Как SCADA, HMI и ПЛК работают вместе

В мире постоянно растущей эффективности неудивительно, что большинство удобств, которые мы принимаем как должное, достигаются посредством автоматизированных процессов. Поскольку операторы-люди требуют минимального внимания, машины выполняют важные задачи, такие как анализ данных, выполнение операций и совместная работа друг с другом.

Благодаря достижениям в области промышленной автоматизации такие системы, как SCADA, объединяются с такими компонентами, как ПЛК и HMI, для повышения производительности, удобства и повышения безопасности в опасных условиях.

Сегодня сотни критически важных объектов используют системы SCADA и PLC, которые почти всегда имеют HMI. Эти процессы имеют решающее значение, когда дело доходит до обработки автоматизации и передового проектирования систем. Эти системы будут только совершенствоваться. Ожидается, что использование SCADA вырастет почти на 7 процентов к 2024 году, и все больше производителей будут внедрять этот более эффективный подход.

Но поскольку некоторые из этих систем имеют схожие характеристики и функциональные возможности, важно понимать, чем они отличаются и как они функционируют конкретно для нужд вашей отрасли.

Краткая разбивка SCADA, HMI и ПЛК

Системы SCADA необходимы для функций промышленной автоматизации. Как и компьютеры, эти сложные системы могут анализировать информацию, записывать данные и выполнять задачи без особой помощи человека.

Системы диспетчерского контроля и сбора данных

Система диспетчерского управления и сбора данных (SCADA) — это автоматизированный процесс управления, который используется во многих крупных отраслях промышленности для промышленной автоматизации, таких как производственные, строительные и инженерные объекты.

SCADA представляет собой систему, состоящую из двух частей:

• ПЛК (программируемое логическое управление)
• RTU (удалённый терминал)

Часто SCADA также имеет отдельный компонент, называемый HMI (человеко-машинный интерфейс). В двух словах, SCADA представляет собой систему с программными и аппаратными элементами для управления процессами, взаимодействия, мониторинга и регистрации данных через ПЛК и HMI.

Интерфейс «человек-машина»

HMI — это пользовательский интерфейс или панель управления, которая позволяет оператору-человеку взаимодействовать с машиной. HMI используются во всем мире в широком спектре технологий, от смартфонов до электростанций.

Интерфейсы HMI не являются частью специального программного обеспечения, а используются для взаимодействия людей с машиной или устройством. Интерфейсы HMI в основном используются для того, чтобы помочь пользователям понимать и контролировать данные с помощью касания кончиком пальца через коммуникационное устройство, например:

• экран (телевизор, компьютер или фильм)
• Кнопки
• Рычаги
• Компьютерная мышь
• Клавиатура

Системы SCADA могут работать без HMI, хотя часто рекомендуется использовать HMI, чтобы операторы могли понять, как взаимодействовать с системой, и получать уведомления о любых ошибках, которые необходимо устранить.

Программируемые контроллеры

Программируемые логические контроллеры часто описываются как микрокомпьютеры, которые могут взаимодействовать с различными объектами, системами и машинами. Они предназначены для управления и устранения неполадок в сетях, поэтому они являются необходимым компонентом SCADA.

Система упрощает использование машин, при этом обеспечивая необходимую функциональность, и применяется в любой ситуации, где требуется оператор-человек для высоконадежного управления. Кроме того, они являются сложной частью промышленной автоматизации, без которой система SCADA не может функционировать.

Некоторые из основных функций ПЛК в SCADA включают в себя:

• Робототехника
• сборочная линия
• Прилавок
• Измерение
• Вычислительная техника
• Датчики
• Двигатели
• Лампы
• Фанаты
• Автоматический выключатель

Важная роль промышленной автоматизации

Промышленная автоматизация — это использование нескольких систем управления для работы машин и оборудования. Это сильно различается в разных типах отраслей, например, на производственных предприятиях и системах управления зданиями, транспортом и связью.

Этот тип процесса является мощным и использует компьютеры и машины для работы вместо людей, с минимальным вниманием к операторам. Поэтому некоторые из основных преимуществ автоматизированных систем включают в себя:

• Повышение производительности за счет того, что машины могут работать без устали
• Улучшить качество продукции, производя одинаковое количество каждый раз
• Сокращение затрат на рабочую силу путем замены рабочих машинами
• Сокращение количества плановых проверок за счет совместной работы ПЛК и HMI
• Повышение безопасности путем вывода работников из опасных сред

Когда дело доходит до этого, автоматизация является отличным способом выполнения важных процедур с минимальным вмешательством человека. Хотя этот метод используется в разных формах, он используется людьми уже много столетий.

Краткая история автоматизации

Хотя Ford Motor Company ввела термин «автоматизация» в 1948 году, этот процесс можно проследить еще до Древнего Египта. Фактически, один из первых механизмов управления с обратной связью датируется 270 годом до нашей эры!

В течение следующих нескольких столетий человечество искало способы облегчить работу. С появлением урожая, строительства домов и началом промышленной революции появились сотни способов сделать жизнь более практичной. В течение 1800-х годов люди испытали первые автоматически управляемые машины, такие как печи, двигатели и термостаты.

С течением времени в 20-й век люди активно использовали электричество, а промышленная автоматизация была в полном разгаре. Промышленная автоматизация немного сложнее, чем автоматизация, которую люди знали годами; это контроль и использование различных систем для управления оборудованием, таким как машины.

Сегодня существует высокий спрос на продукты, поставки и предметы первой необходимости, такие как транспорт и производство электроэнергии. Один из самых простых способов удовлетворить эти потребности — использовать промышленную автоматизацию. Эти комплексные системы помогают контролировать эти основные части жизни, и для этого требуются эффективные системы, такие как SCADA, PLC и HMI.

Как SCADA, HMI и ПЛК работают вместе в промышленной автоматизации?

В современном мире существует так много технологий, за которыми нужно следить. Поэтому, хотя может показаться сложным понять, как именно работает такая сложная система, как SCADA, это простая цепочка информации. Помните, что системы SCADA предназначены для:

• Автоматизация процессов и процедур
• Отслеживайте и анализируйте данные и ошибки
• Осуществлять удаленный мониторинг объекта
• Повышение производительности и обеспечение того же качества продукции

Но как SCADA, ПЛК и HMI работают вместе?

SCADA лучше всего понимать как централизованную базу данных, которая хранит и контролирует всю операцию. Она взаимодействует с PLC, и именно так система работает и взаимодействует в рабочей среде. Если есть HMI, он может быть в форме экрана, кнопки, рычага или клавиатуры, которые позволяют человеку взаимодействовать с системой SCADA-PLC. Некоторые примеры включают заводские машины, компьютеры и транспортные средства.

В промышленном производстве HMI имеет решающее значение для предоставления информации оператору. Система ПЛК выявляет любые проблемы в системе SCADA и представляет их оператору через HMI, чтобы проблема могла быть устранена.

Производственные мощности

Существует бесчисленное множество отраслей, в которых используются автоматизированные системы, но вот некоторые из самых популярных:

• Продукты питания, такие как скот, зерно, консервы и упаковка для фруктов и овощей
• Напитки и табак, такие как бутилированная вода, газировка, алкоголь, сигареты и сигары
• Текстильные изделия, такие как ткани для одежды, постельное белье, полотенца и шторы
• Изделия из древесины, такие как пиломатериалы, фанера, шпон, напольные покрытия и материалы для строительства домов

Можно с уверенностью сказать, что товары пользуются спросом во всем мире, а это, в свою очередь, означает, что потребность в производительности выше, чем когда-либо. Чтобы удовлетворить эти потребности, производственные предприятия обращаются к системам промышленной автоматизации, которые помогают повысить производительность и стабильно выпускать высококачественную продукцию.

Генерация электроэнергии

С постоянным ростом потребления электроэнергии во всем мире растет спрос на автоматизированную генерацию электроэнергии. Хотя эти объекты требуют ручного управления, больше продукции можно распределить благодаря автоматизированным системам, таким как SCADA.

Продукты питания и розничная торговля

Если вы недавно были в ресторане быстрого питания McDonald's, то вы, вероятно, заметили новейшее дополнение к их заведению: киоск заказов. Благодаря этой автоматизированной системе заказов с сенсорным экраном производительность возросла, что означает меньше времени ожидания для потребителей и больше времени для сотрудников, чтобы сосредоточиться на своей работе.

Но McDonald's — не единственная компания, использующая автоматизированные системы. В любом ресторане или продуктовом магазине вы можете найти примеры таких систем, например:

• Конвейерные системы
• Возможности онлайн-покупок
• Кассы самообслуживания
• Доставка дронами

Еще одним ярким примером системы SCADA в розничной торговле является автоматизированный банкинг. Благодаря банкоматам люди могут снимать наличные со своих текущих счетов в любое время. Эти системы используют SCADA, PLC и HMI для совместной работы.
 

Системы путешествий и транспорта

Операторы в значительной степени полагаются на автоматизированные системы при контроле и мониторинге транспортных процедур, например:

• самолеты
• управление воздушным движением
• Управление кораблями
• поезда
• Механические диверсии
• GPS-трекеры и устройства
• Синхронизированные светофоры на перекрестках

Оператор будет использовать HMI, который может представлять собой комбинацию экранов, рычагов, кнопок и клавиатур.

Заключение

Промышленная автоматизация меняет способ работы мира. Машины, как никогда прежде, способны манипулировать и обрабатывать данные, чтобы повысить производительность, сократить затраты на рабочую силу и уменьшить человеческое взаимодействие, чтобы обеспечить единообразие результатов.