Podczas projektowania systemów HMI/SCADA istnieje potrzeba analizy możliwości użytkowników, poziomu umiejętności, planów na przyszłość, potrzeb interesariuszy oraz innych elementów. W tym artykule znajdziesz porady integratora systemu i odpowiedzi na często zadawane pytania dotyczące integracji i projektowania systemów SCADA.
Istnieje wiele zagadnień, które należy wziąć pod uwagę podczas projektowania sprzętu i oprogramowania dla interfejsu HMI oraz systemu kontroli nadzorczej i akwizycji danych (SCADA). Zrozumienie podstawowych zasad i odpowiednich standardów jest kluczowe dla działania tych systemów, ale istnieje również wiele pośrednio związanych z systemami czynników, które również należy wziąć pod uwagę. Należą do nich standardy firmy, możliwości użytkowników, poziomy umiejętności, potrzeby procesowe, plany na przyszłość oraz integracja z innymi systemami. Pomocna może okazać się znajomość odpowiednich praktyk zawodowych. Pierwszym ważnym krokiem jest identyfikacja standardów własnej firmy. Standardy branżowe i regulacje są ważne, ale firmy mogą również czerpać korzyści z posiadania własnych standardów. ? Firmy, które chcą usprawnić swoje systemy, powinny pomyśleć o określeniu wewnętrznych standardów ? twierdzi Kent Melville, kierownik ds. inżynierii aplikacji w firmie Inductive Automation, twórcy przemysłowej platformy aplikacyjnej Ignition. ? Jeśli organizacje poświęcą czas na zdefiniowanie własnych standardów, pozwoli im to upewnić się, że używają protokołów, które naprawdę chcą wdrożyć, typu sprzętu, który chcą wdrożyć i tak dalej.
Standardy firmowe do projektowania systemów SCADA
Posiadanie standardów ułatwia organizacji trzymanie się swojego planu i niepodejmowanie złych decyzji. Jak twierdzi Melville, czasami może być trudno utrzymać standardy, ponieważ wiele prac wykonuje się za pośrednictwem dostawców. Instalowanie zastrzeżonego sprzętu i oprogramowania może sprawić, że wprowadzanie zmian w późniejszym czasie będzie dla firm nieopłacalne. Ponieważ różne zastrzeżone systemy nie mają wzajemnej komunikacji, firmy nie zawsze wiedzą, jak wpłynie to na produkcję, jeśli konieczna będzie zmiana. ? Ludzie naprawdę muszą wziąć odpowiedzialność za swoje systemy i nie pozwolić, aby warunki dyktowali im sprzedawcy ? powiedział Melville. ? Utrzymanie własnych standardów dla sterowników PLC, protokołów, struktur danych i innych elementów często sprowadza się do dwóch opcji. Po pierwsze, można wybrać rozwiązanie firmowe, w którym producent zapewnia wszystko. Można też współpracować z firmami, które wspierają otwarte standardy. Dzięki takiemu otwartemu podejściu, nawet jeśli mówimy o różnych firmach, wszystkie ich produkty komunikują się ze sobą i dobrze ze sobą współpracują.
Inteligentne standardy SCADA i HMI
Jeśli współpracujesz z integratorem systemu, wyjaśnienie standardów z góry ułatwi zrozumienie ogólnych celów, jakie chcecie osiągnąć. ? Widzieliśmy pełne spektrum standardów ? powiedział Davin McDougall, lider jednostki biznesowej w Brock Solutions, który realizował projekty na całym świecie w różnych branżach. ? Widzieliśmy brak standardów, słabe standardy ? co może być gorsze niż brak standardów ? aż po standardy światowej klasy. Kiedy standardy są właściwe, nazywamy je ?akceleratorami?. Każdy chce przyjąć i zainwestować w akceleratory, ponieważ dzięki nim sprawy idą szybciej. McDougall opisał projekt, w którym standardy odegrały kluczową rolę i przyniosły duże korzyści klientowi. ? Ich model operacyjny opiera się na wdrożeniu praktycznych i skutecznych standardów w całej organizacji ? powiedział. ? Na przykład w sterownikach można znaleźć standardowe instrukcje dodawania funkcji, definiowane przez użytkownika typy danych, konwencje nazewnictwa znaczników, struktury programów i listę ogólnych parametrów konfiguracji. Znormalizowano również sprzęt i infrastrukturę. W systemach SCADA szablony interfejsów HMI, sposoby łączności, nagłówki/stopki ekranów, ogólna nawigacja, czcionki i ich rozmiar są ustandaryzowane. Tak więc bez względu na to, gdzie jesteś w przedsiębiorstwie, dany silnik jest sterowany w ten sam sposób, przez ten sam kod i wygląda tak samo dla operatora. Dla technika utrzymania ruchu rozwiązywanie problemów z uszkodzonym silnikiem jest takim samym procesem w każdym miejscu w przedsiębiorstwie.
Operatorzy, integratorzy, kierownicy, informatycy
Rozważając potrzeby procesowe, należy całościowo spojrzeć na wszystkie komponenty w projekcie. Najlepiej zawsze myśleć o systemie jako o całości. ? Przy wprowadzaniu kontroli naprawdę dobrze jest wziąć przykład z działu IT ? mówi Melville. ? Dział IT kładzie duży nacisk na wymagania systemu i upewnia się, że wszyscy interesariusze są zaangażowani. Interesariusze to wszyscy, których dotyczy projekt ? operatorzy, integratorzy, nadzorcy, zespół IT, który musi go wspierać, oraz kadra kierownicza wyższego szczebla, która chce zobaczyć wyniki pomiarów. Każdy, kto ma udział w procesie, powinien być zaangażowany w definiowanie wymagań. Należy jednak nadać odpowiednią wagę wkładowi każdej grupy. Na przykład operator, który korzysta z systemu każdego dnia, powinien mieć dużo do powiedzenia w dyskusji. McDougall widzi również dużą wartość w uzyskiwaniu wkładu od interesariuszy. ? Myślę, że ważne jest, aby zaangażować interesariuszy w cały projekt ? powiedział. ? Wszyscy interesariusze muszą być zaangażowani w zbieranie wymagań, projektowanie, budowanie, testowanie, przekazywanie do eksploatacji i utrzymywanie projektów. A ?wszyscy interesariusze? to często inżynieria, IT, jakość, konserwacja, eksploatacja, finanse oraz partnerzy, tacy jak integrator systemów i dostawcy technologii. Gdy tylko zapomnimy o którymś z interesariuszy, profil ryzyka projektu znacznie wzrasta.
Możliwości HMI i SCADA
Pytania, które należy sobie zadać, to między innymi: W jaki sposób ludzie będą wchodzić w interakcje z systemem? Jaki jest ich poziom doświadczenia? ? Na hali produkcyjnej najważniejszy jest zwykle operator, który widzi system na ekranie i potrzebuje informacji szybko ? powiedział Melville. ? To może być osoba, która wykonuje tę pracę od 20 lat. Taka osoba będzie potrzebowała czegoś, co dobrze zna. Jeśli nowy system jest zbyt odmienny od tego, do czego jest przyzwyczajony, może nie nauczyć się go prawidłowo obsługiwać lub jego obsługa może być dla niego frustrująca. Jest do balansowanie na krawędzi, ponieważ chcesz korzystać z nowych technologii, ale nie chcesz, aby rzeczy były odmienne od dotychczasowych. Ponadto firmy muszą przyjrzeć się danym na temat różnorodności ?historii użytkowników? w organizacji. ? Dla operatora, który musi szybko zidentyfikować, czy coś działa zgodnie z parametrami czy nie, prawdopodobnie chcesz użyć grafiki o wysokiej wydajności ? powiedział Melville. ? Przy takim podejściu rzeczy działające normalnie są w skali szarości, a jaśniejsze kolory są używane dla rzeczy wymagających natychmiastowej uwagi, aby pokazać rzeczy, które są poza specyfikacją. Trzeba też myśleć o możliwościach operatora i o tym, na co pozwala mu dana praca. Innymi słowy, ile czasu ma on lub ona na interpretacje ekranów systemu? Jest to czynnik, który należy wziąć pod uwagę. W przypadku kierowników lub osób na poziomie C po stronie biznesowej historia użytkownika jest inna. Ludzie na takich stanowiskach mają więcej czasu na analizę tego, co widzą. Mogą poświęcić czas na dogłębną interpretację danych, aby na ich podstawie podjąć decyzje. Informacje mogą być zatem bardziej złożone i mieć więcej szczegółów niż w przypadku panelu na hali produkcyjnej. Każda grupa docelowa jest inna, a jeśli projektujesz coś tylko dla jednego interesariusza, nie zapewnisz wszystkim tego, czego potrzebują.
Integracja panelu HMI współpracującego z urządzeniami mobilnymi
Melville powiedział również, że firmy mogą chcieć stosować panele współpracujące z urządzeniami mobilnymi. Na przykład kadra kierownicza może chcieć zobaczyć dane na urządzeniu mobilnym. Trudniej jest dostosować projekt desktopowy do urządzenia mobilnego, niż najpierw zaprojektować go dla urządzenia mobilnego. Jeśli trzeba zaprojektować interfejs HMI dla urządzeń mobilnych, najlepiej wiedzieć o tym z wyprzedzeniem. ? Ogólnie rzecz biorąc, kiedy patrzysz na swój interfejs użytkownika, chcesz, aby wszystko było intuicyjne i abyś mógł się szybko po nim poruszać ? powiedział Melville. ? Staraj się unikać używania ?wskazówek?, skrótów klawiaturowych, klikania prawym przyciskiem myszy na określonych częściach ekranu i tym podobnych rzeczy. Nie chcesz ukrytej funkcjonalności. Chcesz, aby ludzie mogli się jej szybko nauczyć. A jeśli użyjesz funkcji ukrytych, to nie wszyscy będą ich świadomi. Wówczas wszystkie funkcje będą znane jedynie ludziom doświadczonym, a wiedza ta przepadnie wraz z ich odejściem na emeryturę. Zastanów się, w jaki sposób system ma być zintegrowany z pozostałymi systemami. Jeśli firma korzysta z otwartych standardów, integracja jest znacznie łatwiejsza. Jeśli chcesz przesłać dane do chmury lub sporządzić raport dla agencji rządowej, możesz to zrobić, ponieważ twoje dane są scentralizowane. Chcesz mieć system, w którym wszystko działa razem, a dane mogą być współdzielone. Dużą częścią utrzymania otwartości jest obróbka danych w czasie rzeczywistym. Bardzo pomocne jest korzystanie z nowoczesnych narzędzi i technologii, takich jak interfejsy programu aplikacyjnego (API), OPC UA i przechowywanie danych w otwartym formacie bazy danych, który może być odpytywany. Możliwość łatwego dostępu do danych pomoże również w relacjach między technologią operacyjną (OT) a technologią informacyjną (IT). Gdy informatycy dostrzegą nowoczesne, skalowalne podejście do problemów OT, łatwiej będzie im uzyskać fundusze na utrzymanie standardów, ponieważ widzą, że przynosi to korzyści dla całej organizacji. Firmy mogą podejmować więcej inicjatyw przy zaangażowaniu działu IT. Rola IT może być wiodąca i dział ten może uzyskać budżet na projekty, zamiast pracować w ramach ograniczonych budżetów OT. Najczęściej zadawane pytania w związku z integracją systemową przy projektach SCADA to:
1. Kto będzie potrzebował tych danych?
2. Skąd będą potrzebować do nich dostępu?
3. Czy są to dane tylko do odczytu, czy do zapisu?
4. Czy potrzebujesz strefy zdemilitaryzowanej (DMZ), aby zwiększyć bezpieczeństwo cybernetyczne?
5. Czy pracownicy korzystają z wirtualnej sieci prywatnej (VPN)?
6. Czy musisz unikać udostępniania danych na zewnątrz, ponieważ działasz w branży podlegającej regulacjom prawnym?
7. Czy twoja aplikacja mobilna jest czymś, co może być używane z dowolnego miejsca, czy też można z niej korzystać tylko wtedy, gdy jest się podłączonym do lokalnej sieci WiFi w zakładzie?
Spojrzenie w przyszłość: Przeglądaj standardy każdego roku
Tworząc standardy organizacji, firmy nie mogą oczekiwać, że będą one obowiązywać w tej samej formie za 10 lat. Technologia zmienia się szybko, więc firmy muszą ewoluować wraz z tymi zmianami. ? Dobrym pomysłem jest powołanie grupy ludzi, którzy będą regularnie spotykać się w celu omówienia standardów ? powiedział Melville. Grupa ta powinna spotykać się przynajmniej raz w roku, aby dokonać przeglądu standardów i w razie potrzeby wprowadzić zmiany. Oczywiście zmiany mogą być kosztowne, więc wasz zespół musi zbadać potrzeby i możliwości. Należy się nad tym dobrze zastanowić, aby wybrać najlepszy kierunek działania. Wybór technologii, które będą wspierane w dłuższej perspektywie, zaowocuje mniejszą liczbą zmian, które trzeba będzie wprowadzić w przyszłości. Posiadanie tej całościowej wizji i praca w ramach standardów może prowadzić do bardziej udanych projektów. ? Posiadanie jasnego zestawu standardów firmowych pozwala zaoszczędzić czas przy kolejnych projektach ? mówi Melville. ? Dzięki temu nie trzeba za każdym razem wymyślać koła na nowo. Możesz wówczas rozpocząć nowe projekty, ponieważ masz już do tego solidne podstawy.
Jim Meyers jest menedżerem ds. komunikacji w Inductive Automation.
