27. Технология ole for Process Control (opc). Организация взаимодействия с контроллерами. Определение орс

Изначально технология OPC расшифровывалась как OLE for Process Control и являлась промышленным стандартом взаимодействия между программными средствами в области промышленной автоматизации, который основан на объектной модели COM/DCOM (OLE). Однако, при появлении новых спецификаций, включая XML и UA, которые не базируются на СОМ, слово "OLE" в аббревиатуре перестало соответствовать действительному функциональному содержанию технологии. Поэтому в настоящее время нет официальной расшифровки термина ОРС.

Таким образом будем пользоваться таким понятием: ОРС - это открытая технология связи (OPen Connectivity) в области промышленной автоматизации и управления производством.

Основная цель OPC стандарта (OLE for Process Control) заключается в определении механизма доступа к данным с любого устройства из приложений. OPC позволяет производителям оборудования поставлять программные компоненты, которые стандартным способом обеспечат клиентов данными с ПЛК. При широком распространении OPC - стандарта появятся следующие преимущества: 

• OPC позволят определять на уровне объектов различные системы управления и контроля, работающие в распределенной гетерогенной среде; 

• OPC - устранят необходимость использования различного нестандартного оборудования и соответствующих коммуникационных программных драйверов; 

• у потребителя появится больший выбор при разработке приложений.

С OPC - решениями интеграция в гетерогенные (неоднородные) системы становится достаточно простой. Применительно к SCADA-системам OPC серверы, расположенные на всех компьютерах системы управления производственного предприятия, стандартным способом могут поставлять данные в программу визуализации, базы данных и т. п., уничтожая, в некотором смысле, само понятие неоднородной системы.

Аппаратная реализация связи с устройствами ввода/вывода

Для организации взаимодействия с контроллерами могут быть использованы следующие аппаратные средства: 

• COM - порты. В этом случае контроллер или объединенные сетью контроллеры подключаются по протоколам RS-232, RS-422, RS-485. 

• Сетевые платы. Использование такой аппаратной поддержки возможно, если соответствующие контроллеры снабжены интерфейсным выходом на Ethernet. 

• Вставные платы. В этом случае протокол взаимодействия определяется платой и может быть уникальным. В настоящее время предлагаются реализации в стандартах ISA, PCI, CompactPCI.

Рис. Схема OPS-взаимодействия

28. Структура и способы организации информации. Схема информационных потоков асу тп.

Иерархическая трехуровневая структура АСУ ТП Чаще всего распределенные АСУ ТП имеют трехуровневую структуру. Пример структурной схемы комплекса технических средств такой системы приведен на рисунке На верхнем уровне с участием оперативного персонала решаются задачи диспетчеризации процесса, оптимизации режимов, подсчета технико-экономических показателей производства, визуализации и архивирования процесса, диагностики и коррекции программного обеспечения системы. Верхний уровень АСУ ТП реализуется на базе серверов, операторских (рабочих) и инженерных станций. На среднем уровне – задачи автоматического управления и регулирования, пуска и останова оборудования, логико-командного управления, аварийных отключений и защит. Средний уровень реализуется на основе ПЛК. Нижний (полевой) уровень АСУ ТП обеспечивает сбор данных о параметрах технологического процесса и состояния оборудования, реализует управляющие воздействия. Основными техническими средствами нижнего уровня являются датчики и исполнительные устройства, станции распределенного ввода/вывода, пускатели, концевые выключатели, преобразователи частоты. Рис. Пример структурной схемы распределенной АСУ ТП

 Уровень ввода/вывода (полевой уровень) Входные сигналы от датчиков и управляющие воздействия на исполнительные механизмы могут подаваться непосредственно на ПЛК(поступать от ПЛК). Однако если ТОУ имеет значительную территориальную протяженность, это потребует длинных кабельных линий от каждого устройства к ПЛК. Такое техническое решение может оказаться не рациональным по двум причинам:

• высокая стоимость кабельной продукции;

• возрастание уровня электромагнитных помех с ростом длины линий.

Более рациональным в такой ситуации является использование станций распределенной периферии, располагающихся в непосредственной близости к датчикам и исполнительным механизмам. Такие станции содержат необходимые модули ввода и вывода, а также интерфейсные модули для подключения к ПЛК через цифровую полевую шину (например, с использованием протокола Profibus DP, или Modbus RTU). Цифровая передача всех сигналов осуществляется по одному кабелю с высоким уровнем помехозащищенности. К полевой шине могут непосредственно подключаться также так называемые интеллектуальные датчики и исполнительные устройства (имеющие в своем составе контроллеры и другие блоки, обеспечивающие преобразование сигнала в цифровую форму и реализующие обмен данными через полевую шину). Упрощенная схема ввода/вывода с использованием станции распределенной периферии приведена на рисунке Схема ввода/вывода с использованием станции распределенной периферии. Полевая шина Profibus DP (Process field bus Distributed Periphery) позволяет соединить до 125 устройств, до 32 на сегмент (ПЛК, станций распределенной периферии, интеллектуальных датчиков и исполнительных устройств). Станция распределенной периферии состоит из трех основных компонент:

• базовой панели (Baseplate), на которую в специальные слоты устанавливают модули ввода/вывода и интерфейсные модули, или специальной профильной рейки, на которую крепятся модули;

• модулей ввода/вывода (I/O Modules);

• интерфейсных модулей (Interface modules), обеспечивающих обмен данными с ПЛК через цифровую полевую шину. Рис.  Схема ввода/вывода с использованием станции распределенной периферии Количество слотов под установку модулей может быть различным (чаще всего от 2 до 16). Крайний левый слот обычно используется для установки интерфейсного модуля. Блок питания может быть установлен на базовой панели или может быть использован отдельный (внешний) блок. Внутри базовой панели проходят две шины: одна служит для подачи питания на установленные модули; другая - для информационного обмена между модулями. Подсистема телекоммуникации является базовой подсистемой АСУ ТП. Ее основное назначение — поддержка обмена данными по корпоративной сети и распределение данных между различными процессами верхнего, среднего и нижнего уровней. Здесь и далее в тексте будет использоваться терминология многозадачных ОС, в которых выполняющиеся задачи называются процессами, а задачей называется готовый к исполнению программный модуль.