47. Проектирование архитектуры интегрированной компьютерной системы управления (иксу)

Целью ИКСУ является обеспечение условий для взаимосвязанного согласованного управления конструкторско-технологической подготовки произ-ва и упр-я производственными и технол-ми процессами. Методология проектирования таких систем –разделение объекта автоматизации на части, позволяющей осущ-ть эффективную автоматизацию ккаждой из них.

Применительно к иерархически организованных СУ различают горизонт. и вертик. интеграцию. В общем случае, горизонт. интеграция предполагает объединение АС 1-го уровня.Н-р, АС проектных работ производственного процесса.

Вертикальное-объединение разных уровней, в частности, вертик. Интеграция предполагает объединение САПР, автоматизации тех. процесса, а также корпоративных систем(экон-х, финансовых упр-ий персоналом) в единую интегрированную инф. Сеть, что обеспечивает обмен данными между всеми подразделениями упр-ческого уровня.

В наст. время вертик. интеграция формируется путем организации потоков И. от нижнего уровня (датчики, контроллеры АСУТП), от КД САПР во внутр. выч. сети участков и цехов(MES) и далее выч.сети предпр. в целом(ERP)/

Сущность технологии открытых систем состоит в формировании среды, вкл-щей ПО, аппар.ср-ва, службы связи интерфейса, форматы данных и протоколы, обеспечивающие переносимость, масштабируемость и взаимосвязь приложений и данных. Сов-ть этих качеств достигается исп-ем общепризнанных стандартов на ИТ. Основным приемом построения служит национ.стандартизация или построение профиля.

Профиль-согласов. набор базовых стандартов, предназначенные для решения какой-либо задачи или класса задач.

В основе современных архитектур лежат 2 группы моделей: 1) модель объектов данных с описанием И.,циркулирующей в ИКСУ; 2) операц.модели, опр-щие процессы преобраз.И.

Для любых из таких моделей выделяют 4 общие группы стандартов:

1 стандарт на уровни; 2 стандарт на инф.потоки; 3 стандарт на интерфейсы; 4 стандарт на операции и функции

S-88, MES, S-95, OPC,ODBC, SQL, CALS, PLM.

S-88 этот стандарт направлен на увелич.гибкости и прозрачности оборудования и ПО. Он обслуживает batch-процессы и устанавливает рекомендации по реш.задач, связанных с упр-ем обор-я, безоп-тью, произв.рисками и контролем производственных операций. Batch-процесс опр-ся как процесс выпуска конечного кол-ва продукции на основе обработки конечного кол-ва входных материалов в соответствии с указанной рецептурой на одной или более единицах оборудования, т.е. в отличие от непрерывного производства эти процессы основаны на использовании ограниченного кол-ва материала. Такие процессы характерны для гибких производственных систем.

В соответствии с требов-ми стандарта ISA S88.01-1995 при проектировании ИКСУ д.б. разработана модель состояний гибкой произв. системы и ТП в целом. Поведение оборудования планируется в виде диагарммы состояний. Т.о., в любой момент времени оборудование м. находиться в 1-м из предполагаемых состояний-остановка, сброс, пуск, работа, подготовка, авария и др.При исп-ии рекомендации данного стандарта контроллер будет исп-ть виртуальную машину состояний для опр-я состояния оборудования в любой момент времени.

ISA S-95 отвечает за решение задач операц-го менеджмента ср-вами инф-х систем. Он опр-ет интерфейсы между бизнес-функциями и произв-ми операциями и служит для интеграции соврем-х систем упр-я. Стандарт описывает модель производственных операций, получившую развитие в системах для исполнения произв. деятельности и содержит примеры док-та отчетности аналитических зависимостей, исп-мых для оценки эфф-ти произ-ва

Иерархическая модель упр-я согласно ISA-95

ресурсы Ур.4 Бизнес-планирование и логистика(станд.форматы обмена данными

технология (1 и 2 ч), задание, доступные ресурсы)

анализ эффективности произ-ва

Ур.3 Оперативное упр-е произв-вом (функц.модель произ-ва)

парам.обор. и ТП сост.обор-я, операций

команды упр-я состав обор. ISA 95.00.03(3-ья ч.)

Ур.2 АСУТП интерфейсы МЭК

Ур.1 Произв. проектир-е OPC

Ур.0 Датчики, использование устройств ISA-88

В 1 части ISA95.00.01 рассм-ся многоуровневая модель обмена И. и связи между ур.4 и 3 (производств.подразделения). 2 часть станд.определяет форматы обмена данными через эти связи в соответствии со схемой взаимодействия . Здесь определены форматы документов для обмена И.по оборудованиям, материалам, персоналам, технологии изготовления, эффективности ТП. 3 часть стандарта ISA95 описывает модели и действия, хар-ные для упр-я произв-вом(ур.3), ктр. обычно поддерживаются след-щими системами: исполнение произв. деят-ти (MES). контроля качества (LIMS) и автоматизированного упр-я активами предприятия (EAM).

Модель произв-ва приводится в действие плановым производством , по ктр-м составл-ся детальные графики, содержащие рабочие задания, действия и события.

Модели деят-ти при упр-ии произ-ми процессами рассмотрены в 4 части стандарта. 5 раздел стандарта посвящен обмену между бизнес-приложениями и производством. В упр-ии произв-ми процессами входят функции упр-я персоналом, обор-ем и материалами. Имеются функции для упр-я рецептурой и технологией произв-ва.

MES-исполнит.система произв-ва.Эти системы решают задачи синхронизации, координируют, анализируют и оптимизируют выпуск продукции.

OPC-стандарт подключаемости компонентов в компь.СУ. Они разработаны с целью сокращения затрат на создание и сопровождение приложений промышленной автоматизации. Их применение решает вопрос обмена данными с устр-вами разных производителей ИМС разными протоколами обмена данными. OPC-это программная технология на базе W-s технологии, представляющей единый интерфейс для упр-я объектами автоматизации. OPC DA описывает набор функций обмена данными в реальном времени с прогр.логическими контроллерами, ЧПУ и др. OPC AE- функции уведомления по требованию о различных событиях(ававрийные ситуации).

Применение OPC предоставляет разработчикам универс.фиксированный интерфейс обмена данными с любыми устр-вами. Разработчики устр-в ввода-вывода дополняют их спец.программой, реализующей интрефейс.

Достоинства OPC:1.Если заменяется какой-л компонент СУ, то нет нужды корректировать др.ПО, т.к.при замене драйвера поверх нее б.функционировать инсталлирование OPC. При включении нового компонента необходимо правильно сконфигурировать его на программном уровне. Если в систему добавить новую программу, необходима только конфигурация OPC-клиента.

CALS-архит.поддержка сбора данных в течении жизненного цикла продукции. Она обеспечивает единообразные способы упр-я процессами и взаимодействия всех участников этого цикла:заказчиков продукции, поставщиков и производителей экспл-ции и ремонтного персонала.

На предприятии с CAL-технологией реализуется в соответствии с требованиями системы международного стандарта, регламентирующих правила указанного вз-я преимущественно посредством электронного обмена данными.

Применение CALS-технологии позволяет существенно сократить объем проектных работ, т.к. описание составных частей оборудования, машин и систем, проектировавшихся ранее хранится в унифицированных форматах данных, доступных любому пользователю технологии CALS. Главная задачарешения-обеспечения единообразного описания и интерации результатов независимо от места и времени их получения в общей системе. При этом структура проектной технологич. и экспл. док-ции, языки ее представления д.б.стандартизованы, тогда становится реализумой успешная работа над общим проектов разных коллективов, разделенных во времени и в пространстве и использующих разные системы. 1 и та же КД м.б.использована в разных продуктах, а технологическая документация адаптирована к разным производственным условиям.

Для обеспечения инф.интеграции в качестве форматов данных используют стандарты ГОСТ ИСО 10303. В CALS входят также стандарты электронного обмена данными, электронные ТД и руководства для совершенствования процесса.

ODBC-это программный интерфейс доступа к БД, он позволяет единообразно оперировать с разными источниками данных, не учитывая особенности взаимодействия в каждом конкретном случае.Это достигается благодаря тому, что поставщики различных БД создают драйверы, реализующие конкретные дополнения функций ODBC с учетом особенностей их продукта.

SQL-язык структурированных запросов, универс.компь.язык для создания, модификации и упр-я данными в реляционных БД.Это язык манипулиров-я данными , ктр. позволяет описывать условия поиска И., не задавая для этого последовательность действий.

PROFINET предназначендля коммуникационной части систем промышленной автоматизации.Он обеспечивает доступ к устр-вам полевого уровня (датчики) со всех уровней упр-я предприятием. Стандарт позволяет выполнять широкий обмен данными и использует стандарты вплоть до полевого уровня: практически все стандарты Ethernet, промышленный протокол CAL.Все они м.б. интегрированы в профильную единую сеть без модификации установленной аппаратуры.

PROFINET использует стандарт TCP/IP для выполнения операций настройки параметров, конфигурирования и диагностики.Обмен данными в реальном масштабе времени выполняется через стандартные каналы связи Ethernet параллельно со стандартными вариантами обмена данными.