4.10. Trace mode 6 и t-factory 6: обзор исполнительных модулей

Исполнительные (runtime) модули TRACE MODE® 6 и T-FACTORY.exe™ обеспечивают функционирование в реальном времени проектов АСУТП, созданных в интегрированной среде разработки и охватывают следующие уровни АСУ (рис. 4.11):

Рис. 4.11. Типовой проект АСУТП

• операторский интерфейс (SCADA/HMI);

• промышленные контроллеры (SOFTLOGIC);

• промышленная база данных реального времени;

• системы управления основными фондами и техническим обслуживанием оборудования (EAM);

• системы управления персоналом (HRM);

• системы управления производством (MES).

Исполнительные модули для АСУТП (класс SOFTLOGIC и SCADA/HMI) входят в комплекс TRACE MODE®, а исполнительные модули для АСУП (класс EAM, HRM, MES) – в комплекс T - FACTORY. exe™. Все исполнительные модули TRACE MODE интегрированы между собой и образуют единую платформу для управления производством. Исполнительные модули TRACE MODE 6 и T-FACTORY 6 делятся на серверы (узлы) и клиенты (консоли). Это деление условно, так как консоль TRACE MODE 6 в ряде системных конфигураций может выполнять функции присущие серверам (пересчет базы каналов, исполнение программ и т.д.), а серверы могут осуществлять функции операторского интерфейса. И клиентское и серверное ПО разрабатывается в единой интегрированной системе разработки и имеет единую базу распределенных переменных, к атрибутам которых могут обращаться исполнительные модули TRACE MODE. Данная архитектура обеспечивает гибкость в разработке распределенных систем управления, так как позволяет создавать АСУ в различных архитектурах:

• локальная;

• распределенная клиент-сервер;

• распределенная DCS (distributed control system);

• телемеханическая.

SCADA TRACE MODE имеет встроенную систему горячего резервирования.

Исполнительные модули TRACE MODE 6 SOFTLOGIC-SCADA/HMI в распределенной АСУТП. В интегрированной SOFTLOGIC и SCADA/HMI-системе TRACE MODE 6 можно создавать многоуровневые, иерархически организованные, резервированные АСУ ТП и системы телемеханики. Сетевые коммуникации в TRACE MODE 6 и T-FACTORY 6 осуществляются по протоколу TCP/IP.

Основным сервером реального времени уровня SCADA/HMI в TRACE MODE 6 является монитор реального времени (МРВ). МРВ TRACE MODE 6 осуществляет прием данных с контроллеров, плат ввода/вывода и систем телемеханики (RTU) через встроенные протоколы, драйверы, OPC- или DDE-клиенты. В МРВ 6 встроены бесплатные драйверы для 2243 PLC, PC-based контроллеров, модулей удаленного ввода/вывода и плат УСО. Каждый сервер SCADA/HMI имеет встроенную поддержку протоколов M-LINK (RS 485/232) и I-NET для связи с исполнительными модулями Micro TRACE MODE класса SOFTLOGIC, работающими в PC-based контроллерах.

МРВ 6 производит первичную обработку информации, поступающей из контроллеров или систем телемеханики (фильтрация, масштабирование, контроль границ и т.д.), управление и регулирование технологических процессов, перераспределение данных по локальной сети (I-NET TCP/IP), визуализацию информации на анимированных мнемосхемах и трендах (HMI), расчет в реальном времени статистических параметров процесса (SPC – statistical process control), ведение исторических архивов, управление собственной промышленной СУБД реального времени SIAD/SQL™ 6, генерирование отчетных документов, обеспечение связи с СУБД и приложениями через SQL/ODBC и встроенный OPC-сервер (поставляется опционально).

Существуют МВР с различным сочетанием вышеперечисленных свойств. Кроме того, в состав SCADA TRACE MODE входят версии МВР с автоматическим горячим резервированием, адаптивным регулированием, со встроенным OPC-сервером, GSM-сервером и т.д.

В МВР входит графическая HMI-консоль, обеспечивающая визуализацию информации о технологическом процессе на динамических мнемосхемах, и обладает мощными графическими возможностями:

• фотореалистичная объемная графика;

• поддержка "прозрачности" фигур и наложения текстур;

• поддержка графических слоев;

• масштабирование экранов;

• технология 3D FAST+, ускоряющая загрузку графических экранов в реальном времени;

• возможность динамизации любого графического объекта;

• мультипликация;

• тренды реального времени;

• исторические тренды неограниченной глубины;

• окна событий.

SCADA-сервер МРВ TRACE MODE 6 располагает собственной, многопоточной, основанной на приоритетах СРВ. При обычной работе минимальное время реакции МВР 6 составляет 10 мс. Время реакции сокращается в несколько раз при использовании специальных каналов типа FAST, обработка которых осуществляется с циклом 2-4 мс.

СРВ МРВ 6 гибко настраивается путем перераспределения временных ресурсов вычислительного ядра либо приоритетов отдельных задач. В соответствующем диалоге интегрированной среды разработки можно настраивать приоритеты таких параметров, как:

• основной поток;

• прием и посылка по IP;

• операторский интерфейс;

• обмен с УСО через драйвер;

• обмен с УСО через MODBUS;

• OPC и DDE обмен и т.д.

SCADA TRACE MODE располагает системой автоматической синхронизации сетевого времени для привязки технологических событий к временной шкале. Система управления тревогами МРВ обеспечивает автоматическое генерирование аналоговых (отклонение величины от заданной), цифровых (изменение состояния), составных (сочетание нескольких событий) и генерируемых пользователем алармов. Все алармы разбиваются по приоритетам и записываются в отчет тревог.

МРВ с адаптивной самонастройкой регуляторов. SCADA МВР TRACE MODE с поддержкой системы автоматической (адаптивной) самонастройки ПИД-регуляторов называются Adaptive Control МРВ. Adaptive Control МРВ основан на технологии, права на которую принадлежат компании AdAstrA. Программа обеспечивает периодическую или непрерывную подстройку регуляторов в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Adaptive Control МРВ способен настраивать контуры регулирования в условиях помех, а также исключать появление неустойчивых режимов. Использование адаптивных регуляторов SCADA/HMI TRACE MODE 6 обеспечивает качество управления в любой момент времени для стационарных и нестационарных автоматизируемых объектов. Адаптивные регуляторы SCADA/HMI TRACE MODE 6 позволяют работать с меньшей амплитудой пробного сигнала на входе объекта (до 2-4%) при сохранении системой адаптивных свойств.

Глобальный сервер документирования TRACE MODE® предназначен для подготовки документов в распределенных информационных системах (АСУ ТП или АСУП), включающих как узлы TRACE MODE и T-Factory, так и иные приложения (SCADA, контроллеры, СУБД, MES-, EAM- и ERP-системы и т.д.).

В отличие от МВР с генератором отчетов (ДокМРВ+), глобальный сервер документирования устанавливается на выделенном ПК. Он может получать информацию с неограниченного числа ПК, контроллеров и генерировать документы произвольной формы по неограниченному числу шаблонов и сценариев, задаваемых в интегрированной системе разработки TRACE MODE. Подготовленные документы сохраняют на диске в формате HTML с возможностью вывода на печать. Для повышения надежности работы АСУ ТП, использующих глобальный сервер документирования, можно осуществлять резервирование серверов. Функция автоматического горячего резервирования встроена в сервер документирования Double Force.

Выделенный сервер промышленной СУБД РВ SIAD/SQL 6. МВР+ (МРВ+) SCADA TRACE MODE 6 располагают встроенной промышленной СУБД реального времени SIAD/SQL 6 (рис. 4.12). Однако, ведение исторического архива на ПК, где работает МРВ+ не всегда целесообразно. В случае, если:

• МРВ + обрабатывает большое число каналов;

• Рис. 4.12. Место выделенного сервера промышленной СУБД РВ SIAD/SQL 6 в АСУТП

  HMI-консоль перегружена графическими функциями;

• в системе предъявляются повышенные требования к безопасности данных (необходима физическая изоляция сервера СУБД РВ);

• требуется снять нагрузку с МРВ+ для ускорения временных показателей АСУ ТП, то рекомендуется создавать выделенный сервер СУБД РВ SIAD/SQL 6 на отдельном ПК. Этот архив является общим для всего проекта. В него через сеть могут сохранять данные все узлы проекта. Управление операциями с глобальным архивом осуществляет выделенный сервер исторического архива – глобальный регистратор.

Сервер СУБД РВ SIAD/SQL™ 6 ведет динамическую оптимизацию записываемой информации, позволяющую на порядок уменьшить объем архива. Запись архивных данных ведется одновременно в 3 файла СУБД РВ SIAD/SQL™ 6. Еще один архив зарезервирован для системных нужд. Благодаря гибкой системе настройки параметров архивации TRACE MODE®, в один файл СУБД РВ можно сохранять историю "быстрых" параметров технологического процесса с максимальной степенью детализации за сутки/неделю, а в другой - "медленные" сводные данные о работе цеха за несколько лет. Это экономит ресурсы по сравнению вариантом "один параметр - одна таблица - один файл", который часто встречается в других SCADA-системах. В сочетании с высокой скоростью сохранения, которая на 2-3 порядка превосходит аналогичные показатели более "тяжелых" реляционных СУБД, SIAD/SQL™ 6 обеспечивает максимальную эффективность хранения и надежность исторического архива.

Горячее резервирование серверов реального времени и SIAD/SQL. TRACE MODE® 6 располагает развитыми средствами повышения надежности SCADA-комплекса, путем резервирования их компонентов. В TRACE MODE можно резервировать контроллеры, серверы, клиенты и архивы данных и их отдельные компоненты.

Данные из контроллеров могут поступать в серверы TRACE MODE® по резервированной линии передачи данных. Для этого в SCADA системе TRACE MODE® предусмотрена поддержка нескольких сетевых адаптеров. Она подразумевает автоматическое переключение сервера на резервный сетевой адаптер в реальном времени в случае отказа или обрыва линии основного адаптера. Для повышения надежности и отказоустойчивости распределенных систем в TRACE MODE предусмотрено горячее резервирование серверов АСУТП - МВР и серверов архива. В SCADA системе TRACE MODE® 6 реализован ряд функций автоматического дублирования и троирования серверов:

• процедура автопостроения для автоматического создания базы каналов резервных узлов в инструментальной системе TRACE MODE® 6;

• автоматическая синхронизация данных реального времени между основным и резервным серверами;

• автоматическое переключение потоков данных на резервный сервер TRACE MODE® 6 в случае отказа основного;

• автоматическое определение статуса сервера "основной" или "резервный" при старте системы и автоматическое разрешение конфликтов статуса при восстановлении основного сервера после сбоя;

• протоколирование сбоев и переключений на резервные серверы.

Микро TRACE MODE – исполнительные модули для контроллеров. Цифровое управление технологическим процессом в промышленных контроллерах или устройствах телемеханики осуществляется при помощи микро TRACE MODE 6. В состав Micro TRACE MODE входят исполнительные модули реального времени – микро МРВ, которые устанавливаются в контроллере и исполняют проект, созданный в Интегрированной среде разработки.

Микро МРВ обладает следующей функциональностью:

• сбор информации с плат УСО, через RS при помощи встроенных драйверов;

• первичная обработка информации с объекта (фильтрация, масштабирование, контроль границ и т.д.);

• привязка событий ко времени;

• цифровое регулирование и управление процессом;

• обмен с ПК по сети TCP/IP;

• обмен с ПК по RS (M-LINK);

• ведение локального архива для операторского ПК;

• ведение дампа для безударного рестарта;

• поддержка сторожевого таймера;

Существуют версии микро МРВ, поддерживающие обмен с ПК через GSM-интерфейс, коммутируемую телефонную сеть, а также с адаптивной настройкой регуляторов. Для обеспечения высокой надежности АСУТП на базе микро МРВ выпускаются микро МРВ с горячим резервированием: дублированием и троированием.

Клиентские модули SCADA/HMI TRACE MODE 6. Программа NetLink Light является клиентским модулем SCADA-системы TRACE MODE 6. Он представляет собой графическую HMI-консоль, визуализирующую данные, поступающие с серверов реального времени SCADA TRACE MODE через любой из интерфейсов, поддерживаемый в TRACE MODE (сеть TCP/IP, RS 232/485, модем по выделенной и коммутируемой линии, GSM SMS). Консоль NetLink Light это простое, но вместе с тем гибкое средство создания дополнительных автоматизированных рабочих мест (АРМ) операторов в распределенной АСУТП на базе TRACE MODE 6.

Основные функции NetLink Light таковы:

• прием данных реального времени от серверов TRACE MODE, т.е. от МРВ, МРВ+ или его разновидностей, а также от глобального регистратора и SOFTLOGIC контроллеров под управлением микро МРВ;

• обработка полученных данных с помощью программ на языках стандарта IEC 61131-3;

• визуализация технологического процесса на мнемосхемах и трендах (HMI);

• визуализация архивных данных SIAD/SQL 6 или из реляционных СУБД;

• супервизорное управление через серверы TRACE MODE.

Одна консоль NetLink Light 6 может работать с несколькими серверами TRACE MODE 6, поэтому мнемосхемы NetLink Light 6 могут отображать информацию, полученную от разных МРВ, МРВ+ и микро МРВ. К одному серверу TRACE MODE подключают произвольное количество графических консолей. Графика консоли NetLink Light 6 работает независимо от графики операторского интерфейса на серверах TRACE MODE и на других консолях. Если для них были использованы одни и те же шаблоны экранов, операторы на разных АРМ могут работать с ними независимо. На консолях можно запускать программы, работающие независимо от программ серверов.

NetLink Light обладает функцией автоматического переключения на резервный сервер. В случае использования резервированных серверов SCADA (Double Force МРВ, глобальный регистратор дублированный) при потере связи с основным сервером клиент NetLink Light автоматически переключается на его резерв. При этом не происходит ни потерь информации, ни нарушения "гладкости" трендов параметров.

Исполнительные модули TRACE MODE 6 для дистанционного управления процессом (телемеханика). SCADA TRACE MODE6 можно использовать в системах телемеханики на основе интерфейсов:

• выделенная телефонная линия (модем);

• радиоканал;

• коммутируемая телефонная линия;

• Wi-Fi;

• сотовая связь стандарта GSM.

Первые четыре интерфейса поддерживаются обычными серверами SCADA TRACE MODE - МРВ. Для создания телемеханических систем на основе сотовых сетей стандарта GSM используется GSM-МРВ+.

Для работы МРВ и GSM-МРВ+ в системах телемеханики на удаленных контроллерах (RTU) должны быть инсталлированы исполнительные модули TRACE MODE класса SOFTLOGIC - микро TRACE MODE, микро TRACE MODE Модем +, микро TRACE MODE GSM+ соответственно. Подобная конфигурация программных средств обеспечивает следующие функции, необходимые для эффективной работы территориально-распределенной системы:

• получение информации с удаленных контроллеров (RTU) на операторские ПК. Графическая визуализация на мнемосхемах SCADA;

• телеуправление процессом по команде оператора;

• локальное регулирование процесса удаленными RTU;

• контроль доставки каждого сообщения;

• привязка времени событий по часам в RTU и "подъем" времени в серверы SCADA;

• ведение локального архива (дампа) параметров в RTU и периодическая передача данных в серверы SCADA;

• ведение централизованного архива параметров на ПК SCADA;

• контроль и управление тревогами;

• анализ трендов параметров;

• временная синхронизация всех узлов SCADA телемеханической системы с возможностью привязки к эталонному времени;

• обеспечение свободных линий для аварийного управления удаленными контроллерами (RTU);

• для обеспечения надежной передачи данных в телемеханических системах в TRACE MODE встроен специальный помехоустойчивый телекоммуникационных протокол M-LINK CRC.

В обычном режиме SCADA-сервер МРВ+ ведет циклический обзвон RTU работающих под управлением Микро TRACE MODE Модем +, скачивает накопившиеся данные из локальных архивов RTU, обрабатывает их и добавляет в SIAD/SQL, классифицируя по времени, зафиксированном RTU. SCADA-сервер также анализирует аварийные ситуации, и в случае их обнаружения может переходить в аварийный режим с захватом удаленного узла. Захват узла требуется для устранения аварии, осуществляемого в приоритетном порядке диспетчером SCADA. Существуют версии МРВ+ с автоматическим горячим резервированием SCADA-серверов, применяемые для повышения надежности работы телемеханических систем.

GSM-МРВ+ осуществляет автоматический прием данных с удаленных контроллеров, работающих под управлением микро TRACE MODE GSM+, с удаленных МРВ (серверов SCADA) либо с сотовых телефонов и передает эти данные серверу реального времени – МРВ для обработки и графической визуализации на HMI. Данные передаются в формате SMS-сообщений или путем прямого соединения через GSM-модем. Число удаленных контроллеров, серверов SCADA и телефонов не ограничивается. Доставка каждого сообщения контролируется. GSM-МРВ+ передает отчеты тревог на сотовые телефоны GSM. С сотовых телефонов через GSM-МРВ+ возможно посылать запросы на получение данных реального времени к серверу SCADA - МРВ либо управляющие команды. Телемеханические системы на базе Micro TRACE MODE GSM+ и GSM-МРВ+ защищены от несанкционированных подключений. В этих программных продуктах осуществляется контроль доступа к серверу по номеру SIM карты, а также контроль разрешенных операций.