Ж у р н а л   о   к о м п ь ю т е р н ы х   с е т я х   и   т е л е к о м м у н и к а ц и о н н ы х   т е х н о л о г и я х
СЕТИ И СИСТЕМЫ СВЯЗИ on-line
  ПОИСК: ПОДПИСКА НА НОВОСТИ: НОМЕР:
    ДОМОЙ • Архив: Новостей | Конференций | НомеровПодписка
 
   
 
   
    
РЕДАКЦИЯ
 
Все о журнале
Подписка
Как проехать
Где купить
Отдел рекламы
График выхода журнала
Адреса в Интернет

РУБРИКАТОР
   
• Инфраструктура
• Информационные
   системы

• Сети связи
• Защита данных
• Кабельные системы
• Бизнес
• Колонка редактора
• Электронная
   коммерция

• Только на сервере
• Системы
   учрежденческой
   связи

• Новые продукты


Rambler's Top100

  

Комплексная автоматизация производства на основе систем SCADA

А.А. Поделько

Сейчас, когда отечественная промышленность находится в глубоком кризисе, вопросы автоматизации производственных процессов отошли на второй план. Информации по данному вопросу крайне мало. В то время как на Западе это большой и очень развитый сектор рынка программного обес-печения. Предлагается огромное количество разных систем, имеющих раз-личное назначение, возможности и стоимость. Они позволяют на несколько порядков ускорить автоматизацию производственных процессов, обеспечи-вая при этом высокую надежность и удобный пользовательский интерфейс.

Попытаюсь классифицировать имеющиеся предложения (в основном, на примере уже предлагаемых на нашем рынке систем).

Первую, достаточно большую группу, можно назвать “программное обеспечения для сбора и обработки данных”. Прежде всего, сюда надо от-нести системы, поставляемые фирмами-производителями устройств сопряже-ния с объектом (УСО). Лучше всего такое программное обеспечение интег-рируется с устройствами, производимыми этой же фирмой.

Наибольшую известность у нас получили пакеты фирмы National Ins-truments - LabVIEW и LabWindows. LabVIEW представляет собой систему графического программирования для систем сбора информации, LabWindows - интерактивного программирования для Си. Кроме того, фирма поставляет программу анализа данных HiQ, средства разработки под Visual Basic, разнообразные драйверы. Несколько менее известен пакет Visual DAS дру-гого крупного производителя устройств сбора данных - фирмы Keithley.

В общем случае, это программное обеспечение не предназначено для автоматизации производства. Согласно каталогу National Instruments оно служит для разработки систем “управления приборами, сбора данных и анализа”, то есть для автоматизации скорее научных, лабораторных исс-ледований. Можно, конечно, применять его и на производстве, но вряд ли на его основе удастся создать комлексное решение для крупных и даже средних предприятий.

Достаточно широкое применение в нашей стране таких программ можно объяснить более низкой ценой (относительно систем, специально предназ-наченных для этих целей); необходимостью автоматизировать только от-дельный, наиболее критичный участок производства; автоматическим обес-печением полной совместимости при использовании вместе с аппаратной частью того же производителя.

Вторую группу составляют собственно системы, предназначенные для автоматизации технологических процессов (создания АСУ ТП). Они образу-ют класс SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) систем. С практической точки зрения, имеет смысл классифицировать их по поддер-живаемым платформам. Прежде всего можно выделить системы, работающие в разных вариантах операционной системы (ОС) UNIX и системы, использую-щие ОС фирмы Microsoft (DOS, Windows 3.*, Windows NT, Windows 95).

Обращение к различным вариантам ОС UNIX (в первую очередь опера-ционных систем реального времени, например, QNX и OS/9000) для автома-тизации производства, в первую очередь, объясняется поддержкой приори-тетной многозадачности, высокой надежностью этих систем и возможностью использования минимального ядра ОС (что особенно важно для промышлен-ных компьютеров, использующих флэш-память).

Из таких SCADA систем наибольшую известность у нас получил пакет RealFlex американской фирмы BJ Software Systems, работающий под QNX. Имеется вариант пакета RealFlex Windows с графическим интерфейсом Open Look.

Однако, при применении SCADA систем такое преимущество, как ком-пактность ОС, теряет свое значение - так как сама SCADA система таким качеством не обладает и требует достаточно много ресурсов. При этом применение UNIX-подобных ОС для автоматизации производства в нашей стране имеет немало отрицательных сторон - относительная редкость этих систем ведет к ограничению выбора программного обеспечения (часто на-чисто лишенного “дружеского” интерфейса с пользователем), недостатку квалифицированных специалистов, сложностью интеграции с имеющимися системами автоматизации более высокого уровня.

В то время как существуют SCADA системы, работающие под управле-нием ОС фирмы Microsoft, которые, обладая всеми достоинствами систем автоматизации производства на основе различных UNIX платформ (приори-тетной многозадачностью, открытостью архитектуры, возможностью созда-ния сложных сетевых решений и т.д.), заметно облегчают внедрение и эксплуатацию систем и их интеграцию с существующими на предприятиях системами автоматизации за счет использования хорошо знакомых пользо-вателям среды.

Примером такой системы является FIX DMACS (Fully-Integrated Cont- rol System - Distributed Manufacturing Automation and Control Softwa- re) фирмы Intellution, Inc.

Система FIX DMACS высоко оценивается специалистами. Только в 1994 году продукты Intellution были удостоены, например, “1994 Editor's Choice Award” журнала “Control Engineering Magazine”, “1994 Reader's Choice Awards” журнала “Control Magazine”, “Manufacturing Industry Ac-hievement Awards”.

Учитывая результаты тестирования и высокую оценку специалистов, выберем FIX DMACS в качестве примера для рассмотрения основных возмож-ностей SCADA систем.

FIX DMACS является составной частью семейства программных продук-тов FIX фирмы Intellution, предназначенного для автоматизации произ-водств любого масштаба, начиная с самого нижнего уровня и заканчивая координацией производственного процесса на предприятии в целом. Оно включает, кроме FIX DMACS:

  • PlantTV - универсальное средство просмотра данных, осуществляю-щее доступ к поступающим в реальном масштабе времени данным, архивным данным, DDE серверам, записанному и прямому видеоизображению, реляци-онным базам данных, ASCII файлам;
  • FIX MMI (Man-Machine Interface) - комплексное программное обес-печение для автоматизации небольших производственных приложений (до 300 точек ввода-вывода). Может работать как изолированно, так и в сос-таве крупных сетевых систем.
  • FIX BOS (Batch Operations Supervisor) - комплексное программное обеспечение, позволяющее координировать производственный процесс на предприятии в целом. Относится к классу MES (Manufacturing Execution System) систем. Включает планирование, оптимизацию загрузки, управле-ние ресурсами, подготовку производства, контроль за работой FIX DMACS, контроль и анализ качества, подготовку отчетов.

Первая версия основного продукта компании Intellution - системы FIX DMACS - появился в 1988 году. В настоящее время по всему миру ус-тановлено уже более 30,000 систем этой фирмы, используемых в самых разных отраслях: легкой и пищевой промышленностях, машиностроении, энергетике и др.

В качестве примеров реализации широкомасштабных проектов в облас-тях, предъявляющих повышенные требования к работе систем автоматиза-ции, можно привести ядерную электростанцию в Окони компании Duke Power (24 сервера и 100 клиентов, объединенных сетью Token Ring, с выходом на штаб-квартиру компании в Шарлотта) или West Shore нефтепровод, про-ходящий через штаты Висконсин, Иллинойс и Индиана (9 серверов под уп-равлением OS/2 и 3 сервера под управлением VMS, объединенных сетью DECnet, собирающих информацию с удаленных терминалов).

Существуют версии FIX DMACS для DOS, MS Windows, Windows NT, OS/2 и VMS. При этом FIX DMACS обеспечивает реальную приоритетную многоза-дачность вне зависимости от того, поддерживает ли ее операционная сис-тема. Для MS Windows, например, вместо “кооперативной многозадачнос-ти”, не отвечающей требованиям, предъявляемым к автоматизации произ-водства, приоритетная многозадачность реализована на основе разрабо-танных фирмой Microsoft расширений для работы с мультимедиа. В резуль-тате такие приоритетные функции, как сбор данных или выдача предупреж-дающих сообщений не могут прерываться обычными приложениями MS Win-dows.

Обычно система автоматизации состоит из датчиков и приборов, свя-занных с устройствами ввода-вывода (такими, как программируемые конт-роллеры, платы сбора информации и т.д.). FIX DMACS не требует наличия каких либо специальных устройств ввода-вывода - она позволяет работать с любыми из них через специальные драйверы. Имеется большой набор стандартных драйверов, разработанный как самой фирмой Intellution, так и другими фирмами (поскольку система FIX DMACS стала практически стан-дартом в своей области, производители устройств ввода-вывода обычно разрабатывают драйверы и для FIX DMACS). Например, имеются драйверы для устройств Allen-Bradley, General Electric, Mitsubishi, Modicon, Omron, Opto 22, Reliance, Siemens, Square D, Texas Instrument.

Кроме того, имеются средства для разработки различных дополни-тельных драйверов (что особенно важно для нашей страны, где эксплуати-руется оборудование в основном отечественного производства). Хотя, ко-нечно, их применение значительно повышает стоимость системы автомати-зации и трудоемкость ее разработки.

Драйверы считывают данные с устройств ввода-вывода и помещают их в таблицу образов драйверов (DIT - Driver Image Table). Управляющая программа (SAC - Scan, Alarm and Control) выбирает данные из DIT, об-рабатывает их и передает в базу данных. Запись данных выполняется в обратном порядке.

База данных является ядром системы. Она создается программой Da-tabase Builder и состоит из блоков и цепей. Каждый блок состоит из инструкций обработки, задаваемых через диалоговое окно программы Data-base Builder (пример такого окна приведен на рис.1). Существуют пер-вичные блоки, осуществляющие чтение данных из DIT, запись данных в DIT и некоторые специальные функции, и вторичные блоки, обрабатывающие пе-редаваемые им данные.

Цепь представляет собой серию связанных между собой блоков, обра-зующих цикл наблюдения (чтение-обработка) или управления (чтение-обра-ботка-запись).

База данных может связываться с другими DDE серверами, в качестве которых могут выступать драйверы ввода-вывода, действующие как DDE сервер; приложения, действующие как DDE сервер (например, MS Excel); другие базы данных FIX DMACS.

Управляющая программа выполняет логику цепей базы данных. Она вы-бирает данные из DIT, переводит их в понятный базе данных формат, контролирует данные на достижение критических границ и генерирует со-общения тревоги, выполняет логику управления, определяет исключения и записывает данные в DIT.

Каждая цепь базы данных также содержит информацию о том, как уп-равляющая программа должна ее обрабатывать. Обработка цепи может вы-полняться в фиксированные моменты времени заданием любого временного интервала (от 0.05 секунды), при возникновении какого-либо события (изменение данных, запрос от оператора или программы) или однократно.

База данных, управляющая программа и драйверы ввода-вывода обра-зуют блок сбора и управления данными и представляют собой серверную часть системы (узел SCADA).

Общение между человеком и машиной происходит через интуитивный объектно-ориентированный графический интерфейс. Он реализуется с по-мощью программ рисования (Draw) и просмотра (View).

Программа рисования обеспечивает разработчика средствами работы с текстом, графикой, данными, анимацией и диаграммами. Имеется большой набор часто встречающихся инструментальных объектов, позволяющий уско-рить создание экранов. На рис.2 приведен основной экран программы ри-сования с примером одного из наборов стандартных элементов.

Программа просмотра поддерживает работу оператора в реальном масштабе времени с разработанным в программе рисования экраном. В ос-нове графического интерфейса лежит возможнось построения различных связей между содержимым базы данных и графическими объектами на экране монитора. При установлении связи информация о реальном состоянии про-изводственных процессов из базы данных мгновенно отражается соответс-твующим объектом на экране, позволяя оператору отслеживать их состоя-ние и при необходимости вносить коррективы. Пример диалога для уста-новки таких связей приведен на рис. 3.

Существует командный язык, позволяющий создавать сценарии путем запоминания серии разного рода инструкций и выполнения их по запросу из программы просмотра. Язык легко может быть расширен пользователем для выполнения специфических для приложений функций.

Система предусматривает возможность автоматического управления производственным процессом на основе собираемой информации путем соз-дания “рецептов” с помощью программы Recipe Builder.

Имеется возможность автоматически поддерживать управляемую систе-му в определенном состоянии или плавно переводить ее из одного состоя-ния в другое с помощью программы Continuous Control.

FIX DMACS обладает развитой системой генерации, показа и хранения сообщений, которые можно посылать любому узлу сети или сетевому прин-теру, записывать в файл, выводить на экраны или в окна. Пример диалога организации вывода сообщений на экран приведен на рис.4. Поддерживает-ся механизм уведомления о получение сообщения (тревоги). При этом FIX DMACS обеспечивает возможность как непосредственно управлять произ-водственным процессом для устранения возникшей особой ситуации, так и вносить изменения в алгоритм автоматического управления “на ходу”.

Программа Historical Trending позволяет сохранять данные по зада-ваемому алгоритму и использовать их для дальнейшего анализа. Данные сохраняются в виде файлов и могут выводится на экран в виде графиков и диаграмм.

В состав системы включен набор макроопределений для MS Excel, позволяющий легко формировать сложный отчет задавая информацию в диа-логовых окнах. Этот набор обеспечивает доступ к текущим и хранимым данным, позволяет создавать графики и диаграммы в реальном времени, предоставляет возможность автоматического получения отчетов по задан-ному графику.

Программа SPC (Statistical Process Control) позволяет статисти-чески обрабатывать данные в режиме реального времени, выводить резуль-таты анализа в наглядном виде на экран, аварийно оповещать оператора о наличии выявленных в результате анализа тенденций, что дает ему воз-можность заблаговременно, до достижения критических значений, внести коррективы в управление. Пример диалога для задания вывода статисти-ческих данных на экран приведен на рис. 5. Статистические данные могут накапливаться или экспортироваться (через DDE, SQL, ASCII или пользо-вательский интерфейс) для создания отчетов или последующего специаль-ного анализа.

FIX DMACS является открытой системой, где возможен доступ ко всем данным через DDE, SQL, @Glance и программируемый интерфейс, что позво-ляет интегрировать FIX DMACS с другими информационными системами раз-личных уровней.

FIX DMACS позволяет распределить обработку собранной информации по сети. Данные, собранные на одном узле сети, могут быть обработаны на любом другом. Поддерживается NetBIOS протокол в Windows for Work-groups, локальные сети Novell и IBM, использующие Ethernet и Token Ring, TCP/IP, DECnet и Serial. Также существует возможность удаленного доступа к системе, осуществляемая программой Remote FIX DMACS.

FIX DMACS имеет мощные средства настройки, позволяющие изменять конфигурацию даже без остановки системы. Можно добавлять новые модули FIX DMACS, изменять конфигурацию сети, определять разграничение досту-па и т.д. Пример диалога изменения конфигурации приведен на рис.6.

Версия FIX DMACS, например, для MS Windows, предъявляет следующие требования к техническому обеспечению: процессор не ниже 386 с матема-тическим со-процессором, 8М оперативной памяти (12М для SCADA узлов), 60М памяти на жестком диске.

Система имеет модульную структуру и ее конфигурация подбирается под конкретного заказчика. Стоимость системы зависит от конфигурации и платформы (начиная от $ 2,000). Существует и бесплатная оценочная вер-сия системы.

В результате рассмотрения основных возможностей SCADA систем на примере FIX DMACS фирмы Intellution видно, что их применение позволяет на несколько порядков ускорить автоматизацию производственных процес-сов при обеспечении высокой надежности и удобства пользования. Это достигается за счет конструирования системы автоматизации из готовых блоков.

Выбор SCADA системы проводится в зависимости от условий конкрет-ной задачи. При автоматизации средних и крупных производств и исполь-зовании широко распространенных на Западе устройств сбора информации предпочтение может быть отдано системе FIX DMACS благодаря обеспечению приоритетной многозадачности, открытости архитектуры и полного исполь-зования возможностей графического интерфейса операционных систем фирмы Microsoft. Это позволяет быстро разработать надежные, легко интегриру-емые (как между собой, так и с существующим или создаваемым программ-ным обеспечением) комплексные системы автоматизации производства.


распечатать статью




  
1 '1996
СОДЕРЖАНИЕ

колонка редактора

• Говорит и показывает Интервидение

открытые системы

• Мир TCP/IP. Internet Protocol

• Пятая волна компьютеризации: открытые сети общего пользования

• DCE. Скорее жива, чем мертва?

• Ява - остров восходящего солнца

• Проблемы маршрутизации трафика в Internet

• Удаленный доступ по PPP

• Будущее мультимедиа в Internet

• Интеграция Unix и Windows NT средствами NFS

• Internet: каково же будущее?

корпоративные сети

• Переход к коммутируемым сетям

• Загадка маршрутизатора

• Мост над бурным потоком

• Технология управления распределенными сетями

локальные сети

• Дисковые массивы RAID типа SCSI-to-SCSI

• Ленточные системы с автоматической сменой кассет

• Сетевые адаптеры Ethernet для шины PCI

услуги сетей связи

• Системы низкоорбитальных спутников

• Кодирование речи в цифровой телефонии

• Архитектура и функциональные модули сетей SDH

приложения клиент-сервер

• Однопользовательские СУРБД

• SQL Server 6.0: взаимодействие клиента с сервером

• Комплексная автоматизация производства на основе систем SCADA

защита данных

• А в вашей сети живут драконы?

• Испытание антивирусных программ для NetWare

новые продукты

• RAID без компромиссов, Эмулятор SunPC для DOS и Windows, Коммутатор LinkSwitch 1000 фирмы 3Com, Маршрутизаторы 7500 фирмы Cisco, MultiNet for Windows фирмы TGV



 Copyright © 1997-2007 ООО "Сети и Системы Связи". Тел. (495) 234-53-21. Факс (495) 974-7110. вверх