9 Характеристики и номенклатура выпускаемых экранов и человеко-машинных интерфейсов
Человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) – широкое понятие, охватывающее инженерные решения, обеспечивающие взаимодействие человека-оператора с управляемыми им машинами.
Создание систем человеко-машинного интерфейса тесно увязано с понятием эргономика.
Проектирование ЧМИ включает в себя:
создание рабочего места: кресла, стола, или пульта управления, размещение приборов и органов управления (соответствием всего этого физиологии человека занимается эргономика), освещение рабочего места и микроклимат;
далее рассматриваются взаимодействие оператора со всеми органами управления: их доступность и необходимые усилия, эффективность и скорость доступа, согласованность (непротиворечивость) управляющих воздействий, расположение дисплеев и размеры надписей на них.
Производственные процессы и стандарты качества становятся все более сложными и требуются промышленные системы автоматизации, способные обеспечить контроль за возрастающим количеством подробной информации о производстве, процессах и промышленных установках.
При автоматизации котельных средствами АСУТП, выпускаемыми ООО КБ «АГАВА», человеко-машинный интерфейс реализуется с помощью компьютера и установленного на нем OPC-сервера.
OPC-сервер AgavaOPC
OPC-сервер для системы диспетчеризации котельных предназначен для автоматизированного сбора технологических данных с локальных систем автоматики, последующей логической обработки и хранения собранных данных с целью предоставления пользователям и сторонним системам оперативной информации.
На даный момент AgavaOPC поддерживает контроллеры АГАВА 6432, а так же контроллеры сторонних производителей, работающие по протоколу Modbus-RTU.
ОРС-сервер AgavaOPC, разработанный нашей компанией, реализует следующие функции:
сбор и выдача данных о состоянии контроллеров;
сбор и выдача технологических параметров котлоагрегатов, информации об авариях;
управление работой котлоагрегатов;
пересчет значений, полученных с контроллеров из физических значений в инженерные;
логическая обработка технологических сигналов и их свойств;
предоставление доступа ОРС-клиентам ко всей оперативной информации по интерфейсу ОРС DA версии 2.0.
Организация взаимодействия с контроллерами АГАВА 6432
Для подсоединения драйверов ввода/вывода к SCADA-системе в настоящее время наиболее перспективным считается механизм ОРС.
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 контроллеров.
При широком распространении OPC - стандарта появятся следующие преимущества:
OPC позволит определять на уровне объектов различные системы управления и контроля, работающие в распределенной гетерогенной среде;
OPC устранит 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 диспетчеризации котельных, базы данных и т. п., уничтожая, в некотором смысле, само понятие неоднородной системы диспетчеризации.
OPC-сервер работает на компьютере. В этом случае он обменивается с контроллером по протоколу Modbus-RTU, становясь, по сути дела, промежуточным программным обеспечением, единственное назначение которого - организация обмена данными между OPC-клиентами и контроллером. По такому принципу организовано большинство OPC-серверов.
Рисунок 1. Место ОРС-сервера в архитектуре ОРС
Аппаратная реализация связи с контроллером
Для организации взаимодействия с контроллерами АГАВА 6432 могут быть использованы следующие аппаратные средства:
COM - порты. В этом случае контроллер или объединенные сетью контроллеры подключаются по протоколу RS-485. Количество контроллеров, подсоединенных к одной линии связи с помощью интерфейса RS-485, не более 127. Вместе они составляют сеть. При подключении с помощью интерфейса RS-485 скорость передачи по каналу связи - из ряда стандартных: 9600, 19200 или 57600 бод (допускается переключение). Максимальная длительность междубайтной паузы в пакете - 3 символа. Все остальные временные параметры можно настроить при помощи конфигуратора.
Сетевые платы. Использование такой аппаратной поддержки возможно, если контроллеры оснащены интерфейсным выходом на Ethernet. В этом случае контроллер и система диспетчеризации котельных могут находиться на очень большом расстоянии друг от друга, обмениваясь данными через Internet.
По запросу от системы верхнего уровня контроллер должен передавать значения текущих и архивных параметров, сведения о наличии нештатных ситуаций, настроечные параметры, вносить изменения в настройки, выполнять дистанционно пуск, останов и перевод котла в горячий резерв. При ошибках передачи или конфликтующих параметрах запроса контроллер выдаёт диагностическое сообщение. В качестве протокола связи используется либо собственный протокол, работающий по принципу Master-Slave (один ведущий, остальные - ведомые), либо протокол Modbus-RTU. Система диспетчеризации верхнего уровня всегда используется в качестве Master. Она посылает адресные запросы, ожидая после каждого из них ответ в течение заданного времени. Все контроллеры, выполняющие на шине роль Slave, постоянно находятся в состоянии "приём". Только контроллер с адресом указанным в запросе переводится в состояние "передача" и отсылает ответ. Затем снова следует фаза ожидания всеми выполняющими роль Slave запроса от Master.
В качестве программы для организации "верхнего уровня" можно использовать практически любую современную SCADA-систему диспетчеризации. При помощи SCADA-системы диспетчеризации можно осуществлять визуализирование работы агрегатов котельной, архивирование любых параметров котельной, архивирование событий, осуществлять сигнализирование аварий, предупреждений и управление агрегатами котельной, а так же многое другое.