1. Анализ применения информационных систем и технологий

Информация – это единственный неубывающий ресурс жизнеобеспечения, более того, ее объем с течением времени возрастает. Особенно ярко это стало проявляться с середины ХХ в. В 70-е годы объем информации удваивался каждые 5–7 лет. В 80-е годы удвоение происходило уже за 20 месяцев, а в 90-е – ежегодно. Такой хлынувший лавинообразный поток не дает человеку воспринять информацию в полной мере. В потоке информации все труднее ориентироваться. Подчас выгоднее создавать новый интеллектуальный продукт, нежели вести поиск аналогов, созданных ранее. Вот почему сегодня информация стала товаром первой необходимости.

Информационные технологии – это технологии, ориентированные на получение, обработку и распространение (передачу) информации. Широкомасштабное внедрение ИТ призвано решить проблемы, возникшие в связи с существенным ростом информационных ресурсов и потребностью в значительном увеличении производительности труда в информационном секторе общественного производства. Полагается, что внедрение новых ИТ повысит результативность решений, принимаемых на всех уровнях управления.

Развитие рыночных отношений привело к появлению новых видов предпринимательской деятельности и, прежде всего, к образованию фирм, занятых информационным бизнесом, созданием информационных технологий, их совершенствованием, распространением компонентов ИТ, в частности программных продуктов, автоматизирующих информационные и вычислительные процессы. К их числу относят и вычислительную технику, средства коммуникации, офисное оборудование, а также специфические виды услуг: информационное, техническое и консультационное обслуживание, обучение и т.п. Это способствовало быстрому распространению и эффективному использованию информационных технологий в управленческих и производственных процессах, практически повсеместному их применению и большому многообразию.

Автоматизированные ИТ в настоящее время можно классифицировать по ряду признаков:

- способу реализации в АИС;

- степени охвата задач управления;

- классу реализуемых технологических операций;

- типу пользовательского интерфейса;

- способу построения сети ЭВМ;

- обслуживаемым предметным областям.

По способу реализации ИТ в ИС выделяют традиционно сложившиеся и новые информационные технологии. Если традиционные ИТ существовали в условиях централизованной обработки данных, до массового использования персональных ЭВМ, и были ориентированы, главным образом, на снижение трудоемкости при формировании регулярной отчетности, то новые информационные технологии связаны с информационным обеспечением процесса управления в режиме реального времени.

Новая информационная технология – технология, которая основывается на применении компьютеров, активном участии пользователей (непрофессионалов в области программирования) в информационном процессе; высоком уровне дружественного пользовательского интерфейса; широком использовании пакетов прикладных программ общего и проблемного назначения; возможности доступа (для пользователя) к удаленным базам данных и программам благодаря вычислительным сетям ЭВМ.

По степени охвата задач управления выделяют электронную обработку данных , когда с использованием ЭВМ ведется обработка данных без пересмотра методологии и организации процессов управления, решаются отдельные экономические задачи, обеспечивающие частичную автоматизацию управленческой деятельности. В случае автоматизации функций управления вычислительные средства, включая супер-ЭВМ и персональные ЭВМ, используются для комплексного решения функциональных задач, формирования регулярной отчетности и работы в информационно-справочном режиме для подготовки управленческих решений. Сюда могут быть отнесены ИТ поддержки принятия решений. Они предусматривают широкое использование экономико-математических методов, моделей и ППП для аналитической работы и формирования прогнозов, составления бизнес-планов, обоснованных оценок и выводов по изучаемым процессам производственно-хозяйственной практики.

К названной группе относятся и широко внедряемые в настоящее время ИТ, получившие названия электронного офиса и экспертной поддержки решений. Эти два варианта ИТ ориентированы на использование последних достижений в области интеграции новейших подходов к автоматизации работы специалистов и руководителей, создание для них наиболее благоприятных условий выполнения профессиональных функций, качественного и своевременного информационного обслуживания с помощью полного автоматизированного набора управленческих процедур, реализуемых в условиях конкретного рабочего места и офиса в целом.

По классу реализуемых технологических операций ИТ рассматриваются по существу в программном аспекте и включают: текстовую обработку, электронные таблицы, работу с базами данных под управлением систем управления базами данных (СУБД), обработку графической и звуковой информации, мультимедийные системы, экспертные системы и искусственный интеллект, оперативный поиск информации во внешних базах данных, гипертекстовые системы, автоматизацию технологии программирования и др.

По типу пользовательского интерфейса можно рассматривать ИТ с точки зрения возможностей доступа пользователя к информационным и вычислительным ресурсам. Так, пакетная ИТ исключает возможность пользователя влиять на обработку информации, пока она воспроизводится в автоматическом режиме. Это объясняется организацией обработки, которая основана на выполнении программно заданной последовательности операций над заранее накопленными в системе и объединенными в пакет данными. В отличие от пакетной диалоговая ИТ предоставляет неограниченную возможность пользователю взаимодействовать с хранящимися в системе информационными ресурсами в реальном масштабе времени, получая при этом всю необходимую информацию для решения функциональных задач и принятия решений.

Интерфейс сетевой ИТ предоставляет пользователю средства теледоступа к территориально распределенным информационным и вычислительным ресурсам благодаря развитым средствам связи, что делает такие ИТ повсеместно широко используемыми и многофункциональными.

В настоящее время наблюдается тенденция к объединению различных типов информационных технологий в единый компьютерно-технологический комплекс, который носит название интегрированного. Особое место в нем принадлежит средствам коммуникации, не только обеспечивающим чрезвычайно широкие технологические возможности автоматизации управленческой деятельности, но и являющимся основой создания разнообразных сетевых вариантов ИТ (локальные, многоуровневые распределенные, глобальные вычислительные сети, электронная почта, цифровые сети интегрального обслуживания). Все они ориентированы на технологическое взаимодействие совокупности объектов, образуемых устройствами передачи, обработки, накопления, хранения и защиты данных, и представляют собой интегрированные компьютерные системы обработки данных большой сложности практически неограниченных эксплуатационных возможностей для реализации управленческих процессов в экономике.

Современные системы управления характеризуются территориальной и функциональной распределенностью устройств сбора данных и управления. Контроль хода технологического процесса и управление низовой автоматикой осуществляется оператором с автоматизированного рабочего места оператора (АРМ) или операторской станции, состоящей, как правило, из цветного графического дисплея с клавиатурой, установленных в операторском помещении. При необходимости установка АРМ-оператора в цеху используются промышленные рабочие станции со встроенной клавиатурой или выполненной в пыле-влагозащищённом исполнении.

Представление данных в реальном масштабе времени о ходе технологического процесса, визуализация процесса в виде мнемосхем, составление отчётов и графиков, сигнализация отклонений параметров и другие необходимые функции осуществляются с помощью специального программного обеспечения SCADA-систем. SCADA-система (Supervisory Control And Date Acquisition) – система сбора данных и оперативного диспетчерского управления) разрабатывалась, как универсальное многофункциональное программное обеспечение систем верхнего уровня, позволяющее оперативному персоналу наиболее эффективно управлять технологическим процессом. По мере развития программных и аппаратных средств наблюдается применение SCADA – систем на нижнем, контроллерном, уровне.

Основные функции SCADA - систем:

• Сбор данных о параметрах, поступающих от контроллеров или непосредственно от датчиков и исполнительных устройств, например, значения температуры, давления и других параметров, положение клапана или вала исполнительного механизма;

• Обработка и хранение (архивирование) полученной информации. Под обработкой информации понимается выполнение функций фильтрации, нормализации, масштабирования, линеаризации для приведения данных к нужному формату;

• Графическое представление в цифровой, символьной или иной форме информации о ходе технологического процесса, например, представление значений переменных в виде графиков в функции времени (трендов), гистограмм, анимация;

• Сигнализация изменений хода технологического процесса, особенно в предаварийных и аварийных ситуациях в виде системы алармов. При этом может осуществляться регистрация действий обслуживающего персонала в аварийных ситуациях;

• Формирование сводок, журналов и других отчётных документов о ходе технологического процесса на основе информации, собранной в архивах;

• Формирование команд оператора по изменению параметров настройки и режима работы контроллеров, исполнительных устройств (пуск-останов, открытие-закрытие);

• Автоматическое управление ходом технологического процесса в соответствии с имеющимися в SCADA- системах алгоритмами управления (ПИ-ПИД-регулирование, позиционное, нечёткое регулирование). Данные функции рекомендуется использовать для решения задач невысокого быстродействия.

Таким образом, SCADA-системы являются мощным инструментом для разработки ПО верхнего уровня ТП. При этом от разработчика не требуется больших знаний в области программирования на языках высокого уровня.

SCADA-система TRACE MODE («Adastra Research Group)

Trace mode – это 32-разрядная SCADA – система, имеющая сертификат Госстандарта РФ и широкое распространение в России и странах СНГ. Trace Mode является интегрированной SCADA/HMI и SoftLogic системой, когда разработка приложений для операторских станций и контроллеров производится в рамках одного проекта на базе единого ПО. ЗА счёт использования принципов автопостроения проекта сокращается время его разработки и стоимость.

Архитектура системы Trace Mode – это клиент-серверная архитектура с использованием общей модели объектов DCOM для ОС Windows NT/2000/XP. Trace Mode составляет мощный сервер и БД реального времени. Связь с клиентскими модулями, приложениями SCADA – систем, УСО и СУБД осуществляется через стандартные интерфейсы DCOM, OPC, HTTP, DDE, T-COM, ActiveX, SQL/ODBC.

Основные функции системы Trace Mode 6:

• Модульная структура с чилом каналов от 128 до 64000*16.

• Встроенная поддержка российских контроллеров Ремиконт, Ломиконт,Ш711, Круиз, МФК, ЭК2000 и др.

• Поддержка международного стандарта на средства программирования контроллеров IEC 61131-3

• Библиотека драйверов контроллеров фирм Rockwell Automation, Siemens, Schneider Electric, Moeller, PEP, Fisher Rosemount и др.

• Средства программирования PC-base контроллеров M1C2000, ROBO, Lagoon, TREI и др.

• Встроенная система более 150 алгоритмов АСУТП, в том числе алгоритмы фильтрации, ПИ – и ПИД – регулирования, нечёткое и позиционное регулирование, ШИМ – преобразование и др., а также адаптивная настройка регуляторов.

• Открытость для встраивания пользовательских алгоритмов и форм отображения ActiveX.

• Возможность резервирования локальных сетей, архивов с автоматическим восстановлением после сбоя.

Суть автопостроения, ускоряющего разработку проекта, заключается в автоматическом генерировании баз каналов операторских станций и контроллеров на основе информации о числе точек ввода-вывода, номенклатуре контроллеров и УСО, характере связи между ПК и ПЛК.

Благодаря автопостроению, разработка АСУ ТП сводится к следующему:

• В рабочем поле Редактора базы каналов размещаются иконки (объекты) контроллеров и операторских станций.

• Указывается число сигналов ввода-вывода и наличие информационного обмена между узлами.

• Запускается автопостроение, которое автоматически формирует базы каналов проекта.

Разработка графического интерфейса осуществляется с помощью Редактора представления данных (аналогичного Редактору базы каналов), который позволяет создавать мнемосхемы технологических объектов и динамические объекты (гистограммы, тренды, бегущие дорожки и пр.). Библиотека объектов включает емкости, теплообменники, кнопки и др. Пользователь может на языке Visual Basic (VB) написать собственные формы как ActiveX и встроить их в Trace Mode. Возможна отладка проекта из редактора Trace Mode в режиме реального времени.

По протоколам TCP/IP, IPX/SPX, DCOM, DDE/NetDDE, OPC и др. осуществляется связь с программами ПАРУС и ГАЛАКТИКА на уровне АСУП.

Основу ПО диспетчерского уровня управления составляют MPB. MPB Trace Mode – это сервер реального времени, осуществляющий приём данных с контроллеров, упраление процессом, визуализацию информации, расчёт ТЭП, ведение архивов ( с дискретностью 0.001 с).

Trace Mode содержит средства для разработки АРМ руководителя с помощью модулей Supervisor, которые предоставляют руководителю всю необходимую информацию о параметрах и состоянии технологического процесса.

Trace Mode позволяет создавать резервированные многоуровневые АСУ ТП масштаба предприятия на базе ведущих сетевых ОС с обменом по протоколу NETBios, ETBEUI, IPX/SPX. Сетевые комплексы допускают структурирование с выделением следующих уровней: контроллеров, диспетчерского и административного

Trace Mode позволяет создавать резервированные многоуровневые АСУ ТП масштаба предприятия на базе ведущих сетевых ОС с обменом по протоколу NetBios, NetBEUI, IPX/SPX, TCP/IP. Сетевые комплексы допускают структурирование с выделением следующих уровней: контроллеров, диспетчерского и административного.

Оформление отчетов о ходе технологического процесса осуществляется с помощью Сервера документирования. Сервер принимает данные от удаленных модулей и обрабатывает их в соответствии со сценариями. Готовые отчеты могут быть записаны в файл, выведены на печать, экспортированы в СУБД или представлены в Internet. Для обмена информацией по сети Internet используется Web-сервер Trace Mode. Технология тонкого клиента позволяет осуществлять визуализацию процесса, формировать тренды и алармы, формировать управляющие воздействия с помощью Web-броузера. Trace Mode поддерживает технологии телеуправления через GSM и SMS. GSM-активатор для Windows NT предоставляет пользователям на сотовые телефоны отчеты тревог, позволяет передавать с сотового телефона команды управления, получать информацию по запросу с сотового телефона.