Современный уровень информационных технологий отрасли промышленной автоматизации повышает актуальность вопроса разработки систем диспетчерского управления (диспетчеризации) и сбора данных — SCADA/HMI-систем (Supervisory Control And Data Acquisition/Human Machine Interface).

Прикладное программное обеспечение (ПО) SCADA/HMI предназначено для создания программ управления технологическими объектами. При необходимости в единую информационную сеть предприятия SCADA-программа позволяет интегрировать режим мониторинга. Ее взаимодействие с оператором происходит посредством многооконного интерфейса.

Разрабатывая прикладное программное обеспечение на базе SCADA/HMI для реализации системы диспетчеризации, системный интегратор может использовать:
— прикладное программное обеспечение SCADA/HMI на базе стандартных средств отладки, включающих традиционные языки программирования;
— готовые (COTS — Commercial Off The Shelf) средства разработки прикладного программного обеспечения SCADA/HMI.

Наиболее приемлемым для эффективной разработки программ управления является второй вариант, при котором функциональные возможности прикладного программного обеспечения (SCADA-программы) учитывают все особенности технологического процесса и обеспечивают:
— автоматизированную разработку (дает возможность использования прикладного программного обеспечения Scada-систем для АСУ ТП без реального программирования);
— обмен информацией с устройствами АСУ ТП нижнего уровня;
— возможности управления технологическим процессом и регистрации сигналов о возникновении аварийных режимов;
— ввод дополнительных функций управления параметрами технологического процесса, в том числе коэффициентов, характеризующих его работу;
— регулирование заданных параметров технологического процесса;
— архивирование базы данных измеренных параметров, просмотр графиков (трендов) изменения параметров технологического процесса;
— визуализацию технологических данных (графики, гистограммы);
— блокировку “ошибочных” действий оператора;
— ограничение доступа, зависимо от должности оператора.

Основу многих SCADA-пакетов (Trace Mode, Citect, Factorylink, WinCC Scada, Scada Softlogic, Proficy HMI/SCADA – iFIX, Scada-система Контур, MoviconX) составляют типичные программные компоненты (база данных предыстории, ввода-вывода, аварийных ситуаций, реального времени) и администраторы (управления, доступа, сообщений).

Технологии проектирования систем автоматизации с использованием различных SCADA/HMI-программ во многом похожи и включают:
— создание архитектуры системы автоматизации на базе конкретной SCADA/HMI (определение функций основных узлов в архитектуре системы автоматизации, возможность поддержки распределенной архитектуры, необходимость введения узлов системы автоматизации с горячим резервированием);
— создание прикладной программы управления на базе SCADA/HMI для каждого узла разработанной архитектуры системы автоматизации (разработка алгоритмов, совокупность которых описывает работу системы автоматизации);
-отладка прикладной программы управления на базе SCADA/HMI в режиме эмуляции, а также реальном режиме работы SCADA-программы.

Одной из немаловажных сторон является “открытость” SCADA/HMI-программ. “Открытость” программных комплексов SCADA/HMI является важным фактором в вопросах конкуренции на рынке промышленной автоматизации и диспетчеризации. Наиболее адекватной из встречающихся трактовок термина “открытая система” является формулировка комитета IEEE POSIX 1003.0. Открытой SCADA-система является, если для нее определены возможные используемые форматы данных, а также интерфейс, который позволяет подключить к ней независимо разработанные, “внешние” программные (аппаратные) компоненты.

Основная причина, по которой открытая SCADA/HMI-система является предпочтительнее закрытой — это функциональная ограниченность даже очень большого, универсального программного продукта. Всегда найдется экзотический микропроцессорный контроллер, для которого нет подходящих стандартных в рамках данной SCADA/HMI драйверов ввода-вывода (или уникальная программа, не поддерживающая стандартных общепринятых интерфейсов, с которой обязательно необходимо наладить взаимодействие). Неотъемлемыми функциями SCADA/HMI являются сбор данных с последующей передачей управляющих воздействий на объект, поэтому основные усилия разработчиков направлены на обеспечение своих систем достаточным количеством драйверов для беззатруднительного подключения многих известных контроллеров и других интеллектуальных устройств. Что увеличивает свободу действий интеграторов систем промышленной автоматизации, расширяет круг потенциальных SCADA/HMI-пользователей.

Концепция открытости придает SCADA-программе независимость от производителя средств автоматизации. Это стимулирует конкуренцию рынка АСУ ТП. Значимость открытости SCADA/HMI-систем объясняется необходимостью их безпроблемной интеграции с программными системами нижнего и верхнего уровней АСУ.

Производители аппаратного обеспечения с целью унификации работы их оборудования с открытыми системами комплектуют свои изделия серверами DDE (Dynamic Data Exchange) или OPC (OLE for Process Control). Стандарт OPC — открытый интерфейса обмена данными. Цель ОРС — разработка открытого интерфейса на основе таких стандартизованных технологий Windows, как OLE (Object Linking and Embedding), СОМ (Component Object Model), DCOM (Distributed COM). Такой интерфейс должен связывать между пользовательские приложения офисного и промышленного назначения. На сегодняшний день OPC de facto является стандартом отрасли систем промышленной автоматизации.

Для уровня управления предприятием SCADA/HMI-системы для АСУ ТП вполне применимы и для создания MES-систем (Manufacturing Executing System). Такие возможности SCADA/HMI-систем, как отображение, архивирование данных, протоколирование хода производства успешно, широко внедряются для организации диспетчерских пунктов предприятий. Однако, специфика диспетчерского управления на уровне предприятия привела создателей SCADA/HMI-систем к разработке специальных программных пакетов для уровня управления предприятием. Важную роль при этом играет функция поддержки принятия решений перед перераспределением материально-энергетических потоков технологической схемы производства путем оценки результатов предполагаемых решений средствами моделирования. Процесс моделирования в таких системах соответствует стандарту ISA SP 88.01. (Batch Manufacturing Models). Данный стандарт обобщает опыт американских а также европейских компаний в разработках такого рода.