се једноставно и у реалном времену обави аквизиција великог броја података, њихова основна обрада и пренос резултата обраде на извршне органе.

Систем за комуникацију

Систем за комуникацију обезбеђује пренос информација између удаљених станица и диспечерског центра. Комуникација између удаљених станица и централне станице, као и између самих централних станица, одвија се преко комуникационог медијума у зависности од могућности и захтева корисника. Локалне мреже се заснивају на различитим топологијама (отворене - магистрале, затворене – прстен, и поинт то поинт – звезде). Модерни СЦАДА системи комбинују различите комуникационе медијуме и топологије у циљу формирања снажног информатичког СЦАДА чвора.

Централна станица

Централна станица представља централно место СЦАДА система. Обично је опремљена ПЦ рачунаром или неким снажним рачунарским системом на коме се реализује надзор и управљање процесом. Ти рачунари су подржани апликацијом типа MMI (енгл. Man Machine Interface) која омогућава интерактиван дијалог оператера са рачунаром за конкретан систем надзора и управљања. Основу за доношење одлука и управљање на овом нивоу чине подаци који се прикупљају са удаљених станица и то периодично, иницирано одређеним догађајима или на захтев оператера.

Сви подаци се чувају у бази података одакле се ради њихова презентација и генерисање управљачких акција.

На централној станици се дефинишу и преносе референтни сигнали, задају се рецептуре, синхронизују функције појединих подсистема, одређују реакције на поједине аларме, оптимизирају алгоритми итд.

Једна од основних карактеристика СЦАДА система је централизација најприоритетнијих функција на надзорно управљачкој јединици. Наиме, програмска подршка у удаљеним станицама осигурава аквизицију података и локално управљање процесом до нивоа који се задаје са централне станице, али се иницирање свих контролних функција и крајња верификација њиховог извршења врши у централној станици.

Архитектура СЦАДА система

Постоје различити типови архитектуре СЦАДА система, а неки од њих су:

• Централизовани
• Дистрибуирани
• WАСЦАД системи

Централизовани систем подразумева скуп мерних уређаја и опреме који су директно повезани са централним рачунаром, који прима и обрађује информације, ради надзор и управља процесом.

Дистрибуирани СЦАДА систем обухвата скуп удаљених станица које су локалном радио мрежом повезане са управљачким центром, одакле се реализује надзор и управљање процесима.

WАСЦАД системи подразумевају географски дистрибуиране СЦАДА системе који функционишу по принципу сервер–сервер или сервер–клијент. Разменом података између два или више независних СЦАДА система који контролишу различите сегменте истог технолошког процеса или привредног система, стиче се целовита слика о његовом стању. WАСЦАД је оријентисан на управљање комплексним пословним системима код којих је акценат на хијерархијској структури и супервизији процеса, због сложености процеса и могућности грешака у комуникацији.

СЦАДА системи имају веома велику примену у различитим пословним системима и различитим областима, свуда где је неопходно надгледати и управљати великим скупом процеса. Примери примене су у електро-енергетским системима, водопривреди, индустријским комплексима, производњи, саобраћају и транспорту, и др. Структура и архитектура СЦАДА система зависе од конкретних процеса и захтева реалног пословног система.