02_Учебное пособие по ПОИП_

•Input/Output – сбор данных и выдача воздействий

•Control – локальные (быстрые) контуры управления:

InControl – ПО программирования контроллеров

•SCADA – сбор данных и диспетчеризация:

InTouch – ПО MMI & SCADA

InSupport – экспертная система диагностирования

•MES – Manufacturing Execution Systems – система управления производством:

InBatch – управление циклическим производством

InTrack – управление непрерывным производством

•MRP – Manufacturing Resource Planning – планирование ресур-

сов производства

2.1 Основные функции SCADA

1Сбор данных о состоянии контролируемого объекта или про-

цесса.

2Сохранение принятой информации в архивах.

3Обработка данных.

4Визуализация хода технологического процесса в форме таблиц, графиков, диаграмм, мнемосхем, в том числе – анимированных.

5Визуализация архивных данных.

6Сигнализация о нештатных ситуациях.

7Прием команд оператора и передача их для исполнения контроллерам устройств сбора данных и исполнительных механизмов.

8Регистрация событий, связанных с контролируемым технологическим процессом, состоянием системы и действиями персонала.

9Защита от несанкционированного вмешательства в функционирование SCADA-системы и в контролируемый процесс.

10Самоконтроль и самодиагностика SCADA-системы.

11Формирование сводок и других отчетных документов.

12Обмен информацией с автоматизированной системой управления предприятием.

2.2 Архитектура программных средств SCADA. Термины

OLE, Object Linking and Embedding - связывание и внедрение объек-

тов представляет собой способ обмена информацией между приложениями. OLE позволяет создавать объекты (рисунки, чертежи и текст) в одном приложении, а затем отображать эти объекты в других приложениях.

11

TCA – Telecom Computing Architecture – TeleCommunication Architec-

ture

HMI – Human Machine Interface - человеко-машинный интерфейс FSK - Frequency Shift Keying – Частотная манипуляция

COTS - Commercial Off The Shelf - готовые коммерческие продукты с полки

DB – Data Base – База данных

Development Environment – Среда разработки

Toolkit – Инструмент

OPC – OLE for Process Control SQL – Structured Query Language

DLL – Dinamic Link Library – Динамически компануемая библиотека

API – Application Programming Interface – Интерфейс прикладного про-

граммирования (набор функций предоставляемых ОС прикладным программам)

CTI - Computer Telephony Integration - Компьютерно-телефонная инте-

грация

Telephony API (TAPI) -

CTI 3rd Party - 3я сторона – Программное обеспечение

Интеграция с 3rd party - приложениями ERP / программами управления инвентаризацией / бухгалтерскими программами (например SAP, Great Plains, MAS 90/2000, Oracle, Netsuite, Quickbooks, Peachtree, и т.д.)

Интеграция с 3rd party - приложениями CRM (например SugarCRM, SalesLogix, Salesforce.com, ACT, и т.д.)

2.3 Основные характеристики SCADA

1 Компьютерная платформа: IBM PC, Power PC, Sun, VAX, HP9000…

2 Операционная система: DOS, Windows, OS-2, Unix, QNX, Solaris, Linux, HP-UX, VMS…

3Полнофункциональность.

4Открытость.

5Масштабируемость.

6Совместимость с аппаратурой ведущих производителей.

7Поддержка промышленных сетей и протоколов.

8Поддержка Internet.

9Поддержка баз данных.

10аличие встроенных баз данных реального времени.

11Встроенные языки программирования контроллеров.

12Встроенные языки программирования сценариев.

13Средства защиты и обеспечения надежности.

14Интеграция в системы управления предприятием.

13

15Количество обрабатываемых переменных.

16Быстродействие исполняющей системы.

17Техническая поддержка.

18Простота разработки и развития.

19Простота обслуживания.

20Стоимость.

СРАВНЕНИЕ SCADA-СИСТЕМ ПО СООТНОШЕНИЮ «ЦЕНА/КАЧЕСТВО»

Понятие соотношения "ЦЕНА/КАЧЕСТВО" широко используется в мире. Подразумевается, что выбирать надо продукт с наименьшей ценой в своем классе (при данном наборе функций и сопоставимым уровнем надежности), либо обладающий большей функциональностью при той же цене. Применим этот метод и к оценке

SCADA-систем.

Суть метода оценки продукта по соотношению "ЦЕНА/КАЧЕСТВО" заключается в оценке потребительских свойств конкурирующих продуктов по набору потребительских свойств с учетом ценности каждого из них. Выбор критериев может осуществляться как группой экспертов для получения обобщенной характеристики продукта, так и пользователем для индивидуальной оценки под конкретную задачу.

Метод включает в себя 3 этапа.

ЭТАП 1 ВЫБОР ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ КРИТЕРИЕВ

Вначале необходимо определиться, какие свойства SCADAсистемы важны для пользователя (цена не принимается к рассмотрению). Практика показывает, что в большинстве случаев инженеры называют следующие свойства SCADA:

• надежность – основной критерий выбора основы для системы автоматизации. Наиболее важна надежность исполнительных модулей, т.е. их способность работать продолжительное время без сбоев. При желании можно отдельно оценить надежность инструментальной системы, надежность взаимодействия отдельных модулей между собой, надежность подсистемы архивирования данных, а также защищенность исполнительных модулей от несанкционированного доступа к функциям управления или неадекватных действий персонала;

14

• драйверы УСО и контроллеров – для обобщенной оценки

желательна поддержка как можно большего количества типов устройств, а с точки зрения пользователя важна поддержка конкретного оборудования, которое предполагается использовать;

•Softlogic – система программирования контроллеров, интегрированная со SCADA – большой плюс системе. Контроллер программируется теми же средствами, что и АРМ, т.е. в тех же редакторах и на тех же стандартных языках программирования, поэтому отпадает необходимость привлечения дополнительных программистов. Кроме того, применение технологии Softlogic позволяет сократить время разработки и наладки проекта за счет автопостроения связей между контроллером и компьютером. Единая отладочная система (эмулятор) позволяет отлаживать программу контроллера, даже не имея реального устройства;

• поддержка OPC – в последнее время приобретает все большее значение, хотя пока еще далеко не все производители поставляют OPC-серверы со своим оборудованием. Поддержка всех типов взаимодействия с устройствами (драйверы, Softlogic и OPC) гарантирует пользователю решение проблем совместимости с оборудованием, в том числе с точки зрения перспектив наращивания системы;

• отладочные средства – облегчают отладку алгоритмов обработки данных в системе. Хороший встроенный отладчикэмулятор способен ускорить наладку проекта в несколько раз, причем львиную долю всей работы можно делать не связываясь с реальным оборудованием;

• производительность в реальном времени – параметр, кри-

тичный для автоматизации быстрых процессов, управления агрегатами, систем с большим потоком данных для архивирования, и особенно для масштабных распределенных систем;

• горячее резервирование – необходимая функция для автоматизации жизненно-важных участков производства и просто больших систем;

• графические возможности – современная SCADA должна обладать редактором для создания мнемосхем с использованием трехмерной графики и развитыми возможностями анимации,

15

поддержкой импорта из внешних графических файлов и возможностью работы с библиотеками элементов;

• встроенные библиотеки – способны ускорить создание гра-

фических экранов с мнемосхемами за счет использования готовых элементов. Чем больше библиотека, тем выше вероятность того, что пользователь найдет в них нужное изображение – рисунок насоса, емкости, клапана, заготовку для настройки регулятора и т.п. Использование встроенных библиотек не только сокращает время на создание экранов, но и поднимает дизайн проекта на более высокий качественный уровень;

• современные технологии (WEB, GSM) – все чаще становят-

ся основой реальных проектов распределенных систем;

• построение распределенных систем – клиент-серверная ар-

хитектура, поддержка стандартных протоколов связи и различных типов подключения, простота и прозрачность настройки обмена информацией между отдельными узлами системы автоматизации – без всего этого немыслима современная АСУТП;

• генерация отчетов – современная SCADA предоставляет

гибкие средства анализа архивных данных и подготовки отчетов. Нередко этот критерий оказывается самым важным после надежности исполнительных модулей. Хорошо, когда генератор отчетов поставляется вместе со SCADA-системой. С другой стороны, для создания отчетов можно использовать и другие возможности, например, настроить сохранение данных реального времени в стандартную базу данных, из которой брать данные для отчетов с помощью специальных утилит, написанных на языке программирования высокого уровня под конкретную задачу. С этой точки зрения особую важность приобретает поддержка стандартных интерфейсов ODBC и DDE;

• русификация – большинство зарубежных производителей,

как правило, возлагают русификацию своих продуктов на плечи региональных дистрибьюторов, поэтому локализованные версии выходят с опозданием, нестабильного качества, а перевод системы помощи задерживается еще на некоторое время. С этой точки зрения предпочтительнее выбирать отечественного производителя;

16

• документация – должна быть полной и хорошо структуриро-

ванной. Желательно наличие и печатной, и электронной версии. И что самое главное, документация должна быть полностью переведена на русский язык. Аккуратно подготовленная документация облегчает освоение системы, снимает большинство вопросов, задаваемых службе технической поддержки, помогает максимально задействовать все возможности SCADA системы;

Таблица 1 - Оценка производительности SCADA-систем

Критерии по десятибалльной системе (1 – очень плохо, 10 – отлично).

17

ЭТАП 3. ОЦЕНКА СТОИМОСТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Для оценки стоимости различных SCADA-систем полезным является ранговая система, выраженная в той же десятибалльной шкале (1 – бесплатная система, 10 – очень дорогая).

Далее создадим график "цена/производительность", где по оси Х отложены стоимостные значения, а по оси Y – взвешенные оценки производительности.

График "цена/производительность" по результатам опроса фокусгруппы приведен на рис. 1.

В верхней части графика расположены наиболее функциональные и надежные SCADA системы, а в нижней – самые маломощные; в правой части – самые дорогие, а в левой – самые дешевые. Соответственно, левая верхняя часть графика содержит наиболее привлека-

19

тельные для потребителя SCADA (ЛУЧШИЙ сегмент), а правый нижний – системам с наихудшим соотношением "ЦЕНА/КАЧЕСТВО" (сегмент - ХУЖЕ). Наклонная пунктирная линия является линией среднего товара – системы, находящиеся на ней, обладают средним соотношением "ЦЕНА/КАЧЕСТВО". Таким образом, для пользователя наиболее предпочтительным является выбор SCADA системы, максимально удаленной от линии среднего товара в лучшем сегменте.

Рисунок 1 - Оценка SCADA по критерию "ЦЕНА/КАЧЕСТВО".

Далее создадим график "цена/производительность", где по оси Х отложены стоимостные значения, а по оси Y – взвешенные оценки производительности.

График "цена/производительность" по результатам опроса фокусгруппы приведен на рис. 1.

В верхней части графика расположены наиболее функциональные и надежные SCADA системы, а в нижней – самые маломощные; в правой части – самые дорогие, а в левой – самые дешевые. Соответственно, левая верхняя часть графика содержит наиболее привлекательные для потребителя SCADA (ЛУЧШИЙ сегмент), а правый нижний – системам с наихудшим соотношением "ЦЕНА/КАЧЕСТВО" (сегмент - ХУЖЕ). Наклонная пунктирная линия является линией среднего товара – системы, находящиеся на ней, обладают средним соотношением "ЦЕНА/КАЧЕСТВО". Таким образом, для пользователя наиболее предпочтительным является выбор SCADA системы, максимально удаленной от линии среднего товара в лучшем сегменте.

20