Мобилни HMI устройства

АвтоматизацияСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 2, 2014

Съвременни възможности за отдалечено наблюдение и контрол на SCADA системи

Интерфейсите "човек-машина" значително са се променили от дните, когато на операторите се налагаше да наблюдават конкретен екран за мониторинг на машина или процес. В наши дни HMI/SCADA приложенията не просто осъществяват мониторинг и съдействат на контролното оборудване и процеси, но осигуряват и огромни информационни възможности по посока машинните операции и съоръженията.

HMI системите постепенно еволюират в усъвършенствани SCADA решения, които осигуряват ключови данни на операторите, инженерите и мениджърите на предприятията от всяка точка по всяко време.

Възможността за бърз отдалечен достъп от множество различни точки прави производството много по-ефективно и гъвкаво, независимо дали става въпрос за проверка на ефективността на цялостното оборудване или незабавна реакция при задействана аларма за спешно събитие. През годините различни технически подобрения са добавяли нова функционалност към отдалечения достъп по посока оптимизиране на операциите.

С еволюцията на SCADA системите от прости локални HMI интерфейси в усъвършенствани мултифункционални решения, възниква нуждата от преминаването им към отворени стандарти и мрежови протоколи за комуникация с разнообразни системи и оборудване. Това отваря възможност за голям набор от устройства да се свързват отдалечено със SCADA системите и да получават достъп до информация от всяка точка.

Водещи началото си от 80-те години на XX век, SCADA системите постепенно навлизат от областта на патентования хардуер в персоналните компютри, главно Windows-базираните. Това разкрива много възможности по отношение на графиката, известителните инструменти и решенията за контрол на процесите и цялостните съоръжения. Много са предимствата, които PC-базираните SCADA системи са осигурили на локалните потребители по отношение на разходите и производителността.

Често обаче се забравя как преходът към PC-базирани системи е направил възможно пренасянето на SCADA информация и отдалечения достъп. Първите интерфейси от типа “човек-машина” са проектирани единствено с цел да осъществяват взаимодействие с локалните оператори, а не с други системи или отдалечени потребители.

С интегрирането на SCADA системите в други непатентни контролни системи, те започват да използват Microsoft стандарти за по-лесно свързване. Така SCADA информацията може да бъде сваляна лесно в програми като Microsoft Word и Excel – способи за представяне на данни, по-близки на широката публика.

Като естествен плюс отдалеченият достъп се осъществява много по-лесно при PC-базираните Windows SCADA системи, особено в сравнение с по-старите SCADA решения, базирани на патентен хардуер и софтуерни операционни системи. Въвеждането на мрежови стандарти и нарастването на SCADA архитектурите с отворен код, позволяват до различни типове SCADA-базирана информация да получават достъп все по-голям брой отдалечени приспособления.

PC-базираните SCADA системи отварят възможности за лаптопи, мобилни телефони и други отдалечени устройства, които дават на операторите и мениджърите достъп до информация от всяка точка и позволяват на съоръженията да работят с оптимална ефективност.
Последните подобрения във функционалността на SCADA системите са свързани с включването на повече бизнес данни, които са от особена важност за мениджърите и ръководителите на производствените съоръжения.

Възможности за отдалечен достъп до производствените операции
Начините, по които HMI и SCADA системите осигуряват отдалечен достъп на потребителите, могат да бъдат: HMI сървър към браузър; SCADA сървър към браузър; SCADA сървър към приложение за мобилен телефон; SCADA сървър към thin client; облак-базиран SCADA сървър към множество точки.

На базисно ниво монтираните на панел HMI системи с вградени уеб сървърни възможности са в състояние да осигуряват ограничен отдалечен достъп посредством уеб браузър. Този достъп обикновено е еднопосочен, позволявайки на потребителите в отдалечени локации да виждат желаната информация, но не и да правят промени.

Следващото ниво на достъп отново е от тип “сървър към браузър”, но този път посредством локален SCADA софтуер, обикновено работещ на компютър, инсталиран към машината или процеса. Въпреки че отдалеченият достъп все още се осъществява чрез браузър, в повечето случаи той е много по-функционален от системите на базисно HMI ниво, позволявайки на потребителите да виждат по-големи обеми информация в по-голямо разнообразие от формати.

“SCADA сървър към браузър” методът обикновено осигурява двупосочен достъп, позволявайки отдалечена настройка и корекции. Много SCADA софтуерни пакети позволяват и достъп от типа “сървър към мобилно приложение”. Подобно на “SCADA сървър към браузър” метода, и тук отдалечените потребители имат напълно функционален двупосочен достъп. Достъпът чрез мобилно приложение осигурява и други предимства – по-лесно и бързо зареждане на отдалеченото приложение, както и по-бърза реакция към и от SCADA системата.

Съвременните SCADA системи могат да осигуряват и отдалечен достъп тип “сървър към thin client”, позволявайки всякакви типове компютърни или сходни устройства отдалечено да наблюдават и контролират основната SCADA система. Този тип достъп обикновено е виртуално идентичен с достъпа към локалната SCADA система, който осигурява пълна функционалност, макар и с по-високи разходи в сравнение с достъпа чрез браузър или мобилно приложение. Облак-базираните SCADA сървъри могат да осигурят множество методи за отдалечен достъп с много ниски разходи и са идеално решение за множество приложения.

Браузъри срещу приложения
Оператори, инженери и мениджъри трябва да следят все повече процеси на повече места в съвременните производства. Това налага нуждата от достъп до SCADA системата от мобилни устройства. В отговор на тези потребности, доставчиците на SCADA системи проектират своите продукти, така че да осигурят по-широк спектър от методи за отдалечен достъп. Така оторизираните потребители могат да получат дистанционен достъп до необходимите данни чрез различни устройства, включително компютри, Ipad-и, таблети и смартфони.

Отдалеченият достъп до SCADA системи чрез мобилни устройства се постига обикновено чрез уеб браузър или приложение. Има дебат кой метод осигурява по-добър достъп, но и в двата случая той трябва да бъде оптимизиран за екраните на мобилните устройства, които са по-малки в сравнение с компютърните.

Необходимо е данните да бъдат изобразявани в коректен формат и размер, за да се виждат добре на мобилните екрани. В този смисъл прекалено многото графична информация би забавила зареждането и свалянето, а често води и до допълнително таксуване от мобилните оператори. Недобре оразмерената текстова и графична информация изисква прекалено много скролване надолу по приложението, което отново затруднява възприемането при отдалечен достъп.

Мобилните приложения се проектират специално за възпроизвеждане на информация на смартфони и други малки преносими устройства, така че при тях екраните обикновено са оразмерени коректно. Особено внимание трябва да бъде отделяно на тези детайли при проектирането на браузър-базирани системи за отдалечен достъп от SCADA сървъри, тъй като информацията трябва да бъде възпроизведена във формат, съобразен с хардуерните ограничения на платформата.

Тъй като програмните езици, използвани за iPhone и Android-базирани мобилни устройства, са различни, приложенията и браузър-базираните решения обикновено трябва да бъдат писани от доставчиците на SCADA системи отделно за всяко устройство. Това означава, че на потребителите често им се налага да чакат с месеци нужното приложение за смартфон да бъде разработено или обновено.

Много SCADA доставчици вече разработват приложения за отдалечен достъп под HTML5, като се възползват от предимствата на този отворен стандарт, за да разработят множество уеб инструменти и приложения, подходящи за различни типове мобилни устройства.

Т. нар. thin clients обикновено елиминират тези проблеми, тъй като представляват PC или сходно устройство с голям екран и съпътстващ хардуер. При тях обаче са по-големи разходите за внедряване, които включват цената на самия хардуер, както и такса за достъп до мрежата. В допълнение, някои SCADA доставчици таксуват допълнително за софтуерен лиценз на всеки “thin client” поотделно, докато същевременно предлагат виртуално неограничен достъп за браузърни и мобилни приложения на символична цена или напълно безплатно.

От мрежата към облак-базираните решения
Една от последните новости в областта на отдалечения достъп е хостването на SCADA системите в облак-базирана среда. Това позволява на потребителите значително да намалят разходите си и да постигнат по-голяма надеждност. Методът същевременно осигурява отдалечен достъп до данни от голямо разнообразие хардуерни платформи в широк набор мрежи – от кабелни до клетъчни.

В допълнение към елиминиране на разходите и проблемите, свързани с хардуерния слой на IT инфраструктурата, облак-базираните SCADA решения дават на потребителите достъп до нужните данни посредством преносими устройства, като смартфони и таблети, както и чрез SMS-и  и имейл.

Облачните услуги се прилагат в SCADA приложенията по два начина:
SCADA приложението работи на място, директно свързано с контролната мрежа и доставя информация към облака, където тя може да бъде съхранявана и обработвана;
SCADA приложението работи вътре в облака и е отдалечено свързано с контролната мрежа.

Повечето облак-базирани SCADA системи използват първия метод. Функциите, свързани с автоматизация на SCADA приложението, са изцяло изолирани в контролната мрежа, без интерфейс към облака. SCADA системата в този случай е свързана към услуга в облака, която осигурява визуализация, отчети и достъп на отдалечени потребители. Такива приложения обикновено се внедряват посредством публични облачни инфраструктури.

При облак-базираните SCADA решения целият капацитет за изчисления, съхранение и архивиране, който се изисква за отдалечен достъп, се осигурява от сървърите на доставчиците на облачни услуги. Това превръща всеки потребител в отдалечен, като не се изискват допълнителни усилия от страна на крайните потребители, след като се установи връзка между локалната SCADA система и облака. Това съществено редуцира и времето, необходимо за внедряване – от седмици или месеци до няколко дни или часа.

С премахването на IT слоя от инфраструктурата на съоръженията, всички обновявания, мерки за сигурност и пачове се разпространяват в системата мигновено, без да е необходимо въвеждане на данни от крайния потребител. Подобрява се и достъпността на системата за потребителите, тъй като доставчиците на облачни услуги обикновено предлагат множество опции за свързаност, докато традиционните SCADA среди зависят от един-единствен интернет доставчик.

Облак-базираните услуги са свързани и с някои предизвикателства по отношение на сигурността, тъй като данните в облака обикновено се съхраняват в споделена среда. Потребителите трябва да се осланят на опита на своя доставчик на облачни услуги и предлаганите от него мерки за сигурност, но да са наясно, че могат да поемат пълен контрол върху информацията и данните си, ако доставчикът не действа според техните очаквания.

Надеждните доставчици на облачни услуги са наясно със съвременните предизвикателства по отношение на сигурността и разполагат с цели отдели, които разучават актуалните опасности и прилагат необходимите предпазни мерки. Има причини да се смята, че съществуващите интернет регулации по отношение на собствеността върху данни ще бъдат разширени, за да обхващат и потребителите на облачни услуги.

Все повече производители се възползват от възможностите за отдалечен достъп, които SCADA системите им предлагат – от отдалечено събиране на информация посредством мрежови протоколи, даващи възможност повече оторизирани потребители да получават достъп до SCADA системата от смартфона си, до преместване на IT инфраструктурата в облак.

В повечето случаи отдалеченият достъп предлага разширена гъвкавост, подобрена цялостна ефективност и занижени експлоатационни разходи. По-малко на брой оператори са необходими в такива съоръжения, а мениджърите им могат да вземат по-информирани решения за подобряване на производителността. На служителите не им се налага да пътуват до отдалечени локации, за да съберат необходимите данни.

Въпреки тези предимства, не всички производители се чувстват готови да преминат към облак-базирани SCADA решения. Много от тях обаче се възползват от усъвършенстваните SCADA системи, които бележат началото на нова ера във възможностите за достъп – от всяка точка, по всяко време и посредством широк набор от платформи.

ЕКСКЛУЗИВНО

Top