Systèmes de contrôle de surveillance et de collecte de données (systèmes scada). Logiciels pour systèmes de contrôle, systèmes de répartition et systèmes de contrôle automatisés Matériel logiciel pour systèmes de contrôle de répartition

Le logiciel APCS est un complexe de divers programmes dont la tâche principale est d'assurer le fonctionnement ininterrompu des programmeurs, contrôleurs, stations d'ingénierie et autres outils informatiques faisant partie du système. Il existe deux types de logiciels de système de contrôle de processus automatisé.

Général - convient à tous les moyens techniques et n'est lié à aucun objet. Combine SCADA et systèmes d'exploitation, ainsi que des progiciels.
Spécial - comprend des solutions logicielles développées spécifiquement pour certains systèmes de contrôle de processus automatisés. Combine des programmes d'archivage de données, des logiciels pour les contrôleurs et le traitement de l'information.

Nous proposons d'acheter des logiciels pour les systèmes de contrôle de processus automatisés à des conditions avantageuses. En soldes:

Systèmes MasterSCADA,
MasterPLC pour contrôleurs logiques,
Serveurs OPC DA/HDA/UA pour la collecte et la mise à disposition des données,
station d'assistance technique PID-expert.

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Système SCADA MasterSCADA

MasterSCADA est un système SCADA pour les systèmes de contrôle de processus, les MES, les tâches de comptabilité et de répartition pour les installations industrielles, les logements et les services et bâtiments communaux.

MasterSCADA™ est l'outil le plus moderne, innovant, puissant et pratique pour un développement de systèmes rapide et de haute qualité. Il s'agit d'un logiciel pour systèmes de contrôle, qui incarne vingt ans d'expérience dans le développement de produits pour automatiser une grande variété d'objets.

MasterSCADA™ n'est pas seulement l'un des modernes SCADA- Et SoftLogique-packages, il s'agit d'un outil fondamentalement nouveau pour développer des systèmes d'automatisation et de répartition. Il met en œuvre des outils et des méthodes de développement de projets qui permettent une forte réduction des coûts de main-d'œuvre et augmentent la fiabilité du système créé. Développer des projets dans MasterSCADA est simple et agréable.

MaîtreSCADA 3.X MasterSCADA 3.X est le système SCADA domestique le plus populaire. La popularité de MasterSCADA est confirmée par les évaluations de nombreux experts et enquêtes sur des portails Internet spécialisés. Par exemple, MasterSCADA a été reconnu comme produit de l'année par les éditeurs russes du magazine international de référence Control Engineering. Plus de 10 000 implémentations ont été mises en œuvre sur la base de MasterSCADA 3.x. Parmi les projets mis en œuvre figurent des systèmes mondiaux avec plus de 100 000 paramètres transmis à un seul serveur d'enquête et avec plus de 300 sites d'opérateurs.

MasterSCADA 4D MasterSCADA 4D est un produit d'une nouvelle génération de systèmes SCADA. Dans celui-ci, par rapport à la version précédente, les outils permettant de créer de grands systèmes distribués avec la possibilité d'utiliser les technologies de l'Internet des objets sont considérablement étendus, la commodité et la flexibilité sont augmentées, la possibilité d'utiliser diverses plates-formes matérielles et systèmes d'exploitation est étendue, le nombre Les niveaux de systèmes de contrôle pris en charge sont augmentés et les fonctionnalités sont migrées entre les niveaux. MasterSCADA facilite le développement de projets de toute envergure et complexité. A cet effet, différentes approches sont proposées qui offrent les conditions de développement les plus confortables pour chaque type de projet.

Système SoftLogic - MasterPLC

Systèmes d'exécution pour automates programmables à architecture ouverte (SoftLogic), basés sur les plateformes x86, ARM7, ARM9, StrongARM, xScale et les systèmes d'exploitation DOS, miniOS7, Linux, Ecos, Windows CE, QNX, Windows.

Prend en charge le travail avec les contrôleurs :

PCI-DAS ( I-7188, I-8000, Wincon, WinPAC, LinPAC, I-PAC );
ADVANTECH ( ADAM-4500, ADAM-5510, UNO2000, ... );
MOXA ( UC7408 et autres séries 7xxx );
BÉLIER ( PLC100, PLC110, PLC304, PLC308 );
TREY;
et plein d'autres...

2.1 Systèmes SCADA : concepts généraux et structure.

Le dispatching assure le fonctionnement coordonné des différentes parties de l'objet géré afin d'augmenter les indicateurs techniques et économiques, le rythme de travail, une meilleure utilisation des capacités de production, le contrôle afin de prévenir la survenance de situations d'urgence. Le système vous permet de conserver des enregistrements opérationnels de la consommation d'énergie et de contrôler les paramètres des équipements d'ingénierie.

Lorsque l’équipement est situé sans personnel de maintenance permanent ou dans un autre endroit éloigné, il est nécessaire d’assurer une surveillance et un contrôle à distance depuis un centre de contrôle central. Il est également nécessaire de conserver des enregistrements de l'état de l'équipement, des écarts par rapport à la norme de ses paramètres avec la possibilité d'archiver et de visualiser davantage les données pour n'importe quelle période de temps.

Les systèmes de contrôle qui permettent la mise en œuvre de fonctions de surveillance et de contrôle à distance sont appelés systèmes de gestion de bâtiment ou systèmes de répartition.

Les systèmes suivants sont soumis à dispatch :

Alimentation électrique et éclairage électrique ;

Matériel de lutte contre l'incendie et dispositifs d'extinction d'incendie ;

Ventilation et climatisation ;

Chauffage et fourniture d'eau chaude ;

Systèmes d'égouts et de drainage ;

Points et stations de distribution de gaz.

Il convient de noter que le système de répartition est une superstructure par rapport à l'automatisation locale, puisque les principales tâches de gestion de l'ingénierie

l'équipement sera effectué quel que soit le fonctionnement du système

expéditeur.

Les communications entre les éléments du système peuvent être établies à l'aide de diverses technologies, en utilisant différents types d'interfaces de communication, à la fois filaires et sans fil.

Un avantage important des systèmes de répartition est la prise en charge de plusieurs interfaces de communication (protocoles), et en cas d'utilisation conjointe avec des équipements d'autres fabricants, il existe la possibilité d'étendre davantage le système sans être lié à un équipement spécifique.

Il est souvent nécessaire que les informations sur les événements qui requièrent attention et

réponse rapide du personnel de service, atteignant, outre le centre de contrôle, les personnes qui entretiennent directement le système, qui n'ont pas toujours un ordinateur personnel à portée de main. Dans ce cas, en plus de transmettre des données au centre de contrôle, les informations par SMS peuvent être transmises directement à un téléphone mobile.

Un système de répartition à part entière comprend généralement immédiatement un serveur de répartition - un ordinateur spécialement dédié sur lequel le système SCADA est installé.

SCADA est un acronyme pour Supervisory Control Data Acquisition. SCADA est un logiciel qui remplit les fonctions suivantes :

Collecte de données sur l'état des équipements d'ingénierie auprès des contrôleurs des panneaux d'automatisation locaux ;

Stockage et affichage d'informations sur le fonctionnement de l'équipement pendant toute la durée de son fonctionnement ;

Informer le personnel de service des événements nécessitant une attention par e-mail, SMS ou fax ;

Accès au contrôle et à la gestion des équipements via le réseau local de l’établissement, via Internet, etc.

Un serveur de répartition sur lequel est installé un système SCADA est souvent appelé le « niveau supérieur ».

Le système SCADA a la capacité de s'étendre/fusionner avec d'autres systèmes de contrôle.

2.2 Structure fonctionnelle de SCADA.

Unités de terminaux distants (RTU). Canaux de communication (CS). Tours de contrôle (MTU). Système d'exploitation. Logiciel d'application. Point de contrôle central.

Le contrôle de supervision et l'acquisition de données SCADA est la méthode principale et reste actuellement la méthode la plus prometteuse de contrôle automatisé de systèmes dynamiques complexes (processus) dans des domaines vitaux et critiques du point de vue de la sécurité et de la fiabilité. C'est sur les principes du contrôle des expéditions que sont construits les grands systèmes automatisés dans les domaines de l'industrie et de l'énergie, des transports, de l'espace et militaire, ainsi que dans diverses agences gouvernementales.

Au cours des 10 à 15 dernières années, l'intérêt pour les problèmes de construction de systèmes de contrôle des expéditions et de collecte de données hautement efficaces et hautement fiables s'est fortement accru à l'étranger. D'une part, cela est dû aux progrès significatifs dans le domaine de la technologie informatique, des logiciels et des télécommunications, qui augmentent les capacités et élargissent le champ d'application des systèmes automatisés. D'autre part, le développement des technologies de l'information, l'augmentation du degré d'automatisation et la redistribution des fonctions entre une personne et un équipement ont exacerbé le problème de l'interaction entre un opérateur humain et un système de contrôle. L'enquête et l'analyse de la majorité des accidents et incidents dans les secteurs de l'aviation, des transports terrestres et fluviaux, de l'industrie et de l'énergie, dont certains ont entraîné des conséquences catastrophiques, ont montré que, alors que dans les années 60, l'erreur humaine n'était la cause initiale que de 20 % des incidents (80 %, respectivement, en raison de dysfonctionnements et de pannes technologiques), puis dans les années 90, la part du facteur humain est passée à 80 % et, en raison de l'amélioration constante de la technologie et de la fiabilité accrue des équipements et machines électroniques, cette part pourrait encore augmenter (Fig. 1)

Fig. 1. Tendances des causes d'accidents dans les systèmes automatisés complexes

La principale raison de ces tendances est l'ancienne approche traditionnelle de la construction de systèmes de contrôle automatisés complexes, qui est souvent utilisée aujourd'hui : l'accent est mis principalement sur l'utilisation des dernières avancées techniques (technologiques), le désir d'augmenter le degré d'automatisation et fonctionnalité du système et, en même temps, sous-estimation de la nécessité de construire une interface homme-machine efficace (HMI Human-Machine Interface), c'est-à-dire interface orientée utilisateur (opérateur). Ce n'est pas un hasard si au cours des 15 dernières années, c'est-à-dire La période d'émergence d'outils informatiques puissants, compacts et peu coûteux a marqué l'apogée de la recherche aux États-Unis sur les problèmes de facteurs humains dans les systèmes de contrôle, y compris l'optimisation de l'architecture et de l'interface IHM des systèmes de contrôle de supervision et d'acquisition de données.

L'étude des matériaux sur les problèmes de construction de systèmes de contrôle de répartition efficaces et fiables a montré la nécessité d'utiliser une nouvelle approche lors du développement de tels systèmes : une conception centrée sur l'humain (ou top-down, top-down), c'est-à-dire se concentrant principalement sur l'opérateur humain (répartiteur) et ses tâches, au lieu du traditionnel et largement utilisé centré sur le matériel (ou ascendant, ascendant), dans lequel, lors de la construction d'un système, l'attention principale était portée à la sélection et développement de moyens techniques (équipements et logiciels). L'utilisation d'une nouvelle approche dans les développements spatiaux et aéronautiques réels et les tests comparatifs des systèmes de la National Aeronautics and Space Administration (NASA), États-Unis, ont confirmé son efficacité, permettant d'augmenter la productivité des opérateurs et de réduire les erreurs de procédure d'un ordre de grandeur. et réduire à zéro les erreurs critiques (non corrigibles) de l'opérateur.

SCADA est le processus de collecte d'informations en temps réel à partir de points distants (objets) pour le traitement, l'analyse et la gestion éventuelle d'objets distants. L'exigence d'un traitement en temps réel est due à la nécessité de fournir (émettre) tous les événements (messages) et données nécessaires à l'interface centrale de l'opérateur (répartiteur). Dans le même temps, le concept de temps réel diffère selon les différents systèmes SCADA.

Le prototype des systèmes SCADA modernes aux premiers stades du développement des systèmes de contrôle automatisés était les systèmes de télémétrie et d'alarme.

Tous les systèmes SCADA modernes comprennent trois composants structurels principaux (voir Fig. 2) : Remote Terminal Unit (RTU) - un terminal distant qui traite la tâche (contrôle) en temps réel. La gamme de ses implémentations est large, depuis les capteurs primitifs qui collectent les informations d'un objet jusqu'aux systèmes informatiques spécialisés multiprocesseurs tolérants aux pannes qui traitent les informations et les contrôlent en temps réel. Sa mise en œuvre spécifique est déterminée par l'application spécifique. L'utilisation de dispositifs de traitement de l'information de bas niveau permet de réduire les besoins en bande passante pour les canaux de communication avec le centre de contrôle central.

Riz. 2. Principaux composants structurels du système SCADA

Centre de contrôle de l'unité terminale principale (MTU), de la station principale (MS) (terminal principal) ; effectue un traitement et un contrôle des données de haut niveau, généralement en temps doux (quasi-) réel ; L'une des fonctions principales est d'assurer une interface entre l'opérateur humain et le système (IHM, MMI). En fonction du système spécifique, MTU peut être mis en œuvre sous une grande variété de formes, depuis un ordinateur unique avec des périphériques supplémentaires connectés aux canaux de communication jusqu'à de grands systèmes informatiques (ordinateurs centraux) et/ou des postes de travail et des serveurs intégrés dans un réseau local. En règle générale, lors de la construction d'un MTU, diverses méthodes sont utilisées pour augmenter la fiabilité et la sécurité du système.

Le système de communication (CS) est un système de communication (canaux de communication) nécessaire à la transmission de données depuis des points distants (objets, terminaux) vers l'interface centrale de l'opérateur-répartiteur et à la transmission de signaux de commande à la RTU (ou à un objet distant, selon le conception spécifique du système).

Structure fonctionnelle du SCADA

Il existe deux types de contrôle des objets distants dans SCADA : automatique et initié par l'opérateur système.

Sheridan (Fig. 3) a identifié quatre composants fonctionnels principaux des systèmes de contrôle de supervision et de collecte de données : un opérateur humain, un ordinateur interagissant avec une personne, un ordinateur interagissant avec une tâche (objet), une tâche (objet de contrôle), et a également identifié cinq fonctions d'un opérateur humain dans le contrôle du répartiteur du système et les ont caractérisées comme un ensemble de boucles imbriquées dans lesquelles l'opérateur.

Riz. 3. Principaux composants structurels des systèmes SCADA

Planifie les prochaines étapes à suivre ; entraîne (programme) le système informatique pour les actions ultérieures ; surveille les résultats du fonctionnement (semi-)automatique du système ; intervient dans le processus en cas d'événements critiques lorsque l'automatisation ne peut pas faire face, ou s'il est nécessaire d'ajuster (ajuster) les paramètres du processus ; apprend en travaillant (acquiert de l'expérience).

Cette représentation de SCADA a servi de base au développement de méthodologies modernes pour créer des systèmes de répartition efficaces.

2.3 Caractéristiques de SCADA en tant que processus de gestion

Domaines d'application des systèmes SCADA

Les principaux domaines d'application des systèmes de contrôle des expéditions (selon des sources étrangères) sont :

Gestion du transport et de la distribution d'électricité ;

Production industrielle;

La production d'énergie;

Prise d'eau, traitement et distribution de l'eau ;

Production, transport et distribution de pétrole et de gaz ;

Gestion des transports (tous types de transports : aérien, métro, ferroviaire, routier, fluvial) ;

Télécommunications ;

Zone militaire.

Système de contrôle local

Un système local est un ensemble d'équipements conçus pour la gestion locale (locale), la protection, le contrôle, la surveillance, la collecte et la transmission des paramètres technologiques des équipements d'ingénierie.

Les systèmes locaux sont des systèmes complètement indépendants et peuvent fonctionner selon leur propre cycle sans interaction avec les systèmes « de niveau supérieur ».

Le système se compose des composants suivants :

Capteurs ;

Contrôleur(s) local(s) ;

Appareils exécutifs.

Les capteurs sont conçus pour fournir aux contrôleurs les informations nécessaires sur l'état de l'équipement. Il existe deux types de capteurs : discrets (relais), qui ne peuvent transmettre que des informations de type « Normal », « Écart » et analogiques - qui transmettent la valeur actuelle du paramètre. Le contrôleur local est un outil universel permettant de traiter et d'analyser les informations provenant des capteurs, ainsi que de gérer, surveiller et stocker des informations sur l'état des équipements. Les contrôleurs utilisés peuvent être soit librement configurables, dans lesquels des schémas spécifiques d'application et de travail avec des équipements d'ingénierie sont déjà prescrits, soit librement programmables, dans lesquels il est possible de programmer n'importe quel algorithme pour le fonctionnement de l'appareil.

La tâche principale des actionneurs est de contrôler/modifier les paramètres de fonctionnement des équipements d'ingénierie. Selon leur destination, les actionneurs peuvent être soit de régulation, soit de protection.

Centre de contrôle central

Le Central Dispatch Center (ci-après dénommé le CCC) est un complexe matériel et logiciel qui remplit les fonctions de collecte, de traitement et de transmission de toutes les informations nécessaires au fonctionnement sûr et fiable des installations sur lesquelles des systèmes locaux sont installés.

Le Centre de Dispatch Central est destiné à :

1. Prévention et identification à distance de la cause d'un accident ou d'une panne.

La répartition vous permet d’éviter une urgence ou des dommages aux équipements installés. Si les paramètres de l'équipement de traitement dépassent les paramètres, le système répondra rapidement à l'écart et, en fonction du niveau de priorité de l'accident, transmettra au centre de contrôle un message concernant l'écart des paramètres avec la possibilité de bloquer l'échec. éléments ou éteignez-les. Si un accident survient, l'équipe opérationnelle se rend sur les lieux de l'incident en sachant déjà ce qui s'est passé et pourquoi, avec les outils, pièces de rechange et composants nécessaires. En fin de compte, cela affectera la rapidité du dépannage.

2. Aider le personnel de service à prendre des décisions opérationnelles.

Le dispatching vous permet d'éviter les actions précipitées du personnel et de planifier à distance avec précision un ensemble d'activités opérationnelles du personnel de la station avant l'arrivée de l'équipe de service.

3. Minimiser l'influence du facteur humain en cas d'urgence. Lorsqu'une alarme se déclenche, le personnel prend souvent des mesures hâtives pour éviter un accident, et si la cause n'est pas correctement identifiée, cela peut entraîner de graves conséquences et des perturbations à long terme.

4. Comptabilisation des ressources énergétiques consommées. Le complexe est conçu pour enregistrer, archiver et transmettre des informations en temps réel sur la consommation de gaz naturel, de chaleur, d'eau froide et chaude et d'électricité. EXO4 est un logiciel de système de répartition. EXO4 possède une interface utilisateur graphique. Tous les réglages et commandes sont effectués à l'aide du clavier et de la souris.

Le logiciel est fourni uniquement avec la clé matérielle correspondante, conçue sous la forme d'une clé USB ou d'une carte insérée dans un emplacement PCI libre de l'ordinateur.

EXO4 et le système EXO remplissent les fonctions suivantes :

Visualisation dynamique des objets et des processus ;

Gestion et suivi des objets ;

Lecture à distance des alarmes et des données ;

Système multi-utilisateurs avec structure d'autorisation et de contrôle

par les utilisateurs ;

Inscription et gestion d'événements ;

Suivi des accidents et des conditions (4 niveaux de priorités d'urgence);

Création de rapports et de constats d'accidents et de dysfonctionnements ;

Confirmation, blocage et déblocage des messages d'urgence ;

Support sonore et visuel des messages d'urgence ;

Redirection des messages d'alarme vers une ou plusieurs imprimantes dans

en fonction de l'heure et (ou) de l'événement ;

Construction de graphiques et de tendances (points) en temps réel ;

Gestion des données et archivage ;

Communication réseau utilisant la technologie client-serveur et prise en charge de divers

protocoles ;

Info-bulles ;

Programmes temporaires ;

Interface multi-fenêtres ;

Gestion de base de données;

Prend en charge les appareils de transfert de données filaires et sans fil ;

Passage automatique à l'heure d'hiver et d'été ;

Synchronisation du système.

L'utilisateur dispose d'une interface graphique pratique et intuitive. La gestion et la visualisation de tous les équipements d'ingénierie peuvent s'effectuer à la fois à l'aide de diagrammes mnémoniques et à l'aide d'animations, de graphiques, à l'aide de photographies et d'histogrammes.

Lignes de communication

Le concept de lignes de communication fait référence à des systèmes de transmission et de réception d'informations utilisant divers moyens techniques.

Selon le mode de transmission des informations, on distingue les communications filaires terrestres (via la transmission de paquets d'informations sur des lignes téléphoniques) et les communications radio mobiles (via un signal radio).

Les services de téléphonie filaire sont fournis à la fois par des entreprises publiques et par certains opérateurs commerciaux.

Lors de l’utilisation de communications filaires, la solution optimale consiste à utiliser des canaux de communication sécurisés, également appelés canaux VPN. Les informations transmises via ces canaux sont codées avec un matériel spécial et ne peuvent pas être utilisées par des utilisateurs tiers. Il est également possible de protéger les canaux en utilisant la communication uniquement entre les extrémités du canal. Il existe trois options de connexion : via une ligne Ethernet dédiée ou une connexion ADSL haut débit (via Internet) et via une connexion téléphonique commutée à l'aide de modems téléphoniques. Chacune des options ci-dessus dépend des capacités techniques de l'opérateur dans une région particulière.

Les services de radio mobile sont fournis exclusivement par des opérateurs commerciaux. Les méthodes de transmission de données sont similaires à la transmission filaire, à la seule différence qu'au lieu de connexions commutées, les stations de base de l'opérateur de service sont utilisées. Parallèlement, il est possible de commander une certaine quantité d'informations reçues et transmises par mois calendaire ou de payer à l'utilisation pour chaque mois de prestation de service.

Lors du choix d'un fournisseur de services de communication, vous devez savoir si l'opérateur dispose d'un ensemble complet de permis et de licences pour tous les types d'activités exercées, et dispose également de certificats de conformité pour tous les systèmes et équipements de communication fournis.

2.4 Tendances dans le développement des moyens techniques des systèmes de contrôle des expéditions

Tendances générales

Les progrès dans le domaine des technologies de l'information ont conduit au développement des 3 principaux composants structurels des systèmes de contrôle de répartition et d'acquisition de données RTU, MTU, CS, ce qui a considérablement augmenté leurs capacités ; Ainsi, le nombre de points distants contrôlés dans un système SCADA moderne peut atteindre 100 000.

La principale tendance dans le développement des moyens techniques (matériels et logiciels) de SCADA est la migration vers des systèmes complètement ouverts. L'architecture ouverte vous permet de sélectionner indépendamment différents composants système de différents fabricants ; en conséquence, une fonctionnalité accrue, une maintenance plus facile et une réduction du coût des systèmes SCADA.

Unités de terminaux distants (RTU)

La principale tendance dans le développement des terminaux distants est l’augmentation de la vitesse de traitement et l’augmentation de leurs capacités intellectuelles. Les terminaux modernes sont construits sur la base de la technologie des microprocesseurs, fonctionnent sous le contrôle de systèmes d'exploitation en temps réel, sont, si nécessaire, combinés en réseau et interagissent directement ou via un réseau avec des capteurs électroniques intelligents de l'objet contrôlé et du supérieur. ordinateurs de niveau.

L'implémentation spécifique de la RTU dépend de l'application. Il peut s'agir d'ordinateurs spécialisés (embarqués), notamment de systèmes multiprocesseurs, de micro-ordinateurs ordinaires ou d'ordinateurs personnels (PC) ; pour les systèmes industriels et de transport, il existe deux directions concurrentes dans la technologie RTU : les PC industriels (industriels) et les automates programmables (dans la traduction russe, le terme contrôleurs industriels est souvent utilisé) PLC.

Les ordinateurs industriels sont, en règle générale, des logiciels compatibles avec les machines PC commerciales conventionnelles, mais adaptés aux conditions de fonctionnement difficiles, littéralement pour une installation dans des usines de production, des ateliers, des stations de compression de gaz, etc. L'adaptation s'applique non seulement à la conception, mais également à l'architecture et aux circuits, car les changements de température ambiante entraînent une dérive des paramètres électriques. En tant que dispositifs d'interface avec l'objet de commande, ces systèmes sont équipés de cartes d'extension supplémentaires (adaptateurs), dont il existe une grande variété sur le marché auprès de différents fabricants (ainsi que des fournisseurs de PC industriels eux-mêmes). Windows NT est de plus en plus utilisé comme système d'exploitation dans les PC industriels fonctionnant comme des terminaux distants, incluant diverses extensions temps réel spécialement développées pour ce système d'exploitation (voir ci-dessous pour plus de détails).

Les contrôleurs industriels (PLC) sont des dispositifs informatiques spécialisés conçus pour contrôler des processus (objets) en temps réel. Les contrôleurs industriels disposent d'un cœur de calcul et de modules d'entrée/sortie qui reçoivent des informations (signaux) des capteurs, commutateurs, convertisseurs, autres appareils et contrôleurs, et contrôlent un processus ou un objet en émettant des signaux de commande aux actionneurs, vannes, commutateurs et autres actionneurs. Les automates modernes sont souvent mis en réseau (RS-485, Ethernet, divers types de bus industriels) et le logiciel développé pour eux permet de les programmer et de les contrôler sous une forme pratique pour l'opérateur via un ordinateur situé au niveau supérieur du SCADA. système dans la salle de contrôle (MTU). Une étude de marché sur les automates programmables a montré que les contrôleurs de Siemens, Fanuc Automation (General Electric), Allen-Bradley (Rockwell) et Mitsubishi possèdent l'architecture, les logiciels et les fonctionnalités les plus développés. Sont également intéressants les produits de CONTROL MICROSYSTEMS, des contrôleurs industriels pour les systèmes de surveillance et de contrôle des champs de pétrole et de gaz, des pipelines, des sous-stations électriques, de l'approvisionnement en eau urbain, du traitement des eaux usées et du contrôle de la pollution de l'environnement.

De nombreux matériaux et recherches sur l'automatisation industrielle sont consacrés à la concurrence entre les deux domaines du PC et du PLC ; Chacun des auteurs fournit un grand nombre d’arguments pour et contre chaque orientation. Cependant, une tendance majeure peut être identifiée : là où une fiabilité accrue et un contrôle strict en temps réel sont requis, les automates sont utilisés. Cela concerne principalement les applications dans les systèmes de survie (par exemple, l'approvisionnement en eau, l'électricité), les systèmes de transport, l'énergie et les entreprises industrielles qui présentent un risque environnemental accru. Les exemples incluent l'utilisation d'automates Simatic (Siemens) pour contrôler l'alimentation électrique d'un monorail en Allemagne, ou l'utilisation de contrôleurs Allen-Bradley (Rockwell) pour moderniser le système de contrôle de ventilation et de climatisation d'urgence obsolète de l'usine de plutonium 4 à Los Alamos. . Le matériel API vous permet de créer efficacement des systèmes tolérants aux pannes pour les applications critiques basés sur des redondances multiples. Les PC industriels sont principalement utilisés dans des domaines moins critiques (par exemple, dans l'industrie automobile, modernisation de la production par General Motors), bien qu'il existe des exemples d'applications plus critiques (métro de Varsovie, contrôle des trains). Selon les experts, la création de systèmes basés sur des API est généralement une option moins coûteuse que les ordinateurs industriels.

Au cours des 10 à 15 dernières années, l'intérêt pour les problèmes de construction de systèmes de contrôle des expéditions et d'acquisition de données hautement efficaces et hautement fiables s'est fortement accru à l'étranger. D'une part, cela est dû aux progrès significatifs dans le domaine de la technologie informatique, des logiciels et des télécommunications, qui augmentent les capacités et élargissent le champ d'application des systèmes automatisés. D'autre part, le développement des technologies de l'information, l'augmentation du degré d'automatisation et la redistribution des fonctions entre une personne et un équipement ont exacerbé le problème de l'interaction entre un opérateur humain et un système de contrôle. L'enquête et l'analyse de la majorité des accidents et incidents dans les secteurs de l'aviation, des transports terrestres et fluviaux, de l'industrie et de l'énergie, dont certains ont entraîné des conséquences catastrophiques, ont montré que, alors que dans les années 60, l'erreur humaine n'était la cause initiale que de 20 % des incidents (80 %, respectivement, en raison de dysfonctionnements et de pannes technologiques), puis dans les années 90, la part du facteur humain est passée à 80 % et, en raison de l'amélioration constante de la technologie et de la fiabilité accrue des équipements et machines électroniques, cette part pourrait augmenter.

Définition et structure générale de SCADA

Le prototype des systèmes SCADA modernes aux premiers stades du développement des systèmes de contrôle automatisés était les systèmes de télémétrie et d'alarme.

Tous les systèmes SCADA modernes comprennent trois composants structurels principaux :

Unité de terminal distant (RTU) un terminal distant qui traite une tâche (contrôle) en temps réel. La gamme de ses implémentations est large, depuis les capteurs primitifs qui collectent les informations d'un objet jusqu'aux systèmes informatiques spécialisés multiprocesseurs tolérants aux pannes qui traitent les informations et les contrôlent en temps réel. Sa mise en œuvre spécifique est déterminée par l'application spécifique. L'utilisation de dispositifs de traitement de l'information de bas niveau permet de réduire les besoins en bande passante pour les canaux de communication avec le centre de contrôle central.

Unité terminale principale (MTU), station principale (MS) centre de contrôle (terminal principal); effectue un traitement et un contrôle des données de haut niveau, généralement en temps doux (quasi-) réel ; L'une des fonctions principales est d'assurer une interface entre l'opérateur humain et le système (IHM, MMI). En fonction du système spécifique, MTU peut être mis en œuvre sous une grande variété de formes, depuis un ordinateur unique avec des périphériques supplémentaires connectés aux canaux de communication jusqu'à de grands systèmes informatiques (ordinateurs centraux) et/ou des postes de travail et des serveurs intégrés dans un réseau local. En règle générale, lors de la construction d'un MTU, diverses méthodes sont utilisées pour augmenter la fiabilité et la sécurité du système.

Système de communication (CS) un système de communication (canaux de communication) est nécessaire pour transmettre les données des points distants (objets, terminaux) vers l'interface centrale de l'opérateur-répartiteur et transmettre les signaux de commande au RTU (ou à un objet distant, selon la conception spécifique du système ).

Structure fonctionnelle du SCADA

Il existe deux types de gestion d'objets distants dans SCADA :

automatique,
initiée par l’exploitant du système.

Il existe quatre composants fonctionnels principaux des systèmes de contrôle de supervision et d’acquisition de données :

opérateur humain,
ordinateur d'interaction humaine,
interaction informatique avec une tâche (objet),
tâche (objet de contrôle).

Fonctions de l'opérateur humain dans un système de contrôle-commande, comme un ensemble de boucles imbriquées dans lesquelles l'opérateur :

planifie les prochaines étapes à suivre ;
entraîne (programme) le système informatique pour les actions ultérieures ;
surveille les résultats du fonctionnement (semi-)automatique du système ;
intervient dans le processus en cas d'événements critiques lorsque l'automatisation ne peut pas faire face, ou s'il est nécessaire d'ajuster (ajuster) les paramètres du processus ;
apprend en travaillant (acquiert de l'expérience).

Cette représentation de SCADA a servi de base au développement de méthodologies modernes pour créer des systèmes de répartition efficaces.

Caractéristiques de SCADA en tant que processus de contrôle

Caractéristiques du processus de contrôle dans les systèmes de répartition modernes :

Le processus SCADA est utilisé dans les systèmes dans lesquels la présence d'une personne (opérateur, répartiteur) est requise ;
le processus SCADA a été développé pour les systèmes dans lesquels toute influence incorrecte peut entraîner une défaillance (perte) de l'objet de contrôle ou même des conséquences catastrophiques ;
l'opérateur a généralement la responsabilité globale du contrôle du système qui, dans des conditions normales, ne nécessite qu'occasionnellement un ajustement des paramètres pour obtenir des performances optimales ;
la participation active de l'opérateur au processus de contrôle se produit rarement et à des moments imprévisibles, généralement en cas d'événements critiques (pannes, situations d'urgence, etc.) ;
les actions des opérateurs dans des situations critiques peuvent être strictement limitées dans le temps (plusieurs minutes voire secondes).

Exigences de base pour les systèmes de contrôle des expéditions

Les exigences de base suivantes s'appliquent aux systèmes SCADA :

fiabilité du système (technologique et fonctionnelle) ;
sécurité de gestion;
l'exactitude du traitement et de la présentation des données ;
facilité d'expansion du système.

Les exigences de sécurité et de fiabilité pour le contrôle dans SCADA sont les suivantes :

aucune défaillance de l'équipement ne doit provoquer l'émission d'une fausse action de sortie (commande) vers l'objet de contrôle ;
aucune erreur d'un seul opérateur ne doit provoquer l'émission d'une fausse action de sortie (commande) vers l'objet de contrôle ;
toutes les opérations de contrôle doivent être intuitives et pratiques pour l'opérateur (répartiteur).

Domaines d'application des systèmes SCADA

Les principaux domaines d'application des systèmes de contrôle des expéditions (selon des sources étrangères) sont :

gestion du transport et de la distribution d'électricité ;
production industrielle;
la production d'énergie;
prise d'eau, traitement et distribution de l'eau;
production, transport et distribution de pétrole et de gaz;
gestion d'objets spatiaux;
gestion des transports (tous types de transports : aérien, métro, ferroviaire, routier, fluvial) ;
télécommunications;
zone militaire.

Actuellement, dans les pays étrangers développés, il y a une réelle augmentation de l'introduction de nouveaux systèmes de contrôle automatisés et de la modernisation des systèmes de contrôle automatisés existants dans divers secteurs de l'économie ; Dans la grande majorité des cas, ces systèmes reposent sur le principe du contrôle de surveillance et de la collecte de données. Il est caractéristique que dans le domaine industriel (dans les industries manufacturières et minières, l'énergie, etc.) la modernisation des installations de production existantes avec des systèmes SCADA de nouvelle génération soit le plus souvent évoquée. L'effet de l'introduction d'un nouveau système de gestion se calcule, selon le type d'entreprise, de plusieurs centaines de milliers à des millions de dollars par an ; par exemple, pour une centrale thermique moyenne, cela représente, selon les experts, de 200 000 à 400 000 dollars. Une grande attention est accordée à la modernisation des industries qui présentent un risque environnemental pour l'environnement (entreprises chimiques et nucléaires), ainsi qu'à celles qui jouent un rôle clé dans le maintien de la vie des zones peuplées (approvisionnement en eau, assainissement, etc.). Depuis le début des années 90, des recherches et développements intensifs ont commencé aux États-Unis dans le domaine de la création de systèmes automatisés de contrôle des transports terrestres (véhicules) ATMS (Advanced Traffic Management System).

Tendances dans le développement de moyens techniques de systèmes de contrôle des expéditions

Tendances générales

Les progrès dans le domaine des technologies de l'information ont conduit au développement des 3 principaux composants structurels des systèmes de contrôle de répartition et d'acquisition de données RTU, MTU, CS, ce qui a considérablement augmenté leurs capacités ; Ainsi, le nombre de points distants contrôlés dans un système SCADA moderne peut atteindre 100 000.
La principale tendance dans le développement des moyens techniques (matériels et logiciels) de SCADA est la migration vers des systèmes complètement ouverts. L'architecture ouverte vous permet de sélectionner indépendamment différents composants système de différents fabricants ; en conséquence, une fonctionnalité accrue, une maintenance plus facile et une réduction du coût des systèmes SCADA.

Unités de terminaux distants (RTU)

La principale tendance dans le développement des terminaux distants est l’augmentation de la vitesse de traitement et l’augmentation de leurs capacités intellectuelles. Les terminaux modernes sont construits sur la base de la technologie des microprocesseurs, fonctionnent sous le contrôle de systèmes d'exploitation en temps réel, sont, si nécessaire, combinés en réseau et interagissent directement ou via un réseau avec des capteurs électroniques intelligents de l'objet contrôlé et du supérieur. ordinateurs de niveau.
L'implémentation spécifique de la RTU dépend de l'application. Il peut s'agir d'ordinateurs spécialisés (embarqués), notamment de systèmes multiprocesseurs, de micro-ordinateurs ordinaires ou d'ordinateurs personnels (PC) ; pour les systèmes industriels et de transport, il existe deux directions concurrentes dans la technologie RTU : les PC industriels (industriels) et les automates programmables (dans la traduction russe, le terme contrôleurs industriels est souvent utilisé) PLC.

Ordinateurs industriels Il s'agit, en règle générale, de logiciels compatibles avec les machines PC commerciales conventionnelles, mais adaptés aux conditions de fonctionnement difficiles, littéralement pour une installation en production, dans des ateliers, dans des stations de compression de gaz, etc. L'adaptation s'applique non seulement à la conception, mais également à l'architecture et aux circuits, car les changements de température ambiante entraînent une dérive des paramètres électriques. En tant que dispositifs d'interface avec l'objet de commande, ces systèmes sont équipés de cartes d'extension supplémentaires (adaptateurs), dont il existe une grande variété sur le marché auprès de différents fabricants (ainsi que des fournisseurs de PC industriels eux-mêmes). Windows NT est de plus en plus utilisé comme système d'exploitation dans les PC industriels fonctionnant comme des terminaux distants, incluant diverses extensions temps réel spécialement développées pour ce système d'exploitation (voir ci-dessous pour plus de détails).

Contrôleurs industriels (PLC) sont des appareils informatiques spécialisés conçus pour contrôler des processus (objets) en temps réel. Les contrôleurs industriels disposent d'un cœur de calcul et de modules d'entrée/sortie qui reçoivent des informations (signaux) des capteurs, commutateurs, convertisseurs, autres appareils et contrôleurs, et contrôlent un processus ou un objet en émettant des signaux de commande aux actionneurs, vannes, commutateurs et autres actionneurs. Les automates modernes sont souvent mis en réseau (RS-485, Ethernet, divers types de bus industriels) et le logiciel développé pour eux permet de les programmer et de les contrôler sous une forme pratique pour l'opérateur via un ordinateur situé au niveau supérieur du SCADA. système dans la salle de contrôle (MTU). Une étude de marché sur les automates programmables a montré que les contrôleurs de Siemens, Fanuc Automation (General Electric), Allen-Bradley (Rockwell) et Mitsubishi possèdent l'architecture, les logiciels et les fonctionnalités les plus développés. Sont également intéressants les produits de CONTROL MICROSYSTEMS, des contrôleurs industriels pour les systèmes de surveillance et de contrôle des champs de pétrole et de gaz, des pipelines, des sous-stations électriques, de l'approvisionnement en eau urbain, du traitement des eaux usées et du contrôle de la pollution de l'environnement.

Canaux de communication (CS)

Les canaux de communication des systèmes de répartition modernes sont très divers ; le choix d'une solution spécifique dépend de l'architecture du système, de la distance entre l'unité de contrôle (MTU) et la RTU, du nombre de points contrôlés, des exigences en matière de capacité et de fiabilité des canaux et de la disponibilité des lignes de communication commerciales disponibles.

La tendance au développement du CS en tant que composant structurel des systèmes SCADA peut être considérée comme l'utilisation non seulement d'une grande variété de canaux de communication dédiés (RNIS, ATM, etc.), mais également de réseaux informatiques d'entreprise et de bus industriels spécialisés.

Dans les systèmes industriels, énergétiques et de transport modernes, les bus industriels ont acquis une grande popularité - des canaux de communication spécialisés à haut débit qui permettent de résoudre efficacement le problème de la fiabilité et de l'immunité au bruit des connexions à différents niveaux hiérarchiques d'automatisation. Il existe trois grandes catégories de bus industriels, caractérisant leur finalité (place dans le système) et la complexité des informations transmises : Capteur, Appareil, Champ. De nombreux pneus industriels couvrent deux, voire les trois catégories.

Parmi la variété de bus industriels utilisés dans le monde (environ 70 types sont installés dans divers systèmes rien qu'en Allemagne), il convient de souligner la version industrielle d'Ethernet et de PROFIBUS, la plus populaire à l'heure actuelle et, apparemment, la plus prometteuse. L'utilisation de protocoles spécialisés en Ethernet industriel permet d'éviter le non-déterminisme inhérent à ce bus (du fait du mode d'accès des abonnés CSMA/CD), et en même temps de profiter de ses avantages d'interface ouverte. Le bus PROFIBUS est actuellement l'un des plus prometteurs pour une utilisation dans les systèmes de contrôle industriels et de transport ; il permet une transmission de données à grande vitesse (jusqu'à 12 Mbauds) et résistante au bruit (distance de code = 4) sur une distance allant jusqu'à 90 km. Sur la base de ce bus, par exemple, un système de contrôle automatisé des trains a été construit dans le métro de Varsovie.

Tours de contrôle (MTU)

La principale tendance dans le développement des MTU (tours de contrôle) est la transition de la plupart des développeurs de systèmes SCADA vers une architecture client-serveur, composée de 4 composants fonctionnels.

1. Interface utilisateur (opérateur)(interface utilisateur/opérateur) est un composant extrêmement important des systèmes SCADA. Il se caractérise par a) la standardisation de l'interface utilisateur autour de plusieurs plateformes ; b) l'influence toujours croissante de Windows NT ; c) utilisation d'une interface utilisateur graphique (GUI) standard ; d) technologies de programmation orientée objet : DDE, OLE, Active X, OPC (OLE for Process Control), DCOM ; e) les outils standards de développement d'applications, dont les plus populaires sont Visual Basic pour Applications (VBA), Visual C++ ; f) l'émergence de versions commerciales de logiciels de classe SCADA/MMI pour un large éventail de tâches. L'indépendance des objets permet à l'interface utilisateur de représenter des objets virtuels créés par d'autres systèmes. Le résultat est une capacité accrue d’optimisation de l’interface HMI.

2. Gestion de données(gestion des données) abandon des bases de données hautement spécialisées vers la prise en charge de la plupart des bases de données relationnelles d'entreprise (Microsoft SQL, Oracle). Les fonctions de gestion des données et de génération de rapports sont réalisées à l'aide d'outils standards SQL et 4GL ; Cette indépendance des données isole les fonctions d'accès et de gestion des données des cibles SCADA, permettant ainsi de développer facilement des applications supplémentaires d'analyse et de gestion des données.

3. Réseaux et services(réseaux et services) transition vers l’utilisation de technologies et de protocoles de réseau standards. Les services de gestion de réseau, de sécurité et de contrôle d'accès, de surveillance des transactions, de transmission de courrier et d'analyse des ressources disponibles (processus) peuvent être exécutés indépendamment du code du programme SCADA cible développé par un autre fournisseur.

4. Services en temps réel(services temps réel) libérer le MTU de la charge des composants listés ci-dessus permet de se concentrer sur les exigences de performances pour les tâches en temps réel et quasi temps réel. Ces services sont des processeurs à grande vitesse qui gèrent l'échange d'informations avec les processus RTU et SCADA, gèrent la partie résidente de la base de données, notifient les événements, effectuent des actions de gestion du système et transfèrent les informations sur les événements à l'interface utilisateur (opérateur).

Système d'exploitation

Malgré le débat en cours parmi les spécialistes des systèmes de contrôle pour savoir lequel est le meilleur, UNIX ou Windows NT ? , le marché a clairement choisi cette dernière solution. La popularité croissante de Windows NT a été décisive pour son architecture ouverte et ses outils de développement d'applications efficaces, qui ont permis à de nombreuses sociétés de développement de créer des produits logiciels pour résoudre un large éventail de problèmes.

L'utilisation croissante de Windows NT dans les systèmes de contrôle automatisés est en grande partie due à l'émergence d'un certain nombre de produits logiciels qui permettent de l'utiliser comme plate-forme pour créer des applications critiques dans des systèmes temps réel, ainsi que dans des configurations embarquées. Les extensions en temps réel les plus connues pour Windows NT sont les produits de VenturCom, Nematron et RadiSys.

Les solutions VenturCom sont devenues le standard de facto pour créer des applications critiques en temps réel sur la plateforme Windows NT. Lors du développement d'une interface pour les applications en temps réel, les développeurs de l'entreprise ont choisi de modifier le module Windows NT de la couche d'abstraction matérielle (HAL Hardware Abstraction Layer), responsable de la génération d'interruptions système de haute priorité qui interfèrent avec la tâche de contrôle en temps réel difficile. Le logiciel Component Integrator de VenturCom est un moyen d'accélérer le développement et la mise en œuvre d'applications en temps réel pour Windows NT ; il se présente sous la forme d'un package intégré composé d'outils de création d'applications embarquées (ECK Embedded Component Kit) et de véritables extensions en temps réel (RTX 4.1), permettant aux applications créées pour s'exécuter sous Windows NT de s'exécuter en temps réel.

RadiSys a adopté une approche différente pour développer des extensions en temps réel : Windows NT démarre comme une tâche de faible priorité sous le système d'exploitation en temps réel bien testé et bien connu iRMX depuis environ 20 ans. Toutes les fonctions de traitement et de contrôle en temps réel s'exécutent comme des tâches hautement prioritaires sous iRMX, isolées en mémoire des applications et pilotes Windows NT par le mécanisme de protection du processeur. Cette approche présente l'avantage par rapport à la solution VenturCom que la tâche temps réel est indépendante de Windows NT : en cas de crash ou d'erreur système catastrophique sous Windows NT, la tâche de contrôle temps réel continuera à s'exécuter. Cette solution vous permet d'informer la tâche principale des problèmes survenus lors du fonctionnement de NT et de vous réserver uniquement le droit de continuer à travailler ou d'arrêter l'ensemble du système.

Il convient de noter que dans les systèmes SCADA, l'exigence de temps réel dur (c'est-à-dire la capacité de répondre/traiter des événements dans des intervalles de temps clairement définis et garantis) s'applique, en règle générale, uniquement aux terminaux distants ; dans les unités de contrôle de répartition (MTU), les événements (processus, objets) sont traités/gérés en temps (quasi-) réel.

Logiciel d'application

Se concentrer sur les architectures ouvertes lors de la création de systèmes de contrôle de supervision et d'acquisition de données permet aux développeurs de ces systèmes de se concentrer directement sur la tâche SCADA cible de collecte et de traitement des données, de surveillance, d'analyse des événements, de contrôle et de mise en œuvre d'une interface IHM.

En règle générale, les logiciels cibles pour les systèmes de contrôle automatisés sont développés pour une application spécifique par les fournisseurs de ces systèmes eux-mêmes.

Le complexe matériel et logiciel pour le contrôle des expéditions (APK-DK) est la dernière implémentation des fonctions de contrôle des expéditions au niveau technique moderne.

L'utilisation de la technologie informatique a élargi les fonctionnalités du système APK-DK non seulement pour le régulateur de train, mais a également permis de résoudre les principaux problèmes de surveillance de l'état des moyens techniques des systèmes de transport ferroviaire sur les parcours et les gares de la zone d'expédition.

Ainsi, le système APK-DK a un double objectif et permet :

- la collecte rapide d'informations aux points de signalisation des transports sur l'état des tronçons ferroviaires, des feux de circulation et d'autres moyens et leur transfert aux gares pour une utilisation ultérieure pour le contrôle de la position du train et le diagnostic technique des dispositifs de transport ;
- la collecte rapide d'informations dans les gares sur l'état des installations de voie et des moyens techniques et leur transfert au régulateur de train et au régulateur des distances de signalisation, de communication et informatiques ;
- traiter et afficher les informations des utilisateurs pour maintenir un horaire de circulation exécutable ; calculer l'horaire prévisionnel sur la base de la position actuelle du train ; calculer les indicateurs de performance des sites et délivrer des certificats ; détermination logique d'une fausse vacance du tronçon et d'une proximité dangereuse des trains ; analyse du fonctionnement de l'appareil ; déterminer l'état de pré-défaillance des appareils ; détection des pannes ; optimisation de la recherche et élimination des échecs ; archivage et récupération d'événements; statistiques et comptabilité des ressources de l'appareil.

Dans les stations, c'est-à-dire au premier niveau (inférieur) de gestion du processus de transport (Figure 3.1), la collecte, la transformation et la concentration des informations sur l'état de la distillation et des dispositifs de la station sont effectuées. De plus, ces informations peuvent être affichées sur les postes de travail du responsable du poste et de l'électricien de garde, mais elles doivent être transmises au deuxième niveau de contrôle, c'est-à-dire répartiteur de train, et au poste de travail du répartiteur pour la signalisation, les communications et l'équipement informatique.

L'état des dispositifs de distillation des systèmes ZhAT est contrôlé par des dispositifs de contrôle automatique des points de signal (AKST), réalisés sur la base de contrôleurs spécialisés. Le plus répandu est le bloc AKST-SChM, qui est un générateur de fréquence qui génère des paquets de fréquence cycliques à huit impulsions envoyés à la ligne de communication en fonction de l'état des objets contrôlés. Avec huit impulsions de sortie, grâce à la manipulation de la durée des impulsions et des pauses (intervalles), AKST-ChM permet de contrôler l'état de sept capteurs discrets (relais) et de deux capteurs à seuil.

Figure 3.1 - Schéma fonctionnel du système complexe agro-industriel

Lors de la conception d'APK-DK, une liste de paramètres contrôlés par chaque AKST-SChM est déterminée.

Pour les systèmes de blocage automatique, les paramètres sont sélectionnés dans la liste suivante : manque d'alimentation principale au point de signal ; manque d'alimentation de secours ; grillage du filament principal de la lampe à lumière rouge ; grillage du filament de secours de la lampe à lumière rouge ; grillage du filament de la lampe à résolution ; direction de mouvement établie; retrait du joint isolant ; perte de tension continue de l'unité BS-DA ; occupation des parcelles en bloc ; dysfonctionnement de la ligne AKST-SChM ou DSM ; perte des deux alimentations électriques dans les installations dotées de batteries de secours ; panne d'urgence.

Lors de la conception, une fréquence porteuse (fréquence d'accord de l'oscillateur) est définie pour chaque ACST-FM, puisque tous les ACST de la section fonctionnent sur une ligne physique commune avec division de fréquence des canaux.

Jusqu'à 30 AKST-FM peuvent fonctionner sur un circuit physique avec la division de fréquence suivante.

Aux stations (points linéaires), les informations de l'AKST-SChM sont reçues et analysées par les concentrateurs correspondants (ordinateur industriel). Structurellement, le système se compose d'un dispositif d'acquisition de données et d'un poste de travail de répartiteur de manœuvre situé à une distance d'environ 1 km de celui-ci. La communication s'effectue via une ligne à quatre fils.

Un MicroPC est utilisé comme dispositif d'acquisition de données, contenant :

1) carte processeur 5025A ;
2) deux cartes d'E/S discrètes 5600 ;
3) quatre OPTO RAC, spécialement connectés à des capteurs discrets.

A noter que pour contrôler le fonctionnement de seulement la moitié de la station de triage, qui comprend trois parcs (parc d'accueil, parc de tri et parc de départ), il est nécessaire de contrôler environ un millier et demi d'objets. Si nous multiplions ce chiffre par le coût d'un module optocoupleur de Crayhill, nous obtenons un chiffre d'environ 15 000 $. Le chiffre des développeurs à l’époque moderne, hélas, n’est pas minime. Par conséquent, les développeurs ont décidé d'organiser la matrice d'entrée à l'aide de modules USO standard. Le prix a immédiatement baissé d'un ordre de grandeur : le 96ème utilisait des modules d'E/S de type G4IDC5. Il était nécessaire de développer et de fabriquer la matrice elle-même, mais les coûts pour cela se sont avérés incomparablement inférieurs à ceux d'une résolution frontale du problème. La matrice optocoupleur est une structure modulaire dont chaque module permet de connecter 16 signaux discrets de courant continu ou alternatif avec une tension de 12 à 30 V. Les modules sont installés à l'aide de connecteurs sur la « carte mère », qui à son tour est connecté aux OPTO RAC à l'aide de câbles standards OCTAGON SYSTEMS. Le poste de travail du répartiteur de manœuvre est implémenté sur un PC de type IBM AT avec une carte vidéo multiterminal prenant en charge quatre moniteurs. Après avoir déterminé le matériel, les développeurs ont été confrontés à la question du choix du système d'exploitation (OS) sous lequel le système DC fonctionnerait. Sur la base des exigences relatives aux fonctions du système DC, nous pouvons conclure que ce système d'exploitation devrait

avoir au moins les capacités suivantes :

- prise en charge du multitâche ;
- mode multi-utilisateurs ;
- l'évolutivité ;
- haute performance;
- travailler en temps réel ;
- transmission fiable et extrêmement rapide de gros volumes de données sur un canal de communication à faible débit et de très mauvaise qualité ;
- facilité de connexion de divers périphériques matériels ;
- travailler sur des ressources système limitées ;
- système de fichiers fiable ;
- la possibilité de modifier à distance les versions du programme ;
- possibilité d'intégration avec d'autres systèmes.

Le système d'exploitation QNX possède toutes les propriétés ci-dessus, tout comme

a déterminé son choix comme environnement d’exploitation pour la mise en œuvre du système DC. Le multitâche est requis du fait que le système DC doit effectuer simultanément plusieurs tâches en interaction, à savoir :

- collecte et traitement primaire des données ;
- relais de données ;
- affichage de la position du train ;
- enregistrement des défauts ;
- enregistrer les situations technologiques ;
- recevoir des messages du Centre de Calcul ;
- maintenir le protocole de travail.

Le mécanisme de messagerie implémenté dans QNX est très puissant, sur la base duquel le système DC a été implémenté dans la technologie client-serveur, ce qui augmente la fiabilité de fonctionnement et permet d'augmenter à la fois le nombre de dispositifs de collecte de données et de consommateurs d'informations à faible coût. La prise en charge du mode multi-utilisateurs est requise car plusieurs utilisateurs peuvent travailler sur le système en même temps. Il est prévu de connecter des postes d'utilisateurs supplémentaires sur la base d'un réseau local dont l'un des nœuds sera le poste de travail du répartiteur de manœuvres. La prise en charge par QNX de plusieurs normes réseau vous donne le choix : Ethernet, Arcnet, Token Ring, etc.

L'exigence de performances élevées et d'un fonctionnement en temps réel devient claire si l'on prend en compte le nombre de capteurs surveillés et la fréquence spécifiée de prise de leurs lectures - au moins 5 fois par seconde. De plus, des changements dans l’état de plusieurs dizaines de capteurs se produisent à presque chaque interrogation. Les développeurs ont réussi à résoudre le problème de la transmission fiable des données sur un canal de communication en combinant le dispositif de collecte et le poste de travail du répartiteur dans un réseau QNX, ce qui a permis d'utiliser le protocole réseau du système et de mettre en œuvre cet échange indépendamment de la transmission des données. support pour les programmes d’application. Le réseau série fonctionne de manière assez stable à un taux de transfert de données de 4 800 bauds. Pour augmenter le débit du réseau, nous avons utilisé un mécanisme de compression/décompression des données implémenté par le pilote réseau, qui est transparent pour les programmes d'application.

Non sans quelques difficultés. Le système d'exploitation QNX garantit que si une tâche est bloquée lors de la transmission d'un message, le système libérera automatiquement le blocage après un certain temps, renvoyant un code d'erreur. Malheureusement, ce mécanisme ne fonctionne pas toujours. La tâche peut rester dans cet état pendant une durée indéfinie. Les développeurs ont dû surveiller et corriger cette situation par programmation. Selon eux, cela peut être dû à la présence d'une erreur dans la version 4.22 du pilote réseau Net.fd et en passant à la version 4.23, il sera possible de s'en débarrasser. Le désir de créer un système qui n'est pas strictement lié à un matériel spécifique conduit à la nécessité d'écrire des pilotes de périphériques. Quiconque a écrit et débogué des pilotes de périphériques sous DOS sait qu'il est particulièrement gênant que l'interface du système d'exploitation pour les pilotes et les programmes d'application soit différente. Quant à QNX, l'écriture et le débogage des pilotes ne sont pas différents de l'écriture et du débogage d'autres programmes. L'interface du logiciel est commune à tous les programmes. Les pilotes pour la carte Octagon 5600 et la carte vidéo multi-écran ont été écrits assez rapidement. Étant donné que QNX inclut un grand nombre de gestionnaires de périphériques et divers pilotes, dans de nombreux cas, vous pouvez simplement utiliser le service fourni plutôt que de développer votre propre logiciel. Pour connecter un modem et organiser un réseau entre le dispositif de collecte et le lieu de travail du répartiteur, un gestionnaire de canaux série standard a été utilisé.

En raison du fait que QNX est de petite taille et de structure modulaire, il est devenu possible d'installer ce système d'exploitation sur un Micro PC. Le noyau du système d'exploitation, le module de support réseau, le gestionnaire de système de fichiers intégré et les programmes d'application ont été placés dans seulement 256 Ko de mémoire flash et 100 Ko de RAM statique. Lorsque vous travaillez, un peu plus de 1 Mo de RAM est nécessaire. Le logiciel a été installé sur le Micro PC à l'aide de l'outil pratique EKit - un package permettant d'installer QNX dans les systèmes embarqués. La possibilité de changer à distance les versions du programme est extrêmement nécessaire dans notre cas, puisque le Micro PC en mode fonctionnement n'a ni écran, ni clavier, ni lecteur de disque. L'accès transparent aux fichiers sur le réseau QNX facilite grandement le travail et le gestionnaire de système de fichiers intégré Efsys vous permet de reprogrammer la mémoire flash et la SRAM à l'aide de la commande habituelle de copie de fichiers. Après la réécriture, il est possible de redémarrer en douceur l'ordinateur distant avec la version mise à jour. Les développeurs ont rencontré quelques problèmes pour organiser un redémarrage progressif. Une tentative de mise en œuvre aboutissait presque toujours à un redémarrage de la machine en gelant. Cette difficulté a été contournée en définissant l'option permettant d'annuler un démarrage à chaud lors de la génération d'une image du système d'exploitation. L'une des tâches principales assignées aux concepteurs du système DC était de prévoir la possibilité de son intégration avec les développements logiciels existants. L'un de ces développements est un système de maintenance d'un graphique des mouvements exécutés, mis en œuvre par d'autres développeurs dans l'environnement Windows NT. Compte tenu de l'expérience négative acquise lors de la mise en œuvre de nos propres protocoles sous DOS, il a été décidé d'utiliser exclusivement des protocoles standards pour l'amarrage. De facto, ces protocoles standards appartiennent à la famille de protocoles TCP/IP, ce qui constitue un autre argument convaincant en faveur d'un système qui les prend en charge. Le package TCP/IP pour QNX donne au développeur non seulement la possibilité de programmer au niveau de l'API Socket, mais également de profiter du Network File System (NFS), des appels de procédure à distance (RPC) dans la norme ONC et de nombreux services utiles. comme telnet et ftp. Le système DC, mis en œuvre sur la base de technologies matérielles et logicielles avancées, aide le répartiteur à obtenir des informations fiables et facilite grandement la gestion du travail opérationnel de la station. Tenir une trace des travaux vous permet de détecter les goulots d'étranglement et d'éviter des coûts matériels inutiles. À l'avenir, la tâche de générer automatiquement de nombreux documents encore remplis manuellement apparaît.

Systèmes de contrôle de surveillance et de collecte de données (systèmes scada). Logiciels pour systèmes de contrôle, systèmes de répartition et systèmes de contrôle automatisés Matériel logiciel pour systèmes de contrôle de répartition

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