2598

Переменные из БД связаны с соответствующими динамическими элементами изображения, с одной стороны, и программой контроллера – с другой.

В графический редактор встроена система со следующими графическими элементами: прямоугольник, линия, окружность, эллипс, текст, картинки в формате ВМР и др. Имеются широкие возможности анимации объектов (движение, заполнение, вращение, изменение цвета и т.д.).

БД реального времени поддерживает переменные целые, с плавающей запятой, строковые. Простой доступ к значениям переменных через стандартный DDE-протокол позволяет динамически обмениваться данными с др. приложениями, например Excel, Word и др. Для связи с др. задачами сети используется протокол NetDDE.

IMAGE позволяет вести архивы в виде многоуровневой файловой системы. Файлы хранятся в формате dBase или ASCII. Важной особенностью пакета является наличие блока калькуляции пользователя и языка ImageCale. Данный язык позволяет производить вычисления и управление объектом, используя переменные из БД.

Пакет IMAGE имеет в своем составе драйверы DDE многих ПЛК. Имеется инструмент создания собственных драйверов пользователя. Таким образом, постоянная поддержка пользователей пакета, его полная русификация, невысокая стоимость при достаточных ресурсах определяют широкое применение пакета в промышленности.

MasterSCADA («ИнСАТ», Россия). Пакет MasterSCADA

рекомендуется использовать на компьютерах с ОС Windows 2000/NT SP6/ХР. В структуру пакета заложены основные принципы: единая среда разработки, раздельное конфигурирование структуры АСУ ТП и логической структуры объектов, объектный подход и открытость интерфейсов.

MasterSCADA имеет единую среду разработки, т.е. обеспечивается единство программирования SCADA/HMI и контроллеров (SoftLogic). Все функции системы разработки сосредоточены в единственном окне. Имеются дерево объектов, отображающее технологическую иерархию объектов, и дерево системы, отображающее техническую структуру системы. Все объекты имеют свойства, документы (окна, тренды) и позволяют производить действия с документами и переменными. Методом перетаскивания в документ может быть встроен рисунок.

Для создания графических изображений имеется обширная библиотека технологических элементов, объемные трубопроводы, встроенный инструмент создания мультипликации.

730

Пакет имеет более 150 функций и функциональных блоков для проектирования систем управления, допускает формульные вычисления значений параметров и событий, создание текущих и архивных трендов и их экспорт во внешние базы данных. Также имеется гибкая система создания алармов, автоматическое формирование сообщений и др. функции.

Система поддерживает стандарт ОРС, технологию ActiveX, допускает встраивание любых внешних программ в оболочку MasterSCADA, экспорт проекта и всех документов в формат HTML, экспорт архивов и журналов в БД, создание отчетов в MS Excel. MasterSCADA имеет учебник, содержащий порядок и примеры разработки проекта.

SCADA-система VNS («ИнСАТ», Россия). Пакет программ VNS (VTC Next Step) предназначен для разработки операторских станций в распределенных системах управления. VNS поддерживает работу с контроллерами «Ломиконт», «Ремиконт-130», ТСМ51, MFC, Ш-711, Autolog, MicroPC, DEP и др.

Пакет VNS выполняет следующие функции:

отображение графических мнемосхем с широкими возможностями динамизации элементов и создания библиотек символов;

оперативное управление процессом с помощью команд с клавиатуры, мыши, трекбола или сенсорного экрана, включая контроль действий оператора и защиту от несанкционированного доступа;

вывод на экран и регистрацию текстовых сообщений;отображение исторических трендов длительностью до года;печать отчетов по времени, событию и вызову;обмен данными и файлами по сети, создание архива на сервере;обработка переменных по свыше 100 алгоритмам;

возможность расширения пакета собственными алгоритмами, программами, драйверами и библиотеками символов.

Технические характеристики пакета VNS:Минимальный период опроса - 0,2 с;Число элементов мнемосхемы - 1200;Число мнемосхем - не ограничено;

Число узлов сети - 255; число контроллеров на узел сети – 250; число параметров на узел сети – 4000;

Число отчетов, сообщений - 4000.

SCADA-система КРУГ-2000 («КРУГ», Россия). КРУГ-2000 является открытой SCADA-системой с поддержкой международных стандартов

Fast Ethernet, CAN, DeviceNet, Modbus, RS232, RS-485, UDP, TCP/IP, COM, DCOM, OPC.

731

Пакет имеет единую, целостную базу данных системы, сетевую загрузку ПО контроллеров, поддержку стандарта IEC 61131-3. Модульное построение среды разработки и среды исполнения (Run-time) серверов, станций и контроллеров позволяет оптимизировать выбор аппаратных средств и снизить стоимость технического обеспечения системы.

Всостав среды разработки входят генератор базы данных, генератор динамики, среда разработки программ пользователя на технологическом языке КРУГОЛ-61131 (на базе языков FBD и ST).

Всостав среды исполнения входят сервер БД, сервер ввода-вывода, сервер архива, сервер печати, 2-мониторный менеджер. Поддерживаются ОС QNX, Linux, DOS.

SCADA-пакет имеет объектно-ориентированный графический редактор, библиотеку стандартных графических символов и сложных графических объектов, возможности анимации объектов, печати и архивации отчетов. Создание статических мнемосхем осуществляется с помощью графического редактора ГРЕК, динамически изменяющихся элементов мнемосхем с помощью редактора ДИНАР.

Работа с трендами: возможность масштабирования трендов, одновременный вывод исторических и трендов РВ, дискретизация до 100 мс. Возможна организация алармов по скорости изменения сигнала и по отклонению. Имеется возможность задания девяти уровней приоритетов. Пакет предусматривает возможность его связи с контроллерами TREI-05 и др., а также с системами верхнего уровня по сетям Novell, Ethernet.

SCADA-система MOSCAD («Motorola», США). Система MOSCAD (Motorola SCADA) состоит из систем верхнего и нижнего уровней. Система верхнего уровня базируется на ОС PB QNX. Программы верхнего уровня также могут разрабатываться на основе пакета FIX DMAX фирмы Intellution, который поставляется фирмой Motorola в качестве стандартного пакета для системы MOSCAD.

Прикладные программы нижнего уровня создаются с помощью многозадачного схемографического языка ToolBox, который обеспечивает работу с арифметическими и логическими функциями, а также поддерживает специализированные функции П-, ПИ- и ПИДрегулирования. MOSCAD ToolBox – это набор мощных инструментальных программных средств для разработки прикладных программ, компоновки и диагностики системы MOSCAD. Программы MOSCAD Toolbox работают на платформе РС Pentium под управлением ОС Windows 95/98/NТ. Прикладные программы могут быть написаны на языке программирования С или на языке LD по стандарту IEC 61131-3. Прикладная программа загружается во Flash-память контроллера

MOSCAD RTU. Контроллеры MOSCAD RTU (Remout Terminal Unit –

732

удаленное терминальное устройство) имеют модульную архитектуру. Модуль центрального процессора построен на базе 32-разрядного микропроцессора МС68302. Все модули УСО соединяются с базовым CPU путем монтажа в разъемы пассивной платы на рейках RTU. Используются дискретные модули ввода (16DI, 16ас, 32dcDI и 60DI), вывода (16DО, 32DО), аналоговые модули ввода (8АI) и вывода (4АO), а также ряд специализированных модулей.

Программа конфигурации контроллера RTU обеспечивает автоматические назначения модулей и портов связи. Все назначения имеют вид таблицы, каждый ряд которой определяет устройство, а каждая колонка – относящиеся к этому устройству данные. Значениями таблицы являются конкретные данные, например, время включения насоса, число включаемых насосов или др. После создания БД RTU задаются режимы связи, контроля и управления. Число одновременно выполняемых независимых процессов – не более восьми.

MOSCAD RTU обеспечивает работу в сети обмена данными для с использованием различных видов связи, но базовым видом связи является радиосвязь. Используется широкий диапазон частот обычных и транкинговых (с автоматическим поиском свободного канала) радиоканалов, а также микроволновые каналы. Обмен данными осуществляется по протоколу MDCL (Motorola Data Link Communication)

фирмы Motorola стандарту OSI/ISO. MDCL поддерживает интегрированные сети с проводными и беспроводными каналами связи, синхронную и асинхронную передачи, связь RTU-RTU, точную временную синхронизацию и передачу сообщений с разрешением до 2 мс. MOSCAD RTU обеспечивает работу в дуплексном и полудуплексном режимах работы со скоростью до 2400 бод, а также связь по обычным двухили четырехпроводным линиям связи с помощью модемов. Исполнение корпуса контроллера – 3- и 6-модульное. Модификация контроллера MOSCAD-L на 3 модуля представляет собой более дешевый контроллер для ограниченного применения. Все контроллеры имеют последовательные порты RS232 и RS-485.

SCADA-система СКАТ-М (АО «Центрпрограммсистем», Россия).

СКАТ-М представляет собой систему, базирующуюся на PC-совместимых компьютерах с ОС Windows 3.х/95/98.

Характеристика системы:

Число аналоговых и дискретных каналов - 32767;

Интерфейсы связи с контроллерами: ИРПС, RS-485;

Интерфейсы связи операторских станций: Novell;

Поддерживаемые протоколы связи с контроллерами: Modbus (контроллеры ломиконт, ремиконт);

733

Число станций в сетях Modbus – до 2х255, Novell - до 64, ИРПС - до

16;

Максимальное число одновременно доступных контуров регулирования - до 16, элементов оборудования - до 64;

Поддерживаемые архивы: аварийных сигналов, параметров, действий оператора;

SCADA-система используется для разработки проектов АСУ ТП в горно-перерабатывающей промышленности, производстве минеральных удобрений, нефтепереработке, металлургии и в др. отраслях.

SCADA-система КАСКАД (АО «Элара», Россия). Программный пакет КАСКАД ориентирован на применение в металлургической, химической, нефтехимической, газовой и др. отраслях промышленности. Пакет функционирует под управлением ОС Windows 98/NТ/2000 с поддержкой стандарта ОРС и использованием клиент-серверной технологии.

В состав системы КАСКАД входят серверные и клиентские модули, подсистема управления качеством процессов производства.

Серверные модули:

Сервер доступа к данным (СДД);

Интерфейсные модули доступа к данным;

Модули расширения сервера доступа к данным.

Сервер доступа к данным является ядром клиент-серверной технологии SCADA-системы КАСКАД и может выступать как ОРСклиент. СДД осуществляет прием, обработку и накопление данных, ведение базы данных, анализ и передачу управляющих воздействий. Накопление данных ведется в виде SQL-базы данных под управлением сервера InterBase 6. Клиентские приложения по протоколу ТСР/IР обращаются за данными к СДД или непосредственно к SQL.

Интерфейсные модули доступа к данным служат для связи с источниками данных (контроллерами). Эти модули представляют собой динамические библиотеки DLL. Спецификация на модули доступа к данным является открытой. Имеются готовые модули доступа к данным для контроллеров «Ремиконт-130», «Контраст РК131/300», КР300, АDАМ4000, АDАМ-5000, ТКМ-52, МФК и др.

Обработка информации по алгоритмам пользователя и ведение базы регистрации параметров реализуются с помощью модулей расширения СДД. Так же, как и модули доступа, модули расширения представляют собой динамические библиотеки DLL. Имеются следующие модули расширения: модуль обработки параметров по алгоритмам пользователя, модуль регистрации параметров, модуль обработки клиентских запросов и модуль адаптивного управления.

734

Клиентские модули предназначены для предоставления пользователю информации, формируемой СДД. Модули системы КАСКАД работают независимо друг от друга, поэтому можно одновременно формировать отчет, анализировать данные и контролировать процесс. Для разграничения уровней доступа к информации введена система паролей.

Для визуального контроля за процессом используется «Диалоговая среда контроля и управления» (ДСКУ). Данные параметров отображаются на мнемосхемах. Настройка мнемосхем производится во встроенном редакторе.

Модуль просмотра исторических данных технологического процесса предназначен для просмотра истории процесса, трендов. Возможен просмотр как текущих, так и исторических данных.

Модуль формирования отчетной документации позволяет создавать отчеты различного формата за определенный период времени. Формирование отчетов производится в формате и под управлением

Microsoft Excel.

Модуль звуковой сигнализации служит для информирования пользователя об отклонении установленных режимов.

Модуль просмотра архива событий осуществляет отображение событий, генерируемых различными приложениями SCADA-системы. Регистрация событий ведется в базе данных SQL-сервера InterBase 6.

Модуль публикации в Web предоставляет доступ к технологической информации средствами Internet и Ethernet на базе Web-браузера с поддержкой технологии Java.

Подсистема управления качеством процессов производства

осуществляет прогнозирование значений параметров технологического процесса. Прогнозирование проводится на основе обработки в режиме реального времени статистической информации о процессе (используются методы регрессионного анализа и методы исследования частотных характеристик). Назначение и цели подсистемы – статистическое управление (SPC) качеством процесса производства.

VIORD microSCADA («ФИОРД», Россия). VIORD предназначен для разработки ПО АСУ ТП малого и среднего масштаба. VIORD работает под управлением ОС PB QNX в графической среде Photon microGUI (QNX Software System Ltd., Канада). Пакет имеет средства, обеспечивающие взаимодействие с др. аппаратно-программными платформами (доступ через Internet или локальные сети по протоколам ТСР/IР, DDE. НТТР).

С помощью VIORD можно создавать масштабируемые и открытые проекты, имеющие от нескольких десятков до нескольких тысяч каналов.

Разработка проекта осуществляется с помощью построителя проектов VIORD Builder. Разработка проекта сводится к компоновке описания

735

проекта путем добавления, исключения или переопределения необходимых ресурсов (устройств) и процессов из имеющихся в пакете доступных средств и настройке соответствующих атрибутов с помощью дружественного интерфейса. Для создания проекта необходимо сформировать виртуальные устройства ввода-вывода (Virtual Input Output Real time Devices) и назначить номера сетевых узлов. Виртуальные устройства являются независимыми и имеют описание входов и выходов. Управляет виртуальными устройствами ввода-вывода центральный процесс VIORD Kernel. Для определения логики работы системы в целом используются задания (Tasks), в которых определяются режимы опроса групп каналов ввода виртуальных устройств (Scan), алгоритмы анализа и преобразования данных (Action), режимы вывода данных, алгоритмы обработки предельных ситуаций (Exception) – тревоги, сбои, ошибки системы.

Виртуальное устройство ввода-вывода представляет собой процесс, настроенный на выполнение определенных функций: получение, анализ и отображение данных на экране дисплея; получение данных и команд от оператора: вывод данных на исполнительные механизмы системы; регистрация аварийных ситуаций; обеспечение взаимодействия с др. платформами и пр. Каждое виртуальное устройство может иметь виртуальные аналоговые и дискретные каналы ввода-вывода из среды VIORD. В процессе настройки виртуальных каналов определяются источник (получатель) данных, функции преобразования и статистической обработки данных, формы отображения, пути передачи данных.

Все ограничения по использованию VIORD и стандартного оборудования определяются степенью поддержки этого оборудования в операционных системах QNX и Photon microGUI.

SCADA-система Phocus («Jade Software», США). Phocus разработан для удовлетворения всех основных требований задач мониторинга процесса и управления системой. Этот программный пакет для управления, SCADA и НМI обладает гибкостью и масштабируемостью, что позволяет встраивать его в малоресурсные системы. Пакет работает под управлением ОС QNX. Пользовательский интерфейс Phocus разработан для работы под графической оболочкой Photon microGUI

фирмы QNX Software System Ltd.

Пакет имеет резидентный в памяти сервер распределенной по сети базы данных реального времени Opus с возможностью онлайновой разработки системы. Сервер имеет структурированную распределенную архитектуру, которая позволяет пользователям создавать записи, которые можно сгруппировать по определенным признакам. Для идентификации в распределенной сети сервер, группа и запись имеют

736

двенадцатисимвольный тэг и тип записи. Стандартные типы записей определяют уровень состояния, приоритет и обработку тревог, массив данных общего назначения и хранения текстовых данных. Средства работы с предысторией в Opus представляют собой две задачи – HistWriter и HistReader. Opus информирует HistWriter о записях, которые должны сохраняться. Сервис HistReader необходим для обслуживания запросов данных предыстории. Opus также включает в себя менеджер управления (Control Manager), который регистрирует команды пользователя и передает их на сервер ввода-вывода и далее на исполнительные устройства. Сервер Opus предоставляет пользователю один из шести уровней доступа – суперпользователь, инженер, менеджер, диспетчер, оператор и только просмотр.

Построитель пользовательских мнемосхем позволяет создавать мнемосхемы с использованием стандартных объектов и групп. Построитель включает много основных функций для рисования, таких как прямоугольники, окружности, многоугольники и др.

Phocus имеет клиент-серверную архитектуру. Клиентские места в сети LAN/WAN подключаются по протоколу QNX или по ТСР/IР.

SCADA-система МИКСИС («МИФИ», Россия).

Многофункциональный инструментальный комплекс создания интегрированных систем (МИКСИС) предназначен для построения малых, средних и больших распределенных систем управления для IВМ PCсовместимых ПЭВМ. МИКСИС функционирует при поддержке ОС MS DOS и Windows 95/98/МЕ/NТ/2000/ХР и Linux.

МИКСИС использует для построения АСУ ТП протоколы IРХ/SРХ или ТСР/IР, обмен данными между локальными сетями на основе мостов и маршрутизаторов. Для построения операторских интерфейсов с использованием растровой графики применяются графические библиотеки с поддержкой стандартных графических форматов.

МИКСИС предусматривает возможности резервирования контроллеров и операторских станций, а также интегрирование с системами верхнего уровня по стандартным интерфейсам DDE и ОРС (клиент и сервер), SQL и ОСI (ORACLE) и АРI.

Комплекс МИКСИС поддерживает интернет-технологии – любой узел сети под управлением ОС Windows или Linux может работать как Webсервер. Кроме того, осуществляется поддержка большого числа контроллеров, таких как ломиконт, ремиконт, Ш-711, ТКМ-51, МФК, ЭК2000, DЕР и Decont, SLC, АDАМ, Simatic-S7 и др. Среди сетевых протоколов поддерживаются Modbus и Profibus. Общее число SCADAсистем постоянно увеличивается. Поэтому за рамками учебного пособия осталось рассмотрение ряда систем, сведения о которых читатели могут

737

найти на сайтах фирм-производителей, а также в публикациях российских журналов «Приборы и системы управления», «Промышленные АСУ и контроллеры», «Мир компьютерной автоматизации», «Автоматизация в промышленности» и др.

2.8.5. SCADA-системы, встраиваемые в ПЛК

Встраивание (портирование) SCADA-системы в РС-совместимые контроллеры имеет ряд преимуществ, особенно для управления удаленными объектами. К ним относятся удобство программирования контроллеров по стандарту IЕС 61131-3, визуализация процесса с формированием трендов и алармов, составление отчетов и архивов и др. Обмен данными между контроллерами и удаленными клиентами может осуществляться через коммутируемые телефонные сети, на основе GSМсвязи или через Internet.

В качестве примера портируемых в контроллер SCADA-систем рассмотрим SCADA-систему Trace Mode фирмы AdAstra. В 1995 г. в SCADA-систему Тrасе Моdе 4.20 были введены функции программирования контроллеров и впервые выпущена специальная исполнительная система микроМРВ Тrасе Моdе, ориентированная на программирование контроллеров (МРВ – монитор реального времени).

МикроМРВ Тrасе Моdе размещается во Flash-памяти РС-контроллера и осуществляет сбор и обработку данных, программно-логическое управление технологическим процессом, регулирование параметров по различным законам (ПИ, ПИД, ПДД, ШИМ, позиционный и нечеткий регуляторы и др.). Редактор микроТrасе Моdе содержит библиотеку из 150 алгоритмов обработки информации и регулирования, использует технологию автопостроения проекта. Также микроМРВ Тrасе Моdе формирует локальные архивы.

МикроМРВ – это система, основанная на ядре реального времени Тrасе Моdе. Время обработки контура регулирования в микроМРВ составляет 70 мкс. МикроМРВ Тrасе Моdе имеет встроенную поддержку контроллеров и плат УСО (МФК, I-7000 и др.), автоматически контролирует их работоспособность, а также имеет мощные функции резервирования сетевых комплексов на базе последовательного интерфейса, полевых шин

Profibus, САNВus, BitBus и др., а также локальных сетей Ethernet, Аrсnet, Token Ring. В микроМРВ поддерживается процедура горячего рестарта (поддержка watchdog таймера) и режим периодического сохранения состояния для безударного рестарта в случае зависания системы. Все данные с контроллера принимаются SCADA-системой операторской станции по коммутируемым телефонным сетям (версия МiсrоТrасе Моdе 5

738

Modem+) или по сотовой связи по стандарту GSМ (версия МiсrоТrасе Моdе 5 GSМ+).

Обмен данными через прямые модемные соединения осуществляется по протоколу М-LINК. МiсrоТrасе Моdе 5 Modem+ представляет собой специальный исполнительный модуль для сбора данных и управления удаленными объектами через коммутируемую телефонную сеть. Мiсrо Тrасе Моdе 5 Modem+ в PC-контроллерах собирает данные и передает их по телефону в виде SМS-сообщений (Short Message Service) в МРВ Тrасе Моdе, находящуюся в операторской станции верхнего уровня системы. Доставка каждого сообщения контролируется. Число удаленных контроллеров не ограничено.

МРВ Тrасе Моdе – это мощный сервер реального времени модульной структуры с числом каналов 128/1024/32000x16/64000x16. Для МРВ существуют встроенные драйверы к более чем 100 контроллерам и УСО. Минимальное время реакции МРВ составляет не более 1 мс.

МiсrоТrасе Моdе 5 GSМ+ предназначен для программирования контроллеров с целью обмена данными по сети GSМ. Программа содержит полную инструментальную систему и исполнительные модули с поддержкой обмена через GSM/SМS.

Из контроллеров, в которых установлена SCADA-система Тrасе Моdе, отметим:

Контроллер «Лагуна 3140» (Lagoon 3140) компании ICOS со встроенным МРВ и ОЕМ-версией интегрированной SCADA- и SoftLogicсистемы Тrасе Моdе 5.

Контроллер «Ломиконт» с системой Тrасе Моdе, «Ломиконт ТМ» Чебоксарского завода ОАО Электроприбор.

Контроллер «Теконик» АО «Текон» со SCADA-системой Тrасе Моdе 5.07. Благодаря микроМРВ Тrасе Моdе контроллер может передавать через GSМ-модем данные РВ и тревожные сообщения на серверы РВ Тrасе Моdе

ввиде SMS-сообщений или напрямую, а также принимать и исполнять управляющие команды. ПО контроллера соответствует стандарту IЕС 61131-3, содержит библиотеку из более чем 150 алгоритмов управления, а также встроенный отладчик (системное ПО, исполнительный модуль и прикладное ПО размещаются во Flash-памяти процессорного модуля контроллера и загружаются в ОЗУ контроллера при его включении).

Модули серий I-7000, ADАМ и микроРС, MIС 2000 компании Advantech, контроллеры КРУИЗ, ТRЕI и др.

Рассматриваются возможности портирования в контроллеры и др. SCADA-систем, например MasterSCADA.

2.8.6.ОРС-стандарт взаимодействия SCADA-систем и ПЛК

739