Распределенная автоматизированная система управления (стр. 9 из 16)

4.2. SCADA система TRACEMODE

В общем случае, система АСУ на предприятии включает в себя нескольких уровней:

1. уровень контрольно-измерительных приборов и аппаратуры (КИПиА);

2. уровень контроллеров (традиционные ПЛК и Softlogic);

3. уровень рабочих станций (АРМ);

4. уровень операторских мест руководства (супервизорный) и уровень управления предприятием (АСУП).

АСУ тепличного комбината включает в себя три первых уровня.

4.2.1 Общая структура и возможности TRACEMODE

Сама SCADA и Softlogic система состоит из двух основных частей – инструментальная среда разработки и исполнительные модули [11]. Среда разработки служит для описания проекта, программирования контроллера, операторских станций и создания операторского интерфейса. Исполнительные же модули выполняют всю текущую работу по проекту, созданному в среде разработки: получение, обработка, архивирование и визуализация данных. Исполнительные модули могут быть либо интегрированными, то есть выполнять несколько вышеперечисленных функций, либо специализированными и выполнять какую-либо одну функцию. На рис. 4.1 представлена основное окно программы отображения производственных процессов АСУ тепличного комбината. Более подробное описание этой программы см. пункт 4.3.

Рис. 4.1. Тепличный комбинат (Основная мнемосхема).

Программноеобеспечениеуровня SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) выполняетследующиефункции:

· Визуализация – отображение информации о процессе на мнемосхемах в виде числовой информации, трендах, анимации, ActiveX компонентов и т.д. (Рис. 4.1);

· Обмен с контроллерами в реальном времени – получение информации от контроллеров по последовательному интерфейсу, сети Ethernet или по полевым шинам, первичная обработка этих данных, а также пересылка в контроллеры управляющей информации;

· Архивирование – сохранение информации в специальные промышленные архивы, основными требованиями к которым являются надёжность и быстродействие;

· Документирование процесса – создание отчётов по заранее созданным шаблонам с последующей их передачей по разным каналам обмена информации (распечатка, электронная почта, web-сайт);

· Получение и передача информации в другие программные пакеты – обмен оперативными и архивными данными со специализированным ПО, либо с ПО уровня АСУП;

· Неоперативная обработка информации – вычисление статистической информации, управление небыстрыми процессами;

· Управление тревогами – список тревог, фильтр событий, квитирование.

Термин Softlogic подразумевает:

· Использование контроллеров с PC-совместимой архитектурой. Программирование таких контроллеров может осуществляться написанием специфических программ на языках программирования типа ассемблер или С, а может осуществляться с помощью инструментальных пакетов на визуальных языках верхнего уровня, совместимых со стандартом МЭК61131-3 (Рис. 4.2), например на языке функциональных блоков или языке инструкций;

· Обеспечение связи с уровнем АРМ. Может быть автоматизировано с помощью интеграции SCADA и Softlogic систем. В этом случае не требуется совершать двойную работу по созданию каналов в контроллере, в АРМ и описанию обмена между ними;

· При необходимости ведение архивов, например когда связь между контроллером и АРМ устанавливается на сеансовой основе – дозвон по коммутируемым линиям;

· Возможность ОЕМ (производитель оригинального оборудования) проектов – совместных проектов производителей программного и аппаратного обеспечения. В этом случае заказчики приобретают конечный продукт, например контроллер, уже с предынсталлированным исполнительным модулем и инструментальной средой разработки, что значительно сокращает время и силы для подготовки оборудования к работе и сокращает издержки.

Рис. 4.2. Программирование контроллеров на языке функциональных блоков.

К дополнительным, теоретически не обязательным, но могущим оказаться необходимыми, функциям SCADA и Softlogic систем можно отнести следующие:

· Многоуровневое горячее резервирование – дублирование или троирование плат/модулей ввода-вывода, контроллеров, линий связи, архивов, операторских станций для увеличения надёжности работы объекта;

· Адаптивное регулирование – автоматическая периодическая или непрерывная подстройка коэффициентов контуров регулирования для оптимизации работы исполнительных механизмов, сокращения издержек и брака;

· Набор готовых функций для управления исполнительными устройствами, например мотором, задвижкой или клапаном;

· Web- и GSM-управление – удалённый мониторинг и управление через web и GSM сети для возможности непрерывного контроля и оперативного вмешательства в ситуацию;

· Документирование проекта – функция, облегчающая разработчику процесс создания проекта и внесения в него изменений путём сохранения информации о версиях проекта в удобовоспринимаемой форме;

· Мультиязычность – локализация инструментальной среды на несколько языков, а также возможность автоматического переключения языков проекта в зависимости от региональных настроек.

4.2.2. Исполнительные модули TRACEMODE

Исполнительные системы TRACE MODE включают в себя следующие программы:

· NT-МРВÔ - монитор реального времени;

· SupervisorÔ - аналог “монитора архива”;

· специальные утилиты просмотра архивов - UTIL-NT;

NT-МРВÔ предназначен для сбора, обработки, графической визуализации и управления технологическими процессами в реальном времени. На его основе можно создавать автоматизированные рабочие места операторов-технологов, диспетчеров, смененных инженеров и т.д.. Система способна принимать данные через 16 последовательных портов, обрабатывать их при помощи десятков встроенных математических алгоритмов, графически отображать в удобной для оператора форме, вести архивы, генерировать и печатать отчеты, а также поддерживать сетевой обмен с другими компьютерами, используя следующие протоколы: NetBios, NetBEUI, TCP/IP, IPX, SPX, Banian Vines.

Система SupervisorÔ - создает основу для автоматизации рабочих мест административного персонала промышленного предприятия - от старшего диспетчера до главного инженера и директора. Основным отличием системы SupervisorÔ от NT-МРВÔ является отсутствие возможности непосредственного вмешательства администрации в процесс управления технологическим процессом в сочетании с расширенным сервисом по анализу накопленной информации. SupervisorÔ дает руководителю всю информацию, необходимую для принятия управляющего решения, но не позволяет осуществить его самостоятельно. Это полностью соответствует практике управления - руководитель должен отдавать приказы операторам, а не выполнять работы, входящие в их должностные обязанности.

Две программы, входящие в состав UTIL-NT (Report Viewer и Alarm Viewer), имеют вспомогательный характер. С их помощью оператор, не прерывая работы в реальном времени, может просматривать архивы технологической информации и получить информацию о накопленных данных. Утилита просмотра отчета тревог (Alarm Viewer) - программа предназначена для просмотра отчета тревог с использованием временных и строчных фильтров и позволяет производить квитирование сообщений, а также выводить данные из отчета тревог на печать. Программа предусматривает использование одного основного и трех дополнительных фильтров, с помощью которых оператор может произвести отбор данных о технологических событиях, фильтруя их по времени, месту, либо типу события. Кроме того, специальный фильтр позволяет оператору выводить на экран только неквитированные сообщения. Любая строка в отчете тревог может быть помечена “закладкой”. После этого возможен быстрый переход на нее из любого места отчета тревог. Программа Report Viewer предназначена для просмотра и редактирования уровневого архива TRACE MODE и позволяет выполнять ряд операций с выделенными столбцами данных (печать, изменение формата, экспорт данных), а также редактировать данные, записанные в архив. Данные, отображаемые программой, могут обновляться с заданным периодом.

NT-МРВÔ и SupervisorÔ созданы для работы в самых жестких условиях промышленного производства. Это полностью 32-разрядные приложения, в полной мере использующие достоинства современных операционных систем - приоритетную, вытесняющую многозадачность и многопотоковость. В NT-МРВÔ и SupervisorÔ блок ввода-вывода данных и их математической обработки выделен как отдельный поток с приоритетом реального времени. Блок отображения информации и интерфейса с пользователем также оформлен в виде отдельного потока, выполняющегося с обычным приоритетом.

Важное значение для АСУТП имеет вытесняющая многозадачность, предоставляемая операционными системами WindowsNT и Linux. Благодаря этому свойству операционной системы оператор получает возможность использовать любые дополнительные приложения без риска остановить работу системы реального времени. Кроме того, исключительно важным свойством Linux для задач АСУТП является ее высокая устойчивость к сбоям. В режиме реального времени NT-МРВÔ, SupervisorÔ и утилиты работают в своем изолированном адресном пространстве.

NT-МРВÔ и SupervisorÔ обеспечивают повышенную защиту накопленной технологической информации. Это достигается как ведением зеркальной копии диска, так и особенностями файловой системы Linux. Дело в том, что в Linux используется особая защищенная от сбоев журналируемая файловая система ext3.