Диспетчерская в облаке

Человеко-машинные интерфейсы (англ.: Human Machine Interface или HMI), сделали значительный шаг вперед с тех пор, когда оператор должен был сидеть перед единственным монитором для того, чтобы наблюдать за оборудованием или процессом.

Приложения HMI/SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) сегодня не только позволяют следить за оборудованием и процессами и управлять ими, но также предоставляют огромное количество информации, касающейся работы оборудования  и предприятия в целом. Поскольку в понимании многих термин HMI относится к низкоуровневому панельному оборудованию, для описываемых в данной системе сложных систем мы будем использовать термин SCADA.
В таблице №1 перечислены основные способы обеспечения удаленного доступа пользователей к системам HMI и SCADA. На самом базовом уровне панельное устройство HMI со встроенным веб-сервером предоставляет ограниченную возможность удаленного доступа при помощи браузера. В большинстве случаев этот доступ является односторонним, позволяя пользователям считывать информацию, без внесения изменений.
Следующий уровень также предполагает доступ с помощью браузера, однако, на этот раз, через локальное ПО SCADA. Обычно оно работает на ПК, обслуживающем оборудование или процесс. Хотя доступ осуществляется через браузер, в этом случае он более полноценный по сравнению с обычными HMI, так как пользователи получают доступ к большему количеству информации, большим количеством способов. Доступ к SCADA типа «сервер-браузер» обычно является двухсторонним, позволяя удаленно вносить изменения.
Многие пакеты ПО SCADA предусматривают удаленный доступ через мобильные устройства, например, телефоны. Как и в случае с доступом через браузер, удаленные пользователи получают полноценный двухсторонний доступ. Однако мобильные устройства предлагают дополнительные преимущества, прежде всего, более быструю и легкую загрузку удаленного приложения, а также более быстрое реагирование системы SCADA.
Современные системы SCADA обычно предусматривают, также, доступ с помощью тонких клиентов, позволяя ПК любого типа, или сходному устройству, получать удаленный доступ к главной системе SCADA. Этот способ доступа практически идентичен локальному, предоставляя те же возможности, хотя и с большими затратами, чем в случае доступа через браузер, или непосредственно через приложение.
Таб.№ 1. Методы удаленного доступа:
1.      Сервер HMI – браузер.
2.      Сервер SCADA – браузер.
3.      Сервер SCADA – мобильное приложение.
4.      Сервер SCADA – тонкий клиент.
5.      Облачный сервер SCADA – разные способы доступа.
Наконец, облачные серверы SCADA могут обеспечить различные способы удаленного доступа с очень низкой стоимостью, и являются идеальным выбором во многих случаях. В статье обсуждаются все способы удаленного доступа в деталях, с акцентом на более функциональные решения удаленного доступа к системам SCADA.
Шаг к системам на основе ПК
И руководителю предприятия, проверяющему общую эффективность оборудования  (ОЭО, англ.: Overall Equipment Effectiveness или OEE), и оператору, быстро реагирующему на сигнал тревоги, возможность быстрого доступа к данным с многочисленных удаленных площадок позволяет быть более эффективным и гибким. В таблице №2 перечислены некоторые преимущества удаленного доступа, которые хорошо известны большинству специалистов и не будут рассматриваться в данной статье в деталях.
В течение последних лет, различные технические достижения обеспечивали удаленный доступ для повышения операционной эффективности. По мере того, как системы SCADA эволюционировали от несложной функциональности HMI, и становились более совершенными, им естественным образом приходилось двигаться в сторону открытых стандартов и сетевых протоколов для возможности взаимодействия с различным оборудованием и системами. В итоге это создало возможность доступа к данным SCADA с помощью широкого набора устройств из любого места и в любое время.
Таб.№2. Преимущества удаленного доступа
1.      Более быстрая реакция операторов на события и тревоги.
2.      Позволяет персоналу использовать свои знания и умения на различных площадках предприятия.
3.      Повышает общий уровень качества благодаря постоянному улучшению процессов.
4.      Уменьшает транспортные и командировочные расходы.
5.      Позволяет быстро сравнивать эффективность процессов на различных производственных площадках.
Начиная с 80-ых гг. прошлого века системы SCADA начали миграцию с проприетарных систем на ПК, в основном использующих ОС Windows. Этот шаг открыл новые возможности в области графики, реагирования на тревоги и пр., что позволило существенно улучшить уровень контроля над производством, а также его общую эффективность. Многие хорошо помнят эти события и ясно осознают те преимущества, которые использование ПК принесло системам SCADA, однако часто забывают, что именно это изменение парадигмы открыло системам SCADA дорогу к мобильности данных и удаленному доступу. Ведь первые системы HMI были разработаны для взаимодействия только с локальными операторами, но не с другими системами или удаленными пользователями.
По мере того, как системы SCADA начали интегрироваться с другими открытыми системами контроля, началось использование стандартов Microsoft для облегчения взаимодействия. Благодаря этому стало возможным импортировать информацию SCADA в такие программы, как Microsoft Word и Excel – способ представления, предпочитаемый очень многими пользователями. Да и удаленный доступ также реализовать намного проще для систем SCADA, работающих на ПК с Windows, а не проприетарных программно-аппаратных платформах.
Системы SCADA, использующие ПК, дали возможность операторам и руководителям, использующим ноутбуки, мобильные телефоны и другие портативные устройства, иметь доступ к данным откуда угодно, позволяя управлять предприятиями с большей эффективностью. К примеру, когда ПО для удаленного доступа к SCADA стало доступно для платформы Microsoft Windows CE, это позволило разработчикам легче реализовывать удаленный доступ на большем количестве аппаратных платформ. Были разработаны приложения SCADA, оптимизированные  для мобильных и встроенных операционных систем, и давшие мобильным устройствам с небольшой производительностью доступ ко многим инструментам и функциям систем SCADА, работающим на локальных ПК.
Данные SCADA
Не так давно операторским интерфейсом был HMI для управления одной машиной или процессом. Сегодня HMI превратился в полноценную систему SCADA, которая часто выступает важным компонентом системы автоматизации промышленного предприятия, собирая и архивируя огромные объемы данных. Это породило потребность в более простом и легком удаленном доступе, так как многим захотелось или просто стало необходимым иметь доступ к этим данным.
От операторов, инженеров, руководителей сегодня ожидают все более быстрой реакции на события, несмотря на то, что количество персонала остается тем же, или даже уменьшается. К счастью, инструменты удаленного доступа позволяют достичь этого, давая персоналу возможность эффективно действовать, охватывая при этом большие территории.
Одним из недавних расширений функциональности систем SCADA стало включение большего количества данных о предприятии, например, приборных панелей ОЭО, представляющих данные ключевых показателей эффективности (KPI). Этот тип данных имеет огромное значение для руководителей разных уровней. Изучая KPI предприятия, такие как производительность, качество, наличие, руководители могут удаленно определять, какое оборудование или участки процесса требуют улучшений. Если оборудование работает на 100% мощности, а уровень качества готовой продукции составляет только 80%, руководителю становится очевидным, что необходимо что-то исправить или улучшить.
Браузеры vs приложения
Поскольку операторы, инженеры и руководители должны сегодня наблюдать за большим количеством процессов, происходящих в большем количестве мест, им требуется доступ к данным SCADA с мобильных устройств. В ответ на эту потребность разработчики SCADA создали продукты, предлагающие широкий выбор методов удаленного доступа.
Сегодня авторизованные пользователи могут получить доступ к данным с ПК, плашетов iPad и других, а также коммуникаторов. Удаленный доступ обычно осуществляется с помощью браузера, или специального приложения. Споры относительно того, какой метод лучше, не утихают, однако в обоих случаях нужна оптимизация для небольшого по размерам экрана.
Пользователям нужны приложения с размерами окна, оптимизированными для коммуникторов на основе iOS и Android. Слишком большое количество графической информации замедлит загрузку данных, и может привести к солидным счетам от мобильных операторов. Неправильный размер экрана также может создать серьезные неудобства для пользователя, заставляя его постоянно прокручивать экран вверх-вниз.
Приложения разрабатывают специально для коммуникаторов и других портативных устройств, поэтому экраны обычно правильного размера. Однако реализация доступа к данным SCADA через бразуер должна осуществляться тщательно, так как данные необходимо предоставлять в формате, соответствующем возможностям аппаратной платформы.
Поскольку языки программирования, используемые для iPhone или коммуникаторов на основе Android разные, разработчикам систем SCADA приходится писать разные приложения мобильного доступа для разных устройств. Из-за этого пользователям часто приходится ожидать нужной версии месяцами. Однако, многие поставщики систем SCADA сегодня разрабатывают приложения удаленного доступа на основе HTML5, используя преимущества этого открытого стандарта для одновременной разработки множества приложений для множества устройств.
Тонкие клиенты обычно не сталкиваются с такими препятствиями, поскольку в целом он является обычным ПК с достаточно большим экраном и соответствующим аппаратным обеспечением. Однако тонкие клиенты требуют больше расходов на внедрение, из-за более дорогих компонентов; кроме того, коммуникационные возможности приходится обеспечивать с помощью средств иных, чем сети сотовой связи. Нкоторые разработчики систем SCADA взимают плату за каждую лицензию для тонкого клиента, в то время как доступ через мобильные устройства обычно бесплатен (исключая стоимость услуг мобильного оператора).
Из сети в облако
Совсем недавно появилась такая возможность, как хостинг системы SCADA в облачной среде. Это позволяет пользователям значительно сокращать расходы и достигать большей надежности, в то же время, получая возможность удаленного доступа к данным с самых различных аппаратных платформ, использующих самые различные типы сетей, проводных и беспроводных.
Вдобавок к избавлению от расходов и проблем, связанных с аппаратным уровнем ИТ-инфраструктуры, облачные SCADA позволяют пользователям просматривать данные на устройствах, подобных коммуникаторам и планшетам, а также получать данные с помощью SMS и сообщений электронной почты.
Облачные технологии используются приложениями SCADA двумя основными способами: 1) система SCADA установлена локально, прямо подсоединена к контрольной сети, а также посылает информацию в облако, где она может храниться и распространяться оттуда. 2) Система SCADA полностью развернута в облаке и удаленно подключена к контрольной сети.
Большинство облачных систем SCADA используют первый метод. Основные функции системы SCADA, связанные непосредственно с автоматизацией, полностью реализуются в контрольной сети, без интерфейса к облаку. При этом SCADA использует облачный сервис, предоставляющий визуализацию, отчетностью и доступ для удаленных пользователей. Эти возможности реализуются с помощью инфраструктуры публичного облака.
В случае с системами SCADA, развернутыми в облаке, все ресурсы для обработки и хранения данных, а также резервирования, необходимые для удаленного доступа, предоставляются серверами провайдера облачных услуг.  Таким образом, каждый пользователь превращается, по сути, в удаленного, и от него не требуется никаких дополнительных усилий после установления связи с облаком. Время развертывания системы сокращается с недель и месяцев до нескольких дней, или даже часов.
Поскольку ИТ-системы предприятия, таким образом, исключаются из схемы, все обновления, меры безопасности, и прочее, применяются одновременно по всей системе, без каких-либо усилий со стороны конечных потребителей. Доступность системы для удаленных пользователей, как правило, улучшается, так как провайдеры облачных решений в норме обеспечивают многочисленные и резервированные каналы доступа через Интернет и т.д., в то время как среда традиционной системы SCADA обычно зависит от одного Интернет-провайдера.
С облачными вычислениями неразрывно связан вопрос безопасности данных, так как в облаке они обычно хранятся в среде с разделенным доступом. Пользователи должны быть уверены в мерах по безопасности облачного провайдера, а также быть уверены в том, что всегда смогут вернуть под свой полный контроль данные, если провайдер не будет действовать согласно предъявляемым к нему требованиям.
Что касается безопасности, то важно помнить, что облачные провайдеры с хорошей репутацией четко осознают сложность современных вызовов в этой сфере, и целые их департаменты работают над изучением всевозможных угроз и внедрением соответствующих мер предосторожности.
Все большее количество промышленных предприятий по всему миру уже получают выгоду от использования возможностей удаленного доступа к системам SCADA, будь-то удаленное получение информации с помощью сетевых протоколов, удаленный доступ с коммуникаторов или полное перемещение инфраструктуры SCADA в облако. В большинстве случаев, удаленный доступ предлагает большую гибкость, улучшает общую эффективность и понижает операционные расходы. Для обслуживания производства требуется меньше персонала. Руководство может принимать взвешенные решения на основе доступной информации, с целью повышения продуктивности, а обслуживающему персоналу нет необходимости посещать удаленные площадки для сбора данных. Не все предприятия готовы к переходу к облачным системам SCADA, но многие из них уже пользуются преимуществами современных систем SCADA, которые приблизили эпоху доступа к данным в любое время, из любого места и с помощью любой программно-аппаратной платформы.
 
 
Об авторе:
Фабио Терезиньо, вице-президент по консалтингу компании InduSoft, имеет более 16 опыта в сфере ПО для автоматизации производства, 13 из них – в InduSoft. Терезиньо обладает одинаково высокой экспертизой в разработке и во внедрении приложений. Автор владеет научными степенями в сфере разработки электронных устройств, а также EMBA.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>