книги / Проектирование систем управления технологическими процессами и производствами

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

резервированию в C ited пол­ ностью встроены в пакет и не требуют никакого дополнитель­ ного программирования. При­ чем большая часть из них уста­ навливается с помощью инту­ итивно понятного Мастера Наст­ ройки Компьютера {Computer Setup Wizard)

В заключение следует отме­ тить, что постоянно возраст­ ающая сложность систем АСУТП и необходимость их интеграции с корпоративными ИТ-системами выдвигают тре­ бования по надежности и мас­

штабируемости систем SCADA на первое место в длинном перечне остальных свойств пакетов данного класса.

9.3. Применение методологии CALS при проектировании систем

CALS {Continuous Acquisition and Life-Cycle Support) - непре­ рывное интегрированное информационное обеспечение участников жизненного цикла изделия данными об изделиях, связанными с ними процессами и средой преимущественно в электронном виде.

К преимуществам проектирования автоматизированных систем относятся компактность представления данных, повышенная защи­ щенность, переносимость с платформы на платформу и более щадя­ щие требования к аппаратным ресурсам, чем у других SCADA- пакетов.

Для преодоления этих трудностей потребовались новые концеп­ ции и новые идеи. Среди них базовой стала идея информационной интеграции стадий жизненного цикла продукции (изделия), которая и легла в основу CALS. Она состоит в отказе от “бумажной среды”, в которой осуществляется традиционный документооборот, и переходе к интегрированной информационной среде, охватывающей все стадии жизненного цикла изделия. Информационная интеграция заключается

втом, что все автоматизированные системы, применяемые на раз­ личных стадиях жизненного цикла, оперируют не с традиционными документами и даже не с их электронными отображениями (напри­ мер, отсканированными чертежами), а с формализованными инфор­ мационными моделями, описывающими изделие, технологии его производства и использования. Эти модели существуют в интегриро­ ванной информационной среде в специфической форме информа­ ционных объектов. Системы, которым для их работы нужны те или иные информационные объекты, по мере необходимости могут из­ влекать их из интегрированной информационной среды, обрабаты­ вать, создавая новые объекты, и помещать результаты своей работы

вту же интегрированную информационную среду. Чтобы все это было возможно, информационные модели и соответствующие информаци­ онные объекты должны быть стандартизованы.

Интегрированная информационная среда представляет собой совокупность распределенных баз данных, в которой действуют единые стандартные правила хранения, обновления, поиска и пере­ дачи информации, через которую осуществляется безбумажное информационное взаимодействие между всеми участниками жиз­ ненного цикла изделия. При этом однажды созданная информация хранится в интегрированной информационной среде, не дублируется, не требует каких-либо перекодировок в процессе обмена, сохраняет актуальность и целостность.

Очевидно, что такой подход представляет собой своего рода рево­ люцию в организации взаимодействия всех участников жизненного цикла сложных наукоемких изделий.

Революционность подхода состоит в том, что многие поколения конструкторов, технологов, производственников воспитаны на основе совершенно другой культуры, базирующейся на сотнях стандартов ЕСКД, ЕСТД, СРПП, детально регламентирующих ведение дел с использованием бумажной документации. В условиях применения CALS эта культура должна претерпеть коренные изменения:

-появляются принципиально новые средства инженерного

труда;

-полностью изменяется организация и технология инже­

нерных работ; - должна быть существенно изменена, т.е. дополнена и

частично переработана нормативная база;

- тысячи специалистов должны быть переучены для работы в новых условиях и с новыми средствами труда.

Для подготовки и осуществления этой революции, сулящей многократное повышение эффективности процессов жизненного цикла изделий, необходимо выполнить комплекс организационных, научно-исследовательских, проектных и иных работ, направленных на создание новой культуры инженерной деятельности.

В этом комплексе первоочередной проблемой является формиро­ вание нормативно-правовой базы, узаконивающей новые способы и средства информационного обмена, заменяющие традиционный бу­ мажный документооборот. Такую базу образуют стандарты и инструк­ тивно-методические материалы, регламентирующие упомянутые спо­ собы и средства, форматы данных, их логическую структуру, проце­ дуры информационного обмена, способы обеспечения достовернос­ ти и легитимности данных и т. д. Все это необходимо для того, чтобы электронные документы и данные имели ту же юридическую силу, что и обычные бумажные документы. Кроме того, одна из важнейших задач стандартизации в рассматриваемой сфере - обеспечение инфор­ мационной совместимости различных автоматизированных систем.

С4Х5-технологии образуют самостоятельное направление в об­ ласти информационных технологий (ИТ). За рубежом создана норма­ тивно-правовая база этого направления, которую составляют серии международных стандартов ISO, государственные стандарты и норма­ тивные документы военного министерства США, НАТО, Велико­ британии и ряда других стран. Общее число этих стандартов - многие десятки и даже сотни, причем объемы документов подчас исчисля­ ются тысячами страниц. На их разработку правительства и ведущие корпорации Запада израсходовали суммы, превышающие 1млрд, дол., и эта работа продолжается.

Преимущества CALS

Технологии, стандарты и программно-технические средства CALS обеспечивают эффективный и экономичный обмен электрон­ ными данными и безбумажными электронными документами* что дает следующие преимущества:

- возможность параллельного выполнения сложных проектов несколькими рабочими группами (параллельный инжиниринг4)* что существенно сокращает время разработок;

-планирование и управление многими предприятиями, участ­ вующими в жизненном цикле продукции, расширение и совер­ шенствование кооперационных связей (электронный бизнес);

-резкое сокращение количества ошибок и переделок, что при­ водит к сокращению сроков реализации проектов и существенному повышению качества продукции;

-распространение средств и технологий информационной поддержки на послепродажные стадии жизненного цикла - интегри­ рованная логистическая поддержка изделий.

На экономические показатели предприятий, применяющих С415-технологии, непосредственно влияют следующие факторы:

-сокращение затрат и трудоемкости процессов технической подготовки и освоения производства новых изделий;

-сокращение сроков вывода на рынок новых конкурен­ тоспособных изделий;

-сокращение брака и затрат, связанных с внесением изменений

вконструкцию;

-увеличение объемов продаж изделий, снабженных электрон­ ной технической документацией (в частности, эксплуатационной), составленной в соответствии с требованиями международных стандартов;

-сокращение затрат на эксплуатацию, обслуживание и ремонт изделий (“затрат на владение”), которые для сложной наукоемкой продукции подчас равны или превышают затраты на ее закупку.

Рассмотрим количественные оценки эффективности внедрения

CALS в промышленности:

-прямое сокращение затрат на проектирование - от 10до 30%;

- сокращение времени разработки изделий - от 40 до 60%;

-сокращение времени вывода новых изделий на рынок - от

25 до 75%;

-сокращение доли брака и объема конструктивных изменений

-от 20 до 70%.

-сокращение затрат на подготовку технической документации

-до 40%;

-сокращение затрат на разработку эксплуатационной докумен­

тации - до 30%.

Как видно, внедрение С415-технологий приводит к сущест­ венной экономии и получению дополнительной прибыли. Поэтому

эти технологии и их отдельные компоненты широко применяются в промышленности развитых стран.

Мировой рынок полностью отторгнет продукцию, не снабжен­ ную электронной документацией и не обладающую средствами интегрированной логистической поддержки постпроизводственных стадий жизненного цикла. Уже сегодня многие иностранные заказчики отечественной продукции выдвигают требования, удов­ летворение которых невозможно без внедрения С415-технологий, а именно:

- представление конструкторской и технологической докумен­ тации в электронной форме;

-представление эксплуатационной и ремонтной документации

вформе интерактивных электронных технических руководств, снабженных иллюстрированными электронными каталогами запас­ ных частей и вспомогательных материалов и средствами дистан­ ционного заказа запчастей и материалов;

-организация интегрированной логистической поддержки изделий на постпроизводственных стадиях их жизненного цикла;

-наличие и функционирование электронной системы каталогизации продукции;

-наличие на предприятиях соответствующих требованиям стандартов ИСО 9000:2000 систем менеджмента качества и т. д.

Выполнение этих требований предопределяет необходимость внедрения на отечественных предприятиях С4/,5-технологий в

полном объеме.

Большое разнообразие смыслов, вкладываемых в термин CALS, его многочисленные синонимы, размытость областей применения этой бизнес-стратегии существенно мешает ее правильному пони­ манию и использованию как в машиностроении, так и в ИТ-бизнесе. Этому способствовала и быстрая эволюция бизнес-стратегии CALS за короткий период ее существования.

Прежде всего, CALS - бизнес-стратегия интеграции информа­ ционных процессов между участниками жизненного цикла изделия (заказчиков, разработчиков, производителей, поставщиков, эксплуа­ тационных, обслуживающих и ремонтных предприятий, предприятий по утилизации) с целью обеспечить их необходимыми для бизнеса данными об изделии и связанными с ним процессами и средой. Несмотря на наличие слова Support в названии C A LS- это именно