Построения средств диагностики и управления устройствами электроавтоматики на базе opc технологии
Современные автоматизированные системы управления (АСУ) технологическими процессами (ТП) предусматривают объединение всех подсистем управления отдельными участками производства и технологическими процессами в единую интегрированную систему, которая обеспечивает выполнение всех требуемых функций управления предприятием. В организации управления предприятием выделены уровни, которым соответствуют применяемые на них информационные системы (SCADA, MES, ERP, BPMS). Ключевыми функциями в работе этих информационных систем являются диагностика и управление производственными процессами. Удобными инструментом в реализации вертикали этих функций является OPC технология, предоставляющая единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами.
OPC (OLE for Process Control) — семейство программных технологий, предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами. Многие из OPC протоколов базируются на Windows-технологиях: OLE, ActiveX, COM/DCOM. Такие OPC протоколы, как OPC XML DA и OPC UA являются платформо-независимыми.
Создание и поддержку спецификаций OPC координирует международная некоммерческая организация OPC Foundation, созданная в 1994 году ведущими производителями средств промышленной автоматизации.
OPC — набор спецификаций стандартов. Каждый стандарт описывает набор функций определенного назначения. Текущие стандарты:
-
OPC DA (Data Access) — основной и наиболее востребованный стандарт. Описывает набор функций обмена данными в реальном времени с ПЛК, РСУ, ЧМИ, ЧПУ и другими устройствами.
-
OPC AE (Alarms & Events) — предоставляет функции уведомления по требованию о различных событиях: аварийные ситуации, действия оператора, информационные сообщения и другие.
-
OPC Batch — предоставляет функции шагового и рецептурного управления технологическим процессом (в соответствии с стандартом S88.01)
-
OPC DX (Data eXchange) — предоставляет функции организации обмена данными между OPC-серверами через сеть Ethernet. Основное назначение — создание шлюзов для обмена данными между устройствами и программами разных производителей.
-
OPC HDA (Historical Data Access) — в то время как OPC Data Access предоставляет доступ к данным изменяющимся в реальном времени, OPC Historical Data Access предоставляет доступ к уже сохраненным данным.
-
OPC Security — определяет функции организации прав доступа клиентов к данным системы управления через OPC-сервер.
-
OPC XML-DA (XML-Data Access) — предоставляет гибкий, управляемый правилами формат обмена данными через SOAP и HTTP.
-
OPC UA (Unified Architecture) — последняя по времени выпуска спецификация, которая основана не на технологии Microsoft COM, что предоставляет кросс-платформенную совместимость.
Рис. 33 Концепция организации коммуникационной среды диагностики и управления устройств электроавтоматики на базе OPC
Концепции организации коммуникационной среды диагностики и управления контроллеров электроавтоматики на базе OPC технологии представлена на Рис. 33.
Исходя из области применения OPC-серверов, в АСУ предприятия различают несколько уровней управления:
-
нижний уровень — обеспечивает доступ к данным и управление полевыми шины (fieldbus) и отдельными устройствами эллектроавтоматики;
-
средний уровень — предоставляет данные и управление производственными процессами в рамках выделенного участка производства или цеха ;
-
уровень АСУ ТП — предоставляет обобщенные данные и более общие функции управления технологическим процессом. Является уровнем работы и нформационных систем типа SCADA;
-
уровень АСУП — уровень приложений управления ресурсами предприятия предоставляет обобщенные данные с нижних уровней управления ТП и других производственных процессов.
Каждый из этих уровней может обслуживаться OPC-сервером, поставляя данные OPC-клиенту на том же или на более высоком уровне.
Далее рассмотрим детально представленные на Рис. 34:
Стандартные интерфейсы OPC, предоставляемые сервером;
-
Интерфейсы интеграции, их реализацию и использование в компонентах интеграции контроллеров электроавтоматики (PLC);
-
Интерфейсы программных компонентов взаимодействия с PLC на примере PLCHandler устройств электроавтоматики на базе платформы CoDeSys SP.
Рис. 34. Структура компонентов управления устройствами электроавтоматики
Рассмотрим пример реализации компонентов интеграции для предоставления доступа к диагностическим данным контроллеров CoDeSys SP клиентам OPC сервера.