2. Экономические характеристики

При оценке стоимости внедрения SCADA-систем нужно учитывать следующие факторы:

1) Стоимость программно-аппаратной платформы

2) Стоимость лицензии SCADA-системы (как правило, определяется количеством точек ввода-вывода)

3) Стоимость освоения системы

4) Стоимость сопровождения

3. Эксплуатационные характеристики

1) Удобство интерфейса среды разработки, полнота инструментария и функций системы

2) Качество документации (полнота, наличие русификации)

3) Поддержка создателей (количество инсталляций, дилерская сеть, обучение, условия обновления версий и т. д.)

8. Программные средства построения графического интерфейса в scada-системах. Протоколы связи с контроллерами.

Визуализация технологического процесса является одним из базовых свойств SCADA – систем, обеспечивающим эффективное взаимодействие диспетчера и автоматизированного производства. Как правило, визуализация реализуется построением мнемосхемы технологического процесса, отображающей его текущее состояние, параметры и средства управления или построением виртуального пульта управления.

Средство визуализации представляет собой графический объектно-ориентированный редактор с набором анимационных функций. Векторная графика дает возможность осуществлять широкий круг операций над выбранным объектом. Все SCADA - системы включают библиотеки стандартных графических символов, библиотеки сложных графических объектов, обладают целым рядом других стандартных возможностей. Но, тем не менее, каждая SCADA - система по-своему уникальна и, несмотря на поддержание стандартных функций, обладает присущими только ей особенностями.

SCADA-системы, разработанные под OC Windows, как правило, имеют интерфейс API Win32, и представляют собой набор окон с различными графическими и текстовыми объектами.

Объекты и их свойства

Простые объекты. Четыре базовых типа простых объектов: линии, заполненные контуры, текст и кнопки. Каждый из этих простых объектов имеет статические и динамические свойства, влияющие на его внешний вид. Такими свойствами являются цвет линии, цвет заполнения, высота, ширина, ориентация и т. д.

1. Линия - это объект, представляющий собой один или несколько связанных отрезков. Статические свойства - толщина линии и стиль, динамические - цвет.

2. Заполненный контур (прямоугольник, скругленный прямоугольник, круг, эллипс, многоугольник) представляет собой двухмерный объект. Динамические свойства - цвет контурной линии, цвет заполнения, размеры, расположение.

3. Текст представляет собой последовательность символов. Статические свойства - тип шрифта, его размер, выделение, курсив, подчеркивание, выравнивание. Динамические свойства - цвет, видимость и расположение.

4. Кнопка - часто используемый объект при создании операторских интерфейсов. С кнопками могут быть связаны функции различных типов.

Сложные объекты.

1. Символ - это комбинация простых объектов, которые обрабатываются как один объект. Любое изменение статических или динамических свойств символа влияет на все составляющие символа. Например, если создать символ "насос" из двух кругов и двух прямоугольников и присвоить ему динамическое свойство Fill Color (цвет заполнения), то это свойство будет распространяться на все четыре простых объекта.

2. Компонент - это совокупность двух или более объектов, символов или других компонентов, образующих единый элемент. Создается путем выбора двух и более объектов и последующего запуска команды Arrange/Make Cell. Каждая составляющая компонента может иметь собственные динамические свойства. Используются для таких виртуальных устройств, как панель управления контроллером, движковый регулятор и т. д. Компонент не может менять свой размер, ему нельзя присваивать динамические и статические свойства (внутри компонента есть объекты и символы со своими свойствами). Для изменения свойств компонента его надо разобрать на составные части командой Arrange/Break Cell.

3. Мастер-объект - это предварительно созданный компонент с определенными статическими и динамическими свойствами. В отличие от компонента, динамические свойства мастер-объекта быстро настраиваются с помощью специализированного диалога. Разработчик создал огромное количество мастер-объектов (несколько тысяч), определив для каждого из них механизм быстрой настройки статических и динамических свойств. Все эти мастер-объекты разделены на большое количество групп и размещены в соответствующей библиотеке.

Для обмена данными между SCADA-системой и драйверами ввода-вывода в настоящее время используются следующие протоколы:

1) DDE (Dynamic Data Exchange - динамический обмен данными) представляет собой стандартный коммуникационный протокол, разработанный Microsoft для обмена данными между приложениями Windows. Реализует взаимосвязи типа клиент - сервер между двумя одновременно исполняющимися программами.

Недостатки: ненадежность и зависимость скорости обмена от количества загруженных приложений Windows. Отказ от DDE происходит не мгновенно потому, что в мире наработано большое количество DDE - серверов.

2) Модификации DDE:

- FastDDE пакетированный DDE. Повышает эффективность и производительность обмена данными благодаря уменьшению общего количества DDE - пакетов, которыми клиент и сервер обмениваются между собой.

- NetDDE (Wonderware) Позволяет приложениям, запущенным на объединенных в локальную сеть компьютерах, вести DDE - обмен. Позднее NetDDE лицензируется Microsoft и поставляется в дистрибутивном пакете Windows. NetDDE допускает обмен информацией между приложениями на IBM PC и приложениями на машинах другого типа с ОС VMS или UNIX.

- Advanced DDE (Rockwell).

Недостатки данных решений главным образом связанны с унификацией:

а) для каждой SCADA-системы пишется свой драйвер для поставляемого на рынок оборудования;

б) в общем случае, два пакета не могут иметь доступ к одному драйверу в одно и то же время, поскольку каждый из них поддерживает обмен именно со своим драйвером.

3) OPC-протокол (OLE for Process Control), представляет собой применение OLE-технологии связывания и внедрения объектов фирмы Microsoft для систем промышленной автоматизации. Обеспечивает универсальный механизм обмена данными между контроллерами и SCADA-системами.

В спецификации OPC для обмена данными определены два компонента - OPC-клиент и OPC-сервер.

ОРС-сервер - программа, получающая данные во внутреннем формате устройства или системы и преобразующая эти данные в формат ОРС. ОРС-сервер является источником данных для ОРС-клиентов.

ОРС-клиент - программа, принимающая от ОРС-серверов данные в формате ОРС и преобразующая их во внутренний формат устройства или системы.

ОРС-клиент общается с ОРС-сервером посредством строго определенных в спецификации интерфейсов, что позволяет любому ОРС-клиенту общаться с любым ОРС-сервером. Однажды созданный OPC-сервер позволяет подключать устройство к широкому кругу программного обеспечения (SCADA системам, HMI и др.) поддерживающего спецификацию OPC.

В настоящее время наибольшее распространение получили спецификации:

OPC Data Access – самая распространенная спецификация OPC, обеспечивающая обмен текущими данными.

OPC Alarms and Events – спецификация определяющая регистрировать аварии процесса, действия оператора, информационные сообщения

OPC Historical Data Access - предоставляет доступ к историческим данным. Использование этой спецификации позволяет представить архивные данные в универсальном формате, как в простых системах визуализации, так и в сложных SCADA системах.

Технология OPC основана на модели распределенных компонентных объектов DCOM. Базовым понятием этой модели является элемент данных (Item). Каждый элемент данных имеет значение, время последнего обновления (Timestamp) и признак качества, определяющий степень достоверности значения. Значение может практически любого скалярного типа (булево, целое, с плавающей точкой и т.п.) или строкой. Время представляется с точностью 100 наносекунд. Реальная точность измерения времени обычно хуже и, в общем случае, зависит от реализации сервера и аппаратуры. Качество – это код, содержащий в себе грубую оценку – UNCERTAIN, GOOD или BAD (не определено, хорошее и плохое), а на случай плохой – еще и расшифровку, например QUAL_SENSOR_FAILURE – неисправность датчика.

Следующим вверх по иерархии является понятие группы элементов (OPC Group). Группа создается ОРС-сервером по требованию клиента, который затем может добавлять в группу элементы. Для группы клиентом задается частота обновления данных, и все данные в группе сервер старается обновлять и передавать клиенту с заданной частотой. Отдельно стоящих вне группы элементов быть не может. Клиент может создать для себя на сервере несколько групп, различающихся частотой обновления. Для каждого клиента всегда создается своя группа (кроме так называемых публичных групп), даже если состав элементов и частоты обновления совпадают. Отсоединение клиента приводит к уничтожению группы. Элементы в группе, таким образом, - это своего рода клиентские ссылки на некие реальные переменные (теги), находящиеся на сервере или физическом устройстве. Пример полного тега: Устройство1.Модуль5.АналоговыйВход3.

На верхней ступени иерархии понятий находится ОРС-сервер. В отличие от элемента и группы он единственный является СОМ-объектом, все остальные объекты доступны через его интерфейсы, которые он предоставляет клиенту.

OPC получил широкую поддержку производителей SCADA-систем, лишен недостатков протоколов DDE и в настоящее время является стандартом де-факто обмена информацией с устройствами нижнего уровня.