Типовые решения при проектировании SCADA-систем

Одиночное автоматизированное рабочее место

Это самый простой вариант – все функции, приложения и процессы реализованы в одном приложении и функционируют на едином физическом сервере (под сервером понимается физический компьютер). При этом приложение используется и для обработки и накопления данных (в качестве сервера ввода/вывода, сервера сигнализации и исторического сервера), и для реализации интерфейса оператора (операторская консоль), и в качестве инженерной станции (настройка и внесение изменений в проект).

Такое решение имеет ряд недостатков:

с увеличением количества серверов увеличивается нагрузка на сеть и интерфейсы контроллеров;
при простое сервера исторические данные будут частично потеряны;
все изменения конфигурации необходимо выполнять на каждом узле системы;
невозможно добиться полной синхронизации данных и событий по времени на разных серверах (узлы получают данные от ПЛК со сдвигом по времени).

Если в системе более трех операторских консолей и объем ввода/вывода более 1000 переменных это решение уже не эффективно.

Клиент-серверная архитектура

Клиент-серверная архитектура подразумевает под собой то, что функции сервера ввода/вывода, сервера сигнализации, исторического сервера выполняются на одном высокопроизводительном ПК, который называют SCADA-сервер, а для функций операторской консоли используются отдельные один или несколько компьютеров, который называют SCADA-станция (станция оператора).

Основная нагрузка по обработке данных в такой конфигурации ложится на SCADA-сервер. Станции оператора все данные получают с серверов и не имеют прямого доступа к ПЛК, обмен данными с ПЛК ведет только сервер. Пользовательская конфигурация SCADA хранится на сервере (конфигурация ввода/вывода, события, истории, мнемосхемы и т.д.).

Распределенная архитектура

Распределенная архитектура проектов очень востребована для крупных промышленных систем. На практике такой подход означает, что наиболее ресурсоемкие компоненты — сервер ввода/вывода и сервер архивирования данных могут быть вынесены на отдельные физические компьютеры. Такой подход позволяет оптимально распределить нагрузку: сервер ввода/вывода специализируется на непрерывном опросе оборудования и обработке данных в реальном времени, в то время как сервер архива отвечает за надежное хранение исторических данных.

Для обеспечения максимальной производительности и надежности хранения информации поддерживается интеграция с промышленными СУБД. Системы управления базами данных используются для комплексного хранения всей критически важной информации: текущих оперативных данных, исторических трендов и архивов событий, а также полной конфигурации SCADA-системы. Применение промышленных СУБД позволяет не только эффективно работать с большими объемами данных, но и обеспечивает высокую отказоустойчивость, возможность быстрого восстановления после сбоев, а также удобные механизмы резервного копирования.

Такая архитектура с разделением функций между специализированными серверами дает значительные преимущества при построении масштабируемых решений, позволяя системе стабильно работать с десятками тысячами тегов и сотнями подключенных устройств, сохраняя при этом высокую производительность и надежность.