- •Глава 1. Основные понятия интегрированной системы 14
- •Глава 2. Функции и структуры интегрированных систем 20
- •Глава 3. Взаимосвязь процессов проектирования, подготовки производства и управления производством 45
- •Глава 4. Математическое, методическое и организационное обеспечение, программно-технические средства для построения интегрированных систем проектирования и управления 73
- •Глава 5. Scada-системы, их функции и использование для проектирования автоматизированных систем управления, документирования, контроля и управления сложными производствами отрасли 217
- •Глава 6. Примеры применяемых в отрасли scada-систем 335
- •Глава 7. Пример проекта системы управления в trace mode 6 346
- •Список сокращений
- •Введение
- •Глава 5. Scada-системы, их функции и использование для проектирования автоматизированных систем управления, документирования, контроля и управления сложными производствами отрасли
- •Глава 6. Примеры применяемых в отрасли scada-систем
- •Глава 1. Основные понятия интегрированной системы
- •1.1 Управление производством на основе интегрированных систем проектирования и управления
- •1.1.1 Определение интегрированной системы проектирования и управления
- •1.1.2 Принципы построения современных интегрированных систем
- •Удобство использования
- •Наличие и качество технической поддержки
- •Оценка стоимости инструментальных систем
- •Открытость систем
- •Технологии орс
- •Аппаратная реализация связи с устройствами ввода-вывода
- •Технологии ActiveX
- •2.1.2 Жесткое реальное время для Windows nt
- •2.1.3 Интеграция многоуровневых систем автоматизации
- •2.1.4 Сравнительный анализ и тестирование scada-систем
- •2.1.5 Выводы
- •2.2 Этапы создания и функциональные характеристики систем управления
- •2.2.1 Этапы создания системы диспетчерского контроля и управления
- •2.2.2 Функциональные характеристики scada-систем
- •2.2.3 Функциональные возможности
- •2.2.4 Программно-аппаратные платформы scada-систем
- •2.2.5 Средства сетевой поддержки
- •2.2.6 Встроенные командные языки
- •2.2.7 Поддерживаемые базы данных
- •2.2.8 Графические возможности
- •2.2.9 Тренды и архивы в scada-системах
- •2.2.10 Алармы и события в scada-системах
- •Глава 3. Взаимосвязь процессов проектирования, подготовки производства и управления производством
- •3.1 Стандарты управления предприятием: mrp, mrp II, erp, csrp
- •3.2 Семейство стандартов на системы качества
- •3.2.2 Тезисное выражение требований iso-9000
- •3.2.3 Общие положения
- •3.2.4 Проблемы внедрения и развития систем качества
- •Разработка процедур
- •3.3 Модули для автоматизации финансово-экономических процессов производства: mes, eam, hrm
- •Необходимость внедрения mes
- •Обзор функций t-factory mes – модуля для управления производством в реальном времени
- •Обзор функций t-factory eam – модуля для управления основными фондами, техническим обслуживанием и ремонтами в реальном времени
- •Глава 4. Математическое, методическое и организационное обеспечение, программно-технические средства для построения интегрированных систем проектирования и управления
- •4.1 Нижний уровень интегрированных систем управления
- •4.1.1 Классификация устройств нижнего уровня
- •4.1.2 Концевой выключатель Концевой выключатель двухпозиционный квд-600
- •Автоматический концевой выключатель vb,vba
- •Концевой выключатель ку-701 у1
- •4.1.3 Интеллектуальный датчик
- •Коммуникационный протокол hart
- •Датчики давления серии «Метран-100»
- •4.1.4 Устройства hart-коммуникации
- •Hart-коммуникатор «Метран-650»
- •Hart-модем «Метран-681»
- •Конфигурационная программа h-master
- •Многопараметрический датчик 3095mv
- •4.1.5 Бесконтактный датчик
- •Датчики измерения уровня
- •Оптические датчики
- •Датчик контроля скорости
- •4.1.6 Исполнительные устройства Привода постоянного тока
- •Клапаны электромагнитные для автоматики подогревателей
- •Реле защиты трансформаторов
- •4.2 Основные технические характеристики контроллеров и программно-технических комплексов
- •4.2.1 Характеристика процессора
- •4.2.2 Характеристика каналов ввода-вывода контроллеров
- •4.2.3 Коммуникационные возможности контроллеров
- •4.2.4 Эксплуатационные характеристики
- •4.2.5 Программное обеспечение
- •4.3 Стандартные языки программирования контроллеров
- •4.3.1 Общие сведения по языкам программирования контроллеров
- •4.3.2 Инструментальные системы программирования контроллеров
- •4.3.3 Этапы программирования плк в среде Unity Pro xl V.4.0
- •4.3.4 Примеры программы на языках fbd, ld, sfc, st, il Описание условия задачи
- •Создание программы на языке fbd
- •4.4 Контроллер modicon m340
- •4.4.1 Общие сведения
- •4.4.2 Процессорные модули
- •Структура памяти
- •4.4.3 Модули питания
- •4.4.4 Модули дискретного ввода/вывода
- •4.4.5 Модули аналогового ввода/вывода
- •4.4.6 Счетные модули
- •4.4.7 Модули управления перемещением
- •4.4.8 Сеть Ethernet Modbus/tcp
- •4.4.9 Сетевые модули Ethernet Modbus/tcp
- •4.5 Частотный преобразователь altivar 31h
- •4.6 Протоколы, сети и шины
- •Описание
- •4.7 Общее описание операционных систем реального времени
- •4.7.1 Основные понятия
- •4.7.2 Требования, предъявляемые к операционным системам реального времени при проектировании
- •4.7.3 Особенности операционных систем реального времени Процессы, потоки, задачи
- •Планирование, приоритеты
- •4.7.4 Прерывания
- •4.7.5 Часы и таймеры
- •4.7.6 Стандарты осрв
- •Стандарты безопасности
- •4.7.7 Настраиваемость операционных систем
- •4.8 Характеристики наиболее распространенных операционных систем реального времени
- •4.8.6 Расширения реального времени для Windows nt
- •4.9 Базы данных реального времени
- •4.9.1 Введение
- •4.9.2 Поддержка целостности в классических субд
- •Пессимистический подход
- •Оптимистический подход
- •Сравнение подходов
- •4.9.3 Протоколы управления транзакциями в субд реального времени
- •Пессимистический подход
- •Оптимистический подход
- •Сравнение подходов
- •4.9.4 Системы с устаревшими данными
- •4.9.5 Корректность транзакций
- •4.9.6 Выбор периода для сенсорных транзакций
- •4.9.7 Выбор версии непрерывного объекта
- •4.9.8 Как бороться с перегрузкой системы из-за обилия сенсорных транзакций?
- •4.9.9 Когда обновлять выводимые объекты?
- •4.9.10 Как понизить количество анормальных завершений?
- •4.9.11 Диспетчеризация транзакций
- •4.9.12 Оптимизация под конкретную систему
- •Классификация пользовательских транзакций
- •Субд реального времени в оперативной памяти
- •4.9.13 Использование сложных моделей транзакций
- •Активные базы данных
- •Активные базы данных реального времени
- •4.9.14 Атрибуты транзакции
- •4.9.15 Приоритет «непосредственной» транзакции
- •4.9.16 Приоритет «отложенной» транзакции
- •4.9.17 Заключение
- •4.10 Серверы Введение
- •4.10.1 Виды серверов
- •Серверы приложений
- •Серверы баз данных
- •Файл-серверы
- •«Беспроводной» сервер
- •Прокси-серверы
- •Брандмауэры
- •Почтовые серверы
- •Серверы dhcp
- •Серверы ftp
- •Принт-серверы
- •Серверы удаленного доступа
- •Факс-серверы
- •Серверные приставки
- •4.10.2 Особенности современных серверов
- •Основные требования
- •Масштабируемость
- •Готовность
- •Надежность
- •4.10.3 Особенности архитектуры
- •Оценка производительности
- •4.10.4 Серверы ведущих мировых производителей
- •Серверы ibm
- •4.10.5 Серверы российского производства
- •4.10.6 Проекты с участием серверов Структуры власти
- •Энергетика
- •Энергоснабжение
- •Образование
- •Промышленность
- •Деловые услуги
- •Глава 5. Scada-системы, их функции и использование для проектирования автоматизированных систем управления, документирования, контроля и управления сложными производствами отрасли
- •5.1 Функции интегрированных систем проектирования и управления
- •5.1.1 Trace mode 6: Интегрированная среда разработки
- •Scada-система
- •Softlogic: программирование контроллеров
- •Eam: средства разработки eam-приложений
- •Mes: средства разработки mes-приложений
- •Hrm: средства разработки hrm-приложений
- •5.1.3 Исполнительные модули ис trace mode® 6 Монитор реального времени
- •Горячее резервирование
- •Сервером документирования
- •Сервер архива Регистраторы: серверы субд реального времени siad/sql 6
- •Серверы документирования trace mode и t-Factory
- •Графическая консоль NetLink Light
- •Micro trace mode 6: исполнительный модуль для промышленных контроллеров
- •Для mes/eam/hrm-приложений
- •5.2 Математическое обеспечение в программном комплексе Trace Mode 6
- •5.2.1 Принцип работы монитора. Канал trace mode 6
- •5.2.2 Обеспечение работы распределенных асу
- •5.2.3 Резервирование
- •5.2.4 Автопостроение
- •5.2.5 Математическая обработка данных
- •5.2.6 Архивирование каналов узла
- •5.2.7 Архивирование каналов проекта
- •5.2.8 Отчет тревог и генерация сообщений
- •5.2.9 Файл восстановления
- •5.2.10 Графический интерфейс оператора
- •5.2.11 Генерация документов (отчетов)
- •5.2.12 Защита проекта, его конвертирование из предыдущих версий trace mode
- •5.3.1 Технология разработки проекта в ис
- •5.3.2 Пример создания проекта
- •Создание нового проекта в ис
- •Создание структуры проекта в навигаторе
- •Конфигурирование и разработка структурных составляющих
- •Конфигурирование информационных потоков
- •Выбор аппаратных средств асу
- •Создание и конфигурирование узлов в слое «Система»
- •Распределение каналов по узлам
- •Автопостроение каналов
- •Сохранение проекта в файл
- •Экспорт узлов
- •Запуск проекта
- •5.4 Организационное обеспечение: Классификация объектов структуры проекта в Trace Mode 6
- •5.4.1 Классификация компонентов
- •Шаблоны
- •Источники/Приемники
- •Наборы ресурсов и графические объекты
- •Последовательные порты
- •Словари сообщений
- •5.4.2 Классификация слоев
- •5.4.3 Классификация узлов
- •5.4.4 Назначение групп источников (приемников)
- •Группа «pc-based контроллеры»
- •Группа «Распределенные усо»
- •Группа «Платы ввода-вывода»
- •Платы ввода-вывода
- •Группа «Терминалы»
- •Группа «plc»
- •Группа «Диагностика и сервис»
- •Группа «Генераторы»
- •Группа «Модели»
- •5.4.5 Назначение группы «com-порты»
- •5.4.6 Назначение группы «Словари сообщений»
- •5.4.7 Назначение групп слоя «Библиотеки компонентов»
- •5.4.8 Назначение групп клемм
- •5.4.9 Назначение прочих групп
- •Группы ресурсов
- •Группы шаблонов
- •Группы каналов
- •Дополнительные группы структурирования
- •5.5 Структура проекта Trace Mode 6
- •5.5.1 Редактирование структуры проекта
- •Меню и главная панель инструментов навигатора проекта
- •Управление внешним видом навигатора проекта
- •Создание объектов структуры
- •Имена и идентификаторы объектов структуры
- •Изменение класса канала после его создания
- •Выделение объекта структуры
- •Удаление объекта структуры
- •Копирование и вставка объекта структуры
- •Перепривязка каналов и аргументов при копировании, вставке и перемещении объекта базы каналов
- •Взаимодействие с технологической бд
- •Примеры синхронизации с бд
- •Отображение свойств объектов структуры
- •5.5.2 Окно свойств объекта структуры проекта
- •Вкладка «Информация»
- •Вкладка «Флаги»
- •Вкладка «Аргументы»
- •Вкладка «Атрибуты»
- •5.6 Описание редакторов trace mode 6
- •5.6.1 Редакторы объектов структуры проекта
- •Редакторы каналов
- •Редактор словарей сообщений
- •Редактор клемм
- •5.6.2 Редакторы источников (приемников)
- •Редактор системных переменных trace mode
- •Редактор переменной opc
- •Редактор переменной opc hda
- •Редактор переменной dde
- •5.6.3 Редактор группы шаблонов экранов
- •Базовый редактор группы компонентов
- •Групповое редактирование строковых атрибутов с инкрементированием
- •Групповое редактирование числовых атрибутов с инкрементированием
- •Редактор группы «opc-сервер»
- •Редактор группы «opc hda сервер»
- •Редактор группы каналов слоев «Технология» и «Топология»
- •5.6.4 Вкладки редактора узла
- •Задание параметров узла:
- •Вкладка «Основные» редактора узла
- •Вкладка «Архивы» редактора узла
- •Вкладка «Отчет тревог/Дамп/Параметры» редактора узла
- •Вкладка «Таймауты» редактора узла
- •Вкладка «Дополнительно» редактора узла
- •Глава 6. Примеры применяемых в отрасли scada-систем
- •6.1 Vijeo look – система класса «человеко-машинный интерфейс» (hmi)
- •6.1.1 Представление hmi
- •6.1.2 Совместимость приложений Vijeo Look
- •6.1.3 Установка продукта Vijeo Look Установка Vijeo Look и его различных компонентов
- •6.1.4 Основные инструменты Vijeo Look
- •6.1.5 Панели инструментов в Vijeo Look
- •6.1.6 Описание основных функций меню «Вставка»
- •6.1.8 Настройки ofs Конфигуратора
- •Глава 7. Пример проекта системы управления в trace mode 6
- •7.1 Проект «автоматизированный участок получения пара с применением электропарогенератора»
- •7.1.1 Описание технологического процесса
- •7.1.2 Создание проекта
- •7.1.2.1 Описание параметров
- •7.1.2.2 Описание графических экранов и программ
- •7.1.2.3 Заполнение базы данных
- •7.1.2.4 Составление схемы переходов
- •Список литературы
- •450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1
- •453, Республика Башкортостан, г. Стерлитамак,
5.3.1 Технология разработки проекта в ис
Разработка проекта в ИС включает следующие процедуры:
создание структуры проекта в навигаторе;
конфигурирование или разработка структурных составляющих – например, разработка шаблонов графических экранов оператора, разработка шаблонов программ, описание источников/приемников и т.д.;
конфигурирование информационных потоков;
выбор аппаратных средств АСУ (компьютеров, контроллеров и т.п.);
создание узлов в слое Система и их конфигурирование;
распределение каналов, созданных в различных слоях структуры, по узлам и конфигурирование интерфейсов взаимодействия компонентов в информационных потоках;
сохранение проекта в единый файл для последующего редактирования (с помощью команды Сохранить или Сохранить как);
экспорт узлов в наборы файлов для последующего запуска управления мониторов TRACE MODE (по команде Сохранить для МРВ).
Перечисленные процедуры (за исключением двух заключительных) и входящие в их состав операции могут выполняться в произвольном порядке. Например, можно начинать разработку проекта с разработки шаблонов графических экранов оператора, с создания узлов и их каналов в слое Система (если аппаратные средства АСУ известны заранее), можно конфигурировать каналы и информационные потоки после распределения каналов по узлам и т.п.
Чтобы получить представление о средствах разработки, которыми располагает ИС, рассмотрим ниже следующий пример создания проекта.
TRACE MODE располагает также средствами для объектного проектирования.
5.3.2 Пример создания проекта
Пусть будущая АСУ ТП должна решать следующие задачи:
получать значение от некоторого источника переменного сигнала на этаже 2 здания 2;
передавать это значение на этаж 1 здания 1;
на этаже 1 здания 1 – управлять передачей, отображать значение и протоколировать его выход за заданные границы.
Пусть также аппаратные средства АСУ ТП заранее неизвестны.
Создание нового проекта в ис
Предположим, что в общих параметрах ИС задано ее открытие пустой. В этом случае при открытии интегрированной среды из программной группы TRACE MODE или с помощью запуска файла tmdevenv.exe она имеет вид, в соответствии с рисунком 5.3.3.
Рисунок 5.3.3 – Открытие пустой ИС
Одну и ту же команду в ИС можно выполнить несколькими способами – для этого среда и встроенные в нее редакторы снабжены меню, панелями инструментов, контекстными меню, а также поддерживают типичные для приложений Windows операции, выполняемые с помощью мыши или по нажатию сочетаний клавиш. Операции, типовые для различных редакторов, описаны в разделе.
После создания нового проекта в навигаторе отображаются предопределенные слои его структуры (в соответствии с рисунком 5.3.4).
Рисунок 5.3.4 – Структура нового проекта в навигаторе
Создание структуры проекта в навигаторе
Пусть роль источника играет встроенный в ИС генератор пилообразного сигнала в диапазоне 0-100 с шагом 1. Для его создания в структуре проекта нужно нажать ПК на слое Источники/Приемники, переместить указатель мыши на позицию Создать группу открывшегося контекстного меню и выполнить нажатием ЛК команду Генераторы из дополнительного контекстного меню. По этой команде в слое создается группа генераторов (в соответствии с рисунком 5.3.5).
Рисунок 5.3.5 – Создание группы генераторов в слое Источники/Приемники
Содержимое слоя (группы), выделенного в левом окне навигатора, отображается в правом окне. Для выделения объекта структуры нужно нажать на него ЛК.
Далее нужно нажать ПК на группу Генераторы, переместить указатель мыши на позицию Создать компонент и выполнить нажатием ЛК команду Пила из дополнительного контекстного меню.
Описанный метод создания групп и компонентов с помощью контекстного меню универсален, т.е. с его помощью создаются любые группы и компоненты дерева структуры проекта.
Созданный источник сигнала отобразится в навигаторе (в соответствии с рисунком 5.3.6).
Рисунок 5.3.6 – Созданный источник сигнала Пила
Аналогичным образом в слое Источники/Приемники описываются источники/приемники реальных устройств АСУ – контроллеров, модулей и т.п., – а также системные переменные TRACE MODE.
Поскольку передачей данных требуется управлять, в слое Источники/Приемники нужно создать группу Диагностика и Сервис, в ней – группу Группа системные, в которой, в свою очередь, создать системную переменную (компонент) @Net_DDE (в соответствии с рисунком 5.3.7).
Рисунок 5.3.7 – Создание системной переменной @Net_DDE
Для приема сигнала источника на этаже 2 здания 2 нужно создать канал. Для приема данных на этаже 1 здания 1 также должен быть создан канал. Поскольку сигнал встроенного генератора – дискретный в диапазоне 0-100, можно создать каналы любого из числовых классов – например, класса HEX16. Однако по условию на этаже 1 здания 1 требуется протоколировать выход значения за установленные границы. Такая задача в TRACE MODE решается с помощью записи сообщений о канале в специальный файл – отчет тревог (ОТ), при этом несколько границ может быть задано только для канала класса FLOAT, поэтому для этажа 1 здания 1 должен быть создан канал именно этого класса.
Поскольку топология АСУ ТП известна, для создания каналов удобно использовать слой Топология.
Предопределенная структура и возможность создания структурных составляющих в произвольной последовательности обеспечивают множественность подходов к разработке проекта – от графики, от технологии, от топологии и т.п. Например, при разработке проекта от технологии технологические объекты создаются как группы в слое Технология, при этом в этих группах могут быть созданы все необходимые компоненты (программы, каналы и т.д.), определяющие работу этих технологических объектов.
Создадим в этом слое объект, а в нем – две топологические группы Здание описанным выше способом (в соответствии с рисунком 5.3.8).
Рисунок 5.3.8 – Создание объекта в слое Технология
Каждому объекту структуры при его создании присваивается имя по умолчанию.
Переименуем созданные группы Здание. Для этого нужно выделить группу и выполнить команду Свойства (из контекстного меню или с помощью кнопки панели инструментов навигатора). По этой команде в нижней части ИС открывается окно свойств группы (в соответствии с рисунком 5.3.9).
Рисунок 5.3.9 – Окно свойств группы
Окно свойств открывается для любого объекта структуры. Это окно содержит в общем случае несколько вкладок.
Характеристики объекта структуры могут быть заданы также в соответствующем редакторе, если редактор для объекта существует.
Рисунок 5.3.10 – Создание группы Этаж в группе Здание
В поле Имя вкладки Информация (это поле представляет собой однострочный текстовый редактор) удалим имя по умолчанию, введем с клавиатуры новое имя – Здание 1 – и нажмем ENTER. Переименуем также вторую топологическую группу Здание.
Теперь в «зданиях» можно описать «этажи» (как группы Этаж (в соответствии с рисунком 5.3.10)).
Создадим в группе Этаж 1 канал класса FLOAT (в соответствии с рисунком 5.3.11).
Рисунок 5.3.11 – Создание канала класса FLOAT в группе Этаж 1
Аналогичным образом создадим канал класса HEX16 в группе Этаж 2.
Выполнять операции с каналами (в том числе создавать их) можно в различных слоях, однако во всех случаях эти операции на самом деле реализуются в слое База каналов. В любом другом слое, где выполняется команда для совершения операции с каналом, ее результат только отображается. Чтобы убедиться в этом, выделим слой База каналов – в правом окне навигатора отобразятся каналы, созданные в слое Топология.
По условию задачи требуется отображать значение канала, поэтому нужно создать шаблон графического экрана оператора в слое Шаблоны экранов (в соответствии с рисунком 5.3.12).
Рисунок 5.3.12 – Создание шаблона графического экрана оператора
в слое Шаблоны экранов