 Telenetics
Основы сетей SCADA
Термин SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) относится к процессам сбора информации от удаленных объектов и управления этими объектами. Cистемы SCADA часто работают в режиме реального времени. Данные могут поступать от нефтяных скважин, трубопроводов, сетей электропередачи, систем регулировки движения, сейсмодатчиков, систем контроля параметров окружающей среды, и т. п. Эта информация используется для анализа производственных показателей и управления системами. Так, например, от нефтяной скважины может поступать информация об объеме добычи за определенный период времени, температуре, давлении, уровне загрязнений и потребляемой мощности. Функция управления позволит уменьшить или увеличить объем добычи или приостановить добычу. Обычно в подобных системах небольшие порции данных получали от большого числа удаленных объектов на низкой скорости, до 1200 бит/с. Современные же системы SCADA имеют большую вычислительную мощность и сложность. Возросший объем данных и количество функций управления требуют и больших скоростей, поэтому системы передачи модернизируются до скорости 9600 бит/с и более. Как правило, системы SCADA рассчитаны на долгий срок эксплуатации - 10 лет и более, и все составляющие должны удовлетворять жестким условиям эксплуатации. Основные компоненты любой SCADA системы - это, прежде всего, головной компьютер и программное приложение, управляющее удаленными терминалами (RTU - Remote Terminal Unit) или измерительными устройствами. Приложение должно иметь возможность периодически соединяться для обмена данными с каждым управляемым устройством или датчиком.
Обычно это осуществляется с помощью стандартного протокола, подходящего для конкретного приложения. Период времени, в течение которого должны состояться обмены данными со всеми устройствами системы, часто бывает очень коротким. Одна из наиболее сложных частей SCADA - это система передачи, соединяющая головной компьютер со всеми контролируемыми устройствами. Она может включать модемы для передачи данных по аналоговым линиям, а также наземные и беспроводные цифровые каналы связи. Средства связи часто представляют собой основную статью ежемесячных расходов, если они не принадлежат компании, эксплуатирующей систему SCADA, а арендуются у операторов публичных сетей передачи данных.
Протоколы и линии связи
Приложениям SCADA необходимы максимально устойчивые протоколы и аппаратные средства, рассчитанные на суровые условия эксплуатации (очень низкие и очень высокие температуры, перегрузки в системах электропитания и линиях связи, низкое качество линий связи, вибрации и т.п.) и способные годами работать без перебоев круглые сутки. Большинство систем SCADA используют поллинг (polling - последовательный опрос) для обращения к множеству устройств в одной сети. Это эффективный механизм, при котором большое число устройств, подсоединенных к одной линии связи, запрашиваются и отвечают по очереди. До сих пор существует множество вопросов относительно надежности и безопасности использования Интернет для применения в системах SCADA, поэтому частные сети и выделенные линии остаются предпочтительными. Ввиду требований к надежности и безопасности большинство систем SCADA использует арендованные телефонные линии, частные физические линии и оптические соединения. В последнее время для этих целей используют также сотовые и частные беспроводные линии связи.
Модемы и условия эксплуатации.
Использование выделенных телефонных линий (каналов тональной частоты) распространено весьма широко. Они могут использоваться как в режиме точка-точка, так и в многоточечном режиме (моноканал). Существуют специализированные модемы для подключения компонентов систем SCADA к сети. Модемы точка-точка работают на скоростях до 56 кбит/с и передают данные от DTE на скоростях до 230,4 кб/с, что достигается за счет развитых механизмов компрессии данных. Для работы нескольких удаленных объектов с моноканалом, то есть для подключения их к одной многоточечной линии, необходимы модемы, поддерживающие протоколы поллинга. Широко используются стандарты Bell 202, V.23 и другие, со скоростями до 1200 и до 1800 кб/с. Существует не так много многоточечных модемов, способных работать быстрее. Один из них - это Telenetics DSP9612. Модем не только поддерживает стандарты Bell 202 и V.23, работает на скоростях до 1200 и 1800 бит/с, но также, используя собственный режим модуляции, работает на скорости 9600 бит/с, что позволяет использовать его как на новых "быстрых" участках сети, так и вместе с ранее установленными модемами. Время захвата несущей от головного модема составляет 23 мс и менее, и столь малое время задержки позволяет производить поллинг большого числа устройств на одной многоточечной линии. Модем также работает и в режиме точка-точка.
Наиболее важные характеристики модема для SCADA - это рабочий температурный диапазон, вибрационная стойкость, возможность использования различных источников питания, устойчивость к перегрузкам, низкое энергопотребление и собственная конструктивная надежность. Специально для систем SCADA компания Telenetics производит модемы "точка-точка" и "точка-многоточка", удовлетворяющие этим требованиям, с питанием от постоянного и переменного тока. Так модемы серии DSP9612, работают в температурном диапазоне от -40 ОС до +85 ОС, защищены от перенапряжений в сети и линии до 15кВ и поставляются с источниками питания 85 - 265 В переменного тока (50/60 Гц), 85-400В или 10-53 В постоянного тока.
Заключение
Частные сети, - проводные, радио, оптические, телефонные и сотовые, - остаются лучшим вариантом в силу малой задержки распространения сигнала и надежной доставки данных. При этом правильный выбор модемов обеспечит непрерывную доставку данных от множества датчиков в самых суровых условиях эксплуатации.
|
