1.2. Интеграция на основе открытого управления и стандарта орс

Первоначально интерфейсный стандарт ОРС был разработан для единообразия связи различных логических устройств, источ­ников данных и периферийных сетей (Fieldbus) с клиентскими при­ложениями. Успех внедрения стандарта привел к расширению сферы его применения, и в эту сферу попали устройства ЧПУ, системы SCADA, терминальные системы интегрированной тех­нологической среды. Поскольку стандарт ОРС оказался в облас­ти интересов разработчиков систем ЧПУ, далее рассмотрены проблемы открытого управления на основе этого стандарта. Еще недавно казалось, что проблема открытого управления в гетероген­ных интегрированных системах решена на основе стандартов архитектуры открытых систем ISO-OSI и концепции MAP (Manufacturing Automation Protocol) [7,8]. Однако практика построения интегрированных систем пока­зала, что реализация MAP дорога, громоздка и не охватывает всех иерархи­ческих уровней интеграции, например нижних уровней для устройств типа программируемых контроллеров, следящих приводов и др. Система MAP скорее ориентирована на однородную архитектуру, тогда как современные решения все чаще строят на базе клиент-серверной организации, в которой заметную роль играют системы типа SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition). В этой связи в последнее время формируется комплекс новых идей, которые переносят акцент с открытой архитектуры локальных систем (эта проблема во многом уже решена) на открытое управление в распреде­ленных системах. В этом плане все возрастающий интерес приобретает про­мышленный стандарт ОРС, который является составной частью СОМ-тех­нологий фирмы Microsoft. В дальнейшем рассмотрен круг вопросов, отно­сящихся к построению открытых интегрированных систем управления.

1.2.1. Представление об открытом управлении

Обратимся прежде к канонической архитектуре ISO-OSI (рис. И, а). Стандартное приложение MMS (Manufacturing Message Specification, ISO 1090), работающее на прикладном уровне ISO-OSI, превращает распреде­ленную систему управления в совокупность взаимодействующих вирту­альных устройств VMD (Virtual Manufacturing Device). Однако переуслож­ненный стек протоколов VMD (все остальные уровни ISO-OSI) заставляет обратиться к более простым сетям TCP/IP и искать возможность их сосу­ществования с MMS.

На рис. И, б показано решение, использующее RFC 1006 (Remote Function Call) в качестве эмулятора ISO-OSI услуг над протоколами TCP/IP.

Н а рис. 11, в система MMS-услуг выстроена непосредственно над сокета-ми TCP/IP. Переходный вариант показан на рис. 11, г, где использована система RPC (Remote Procedure Call), а сравнительно более устойчивый вариант - на рис. 11Д для которого протоколы TCP/IP в принципе необя­зательны. Открытое управление предполагает максимальное использова­ние стандартов, не только сетевых, но и на уровне каждой отдельной сис­темы управления.

Структура системы ЧПУ на рис. 12 представлена с позиций использо­вания существующих стандартов. Роль интерфейсных стандартов исклю­чительно велика, поскольку именно они создают основу для построения открытых распределенных систем управления. В особенности хотелось бы обратить внимание на эффективность интерфейсов на основе объектно-ориентированного подхода и таких Microsoft-технологий, как COM/DCOM/ OLE/OPC [9]. Пример системы ЧПУ с объектно-ориентированными интер­фейсами приведен на рис. 13.

Стандарт ОРС представляет собой технологию OLE для управления технологическими процессами [10,11]. Это стандартный метод для досту­па к периферийным устройствам, системам SCADA или другим промыш­ленным приложениям реального времени. ОРС является спецификацией, или набором правил и процедур, разработанных с той целью, чтобы разно­образные приложения могли поддерживать диалог между собой. Цель стан­дарта - обеспечить совместную работу и взаимозаменяемость промыш­ленных устройств от разных производителей. Имея утвержденный в стан­дарте набор интерфейсов, конечный пользователь может организовать взаимодействие и обмен данными между любыми распределенными ком­понентами системы.

Следует заметить, что в узлах современной гетерогенной системы на­ходятся различные по назначению устройства (ЧПУ и др.), но построен­ные на аппаратуре персонального компьютера и на базе операционной си­стемы Windows NT (в ближайшей перспективе это относится даже к про­граммируемым контроллерам). Указанное обстоятельство существенно упрощает внедрение стандарта ОРС.

На рис. 13 система ЧПУ (с совокупностью ОРС-серверов) поставляет данные, а ОРС-клиенты эти данные потребляют. К клиентам относятся ус­тройства с программным обеспечением более высокого уровня, например системы SCADA. Такие системы в интегрированных системах могут быть потребителями данных ЧПУ, осуществляющими доступ к ним DA (Data Access). ОРС-клиент предварительно запрашивает, может ли он работать с нужным ему интерфейсом ОРС-сервера. В одной из версий DA-механизм уведомления клиента сведен к стандартному механизму COM/DCOM, что и показано на рис. 13.

Еще одна разновидность ОРС-сервера - это доступ к периферийной шине (Fieldbus) устройства ЧПУ. В системе ЧПУ с операционной системой Windows устанавливается Fieldbus-адаптер, и ОРС-сервер будет работать с сетью Fieldbus через драйвер адаптера. Таким образом, ОРС-клиент типа .NET получает доступ к данным сети Fieldbus через ОРС-сервер типа. NET.

С появлением стандарта ОРС построение открытых распределенных систем управления становится достаточно простым еще и по той причине, что разработка ОРС-серверов и ОРС-клиентов поддержана сегодня много­численными инструментальными средствами. С точки зрения SCADA-си-стем, ОРС-серверы, расположенные на компьютерах всего производствен­ного предприятия, могут стандартным способом поставлять данные в про­граммы визуализации, базы данных и др. Таким образом, разрушается само понятие гетерогенной системы.

На рис. 14 ОРС-интерфейсы системы ЧПУ представлены в явном виде. В качестве клиентов показаны системы MES (Manufacturing Execution Systems), ERP (Enterprise Resource Planning), MRP (Manufacturing resource Planning). Система MES отвечает за управление производственными ре­сурсами, планирование и контроль последовательности технологических операций, например в рамках гибкого производственного модуля или гиб­кой производственной системы. Система ERP занимается планированием ресурсов предприятия, а система MRP - планированием ресурсов произ­водства в рамках подразделения предприятия.