SCADA 시스템과 DCS, PLC의 주요 기능인 원격 데이터 수집 및 모니터링은 산업 공정 자동화 및 정보화와도 같은 필수 기본 시스템입니다.
SCADA 시스템
SCADA는 SupervisoryControI And Data AcquiSition System(Data Acquisition and Supervisory Control System) 약어입니다. SCADA 시스템은 데이터 수집, 모니터링 및 제어 시스템의 생산 시스템 중 장거리 분산 생산 장치의 배포입니다.{0}}
그것은 광범위한 응용 분야를 가지고 있으며 전력, 야금, 석유, 화학 및 기타 데이터 수집 및 모니터링 제어 및 프로세스 제어 분야와 전력 시스템에서 더 널리 사용되는 기타 여러 분야에서 사용할 수 있으며 기술 개발도 가장 성숙합니다. 이는 원격 제어 시스템에서 중요한 위치를 차지하며 현장 운영 장비를 모니터링하고 제어하여 데이터 수집, 장비 제어, 측정, 매개변수 조정 및 다양한 유형의 신호 경보 기능(예: "4{4}}원격" 기능)을 실현할 수 있습니다.
RTU(Remote Terminal Unit) 및 FTU(Feeder Terminal Unit)는 중요한 구성 요소입니다. 오늘날의 변전소 자동화 구축은 매우 중요한 역할을 합니다. PC로 구성된 생산 자동화 제어 시스템입니다. 물론 필요한 기능은 응용 분야마다 다르지만 모두 다음과 같은 기본 기능을 갖추고 있습니다. 그래픽 작업 인터페이스; 시스템 상태의 동적 시뮬레이션; 즉각적이고 역사적인 데이터 추세 곡선 표시; 경보 처리 시스템; 데이터 수집 및 기록; 보고서 출력.
SCADA 시스템 개발 이력
SCADA 시스템은 컴퓨터 기술이 개발된 날부터 시작되어 현재까지 SCADA 시스템의 개발과 밀접한 관련이 있으며 4세대를 거쳐 왔습니다.
1세대는 원격 H-80M 시스템으로 설계된 중국 철도 전기화 시스템을 위해 일본 Hitachi가 개발한 중국 북부 전력망 SD176 시스템을 위한 전력 자동화 연구소와 같은 전용 컴퓨터 및 전용 운영 체제 SCADA 시스템을 기반으로 합니다. 이 단계는 70년대에 시작되었을 때 SCADA 시스템에 사용되었던 컴퓨터에서 나온 것입니다.
2세대는 80년대 범용 컴퓨터를 기반으로 한 SCADA 시스템입니다.{0}} 2세대에서는 VAX와 같은 기타 컴퓨터 및 기타 범용-워크스테이션이 널리 사용되며 운영 체제는 일반적으로 범용-UNIX 운영 체제입니다. 이 단계에서 SCADA 시스템은 경제적 운영 분석, 자동 발전 제어(AGC) 및 그리드 급전 자동화의 네트워크 분석과 결합되어 EMS 시스템(에너지 관리 시스템)을 형성했습니다.
1세대와 2세대 SCADA 시스템의 공통적인 특징은 중앙 집중식 컴퓨터 시스템을 기반으로 하고 개방적이지 않아 유지 관리, 업그레이드 및 다른 시스템과의 네트워킹이 매우 어렵다는 것입니다.
90년대에는 개방성의 원칙에 따라 분산 컴퓨터 네트워크와 관계형 데이터베이스 기술을 기반으로 광범위한 네트워킹 EMS/SCADA 시스템을 3세대라고 불렀습니다. 이 단계는 중국의 SCADA/EMS 시스템이 가장 빠르게 성장하는 단계이며, 다양한 최신 컴퓨터 기술이 SCADA/EMS 시스템에 통합되었습니다. 이 단계는 또한 중국의 전력 시스템 자동화 및 그리드 건설이 가장 큰 투자 기간이며, 국가는 도시 및 농촌 전력 그리드를 전환하기 위해 2,700억 위안을 투자했으며 국가의 전력 시스템 자동화 및 그리드 건설에서 그 중요성을 볼 수 있습니다.
4세대 SCADA/EMS 시스템의 주요 특징은 인터넷 기술, 객체 지향 기술, 신경망 기술, JAVA 기술 및 기타 기술을 사용하고 SCADA/EMS 시스템과 기타 시스템의 통합을 지속적으로 확장하며 포괄적인 보안 및 경제적 운영과 상업적 운영의 필요성을 제공한다는 것입니다.
SCADA 시스템에는 다음 하위 시스템이 포함됩니다.
1. 휴먼 머신 인터페이스(HMI)
프로그램의 상태를 표시할 수 있는 장치, 운영자는 이 장치에 따라 프로그램을 모니터링 및 제어할 수 있습니다. HMI는 SCADA 시스템 데이터베이스 및 소프트웨어에 연결되고 관련 정보를 읽어 추세, 진단 데이터 및 관련 관리 정보(정기 유지 관리 절차, 물류 정보, 특정 센서 또는 기계 세부 배선 다이어그램 등)를 표시하거나 전문가 시스템의 문제 해결을 지원할 수 있습니다.
HMI 시스템은 종종 시스템 정보를 그래픽으로 표시하고 이미지로 실제 시스템을 시뮬레이션합니다. 운영자는 제어할 시스템의 다이어그램을 볼 수 있습니다. 예를 들어, 파이프라인 펌프 아이콘에 연결하면 펌프가 작동 중이고 파이프라인의 액체 흐름을 표시할 수 있으며 작업자는 펌프를 중지할 수 있으며 HMI 소프트웨어는 시간이 지남에 따라 파이프라인의 액체 흐름을 표시합니다. 시뮬레이션에는 프로세스 요소를 표현하기 위한 배선 다이어그램과 회로도가 포함되지만, 프로세스 상황을 설명하기 위해 애니메이션과 함께 프로세스 장비의 사진을 사용할 수도 있습니다.
SCADA 시스템의 HMI 소프트웨어에는 일반적으로 시스템 유지관리자가 HMI에서 시스템 표시를 수정할 수 있는 그리기 소프트웨어가 포함되어 있습니다. 프리젠테이션은 상황의 실제 상태를 나타내는 조명을 사용하여 화면에 조명만 표시하는 것처럼 간단할 수도 있고, 여러 프로젝터를 사용하여 초고층 빌딩 위치에 있는 모든 엘리베이터나 철도 위치에 있는 모든 열차를 표시하는 것처럼 복잡할 수도 있습니다.
SCADA 시스템을 구현할 때 경고 처리는 시스템의 중요한 부분입니다. 시스템은 지정된 경고 조건이 유지되는지 여부를 모니터링하여 경고 이벤트가 발생했는지 확인합니다. 경고 이벤트가 발생하면 시스템은 하나 이상의 경고 지침을 활성화하거나 경고 이벤트가 있음을 알리기 위해 시스템 관리자나 SCADA 운영자에게 이메일이나 SMS를 보내는 등 해당 조치를 취합니다. SCADA 운영자는 경고 이벤트를 확인해야 하며, 경고 지침 확인의 일부 경고 이벤트는 꺼지고 일부 경고 표시기는 경고 조건이 지워진 후에만 꺼집니다.
2. (컴퓨터화된) 모니터링 시스템
데이터를 수집하고 명령을 제출하여 프로그램 진행 상황을 모니터링할 수 있습니다.
3. 원격 단말 장치(RTU)
RTU는 프로그램에 사용되는 여러 센서에 연결할 수 있으며 디지털 데이터는 데이터 수집 후 모니터링 시스템으로 전송됩니다.
원격 터미널 제어 시스템(RTU)은 다른 장비에 연결할 수 있으며, RTU는 장비의 전기 신호를 스위치나 밸브의 열림/닫힘 상태나 장비에서 측정된 압력, 유량, 전압 또는 전류와 같은 디지털 값으로 변환할 수 있습니다. 특정 스위치나 밸브 개폐 등의 장치를 제어하거나 펌프 속도를 설정하기 위해 신호로 변환하여 전송할 수도 있습니다.
4. 프로그래머블 로직 컨트롤러(프로그래머블 로직 컨트롤러, 줄여서 PLC)
가격이 저렴하고 다재다능하기 때문에 원격 터미널 제어 시스템의 특수 기능 대신 현장 장치로도 일반적으로 사용됩니다.
SCADA는 일정 관리 계층이고 PLC는 현장 장비 계층입니다. PLC 시스템, 즉 프로그래밍 가능한 컨트롤러는 산업 현장 측정 및 제어, 현장 측정 및 제어 기능, 안정적인 성능, 높은 신뢰성, 성숙한 기술에 적합하며 널리 사용되고 합리적인 가격입니다. SCADA는 모니터링 및 제어에 중점을 두고 있으며 기본적으로 상위에 사용되는 논리 기능의 일부로 실현될 수 있습니다. PLC는 순전히 논리 기능을 달성하기 위한 것이고 PLC는 단순히 논리 기능과 제어만 실현하며, 인간{2}}기계 인터페이스를 제공하지 않고 버튼 표시기, HMI 및 SCADA 시스템의 도움으로 작동을 실현합니다.
5. 통신망
데이터 전송을 위해 파이프라인 사이에 모니터링 시스템과 RTU(또는 PLC)를 제공하는 것입니다.
기존 SCADA 시스템은 통신 기능을 달성하기 위해 브로드캐스트, 직렬 또는 모뎀을 사용하지만, 일부 대규모 SCADA 시스템(예: 발전소 또는 철도)은 이더넷 또는 네트워크 프로토콜의 동기식 광 네트워크(SONET) 또는 동기식 디지털 시스템(SDH)의 아키텍처를 사용하는 경우가 많습니다. 원격 관리 또는 모니터링 기능의 SCADA 시스템을 흔히 원격 측정이라고 합니다.
일반적인 SCADA 시스템 아키텍처
SCADA 시스템의 개발은 중앙집중형 SCADA 시스템 단계, 분산형 SCADA 시스템 단계, 네트워크형 SCADA 시스템의 세 단계를 거쳤습니다.
중앙 집중식 SCADA 시스템은 모든 모니터링 기능이 호스트(메인프레임)에 의존하고 광역 네트워크를 사용하여 현장 RTU와 호스트를 연결하는 것입니다. 네트워크 프로토콜은 상대적으로 단순하며 개방성이 낮고 기능이 약합니다.
네트워크형 SCADA 시스템은 다양한 네트워크 기술을 기반으로 하며 보다 분산된 제어 구조와 보다 중앙화된 정보 관리를 제공합니다. 시스템은 일반적으로 클라이언트/서버(C/S)와 브라우저/서버 구조(B/S)를 기반으로 하며 대부분의 시스템 구조에는 두 구조가 모두 포함되어 있지만 C/S 구조는 주로 B/S 구조가 주로 원격 모니터링의 요구를 충족하기 위해 인터넷 애플리케이션을 지원하는 것입니다.
2세대-SCADA 시스템과 비교하여 3세대-SCADA 시스템은 구조가 더 개방적이고 호환성이 더 뛰어나며 전체 공장의 종합 자동화 시스템에 원활하게 통합될 수 있습니다. SCADA 시스템의 규모는 수백 포인트에서 수만 포인트까지 가능하므로 SCADA 시스템에 대한 사용자의 요구가 다양하므로 시스템 아키텍처에 대한 높은 요구 사항이 제시됩니다.
SCADA 시스템은 전형적인 분산 컴퓨터 응용 시스템에 속하며, 이러한 시스템에서 아키텍처는 소프트웨어 시스템에서 가장 필수적인 것이며 좋은 아키텍처는 보편적이고 효율적이며 안정적이라는 것을 의미합니다. 다양한 개인의 요구를 효율적으로 처리할 수 있습니다. 동시에 아키텍처는 일정 기간 동안 안정적으로 유지됩니다. 요구 사항이 변경되면 프로그래머는 시스템 아키텍처를 수정하지 않고도 작업을 수행할 수 있습니다.
1. 클라이언트/서버 아키텍처
C/S 구조의 클라이언트와 서버 간의 "요청 - 응답" 방식으로 통신합니다. 클라이언트는 서버에 요청을 보내고 서버는 요청에 응답합니다.
C/S 아키텍처의 가장 중요한 특징은 마스터{0}}슬레이브 환경이 아니라 동등한 환경이라는 점입니다. 즉, C/S 시스템의 컴퓨터는 경우에 따라 클라이언트이자 서버가 될 수 있습니다. C/S 응용 프로그램에서 사용자는 자신의 응용 프로그램의 완전한 솔루션에만 관심이 있으며 컴퓨터나 컴퓨터가 완료할 시스템에 의한 이러한 응용 프로그램에는 관심이 없습니다.
예를 들어 SCADA 시스템에서 SCADA 서버가 PLC에 데이터를 요청하면 클라이언트가 되고, 다른 운영 스테이션이 SCADA 서버에 서비스를 요청하면 서버가 됩니다. 분명히 이 구조는 양쪽 끝에서 하드웨어 환경의 장점을 최대한 활용할 수 있으며 클라이언트와 서버 측에 작업을 합리적으로 할당하여 시스템의 통신 오버헤드를 줄일 수 있습니다.
2. 브라우저/서버 구조
인터넷의 대중화와 발전으로 인해 기존의 호스트/단말기 및 C/S 구조는 현재의 글로벌 네트워크 개방, 상호연결, 정보 공유 및 새로운 요구사항을 충족할 수 없어 B/S 구조가 등장하게 되었습니다.
B/S 구조의 특징은 사용자가 브라우저를 통해 인터넷 텍스트, 데이터, 이미지, 애니메이션, -주문형 비디오-및 사운드 정보에 접근할 수 있다는 것입니다. 이 정보는 많은 웹 서버에서 생성되며 각 웹 서버는 다양한 방법과 데이터베이스 서버에 연결될 수 있으며 실제로 데이터베이스 서버에 저장되는 대량의 데이터입니다. 이 구조의 가장 큰 장점은 클라이언트가 브라우저를 사용하여 통합되어 사용자가 사용하기 쉬울 뿐만 아니라 클라이언트가 유지 관리 문제가 없다는 것입니다.
3. 두 구조의 비교
(1) B/S 모델의 장점과 단점
B/S 구조의 장점은 다음과 같습니다.
분산 특성을 통해 언제 어디서나 쿼리, 탐색 및 기타 비즈니스 프로세스를 수행할 수 있습니다.
사업 확장이 간편하고 편리하며, 웹페이지 추가를 통해 서버의 기능을 높일 수 있습니다.
유지 관리는 간단하고 편리하며 웹 페이지만 변경하면 모든 사용자의 업데이트 동기화를 실현할 수 있습니다.
간단한 개발과 강력한 공유.
B/S 구조의 단점은 다음과 같습니다.
개인화 기능이 현저히 줄어들고 개인화 기능 요구 사항을 실현하는 것이 불가능합니다.
작업은 가장 기본적인 작업 모드인 마우스를 기반으로 하며 빠른 작업 요구 사항을 충족할 수 없습니다.
동적 페이지 새로 고침, 응답 속도가 크게 감소합니다.
기능이 약화되어 기존 모드에서는 특수 기능 요구 사항을 구현하기가 어렵습니다.
(2) C/S 모델의 장점과 단점
C/S 구조의 장점:
클라이언트가 서버와의 직접 연결을 구현하므로 중간 링크가 없으므로 응답 속도가 빠릅니다.
작동 인터페이스는 아름답고 다양하며 고객의 개인화된 요구 사항을 완벽하게 충족할 수 있습니다.
경영정보시스템의 C/S 구조는 강력한 트랜잭션 처리 능력을 갖고 있어 복잡한 비즈니스 프로세스를 실현할 수 있습니다.
성능의 단점에 대한 C/S 구조:
전문적인 클라이언트 설치 프로그램의 필요성, 배포 기능이 약하고 광범위한 지점에 대한 네트워크 조건이 사용자 그룹에 적합하지 않아 설치 및 구성의 신속한 배포를 실현할 수 없습니다.
다양한 개발 도구에 대한 호환성이 좋지 않으면 더 큰 제한이 있습니다. 다른 도구를 사용하는 경우 프로그램을 다시 작성해야 합니다.
개발 비용이 높아 완료하려면 일정 수준의 전문 기술 인력이 필요합니다.
SCADA와 DCS, PLC의 차이점
산업용 제어 시스템은 분산 제어 시스템(DCS), 프로그래밍 가능 논리 컨트롤러(PLC), 데이터 수집 및 모니터링 시스템(SCADA)에 대해 이야기하기 전에 다양한 유형의 제어 시스템을 포괄하며 더 일반적이고 혼동하기 쉽습니다. 그렇다면 SCADA, DCS 및 PLC의 차이점은 무엇입니까?
DCS
DCS 시스템 또는 분산 제어 시스템은 동일한 지리적 환경에서 생산 프로세스를 제어하는 데 주로 사용되는 시스템입니다.
DCS 시스템은 중앙 집중식 모니터링 및 제어를 사용하여 로컬 컨트롤러를 조정하여 전체 생산 프로세스를 실행합니다. DCS는 생산 시스템을 모듈화함으로써 개별 오류가 전체 시스템에 미치는 영향을 줄입니다. 많은 최신 시스템에서 DCS 시스템은 엔터프라이즈 시스템과 인터페이스되어 생산 프로세스가 전체 비즈니스 운영에 반영될 수 있도록 합니다.
DCS 시스템은 정유소, 폐수 처리장, 발전소, 화학 공장 및 제약 공장과 같은 산업 제어 분야에서 일반적으로 사용됩니다. 이러한 시스템은 일반적으로 프로세스 제어 또는 개별 제어 시스템에 사용됩니다.
SCADA
SCADA 시스템 또는 데이터 수집 및 모니터링 시스템은 제어만큼 중요한 중앙 집중식 데이터 수집을 수행하기 위해 분산형 자산을 제어하는 데 주로 사용되는 산업 제어의 핵심 시스템입니다.
SCADA 시스템은 데이터 수집 시스템, 데이터 전송 시스템 및 HMI 소프트웨어를 통합하여 프로세스 입력 및 출력에 대한 중앙 집중식 모니터링 및 제어를 제공합니다. SCADA 시스템은 현장에서 정보를 수집하고 해당 정보를 컴퓨터 시스템에 전송하며 해당 정보를 이미지 또는 텍스트 형식으로 표시하도록 설계되었습니다. 결과적으로 운영자는 중앙 집중식 위치에서 전체 시스템을 실시간으로 모니터링 및 제어할 수 있고, 각 시스템의 복잡성 및 관련 설정에 따라 개별 시스템을 제어하고, 관련 작업을 자동화할 수 있으며, 이는 운영자 명령에 의해 자동으로 수행될 수도 있습니다.
SCADA 시스템은 주로 수처리, 석유 및 가스 파이프라인, 송배전 시스템, 철도 및 기타 대중 교통 시스템과 같은 분산 시스템에 사용됩니다.
PLC
PLC 시스템, 즉 프로그래밍 가능한 논리 컨트롤러(Programmable Logic Controller) PLC는 릴레이, 실행 로직, 시간 유지, 계산 등과 같은 순차 제어 기능을 대체하고 유연한 프로그래밍 제어 시스템을 구축하는 것을 목표로 기존 순차 컨트롤러에 마이크로 전자 기술, 컴퓨터 기술, 자동 제어 기술 및 통신 기술을 도입한 차세대 산업용 제어 장치입니다. 국제전기기술위원회(IEC)는 PLC 조항을 발표했습니다. 프로그래밍 가능한 컨트롤러는 산업 환경에 적용하기 위해 설계된 전자 시스템의 디지털 컴퓨팅 작업입니다. 이는 논리 연산, 순차 제어, 타이밍, 계산 및 산술 연산을 수행하기 위한 명령을 저장하고 디지털 및 아날로그 입력 및 출력을 통해 다양한 유형의 기계 또는 생산 프로세스를 제어하는 데 사용되는 프로그래밍 가능한 메모리를 사용합니다. 프로그래머블 컨트롤러 및 관련 장비는 산업용 제어 시스템과 전체를 쉽게 구성할 수 있어야 하며, 기능성 확장이 용이해야 한다는 설계 원리를 가지고 있습니다.
산업 자동화 및 제어 시스템의 네트워크 아키텍처에서 중요한 제어 구성 요소인 PLC는 일반적으로 SCADA 및 DCS 시스템에서 산업 장비의 특정 작동 및 프로세스 제어를 실현하고 루프 제어를 통해 로컬 프로세스 관리를 제공하는 데 사용됩니다.
SCADA 시스템에서 PLC는 RTU(즉, 원격 터미널 장치)로 기능합니다. DCS 시스템에서 사용될 때 PLC는 감시 제어 프로그램을 통해 로컬 컨트롤러로 사용됩니다. 동시에 PLC는 더 작은 제어 시스템을 구성하기 위한 중요한 구성 요소로 사용되는 경우가 많습니다.
PLC에는 I/O 제어, 논리, 타이밍, 계산, PID 제어, 통신, 산술, 데이터 및 파일 처리와 같은 특정 기능을 달성하기 위한 명령을 저장하기 위한 사용자{0}} 프로그래밍 가능 메모리가 있습니다. 통신 기술의 발전과 함께 PLC는 폐쇄형 개인 통신 프로토콜에서 개방형 공용 프로토콜을 사용하여 시스템 호환성을 크게 향상시키고 시스템 유지 관리 및 업데이트를 용이하게 합니다.
결론
위에서 보면 쉽게 알 수 있습니다. SCADA, DCS는 개념이고 PLC는 제품입니다. 이 세 가지는 비교할 수 없습니다.
1, PLC는 SCADA, DCS를 구성할 수 있는 제품입니다.
2, DCS는 개발된 프로세스 제어이고 PLC는 개발된 릴레이-논리 제어 시스템입니다.
3, PLC는 장치, DCS, SCADA는 시스템입니다.
좁게 말하면 DCS는 주로 프로세스 자동화에 사용되고 PLC는 주로 공장 자동화(생산 라인)에 사용되며 SCADA는 주로 유전, 수천 마일에 달하는 파이프라인과 같은 광역 요구에 사용됩니다. 컴퓨터와 네트워크 관점에서 볼 때 통합되어 있는 경우 주로 응용 프로그램 요구 사항에 차이가 있으므로 DCS에는 고급 제어 알고리즘이 필요한 경우가 많습니다. 정유 산업과 같이 PLC는 연동에 자주 사용되기 때문에 높은 처리 속도가 필요하며 심지어 안전 시스템에도 사용됩니다. SCADA에는 진동 모니터링, 유량 계산, 최고 및 최저 조절 등과 같은 몇 가지 특별한 요구 사항도 있습니다.
따라서 간단히 다음과 같이 고려할 수도 있습니다.
SCADA는 일정 관리입니다
DCS는 플랜트 관리 계층입니다.
PLC는 현장 장비 계층입니다.
SCADA 시스템은 오랜 역사를 가지고 있지만 복잡한 시스템, 개방형 인터페이스 표준 및 인터넷 네트워크 통합 깊이 및 기타 특성을 갖춘 "신생" 사물의 급속한 발전에 있으며 생산, 학계, 연구 및 연구 SCADA 시스템의 정보 보안 이론 및 기술의 모든 측면을 통합해야 할 필요성이 있으며 국내 SCADA 시스템 제조업체가 기술을 축적 및 혁신하고 SCADA 시스템 기술 연구 및 개발 팀을 양성하여 세계 첨단에 도달하도록 장려합니다. 수준으로, 핵심 산업에서 외국 시스템을 대체하기 위해 독립적인 지적 재산권을 갖춘 현지화된 SCADA 시스템의 사용을 점차적으로 촉진합니다.