Семь путей развития IIoT с помощью SCADA

Программное обеспечение для диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) разрабатывалось для сбора информации из разрозненных источников с предоставлением информации, необходимой операторам для оптимального управления технологическим процессом. Сегодня внедрение SCADA происходит гораздо проще, поскольку появились новые аналитические функции. Благодаря этому система диспетчерского управления используется на преобладающем большинстве предприятий. Несмотря на то, что современная SCADA и без того является мощным инструментом управления производством, эти системы продолжают развиваться. Ниже приведены семь ключевых разработок в области SCADA, о которых сегодня важно знать.

1. Развитие «южных» интерфейсов. Приложения SCADA постоянно развиваются от тенденции к интеграции с большим количеством промышленных данных, что позволяет дополнять существующие системы новым функционалом. Там, где в прошлом SCADA устанавливалась только для работы с основными технологическими операциями, сегодня эти же системы собирают гораздо больше данных, особенно из отдаленных и ранее труднодоступных локаций, связь с которыми теперь возможна через Интернет и мобильные телефоны.

Самым большим изменением SCADA в подключениях на «юге» архитектуры системы является внедрение протоколов «Интернета вещей» (IoT). Три наиболее распространенных из них — это клиент веб-сервисов, брокер и клиент протокола передачи телеметрии через очередь сообщений (MQTT), а также клиент протокола объединенной архитектуры OPC (OPC UA). Эти протоколы, готовые для использования в Интернете, способны работать с высокой скоростью и безопасны, что делает их оптимальным вариантом для сбора данных с удаленных датчиков.

2. Мониторинг инфраструктуры. Это еще одна из ключевых областей разработки, связывающая SCADA с инфраструктурой зданий, системами вентиляции и кондиционерами, осветительной сетью и т. д. Обычно наличие такой возможности означает включение соедининений по BACnet, SNMP или связь со службами операционных систем для сбора и мониторинга данных из этих источников.
3. Развитие «северных» интерфейсов. Современные SCADA-системы представляют собой обширные хранилища данных и многоуровневые аналитические инструменты. Вся информация взаимодействует с другими системами, в частности с системами управления производственным процессом (MES), которые могут быть как локальными, так и удаленными, а также с сервисами облачной аналитики и информационными панелями для привлечения более широкой аудитории к отслеживанию и улучшению эффективности. Новые решения SCADA оснащаются модулями, способными упаковывать данные в контекстуализированные транзакции. В соответствии с требованиями этих информационных систем SCADA-решения часто называют модулями рабочего процесса, или мостовыми модулями, которые не только создают агрегаты данных, но и взаимодействуют с наборами данных с других систем для обработки заказов, отслеживания движения сырья и компонентов, выявления незавершенного производства, планирования и диспетчеризации, управления техническим обслуживанием и других функций. SCADA усовершенствуется с помощью веб-сервисов, публикации через протокол MQTT, сервера OPC UA и других специальных интерфейсов для важных потребностей производства.
4. Интеграция с базами данных. Современные программные платформы SCADA — это не просто сеть, объединяющая оборудование предприятия для получения и извлечения данных о нем с последующим отображением и аналитикой. Многие SCADA работают на основе баз данных совместно с другими приложениями. Так, привычные мнемосхемы, демонстрирующие производственный процесс, могут быть соединены с системами инвентаризации, управления активами и даже CRM-комплексами (рис.).
5. Быстрое развитие. Время — это деньги, и путь к более экономичной реализации SCADA заключается в ее более простой и интуитивной конфигурации. Хотя разработчики постоянно совершенствуют свои продукты, используя различные средства разработки программного обеспечения и технологии, в конечном итоге SCADA принадлежит конечным пользователям, и важно иметь некоторую автономию в поддержке применения SCADA. Системы SCADA стремятся к более стандартизированным решениям с настраиваемой функциональностью, устраняя необходимость в индивидуальной разработке и написании сценариев. Многие SCADA поставляются с инструментами быстрого развития для обеспечения высокой степени масштабируемости через функции импорта, экспорта и автоматизированного копирования для клонирования и добавления конфигураций.
6. Информационные модели. Одним из самых значительных промышленных изменений на подходе является продвижение к «Индустрии 4.0», «умному» производству и цифровой трансформации. Идея заключается в оптимальном использовании всех данных для улучшения общей производительности и снижения затрат. Оптимизация использования данных — это высокая цель, которая может показаться недостижимой для большинства, за исключением крупных корпораций. Для улучшения использования данных отрасль будет полагаться на будущие стандарты. Это включает не только стандарты передачи данных, такие как MQTT или стандарты от OPC, но и стандарты структуры данных для оборудования и процессов (информационные модели). Если данные существуют в стандартных формах, то могут быть разработаны приложения для их использования, с автоматической настройкой под запросы пользователей. Пользователи могут создавать модели данных для достижения поэтапных улучшений внутри организации (объединенное пространство имен) или применять стандартные модели данных отрасли (относительно новое направление).

Рис. Современные программные платформы диспетчерского управления и сбора данных предлагают гораздо больше возможностей и преимуществ по сравнению с платформами 20-летней давности. Пример — система водяного охлаждения Iconics Genesis64 High Performance SCADA

В будущем прикладные программы смогут взаимодействовать с источниками информации (такими как SCADA), автоматически обнаруживать информационные модели машин и процессов и настраиваться нажатием одной кнопки. Программное обеспечение SCADA должно поддерживать информационные модели (определения активов) и следовать стандартам, таким как ISA-95, для интеграции различных систем управления предприятия.

7. 3D-графика. Сегодня наиболее часто в SCADA представлена двухмерная визуализация технологических процессов. Большое внимание уделяется упрощению мнемосхем, разделению сложных экранов на простые, использованию приглушенных цветов для устранения усталости глаз у операторов. При этом графика, если потребуется, становится более детализированной. Эти тенденции воплощены в стандарте ISA-101.

Большие перспективы заложены в 3D-графике, с отображением протекающих процессов в реальном времени. Изображения позиций роботов автоматизированных линий могут соответствовать их реальному состоянию. 3D-графика особенно удобна при использовании в системах информации, управления или автоматизации зданий. Существуют разработки дополнений для SCADA, использующие объемные модели из программ автоматизированного проектирования с их последующей анимацией.