9.2. Проектирование с использование SCADA-технологий

-иметь доступ с любого рабочего места к любой информации, имеющейся в системе.

2.Раздельное конф игурирование структуры АСУТП и логической структуры объекта - дает возможность:

-разрабатывать эти структуры параллельно;

-независимо работать специалистам различных профилей;

-решить проблему перехода от одной технической структуры системы к другой.

3.Открытость и следование стандартам - обеспечивает:

-взаимодействие с другими программами с помощью современ­

ных технологий (ОРС, OLE, DCOM\ ActiveX, OLE DB, ODBC и др.);

-использование в операторском интерфейсе документов любого типа;

-обмен данными с системами управления других раз­ работчиков;

-связь с АСУ производством;

-создание разработчиком АСУ ТП любых базовых элементов

сиспользованием открытых интерфейсов.

4. Интуитивная легкость освоения технологии проектирования систем управления технологическими процессами - включает:

-удобство инструментария:

-простой и понятный русскоязычный интерфейс реализации большинства действий разработчиком систем управления методом “перетащи и брось”;

-подробный справочный материал в виде интерактивного мультимедийного обучающего курса;

-учебный проект;

-запоминание всех индивидуальных настроек;

-организацию контекстной справки;

-всплывающие подсказки;

-разбиение библиотек на определяемые разработчиком категории контроля допустимости вводимой информации;

- удобство методики разработки, которое заключается:

-в нераздельном единстве соответствие проекта логике восприятия системы и объекта разработчиком;

-в возможности разработки проекта в удобном порядке;

7. Объектный подход - направлен на работу с объектом - основной единицей разрабатываемой системы, соответствующей реальному технологическому объекту (цеху, участку, аппарату, насосу, задвижке, датчику и т.п.).

Объект имеет набор свойств и документов, которые жестко свя­ заны с ним. Свойства объекта-это, например, период опроса и способ обработки сигналов от его датчиков. Документы объекта - его изображение, описание, чертеж, перечень сообщений и т.п.

Объектный подход обеспечивает возможность:

- ограничения области видимости. Ограничение области види­ мости - это возможность задания ограничения области видимости. В этом случае для объекта не допускается использование в документах “чужих” данных. “Своими” считаются только собственные входы и выходы или входы-выходы подчиненных объектов. Благодаря этому при сохранении объекта в библиотеке или переносе его в другой про­ ект ничего, кроме внешних связей, настраивать не требуется;

- наследования, т.е. все настройки наследуются от “родитель­ ского” объекта. Каждый объект имеет множество настроек. Все на­ стройки необходимо делать только один раз, при этом все подчи­ ненные объекты автоматически воспринимают настройки роди­ тельского элемента, то есть “унаследуют” их. Исключение будут со­ ставлять только те настройки и только у тех элементов, которые разра­ ботчик изменил сам;

- типизации и тиражирования. Под типизацией и тиражирова­ нием понимается многократное использование одного и того же объ­ екта со всеми созданными для него документами, в том числе при разработке различных систем. При копировании объекта или сохра­ нении его в библиотеке все его настройки и документы, настройки документов и внутренние связи сохраняются. Внешние связи с ис­ точниками данных восстанавливаются при наличии источников с такими именами, внешние связи с приемниками данных восста­ навливаются, если эти приемники данных свободны, то остальные отображаются в общем списке. Благодаря этому управление и кон­ троль за типовым технологическим объектом (насосом, задвижкой, реактором, фильтром и т.п.) создаются один раз для всех проектов. Это позволяет создавать объекты для одной системы параллельно независимыми разработчиками.

8. ОРС-серверы - предназначены для сбора данных от контроллера и предоставления их ОРС-клиентам. Любой ОРС-клиент может обмениваться данными с любым ОРС-сервером вне зави­ симости от специфики устройства, для которого разрабатывался кон­ кретный ОРС-сервер.

Использование ОРС-серверов предоставляет:

-расширенную функциональность создания произвольной иерархии групп переменных;

-удаленную индивидуальную настройку контроллеров групп

ипеременных с других компьютеров, с использованием доступа к серверу поддержки расширителей портов и 8-канальных адаптеров;

-ведение мониторинга значений переменных, первичной обработки и преобразования типов переменной, присвоение значений переменным, обеспечение возможности защиты от записи и временной блокировки опроса переменных;

-использование гибкого пользовательского интерфейса, кон­ фигурирование с наследованием настроек, импорт списков пере­ менных из систем программирования контроллеров, имитацию зна­ чений переменных в целях отладки по одному из нескольких законов;

-использование общей оболочки для нескольких ОРС-серве­ ров, упрощающей эксплуатацию и настройку серверов, а также сни­ жающей затраты на их приобретение, возможность ввода коммен­ тариев ко всем элементам конфигурации, экспорт конфигурации в файл документации для печати;

-средства повышения надежности системы;

-развитую диагностику и автоматическое восстановление соединения в случае разрыва связи с контроллером, вывод сообщений

онарушениях работы сервера;

-возможность формирования признаков качества каждого значения, передаваемого программе-клиенту, и отображения их в таблице значений ОРС-сервера, вывод содержимого передаваемых по каналу связи пакетов данных в специальное окно и сохранение их в файле, наличие специальной программы для резервирования получаемых данных;

-средства работы через Интернет, возможность доступа ОРС- клиентов к 0/*С-серверам через Интернет, просмотр и анализ данных из ОРС-серверов с помощью обычных браузеров.

9. Автоматическое горячеерезервирование - дает возможность создания систем с горячим резервированием.

Работа резервированных систем в реальном времени полностью автоматизирована. Встроенная система автоматического горячего резервирования самостоятельно контролирует работу дублированных узлов и в случае отказа одного из них, автоматически переключает информационные потоки на резервный, а также производит автома­ тическое выравнивание и синхронизацию накопленных архивов.

Обычно в SCADA-системах имеют место следующие виды автоматического горячего резервирования.

Резервирование контроллеров:

- автоматическое резервирование сигнальных цепей от датчиков;

-автоматическое резервирование плат УСО;

-автоматическое отслеживание работоспособности сетевых линий и переключение на резервную;

-автоматическое отслеживание работоспособности шин RS-

232/485 и переключение на резервные;

-автоматическое переключение на RS232/485 при сбое сети;

-поддержка сторожевого таймера;

-автоматическое горячее резервирование контроллеров (ведо­ мый-ведущий) с переключением по таймауту либо по любому определяемому пользователем критерию;

-ведение дампа для безударного рестарта системы;

-автоматическое горячее резервирование пользовательских вычислительных алгоритмов (FSD-программ).

Резервирование серверов операторских станций:

-автоматическое резервирование сигнальных цепей от дат­

чиков;

-автоматическое резервирование плат УСО;

-автоматическое отслеживание работоспособности сетевых линий и переключение на резервную;

-автоматическое отслеживание работоспособности шин RS232/485 и переключение на резервные;

-автоматическое переключение на RS-232/485 при сбое сети;

-автоматическое горячее резервирование серверов (ведомыйведущий) с переключением по таймауту либо по любому опреде­ ляемому пользователем критерию;

-ведение дампа для безударного рестарта системы;

-автоматическое горячее резервирование архивных трендов

имнемосхем;

-автоматическое горячее резервирование пользовательских вычислительных алгоритмов (AAD-программ);

-автоматическая синхронизация архивов на резервированных серверах.

Резервирование операторских станций-клиентов:

-автоматический поиск в сети и автоматическое переключение клиента на резервный сервер в случае отказа основного.

Время срабатывания систем автоматического резервирования обычно программируется разработчиком АС самостоятельно в зави­ симости от производительности используемых аппаратных средств.

10.Управление тревогами. Система управления тревогами обеспечивает автоматическое генерирование следующих сигналов тревоги:

-аналоговых (отклонение величины от заданной);

-цифровых (изменение состояния);

-составных (сочетание нескольких событий);

-генерируемых пользователем.

Все сигналы тревоги разбиваются по приоритетам и записыва­ ются в специальном отчете тревог. Обеспечивается возможность рассылки тревожных сообщений по электронной почте. Функции просмотра отчета тревог встраиваются в любой монитор реального времени. В реальном времени пользователь может осуществлять группирование сигналов тревог, их фильтрацию, маскирование и вывод на печать.

9.2.1.Методы повышения надежности АСУТП

сиспользованием SCADA-систем

Рассмотрим методы повышения надёжности систем диспет­ черского управления и сбора данных (SCADA) на примере SCADA-

пакета Citect для ОС Windows компании С/ Technologies.

Современные методы управления производственным процессом на основе компьютерных технологий получили широкое распро­ странение на большинстве промышленных предприятий. Все успеш­ но работающие системы обеспечивают контроль и управление, вклю-

Дублирование Сервера Ввода-Вывода

Для обеспечения резервирования в систему может быть добавлен второй (резервный) сервер, также предназначенный для взаимо­ действия с промышленным оборудованием (рис. 9.5).

Рис. 9.5. Система с дублированным сервером

Если основной сервер выходит из строя, запросы клиентов на­ правляются к резервному серверу. Резервный сервер не должен при этом полностью дублировать работу основного, поскольку в этом слу­ чае оба сервера взаимодействуют с контроллерами, удваивая нагрузку на промышленную сеть, сокращая, таким образом, общую производи­ тельность. В клиент-серверной архитектуре Citect с контроллерами взаимодействует только основной сервер. Одновременно он обмени­ вается данными с резервным сервером, постоянно обновляя его ста­ тус. Если обмен данными с основным сервером прекращается, резер­ вный сервер полагает, что основной вышел из строя, и берет на себя его функции. После того, как неисправность в основном сервере будет устранена и он будет снова включен, основной сервер считает текущее состояние с резервного сервера и восстановит свою роль в качестве основного.

Резервирование на уровне задач

В клиент-серверной архитектуре SCADA-систшы Citect при наличии дублированных серверов ввода-вывода одной поддержки постоянной связи с промышленными устройствами недостаточно.

Необходимо также обеспечить сохранность и непрерывность данных тревог и графиков в случае возникновения неисправности. Это может быть обеспечено путем разделения функций сервера на 4 задачи:

1)задача Ввода-вывода;

2)обслуживание Тревог (Алармов);

3)обработка Графической информации;

4)поддержка Отчетов.

Каждая из этих задач поддерживает свою базу данных независи­ мо от других задач, так что можно дублировать каждую задачу в отдельности. Например, можно обеспечить параллельное исполнение задач отображения графиков на разных серверах (рис. 9.6), в отличие от архитектуры основной/резервный, используемой для серверов ввода-вывода.

основной резервный

Рис. 9.6. Резервирование задач отображения графиков и вывода отчетов

5С4£М -система Citect обеспечивает параллельную работу основных и резервных серверов. Если основной сервер Отчетов, Графиков или Тревог выходит из строя, все клиенты получают данные с соответствующего резервного сервера. После рестарта основного сервера клиенты сохраняют работу с резервным сервером до тех пор, пока он не выйдет из строя или не произойдет выключение и перезагрузка клиента. Поскольку Citect обеспечивает идентичность

Резервирование связи с контроллерами

В большинстве контроллеров можно организовать дополни­ тельную связь между сервером ввода-вывода и устройством (рис. 9.8).

Наличие дополнитель­ ного канала связи гаранти­ рует сохранение обмена данными при выходе из строя основного канала. Во время старта SC/ШЛ-система Cited соединяется с устройством по основному каналу связи. Если обмен данными нарушается

(например, произошёл обрыв кабеля), C ited переключается на резервный канал. Обратный переход на основной канал происходит после восстановления физического соединения. Резервный путь обмена данными можно также организовать по локальной сети, как показано на рис. 9.9.

В этом примере взаимо­ действие с устройством вводавывода поддерживается непре­ рывным даже в случае выхода из строя одного из серверов или коммуникационных кабелей. Если устройство ввода-вывода поддерживает соединение точкаточка, можно обеспечить полное резервирование путем дублиро­ вания устройств (рис. 9.10).

Необходимо также отме­ тить, что конкретная реализация всех вышеприведенных возмож­ ностей повышения надежности существенно различается в раз­ ных пакетах SCADA. Основным

критерием можно считать простоту настройки реальных конфи­ гураций, что определяется изначально заложенной в пакете про­ граммной поддержкой различных решений. Все возможности по