Глава 3. Организация связи с устройствами ввода/вывода

3.1. Аппаратная и программная реализация связи

Для организации взаимодействия компьютеров с контроллерами могут быть использованы следующие аппаратные средства:

1) COM-порты. В этом случае при обмене данными используются протоколы RS-232, RS-422, RS-485.

2) Сетевые платы (карты). Использование возможно, если контроллеры снабжены интерфейсом Ethernet. Обмен данными происходит по протоколуTCP/IP.

3) Платы расширения. В этом случае протокол обмена определяется платой и может быть уникальным. В настоящее время предлагаются реализации в стандартах ISA, PCI, CompactPCI, VME.

4) Непосредственный ввод/вывод аналоговых сигналов в компьютер производится с помощью плат АЦП и ЦАП.

Для обмена данными между SCADA-системой и драйверами ввода-вывода в настоящее время используются следующие протоколы:

1) DDE (Dynamic Data Exchange - динамический обмен данными) представляет собой стандартный коммуникационный протокол, разработанный Microsoft в 1987 г. для обмена данными между приложениями Windows 2.0. Реализует взаимосвязи типа клиент - сервер между двумя одновременно исполняющимися программами.

Недостатки: ненадежность и зависимость скорости обмена от количества загруженных приложений Windows.

2) Модификации DDE:

- FastDDEпакетированныйDDE. Повышает эффективность и производительность обмена данными благодаря уменьшению общего количества DDE - пакетов, которыми клиент и сервер обмениваются между собой.

- NetDDE (Wonderware) Позволяет приложениям, запущенным на объединенных в локальную сеть компьютерах, вести DDE - обмен. Позднее NetDDE лицензируется Microsoft и поставляется в дистрибутивном пакете Windows. NetDDE допускает обмен информацией между приложениями на IBM PC и приложениями на машинах другого типа с ОС VMS или UNIX.

- Advanced DDE (Rockwell).

Недостатки данных решений главным образом связанны с унификацией:

а) для каждой SCADA-системы пишется свой драйвер для поставляемого на рынок оборудования;

б) в общем случае, два пакета не могут иметь доступ к одному драйверу в одно и то же время, поскольку каждый из них поддерживает обмен именно со своим драйвером.

3) OPC-протокол (OLE for Process Control), представляет собой применениеOLE-технологии связывания и внедрения объектов фирмыMicrosoftдля систем промышленной автоматизации. Обеспечивает универсальный механизм обмена данными между контроллерами иSCADA-системами.

Коммуникационное ПО для Windowsможет быть реализовано как:

1) статическая библиотека, используемая с традиционными языками программирования, такими как C, C++, Pascal;

2) DLL (динамическая библиотека), применяемая со всеми Windows языками программирования (Visual Basic, Visual C/C++, Delphi, LabView);

3) DDE-сервер или OPC-сервер, т.е. как отдельное приложение с возможностью настройки.

3.2. OPC-серверы

3.2.1. Общие сведения

OPC получил широкую поддержку производителей SCADA-систем и в настоящее время является стандартом обмена информацией с устройствами нижнего уровня. Производители аппаратных средств, пользуясь спецификацией OPC, имеют возможность имеют возможность разрабатывать единственный сервер ОРС для обеспечения единственного и наиболее общего способа организации доступа к данным и передачи в адрес приложений-клиентов различных производителей программного обеспечения для промышленной автоматизации. Таким образом, протокол OPC позволяет определять различные системы управления и контроля, работающие в распределенной разнородной среде на уровне объектов, устраняет необходимость использования нестандартного оборудования и драйверов, даёт больший выбор средств при разработке приложений.