Глава 9. Роль и место scada-системы в современном производстве

Автоматизация производства позволяет повысить качество и снизить себестоимость продукции. Она требует значительных за­трат сил, времени и финансов, но при рациональном подходе и современных и целесообразных решениях позволяет добиться значительного экономического эффекта. Целью автоматизации является снижение объема ручного труда, обеспечение стабиль­ности характеристик технологического процесса, непрерывного наблюдения, анализа и управления параметрами технологическо­го процесса человеком. Реализацию этого процесса можно осу­ществить формированием автоматизированной системы.

Автоматизированная система — это совокупность управляемого объекта и автоматизированных управляющих устройств, в которой часть функций управления выполняет человек. Автоматизированная система получает информацию от объекта управления, передает, преобразует и обрабатывает ее, формирует управляющие команды и выполняет их на управляемом объекте. Человек определяет цели и критерии управления и корректирует их, если изменяются условия. Важным компонентом автоматизированных систем является SCADA-система. SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) — это совокупность аппаратно-программных средств, обеспечивающих возможность мониторинга (непрерывного наблюдения, контроля), анализа и управления параметрами технологического процесса че­ловеком. Она является составной частью автоматизированной сис­темы.

9.1. Отечественная scada-chctema контур

Это набор инструментальных средств и исполнительных мо­дулей, предназначенных для создания автоматизированных рабо­чих мест (АРМ) по наблюдению за состоянием технологического процесса и управления им.

КОНТУР обеспечивает:

1. Обмен данными с устройствами уровня технологического процесса (измерители и исполнительные механизмы).

2. Генерирование событий и сообщений о критических и ава­рийных состояниях технологических параметров.Архивирование истории изменения параметров технологи­ческого процесса.

3. Создание графических мнемосхем для отображения теку­щих параметров технологического процесса, отработки аварий­ных событий, для отображения истории изменения технологиче­ских параметров.

4. Динамическое отображение графических мнемосхем в ра­бочем режиме.

Особенности SCADA-системы

SCADA-система КОНТУР является оригинальной разработкой и имеет следующие особенности:

1. Применена технология «клиент — сервер» для обеспечения взаимодействия между приложениями;

2. Осуществлен объективно-ориентированный подход к про­ектированию и созданию рабочих мест операторов.

3. Использована технология управления событиями для обес­печения динамики работы системы.

4. Применена технология COMDCOM для взаимодействия между приложениями на локальном компьютере или в сети пер­сональных компьютеров.

5. Ориентация — на стандарт ОРС;

6. В составе системы КОНТУР использованы полнофункцио­нальные ОРС серверы.

7. Возможно использование любых ActiveX элементов на мнемосхемах.

8. Предусмотрен специализированный набор ActiveX компо­нентов для использования их в качестве динамических элементов на мнемосхемах.

9. Возможна быстрая централизованная настройка динамиче­ских элементов.

10. Разработаны мощные алгоритмы визуализации, основан­ные на технологии Direct Drawn.

11. Имеются скрипты Visual Basic для обработки событий в системе.

12. Документирование происходит на русском языке.

13. Осущестляется техническая поддержка специалистами фирмы.

Структура SCADA-системы

Исходя из задач и проблем функционирования SCADA-сис- тем, а также анализируя рассмотренные системы и технологии, специалисты разработали оптимальную структуру и использовали ее при создании SCADA-системы КОНТУР.

В этой структуре имеются три основных функциональных блока:

1. Data Access — доступ к данным технологического процесса;

2. Alarms & Events — выявление критических и аварийных си­туаций;

3. History Access — архивирование истории изменения пара­метров технологического процесса.

Блок Data Access включает:

• считывание технологических параметров;

• сохранение технологических параметров в базе данных ре­ального времени, предоставляющей интерфейсы для доступа к, ней по сети персональных компьютеров;

• отображение технологических параметров на графических мнемосхемах;

• отображение технологических параметров в виде графиков текущих значений (трендов).

Блок Alarms & Events предусматривает:

• обнаружение аварийных ситуаций;

• отображение аварийных и технологических сообщений;

• отображение аварийных ситуаций как реакции динамиче­ских элементов графических мнемосхем на соответствующие со­бытия.

Блок History Access позволяет осуществить:

• архивирование истории изменения параметров технологиче­ского процесса;

• просмотр истории изменения параметров технологического процесса в виде графиков и таблиц;

• генерирование отчетов по истории изменения параметров технологического процесса.

Архитектура SCADA-системы

Архитектура системы в процессе создания мнемосхем

Процесс создания мнемосхем для автоматизированных рабо­чих мест операторов в системе состоит в установке динамических элементов на мнемосхему, их позиционировании, настройке свойств отображения и выполнении привязки свойств к техноло­гическим переменным базы данных реального времени. Эти опе­рации, как это показано на схеме (рис. 9.1, производятся в среде визуального программирования Microsoft, Visual Basic 6.0 при по­мощи специализированного набора ActiveX компонент КОНТУРаНабор SCADA I ActiveX - I компонент I

ActiveX-ы I сторонних | производителей ;

ОРСБДРВ I

Графические изображения

технологических 1 переменных

I

Рис. 9.1. Архитектура SCADA-системы

или компонент сторонних производителей с использованием гра­фических изображений динамических объектов.

Для уменьшения времени на разработку проекта, пользова­тель имеет возможность писать скрипты на Visual Basic по обра­ботке событий в SCADA-системе.

Архитектура системы в процессе работы

В основу построения SCADA-системы КОНТУР положена ар­хитектура «клиент — сервер». Выбор такой архитектуры обусловлен ее эффективностью и интуитивной понятностью. КОНТУР имеет набор серверных приложений и одно клиентское. Серверные при­ложения обеспечивают доступ к данным реального времени, к данным, отображающим возникновение критических и аварийных ситуаций, к архивным данным. Клиентское приложение KERNEL выполняет отображение этих данных на операторских станциях. На схеме (рис. 9.2) изображена архитектура системы в процессе работы. Система содержит четыре типа приложений:

• ОРС Data Access — эти приложения обеспечивают доступ к данным технологического процесса и предоставление стандарт­ных интерфейсов для работы с ними по сети персональных ком­пьютеров

;

OPC Alarmx зе Events Server

ОРС DataAcce» Server

I ОРС Historical I DataAccess Server

IИсполнительный I модуль I «KERNEL. 2

Исполнительный I модуль •KERNEL» N

Исполнительный модуль «KERNEL» 1

Рис. 9.2. Архитектура SCADA-системы в режиме, «клиент — сервер»

• ОРС Alarms & Events — эти приложения обеспечивают пре­доставление стандартных интерфейсов для оповещения об ава­рийных и критических ситуациях;

• ОРС Historical Access Server — эти приложения обеспечива­ют доступ к архивам истории изменения параметров технологи­ческого процесса;

• KERNEL — это приложение для просмотра текущих и ар­хивных данных в виде графических мнемосхем, для отображения на мнемосхемах хода ТП в критических и аварийных ситуациях.

Поскольку ОРС является стандартом, серверы могут быть как отечественной разработки, так и сторонних производителей. В составе системы предлагаются «КОНТУР Data Access/Alarms & Events Server», «КОНТУР Historical DataAccess Server».

Программное обеспечение АСУ и SCADA-системы

Базовый функциональный профиль систем SCADA/HM1 сфор­мировался еще во времена первых управляющих вычислительных машин, снабженных монохроматическими алфавитно-цифровыми дисплеями, на которых создавались «псевдографические» изображе­ния — прообраз современной графики. Уже тогда системы обеспе­чивали сбор, обработку, отображение информации, ввод команд и данных оператором, архивирование и протоколирование хода ТП.

С появлением в пунктах управления ТП компьютерной тех­ники в составе управляющих вычислительных машин и РСУ произошло расширение их мощности. В составе компьютерных операторских станций появились цветные графические дисплеи, средства анимации изображений, предупредительная сигнализа­ция, расширились функциональные возможности операторских станций управления.

С появлением концепции открытых систем программные сред­ства для операторских станций становятся самостоятельным про­дуктом, свободно компонуемым с программно-техническими сред­ствами разных производителей. Специализация изготовителей по­зволяет им сосредоточиться на проблемах создания ПО для компьютерных станций в АСУТП, к разработкам привлекаются программисты высокой квалификации. Возникла функция под­держки сетевых связей, заботой разработчиков стало обеспечение программных систем средствами связи с контроллерами и устрой­ствами разных производителей; большое количество контроллеров с разными аппаратно-программными платформами и постоянное увеличение их числа заставляет разработчиков включать в состав программной системы большое количество готовых драйверов (до 700—800) и инструментарий для разработки новых драйверов.