డేటా సేకరణ మరియు కార్యాచరణ నియంత్రణ వ్యవస్థలు (SCADA వ్యవస్థలు)

సూపర్‌వైజరీ కంట్రోల్ అండ్ డేటా అక్విజిషన్ సిస్టమ్ లేదా SCADA సిస్టమ్ అనే పదం 1980ల చివరలో కనిపించింది. XX శతాబ్దం. ఆపరేటర్ కన్సోల్‌లుగా ఇన్‌స్టాల్ చేయబడిన గ్రాఫికల్ అప్లికేషన్‌లతో పర్సనల్ కంప్యూటర్‌లను ఉపయోగించడానికి మొదటి ప్రయత్నాలతో పాటు.

మొదటి SCADA వ్యవస్థలు DOS లేదా Unix ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్‌ల కోసం అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి మరియు హార్డ్‌వేర్ యొక్క హార్డ్‌వేర్ పరిమితులు మరియు ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్‌ల గ్రాఫికల్ సామర్థ్యాల కారణంగా చాలా తక్కువ సామర్థ్యాలను కలిగి ఉన్నాయి. విండోస్ 3.11, X-Windows, ఫాంటమ్ మరియు హార్డ్‌వేర్ వంటి గ్రాఫికల్ ఇంటర్‌ఫేస్‌లు కనిపించడంతో SCADA వ్యవస్థలు ఏకకాలంలో విస్తృతంగా వ్యాపించాయి, ఇవి మల్టీ టాస్కింగ్ మోడ్‌లలో ప్రక్రియల అమలు యొక్క అవసరమైన వేగాన్ని సాధించడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.

SCADA వ్యవస్థలు అత్యున్నత స్థాయి సాఫ్ట్‌వేర్ డెవలప్‌మెంట్ టూల్స్‌గా ఆవిర్భవించడానికి కారణం బోర్లాండ్ డెల్ఫీ మరియు ఇతర విజువల్ ప్రోగ్రామింగ్ సిస్టమ్‌ల వంటి వ్యవస్థల ఆవిర్భావానికి గల కారణాలను పోలి ఉంటుంది.ప్రామాణిక ఇంటర్‌ఫేస్‌లు మరియు ఫంక్షన్‌లను వివరించే సాధారణ మరియు నిజానికి పనికిరాని భారం నుండి సాఫ్ట్‌వేర్ డెవలపర్‌లకు ఉపశమనం కలిగించడం వారి ప్రధాన పని. అదే సమయంలో, SCADA వ్యవస్థల ఉపయోగం డెవలపర్ యొక్క అర్హత కోసం అవసరాలలో తగ్గింపును సూచించదని అర్థం చేసుకోవాలి, ఎందుకంటే వారు ఊహించే ప్రయత్నం చేస్తారు.

వ్యవస్థలను వేరు చేయండి MMI (మ్యాన్ మెషిన్ ఇంటర్‌ఫేస్) మరియు SCADA, అవి రెండూ విజయవంతంగా ఒకదానికొకటి స్వతంత్రంగా అభివృద్ధి చెందాయి, పరికర మార్కెట్‌లో విభిన్న గూళ్ళను ఆక్రమించాయి HMI (హ్యూమన్ మెషిన్ ఇంటర్‌ఫేస్).

MMI సిస్టమ్‌లు వాస్తవానికి వ్యక్తిగత పరికరాలు లేదా సాంకేతిక సంస్థాపనల కోసం స్థానిక నియంత్రణ ప్యానెల్‌లు, ఆల్ఫాన్యూమరిక్ స్క్రీన్‌లు మరియు కీబోర్డ్‌లు లేదా గ్రాఫిక్, సాధారణంగా టచ్ స్క్రీన్‌లతో అమర్చబడి ఉంటాయి.

చాలా సందర్భాలలో, MMI పరికరం ప్రత్యేక నియంత్రికను ఉపయోగించి అమలు చేయబడుతుంది మరియు దాని సాఫ్ట్‌వేర్ భాగం ఎటువంటి అదనపు మార్పులు లేదా మార్పులను సూచించదు.

అదే సమయంలో, SCADA సిస్టమ్‌లలో ప్రామాణిక వ్యక్తిగత కంప్యూటర్‌లు మరియు ఆపరేటింగ్ సిస్టమ్‌ల ఉపయోగం ఉంటుంది, పెద్ద సాంకేతిక ప్రక్రియలను నిర్వహించే ప్రక్రియను ఆటోమేట్ చేయడానికి ఉపయోగిస్తారు, దీనిలో పెద్ద సంఖ్యలో ఎగ్జిక్యూటివ్ పరికరాలు మరియు సాంకేతిక యూనిట్లు పాల్గొంటాయి మరియు వాటి సాధ్యతకు మద్దతు ఇస్తాయి. పంపిణీ చేయబడిన అనువర్తనాలను అమలు చేయడం (బహుళ ఆపరేటర్ కన్సోల్‌లను ఉపయోగించడం) …

ఎండ్-టు-ఎండ్ ప్రోగ్రామింగ్ సిస్టమ్‌ల ఉనికి కారణంగా MMI మరియు SCADA సిస్టమ్‌ల మధ్య స్పష్టమైన గీతను గీయడం అసాధ్యం, దీనిలో నియంత్రణ వ్యవస్థ యొక్క వివిధ స్థాయిలకు సాఫ్ట్‌వేర్ డెవలప్‌మెంట్ సాధనాల మధ్య తరచుగా తేడా ఉండదు.

SCADA వ్యవస్థల ప్రయోజనం మరియు క్రియాత్మక కూర్పును వివరించే ఒకే ప్రమాణం లేకపోవడం మరియు "SCADA" అనే పదం యొక్క వివరణలలో వ్యత్యాసం ఈ తరగతి వ్యవస్థల వర్గీకరణ మరియు పోలికను క్లిష్టతరం చేస్తుంది.

SCADA వ్యవస్థల యొక్క క్రింది ప్రధాన సమూహాలను వేరు చేయవచ్చు:

• కంట్రోలర్ తయారీదారులచే అభివృద్ధి చేయబడిన SCADA వ్యవస్థలు;

• స్వతంత్ర తయారీదారులచే అభివృద్ధి చేయబడిన SCADA వ్యవస్థలు;

• SCADA వ్యవస్థలు ఎండ్-టు-ఎండ్ ప్రోగ్రామింగ్ సిస్టమ్‌ల భాగాలు.

వారి స్వంత SCADA వ్యవస్థను అభివృద్ధి చేయడంలో కంట్రోలర్ పరికరాల తయారీదారు యొక్క పని, ఆ తయారీదారు నుండి కంట్రోలర్‌లను ఉపయోగించి విజువలైజేషన్ అప్లికేషన్‌లను అభివృద్ధి చేయడానికి తుది వినియోగదారుకు ఒక సాధనాన్ని అందించడం.

అటువంటి వ్యవస్థల యొక్క క్రింది ప్రధాన లక్షణాలను వేరు చేయవచ్చు:

• ఈ సిస్టమ్‌ల ఇంటర్‌ఫేస్ కంట్రోలర్ పరికరాల కోసం సాఫ్ట్‌వేర్ రైటింగ్ సాధనాల ఇంటర్‌ఫేస్‌ను పునరావృతం చేస్తుంది;

• SCADA సిస్టమ్ భాగాలు నిర్దిష్ట తయారీదారు యొక్క నియంత్రణ పరికరాల నుండి స్వీకరించబడిన డేటాతో పని చేయడానికి ఆప్టిమైజ్ చేయబడ్డాయి;

• ఇతర తయారీదారుల పరికరాలతో డేటా మార్పిడి కోసం ఇంటర్‌ఫేస్‌లు సరిగా అమలు చేయబడవు లేదా ఉపయోగించడం కష్టం.

అటువంటి వ్యవస్థకు ఒక క్లాసిక్ ఉదాహరణ సిమెన్స్ WinCC… అటువంటి యాజమాన్య వ్యవస్థల ఉపయోగం, ఒకవైపు, సాఫ్ట్‌వేర్ డెవలప్‌మెంట్ నిపుణులకు శిక్షణ ఖర్చును తగ్గిస్తుంది, కానీ మరోవైపు, ఇది డెవలపర్ మరియు సిస్టమ్ యొక్క తుది వినియోగదారుని ఇద్దరినీ నిర్దిష్ట తయారీదారుతో లేదా నిర్దిష్ట వ్యక్తికి కూడా ఖచ్చితంగా బంధిస్తుంది. ఒక తయారీదారు నుండి పరికరాల వరుస.

అదనంగా, అనేక నియంత్రణ పరికరాల తయారీదారులు తమ సాఫ్ట్‌వేర్ ఉత్పత్తులను అవసరమైన స్థాయి మద్దతు మరియు నిర్వహణతో అందించకుండా మార్కెటింగ్ ప్రయోజనాల కోసం వారి స్వంత SCADA వ్యవస్థలను అభివృద్ధి చేయవలసి వచ్చింది.

ప్రాసెస్ విజువలైజేషన్ మరియు కంట్రోల్ అప్లికేషన్‌లను రూపొందించడానికి థర్డ్-పార్టీ SCADA సిస్టమ్‌లు అత్యంత సౌకర్యవంతమైన సాధనాలు. వారి ప్రయోజనాలలో వికేంద్రీకృత మరియు పంపిణీ చేయబడిన నియంత్రణ వ్యవస్థలను రూపొందించడానికి పెద్ద సంఖ్యలో ఫంక్షన్ల మద్దతు, అలాగే పోటీ, తయారీదారులతో సహా వివిధ పరికరాలను ఒకే వ్యవస్థలోకి చేర్చే సామర్థ్యం.

కార్యనిర్వాహక పరికరాలతో డేటాను మార్పిడి చేయడానికి, అటువంటి వ్యవస్థలు DDE లేదా OPC ఇంటర్‌ఫేస్‌లను అమలు చేసే సాఫ్ట్‌వేర్ I / O సర్వర్‌లను ఉపయోగిస్తాయి. అటువంటి SCADA వ్యవస్థల వ్యాప్తి, అలాగే ఆటోమేషన్ టూల్ ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ఉండవలసిన అవసరం, అన్ని కంట్రోలర్ పరికరాల డెవలపర్‌లకు వారి స్వంతం అనే వాస్తవం దారితీసింది OPC లేదా DDE సాఫ్ట్‌వేర్ సర్వర్లు, ఇది పరికరాలతో లేదా ఆర్డర్ చేయడానికి పూర్తిగా పంపిణీ చేయబడుతుంది.

ఎండ్-టు-ఎండ్ ప్రోగ్రామింగ్ సిస్టమ్ కంట్రోల్ సిస్టమ్‌లో అంతర్భాగంగా ఆపరేటర్ స్టేషన్‌ల అభివృద్ధిని కలిగి ఉంటుంది కాబట్టి, ఇది ఎల్లప్పుడూ SCADA సిస్టమ్ యొక్క ప్రత్యేక భాగాలను కలిగి ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, మొత్తం సిస్టమ్ మొత్తంగా పని చేస్తుంది కాబట్టి, ఈ భాగాలు ఎండ్-టు-ఎండ్ ప్రోగ్రామింగ్ సిస్టమ్ యొక్క ఇతర మాడ్యూల్స్‌లో కూడా భాగాలు కావచ్చు లేదా SCADA సిస్టమ్‌ను దాని స్వచ్ఛమైన రూపంలో సాఫ్ట్‌వేర్ ఉత్పత్తిగా వేరు చేయడం అసాధ్యం.

ఇటువంటి వ్యవస్థలు రెండు ప్రధాన వ్యత్యాసాలను పరిగణనలోకి తీసుకుని, కంట్రోలర్ తయారీదారులచే అభివృద్ధి చేయబడిన SCADA వ్యవస్థల వలె అదే ప్రయోజనాలు మరియు అప్రయోజనాలు కలిగి ఉంటాయి:

• ఎండ్-టు-ఎండ్ ప్రోగ్రామింగ్ సిస్టమ్స్‌లో అంతర్భాగమైన SCADA సిస్టమ్‌లు, ఇతర తయారీదారుల నుండి సాఫ్ట్‌వేర్ మరియు హార్డ్‌వేర్‌తో ఆచరణాత్మకంగా ఇంటర్‌ఆపరేబిలిటీని కలిగి ఉండవు;

• అటువంటి అనువర్తనాల్లో SCADA వ్యవస్థ యొక్క పాత్ర గ్రాఫికల్ ఇంటర్‌ఫేస్ అభివృద్ధికి పరిమితం చేయబడింది.

SCADA వ్యవస్థల కూర్పు మరియు నిర్మాణం

SCADA వ్యవస్థల కూర్పు మరియు నిర్మాణం

సాధారణంగా, SCADA వ్యవస్థలు రెండు వేర్వేరు సాఫ్ట్‌వేర్ ఉత్పత్తులను కలిగి ఉంటాయి: అభివృద్ధి వాతావరణం మరియు అమలు వాతావరణం.

అభివృద్ధి పర్యావరణం సాంకేతిక ప్రక్రియ యొక్క విజువలైజేషన్ కోసం పర్యావరణం రూపకల్పన మరియు కాన్ఫిగర్ చేయబడిన సెట్ అని పిలుస్తారు.

పని సమయంలో పర్యావరణం — ఇది ఆపరేటర్ స్టేషన్‌లోని సాంకేతిక ప్రక్రియ యొక్క విజువలైజేషన్ కోసం ప్రోగ్రామ్ యొక్క ప్రాజెక్ట్‌పై పని చేయడానికి అవసరమైన సాఫ్ట్‌వేర్ ఉత్పత్తుల సమితి.

విడిగా, డెవలపర్ మరియు ఆపరేటర్ యొక్క అదే ప్రాజెక్ట్‌తో పని చేసేటప్పుడు అభివృద్ధి వాతావరణం మరియు రన్‌టైమ్ వాతావరణం మధ్య పరస్పర చర్య యొక్క సమస్యను పరిగణించాలి:

1. డెవలపర్ చేసిన మార్పులు వెంటనే అమలులోకి వస్తాయి.

2. ప్రాజెక్ట్ సోర్స్ కోడ్‌లో కనిపించే విధంగా రన్‌టైమ్ చేసిన మార్పులను ప్రతిబింబిస్తుంది.

3. రీబూట్ లేదా ఫోర్స్‌లో రన్‌టైమ్‌లో మార్పులు ప్రతిబింబిస్తాయి.

మొదటి రకమైన పరస్పర చర్య యొక్క అమలు వాణిజ్య ప్రదర్శనలలో ఉత్పత్తి యొక్క సామర్థ్యాలను చాలా స్పష్టంగా మరియు ప్రభావవంతంగా ప్రదర్శించడం సాధ్యపడుతుంది మరియు అందువల్ల ఇది కొన్నిసార్లు తుది సాఫ్ట్‌వేర్ ఉత్పత్తులలో అమలు చేయబడుతుంది. అయినప్పటికీ, నిజమైన ప్రాజెక్ట్‌లతో పని చేస్తున్నప్పుడు, గ్రాఫికల్ ఇంటర్‌ఫేస్ లేదా నియంత్రణల డైనమిక్ కదలికలో కొంత భాగాన్ని కోల్పోయే ప్రమాదం ఉంది. ఈ విషయంలో, రెండవ మరియు మూడవ రకాల పరస్పర చర్య లేదా వాటి కలయిక అత్యంత విస్తృతమైనది.

SCADA వ్యవస్థ యొక్క క్రింది ప్రధాన భాగాలను వేరు చేయవచ్చు:

• ట్యాగ్ బేస్;

• గ్రాఫిక్స్ డిస్ప్లే మాడ్యూల్;

• స్క్రిప్ట్ ప్రాసెసర్;

• అలారం మరియు హెచ్చరిక వ్యవస్థ;

• సాంకేతిక ప్రక్రియ పారామితులను ఆర్కైవ్ చేయడానికి మాడ్యూల్.

SCADA సిస్టమ్ ట్యాగ్ సాంకేతిక ప్రక్రియ పరామితి మరియు దాని లక్షణాల విలువను నిల్వ చేయడానికి ఒక వస్తువు. లేబుల్‌లను కొన్నిసార్లు తప్పుగా "వేరియబుల్స్" అని పిలుస్తారు. అదే సమయంలో, ఆబ్జెక్ట్-ఓరియెంటెడ్ ప్రోగ్రామింగ్ లాంగ్వేజ్‌లలో క్లాస్ యొక్క నిర్వచనానికి లేబుల్ భావన దగ్గరగా ఉంటుంది.

గ్రాఫికల్ డిస్ప్లే మాడ్యూల్ ప్రాజెక్ట్ యొక్క గ్రాఫికల్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ను అమలు చేస్తుంది. నియమం ప్రకారం, గ్రాఫికల్ ఇంటర్‌ఫేస్ అనేది వాటిపై ఉంచబడిన గ్రాఫికల్ అంశాలతో స్క్రీన్ ఫారమ్‌ల సమితి. స్క్రీన్‌ను సృష్టించే పని స్క్రీన్ ఆకారాలపై గ్రాఫిక్ ఎలిమెంట్‌లను ఉంచడం మరియు వాటి లక్షణాలను సెట్ చేయడం వరకు తగ్గించబడుతుంది.

స్క్రీన్ ఫారమ్‌లను కాల్ చేయడం, ప్రదర్శించడం మరియు మూసివేయడం వంటి ప్రక్రియలో, గ్రాఫిక్ వస్తువులపై క్లిక్ చేసేటప్పుడు, వ్యక్తిగత ట్యాగ్‌ల లక్షణాలు లేదా విలువలను మార్చేటప్పుడు, లెక్కలు లేదా చర్యలను నిర్వహించడం అవసరం. స్క్రిప్ట్ ఇంజిన్… కొన్ని సిస్టమ్‌లలో స్క్రిప్ట్‌లను "మాక్రోలు" లేదా "స్క్రిప్ట్‌లు" అని కూడా పిలుస్తారు.

ఆటోమేటెడ్ ఆపరేటర్ వర్క్‌స్టేషన్‌ల గ్రాఫికల్ ఇంటర్‌ఫేస్‌ను అమలు చేసే చాలా SCADA సిస్టమ్ స్క్రిప్ట్‌లు గ్రాఫికల్ ఎలిమెంట్‌లపై మౌస్ క్లిక్ హ్యాండ్లర్లు.

స్క్రిప్ట్‌ల కోసం, వివిధ తయారీదారుల నుండి SCADA సిస్టమ్‌లు ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ భాషలను అందిస్తాయి. కంట్రోలర్ తయారీదారులచే అభివృద్ధి చేయబడిన సిస్టమ్‌లు లేదా ఎండ్-టు-ఎండ్ ప్రోగ్రామింగ్ సిస్టమ్‌లలో భాగంగా సాధారణంగా స్క్రిప్టింగ్ కోసం అదే ప్రోగ్రామింగ్ భాషలను వ్రాయడం కోసం అందిస్తాయి. కంట్రోలర్ సాఫ్ట్‌వేర్… థర్డ్-పార్టీ SCADA సిస్టమ్‌లు తరచుగా ప్రత్యేకమైన మాక్రో స్క్రిప్టింగ్ భాషలను అందిస్తాయి.

సాధారణ-ప్రయోజన ప్రోగ్రామింగ్ భాషలను ఉపయోగించడం వలన అదనపు లైబ్రరీలు మరియు APIలను యాక్సెస్ చేయడం ద్వారా సంక్లిష్ట వినియోగదారు ఇంటర్‌ఫేస్‌లు మరియు డేటాతో పని చేసే ప్రామాణికం కాని పద్ధతులను అమలు చేయడానికి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తుంది.

అదే సమయంలో, డెవలపర్ ఏదైనా సందర్భంలో SCADA-సిస్టమ్ భాగాలతో పనిచేయడానికి ఫంక్షన్ లైబ్రరీలను అధ్యయనం చేయాలి, అదే విధంగా స్థూల భాషలను అధ్యయనం చేస్తారు మరియు అమలు చేయబడిన కోడ్ సంభావ్యంగా ప్రమాదకరంగా ఉండవచ్చు లేదా మూడవ పక్ష ఫంక్షన్ నుండి లోపాలను వారసత్వంగా పొందవచ్చు. గ్రంథాలయాలు.

అలారం వ్యవస్థ అనుమతించదగిన పరిమితుల వెలుపల ప్రాసెస్ పరామితి యొక్క విలువను ఆపరేటర్‌కు తెలియజేయడానికి ఉద్దేశించబడింది. నియమం ప్రకారం, ప్రతి సాంకేతిక పరామితి కోసం, 2 రకాల సెట్టింగ్‌లను సెట్ చేయవచ్చు, దీని ప్రకారం నోటిఫికేషన్ కనిపిస్తుంది: వరుసగా, అత్యవసర మరియు హెచ్చరిక సెట్టింగ్‌లు.

సిస్టమ్ యొక్క సామర్థ్యాలపై ఆధారపడి, ఈ సెట్టింగ్‌లు ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ ప్రమాణాల ప్రకారం సెట్ చేయబడతాయి:

• పరిదిలో లేని. ఈ సందర్భంలో ఉన్నాయి: ఎగువ మరియు దిగువ హెచ్చరిక విలువలు మరియు ఎగువ మరియు దిగువ అలారం విలువలు.

• కొంత విలువ యొక్క నామమాత్రపు విలువ నుండి విచలనం. సెట్ విలువ నుండి కనీస మరియు గరిష్టంగా అనుమతించదగిన విచలనాలను పంపిణీ చేయండి.

• ప్రక్రియ పరామితి విలువ మార్పు యొక్క గరిష్ట అనుమతించదగిన రేటును సెట్ చేస్తోంది. అనుమతించదగిన శ్రేణి సెట్టింగ్‌ల విలువలు సంపూర్ణ యూనిట్‌లలో పేర్కొనబడ్డాయి మరియు నామమాత్రం మరియు మార్పు రేటు నుండి విచలనం సంపూర్ణ యూనిట్‌లలో మరియు ప్రస్తుత లేదా సెట్‌పాయింట్ విలువ యొక్క శాతంగా పేర్కొనవచ్చు.

ఒక సాంకేతిక ప్రక్రియ కోసం అత్యవసర మరియు హెచ్చరిక సెట్‌పాయింట్లు సెట్ చేయబడిన పారామితుల సంఖ్య పెద్దదిగా ఉంటుంది కాబట్టి, SCADA సిస్టమ్‌లలో సాంకేతికంగా నియంత్రించబడే పారామితులను సమూహాలుగా కలపడం, అలాగే దేనికైనా ప్రాధాన్యత స్థాయిని సెట్ చేయడం సాధ్యపడుతుంది. సెట్ పాయింట్.

ప్రధాన విధి బ్యాకప్ మాడ్యూల్ — మానిటర్ స్క్రీన్‌పై సాపేక్షంగా తక్కువ వ్యవధిలో సాంకేతిక పారామితుల (ట్రెండ్‌లు) గ్రాఫ్‌లను ప్రదర్శించే సామర్థ్యాన్ని అందించడం, అలాగే సాధారణ నివేదికలను రూపొందించడం. SCADA సిస్టమ్ యొక్క విలువలను ఆర్కైవ్ చేయడానికి మాడ్యూల్ క్రింది విధులను అందించాలి:

• నిర్దిష్ట ఫ్రీక్వెన్సీ లేదా మార్పుతో స్థానిక డేటాబేస్లో విలువలను ఆర్కైవ్ చేయడం;

• మార్పుపై విలువలను ఆర్కైవ్ చేసినప్పుడు - ఆర్కైవింగ్ కోసం డెడ్ జోన్‌ను సెట్ చేసే అవకాశం;

• స్థానిక డేటాబేస్ పరిమాణ పరిమితిని సెట్ చేయండి;

• విలువలను నిల్వ చేయడానికి సమయాన్ని సెట్ చేయడం;

• ఆటోమేటిక్ మోడ్‌లో నిల్వ సమయం లేదా డేటాబేస్ పరిమాణం మించిపోయినప్పుడు కాలం చెల్లిన లేదా ప్రారంభ విలువలను తొలగించడానికి సాధారణ నిర్వహణను నిర్వహించండి;

• ఆర్కైవ్ విలువల గ్రాఫ్‌లను రూపొందించడానికి మరియు వాటిని వీక్షించడానికి ఇంటర్‌ఫేస్ లభ్యత;

• విలువల పట్టిక రూపంలో పేర్కొన్న కాలానికి పారామితి విలువలను ఎగుమతి చేయడానికి సిస్టమ్ లభ్యత.