Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:SCADA система Trace Mode 6. Учебное пособие
.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Казанский государственный технологический университет»
А.В. Герасимов, А.С. Титовцев
SCADA CИСТЕМА
TRACE MODE 6
Учебное пособие
Казань
КГТУ
2011
УДК 681.3:681.5
Герасимов А.В., Титовцев А.С.
SCADA система Trace Mode 6: учебное пособие – Казань: Изд-
во Казан. гос. технол. ун-та, 2011. – 128 с.
ISBN 978-5-7882-1103-9
Предназначено для студентов, обучающихся по
специальностям 220301.65 «Автоматизация технологических
процессов и производств» и 230102.65 «Автоматизированные системы
обработки информации и управления».
Подготовлено на кафедре интеллектуальных систем и
управления информационными ресурсами КГТУ.
Печатается по решению методической комиссии института
управления, автоматизации и информационных технологий КГТУ.
Рецензенты: проф. Л.М. Шарнин
проф. М.Г. Храмченков
Герасимов А.В., Титовцев А.С., 2011
Казанский государственный
технологический университет, 2011
2
1. ОБЩАЯ СТРУКТУРА СИСТЕМЫ TRACE MODE 6
TRACE MODE 6 – это программный комплекс, предназначенный
для разработки и запуска в реальном времени распределенных
автоматизированных систем управления технологическими
процессами (АСУТП) и решения ряда задач управления предприятием
(АСУП).
Для решения задач АСУП в TRACE MODE 6 интегрирован пакет
T-FACTORY.
Комплекс программ TRACE MODE 6 можно разделить на 3
части.
• Интегрированная среда разработки проекта (ИС) – единая
программная оболочка, содержащая все необходимые средства для
разработки проекта.
Под проектом в TRACE MODE 6 понимается вся совокупность
данных и алгоритмов функционирования распределенной АСУ
(АСУТП и/или T-FACTORY), заданных средствами TRACE MODE.
Итогом разработки проекта в ИС является создание файлов,
содержащих необходимую информацию об алгоритмах работы АСУ.
Эти файлы затем размещаются на аппаратных средствах
(компьютерах и контроллерах) и выполняются под управлением
исполнительных модулей TRACE MODE.
• Исполнительные модули (мониторы, МРВ) –
программные
модули различного назначения, под управлением которых в реальном
времени выполняются составные части проекта, размещаемые на
отдельных компьютерах или в контроллерах.
Составная часть проекта, размещаемая на отдельном компьютере
или в контроллере и выполняемая под управлением одного или
нескольких исполнительных модулей TRACE MODE, называется
узлом проекта.
В общем случае размещение узла на том же аппаратном
средстве, на котором он должен исполняться под управлением
монитора, не является обязательным – мониторы могут загружать
узлы с удаленных аппаратных средств.
• Драйверы обмена –
драйверы, используемые мониторами
TRACE MODE для взаимодействия с устройствами, протоколы
обмена с которыми не встроены в мониторы.
T
race Mode 6 содержит набор средств программирования
промышленных контроллеров (Softlogic), создания систем
3
телемеханики и операторского интерфейса (SCADA) и цифрового
управления технологическими процессами (АСУТП). T-Factory 6
относится к классу MES-систем (manufacturing execution system) и
решает такие задачи управления производственным бизнесом, как:
планирование и контроль исполнения производственных заданий;
учет производственных затрат, сырья, энергии, производственных и
людских ресурсов, расчет себестоимости выпускаемой продукции,
материальных балансов, контроль отклонения фактических значений
этих параметров от нормативов, учет и техническое обслуживание
производственного оборудования, снижение его простоев, учет
персонала и т. д. В иерархии информационных систем предприятия
T-Factory 6 заполняет пробел между SCADA- и ERP-уровнями.
В Trace Mode 6 автоматически не только создается база каналов
и выполняется настройка на контроллеры, но также автоматически
строится графический интерфейс оператора и производится подбор
алгоритмов управления оборудованием
Хочется подчеркнуть, что приложения Trace Mode 6 и T-Factory
разрабатываются в рамках единого проекта, который создается и
6
поддерживается при помощи технологии автопостроения. Благодаря
этому удается глубоко интегрировать задачи технологического и
производственного управления предприятием. Любые изменения,
сделанные в одном модуле, становятся доступными и в других.
2. ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ СИСТЕМА
Архитектура Trace Mode 6 оптимизирована для систем
автоматики корпоративного уровня. Так как крупные системы
создаются группами разработчиков, инструментальная система новой
версии Trace Mode имеет клиент-серверную архитектуру и
обеспечивает реальную многопользовательскую разработку проекта.
Это значит, что системный интегратор может установить лишь одну
копию Trace Mode 6 – сервер проекта, на котором можно
одновременно разрабатывать несколько независимых проектов АСУ.
Предусмотрена возможность портировать при необходимости
race Mode 6 на такие операционные системы, как Linux, UNIX, QNX
T
и др. Многоплатформенность никак не снижает удобство работы
программы на Windows-платформе, которая является основной для
T
race Mode 6. При этом на Windows-платформе сохранилась
4
поддержка всех популярных Windows-технологий – OPC, ActiveX,
DDE и т. д.
В Trace Mode 6 включены все пять языков программирования
международного стандарта IEC61131-3.
При старте Trace Mode 6 предлагает выбрать один из трех
способов проектирования - упрощенный, инженерный и
технологический.
Начинающие разработчики смогут воспользоваться технологией
упрощенного проектирования АСУ "от графики", реализующей
лозунг "Не тратьте время на программирование - просто нарисуйте
АСУ и запустите!". В новой версии системы значительно расширен
набор технологий автопостроения проекта. Теперь не только
автоматически создается база каналов и выполняется настройка на
контроллеры, но также автоматически строится графический
интерфейс оператора и даже производится подбор алгоритмов
управления оборудованием.
Инженерный стиль разработки хорошо известен пользователям
предыдущей версии системы - Trace Mode 5. Он удобен инженерам по
АСУ ТП и КИПиА. При использовании этого способа сначала
описывается аппаратная структура системы управления, включающая
компьютеры, контроллеры и средства коммуникации (рис. 1).
Инженерный способ проектирования позволяет структурировать
базу данных проекта, легко тиражировать готовые решения –
подключать к работающему проекту новые контроллеры и
компьютеры (или удалять их), а также без особого труда
масштабировать проект. Пользователь, решивший прибегнуть к тому
или иному подходу, выбирает только общую стратегию разработки –
он всегда может переходить от одного способа к другому уже в
процессе работы.
Третий способ проектирования – "от технологии" – является
наиболее развитым методом создания систем управления. Он
объединяет в себе оба предыдущих и добавляет в проект данные о
производственном оборудовании, используемом на автоматизируемом
предприятии. При применении этого метода в проекте задействуется
не только информация о сигналах, контроллерах и операторских ПК,
но также и об автоматизируемых технологических объектах:
аппаратах, насосах, задвижках, моторах, резервуарах, мешалках и т. д.
5
Рис. 1. Распределенная многоуровневая АСУ ТП на базе Trace Mode
Добавление технологической инфраструктуры в проект дает
возможность достичь новых результатов.
Во-первых, появляется возможность применить технологию
автопостроения технологических объектов, заключающуюся в том,
что проект АСУ собирается не из отдельных сигналов или даже
контроллеров и ПК, а из комплексных объектов, соответствующих
автоматизируемой технологии. Таким объектом может быть насос,
мотор, мельница, электрический трансформатор и др. Комплексный
технологический объект включает в себя уже готовые алгоритмы
управления, базу каналов, а также динамизированные графические
изображения. Для автоматизации, скажем, насоса пользователю
достаточно выбрать его изображение из библиотеки и перетащить на
рабочее поле. Привязка технологического объекта к контроллеру
осуществляется путем совмещения его иконки с иконкой
соответствующего контроллера методом перетаскивания.
6
Trace Mode 6 содержит библиотеки с более чем 1000 готовых
технологических объектов, включающих не только
динамизированную графику, но и алгоритмы управления. Кроме того,
у пользователя есть возможности создавать собственные
технологические объекты самостоятельно.
Во-вторых, описание технологии в рамках проекта АСУ ТП
служит основой для его интеграции в систему автоматизации бизнеспроцессов (MES), создаваемую с помощью T-Factory 6 (рис. 2).
3. ЯЗЫКИ ПРОГРАММИРОВАНИЯ TRACE MODE 6
Trace Mode 6 предоставляет широкий набор средств
программирования, ориентированный на специалистов разной
квалификации и профессиональной подготовки. В новую версию
включены все пять языков программирования международного
стандарта IEC61131-3.
Кроме того, в программах Trace Mode 6 можно вызывать
функции, написанные на любом языке – Visual C++, Visual Basic,
elphi и т. д. и оформленные в виде динамически подсоединяемых
D
библиотек (dll). Возможно, осуществлять online редактирование
проекта (не прерывая работы в реальном времени).
Система снабжена встроенным отладчиком, функции которого
значительно расширены относительно версии 5.
4. ПРОМЫШЛЕННАЯ БАЗА ДАННЫХ
РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ
Система хранения технологической информации Trace Mode 6,
СУБД РВ SIAD6, спроектирована специально для работы в системах
реального времени. Поэтому она оптимизирована на быструю запись
и чтение больших объемов информации, осуществляемые 24 часа в
сутки. В СУБД РВ SIAD6 можно записывать временные значения
более чем миллиона параметров с точностью до 1 мс. Кроме того,
СУБД обеспечивает динамическое сжатие-развертывание информации
и разбиение данных на тома. Для обеспечения надежности хранения
данных предусмотрены "горячее" резервирование серверов и функция
автоматического восстановления поврежденных архивов.
7
Рис. 2. Управление производственным циклом в T-Factory и
TRACE MODE
Тесты производительности SIAD6 показали, что система,
работающая на ПК Pentium 4 2 ГГц, может записывать более 750 тыс.
параметров в секунду, что в десятки раз быстрее того, на что способно
большинство отраслевых аналогов. Скорость чтения информации
выросла по сравнению с SIAD5 в 8-12 раз.
8
Помимо этого SIAD 6 располагает системой защиты от
несанкционированного доступа и многоуровневой системой
авторизации. Доступ к данным осуществляется либо через систему
безопасности серверов Trace Mode 6, либо через интерфейсы,
предусматривающие авторизацию (ODBC, OPC).
SIAD 6 спроектирована таким образом, чтобы дать
максимальную свободу разработчику АСУ. Данные реального
времени могут поступать из любых SCADA и СУБД через механизмы
ODBC и OPC, а также записываться в любую реляционную базу
данных и считываться из нее. Для наиболее распространенных СУБД
поставляются "родные" (native) драйверы, обеспечивающие более
быстрое выполнение запросов в ней, чем стандартный ODBC. Такие
драйверы доступны для СУБД Oracle (через протокол Oracle Call
Interface), Microsoft SQL Server и Sybase Adaptive Server, MySQL 3.x, и
PostgreSQL версий 6 и 7.
IAD6 может работать как на компьютерах с установленными
S
серверами Trace Mode 6, так и независимо от них - на отдельных
компьютерах. К тому же она является основой хранения данных и для
экономических модулей T-Factory 6.
4.1. Модификации ИС Trace Mode 6
В состав TRACE MODE 6 входят два вида интегрированной
среды разработки – обычная (локальная ИС) и клиентская (ИСклиент).
ИС обеспечивает разработку проекта на отдельном компьютере.
ИС-клиент является клиентом по отношению к серверу
групповой разработки; эти продукты обеспечивают распределенную
групповую разработку одного или нескольких проектов в локальной
сети.
ИС выпускается в базовом и профессиональном форматах.
Мониторы различаются по максимально возможному числу
каналов.
9
4.2. Принцип работы монитора. Канал Trace Mode 6
При старте монитор считывает параметры узла, заданные в ходе
разработки проекта в ИС, а также параметры других узлов для
корректного взаимодействия с ними.
Алгоритм работы любого монитора TRACE MODE заключается
в анализе каналов – структур переменных, создаваемых как при
разработке проекта в ИС, так и в реальном времени. В зависимости от
класса и конфигурации канала, по результатам его анализа монитор
выполняет ту или иную операцию – запись значений переменных
канала в архив, запрос значения источника данных по указанному
интерфейсу и запись этого значения в канал, вызов графического
экрана оператора на дисплей и т.п.
Под записью значения в канал в общем случае понимается
присвоение значения переменной (атрибуту) Входное значение этого
канала.
Для канала могут быть сконфигурированы два важнейших
свойства – связь и вызов.
Первое свойство означает способность канала принимать данные
от источников и передавать данные приемникам – другими словами, с
помощью этого свойства можно конфигурировать информационные
потоки АСУ.
Второе свойство означает способность канала вызвать
(реализовать) шаблон с передачей ему необходимых параметров (для
канала класса C
ALL свойство вызов имеет расширенные функции).
На основе свойства вызов реализуется, например, графический
интерфейс оператора, обмен с базой данных и т.д.
Совокупность каналов узла называется базой каналов этого
узла.
Класс канала определяет его общее назначение. Например,
канал класса FLOAT предназначен для операций с 4–байтовыми
вещественными числами, канал класса Единица оборудования – для
учета единицы оборудования, планирования и мониторинга ее
техобслуживания. При разработке проекта могут быть созданы каналы
только предопределенных классов.
Переменные, входящие в канал, называются его атрибутами.
Атрибуты канала имеют различное назначение и различный тип
данных. Булевы атрибуты и атрибуты, которые могут принимать
только два определенных значения, называются флагами. Примером
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]