Здесь можно найти учебные материалы, которые помогут вам в написании курсовых работ, дипломов, контрольных работ и рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение оригинальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение оригинальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения оригинальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, РУКОНТЕКСТ, etxt.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии так, что на внешний вид, файл с повышенной оригинальностью не отличается от исходного.

Результат поиска


Наименование:


реферат Архитектура skada системы trace mode

Информация:

Тип работы: реферат. Добавлен: 03.05.2013. Год: 2013. Страниц: 15. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


    Общие сведения
 
TRACE MODE - это одна из самых покупаемых в России SCADA-система, предназначенная для разработки крупных распределенных АСУТП широкого назначения. Система TRACE MODE создана в 1992 году и к настоящему времени имеет свыше 6500 инсталляций. Проекты, разработанные на базе TRACE MODE, работают в энергетике, металлургии, атомной, нефтяной, газовой, химической, космической и других отраслях промышленности, в коммунальном и сельском хозяйстве России. По числу внедрений в России, TRACE MODE значительно опережает зарубежные пакеты подобного класса. Имеются также внедрения в странах СНГ, странах Балтии, Анголе, Ирландии, Италии, Ираке, Китае, США.
TRACE MODE основана на инновационных, не имеющих аналогов, технологиях. Среди них: разработка распределенной АСУТП как единого проекта, автопостроение, оригинальные алгоритмы обработки сигналов и управления, объемная векторная графика мнемосхем, единое сетевое время, уникальная технология playback - графического просмотра архивов на рабочих местах руководителей. TRACE MODE - это первая интегрированная SCADA- и SOFTLOGIC-система, поддерживающая сквозное программирование операторских станций и контроллеров при помощи единого инструмента.
SCADA-система TRACE MODE содержит  средства разработки операторского  интерфейса (SCADA/HMI), программирования контроллеров (Softlogic), управления основными фондами (EAM), персоналом (HRM) и производственными процессами (MES).
Все программы, входящие в TRACE MODE, подразделяются на две группы:
    инструментальную систему разработки
    исполнительные модули (runtime).
Инструментальная система разработки содержит три редактора:
    редактор базы каналов;
    редактор представления данных;
    редактор шаблонов.
В редакторе базы каналов  создается математическая основа системы  управления: описываются конфигурации всех рабочих станций, контроллеров и УСО, а также настраиваются  информационные потоки между ними. Здесь же описываются входные  и выходные сигналы и их связь  с устройствами сбора данных и  управления; задаются периоды опроса или формирования сигналов, настраиваются  законы первичной обработки и  управления, технологические границы, программы обработки данных и  управления, осуществляется архивирование технологических параметров, сетевой обмен, а также решаются некоторые другие задачи.
Результатами работы в  этом редакторе являются математическая и информационная структуры проекта  АСУТП, которые включают в себя набор  баз каналов и файлов конфигурации для всех контроллеров и операторских станций (узлов) проекта, а также  файл конфигурации всего проекта  c расширением cmt (для версии 6 расширение — prj). Все остальные файлы проекта хранятся в рабочей директории в каталоге, имя которого совпадает с именем файла конфигурации.
В редакторе представления  данных разрабатывается графическая  часть проекта системы управления. Сначала создается статичный  рисунок технологического объекта, а затем поверх него размещаются  динамические формы отображения  и управления.
Среди этих форм присутствуют такие, как поля вывода числовых значений, графики, гистограммы, кнопки, области  ввода значений и перехода к другим графическим фрагментам и т. д.
Кроме стандартных форм отображения, TRACE MODE позволяет вставлять в проекты графические формы представления данных или управления, разработанные пользователями.
Все формы отображения  информации, управления и анимационные эффекты связываются с информационной структурой, разработанной в редакторе  базы каналов.
Для разработки шаблонов документов в состав инструментальной системы  включен редактор шаблонов.
Исполнительная  система TRACE MODE включает в себя 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, предназначенные для работы на всех уровнях систем управления, о которых говорилось выше.
Существует ряд программных  модулей, назначение которых четко  не привязано к функциям одного из перечисленных уровней систем управления.
К таким модулям  относятся:
    глобальный регистратор;
    сервер документирования;
    Web-активатор;
    GSM-активатор.
Они могут использоваться для создания как оперативного, так  и административного уровней  систем управления.
Глобальный регистратор служит для обеспечения надежного хранения архивов ТП. Он архивирует данные, посылаемые ему по сети мониторами реального времени (64 000 параметров с дискретностью 0,001 с), обеспечивает автоматическое восстановление данных после сбоя, а также может передавать архивные данные для просмотра мониторам SUPERVISOR. Глобальный регистратор может также выступать как ОРС-сервер и DDE-сервер и поддерживает обмен с базами данных через ODBC.
Для документирования технологической  информации в TRACE MODE предусмотрен специальный  модуль — сервер документирования. Документирование осуществляется по шаблонам, которые создаются в редакторе шаблонов. Время или условие генерирования документа, имя файла шаблона, а также направление вывода документа описываются в программах документирования — сценариях.
Подготовка отчетов (документов) чаще всего привязывается к астрономическому времени. Например, они могут генерироваться один раз в час, один раз в сутки, один раз в месяц или один раз  в десять минут. Кроме того, можно  установить режим подготовки документа  один раз в смену и затем  описать разбивку суток на смены.
Сервер документирования NetLink Light используется для решения задачи документирования технологической информации. Он по команде МРВ, собственному сценарию или по команде оператора интерпретирует созданные заранее шаблоны, запрашивает у МРВ необходимые данные и формирует по ним документы. Эти документы могут быть распечатаны на принтере, отправлены по E-mail или опубликованы на Web-сервере.
Утилита консоль тревог позволяет  просматривать отчет тревог разных МРВ одного проекта. Для каждого  просматриваемого отчета тревог создается  отдельное окно. В него можно выводить информацию из файла отчета тревог или сообщения, формируемые МРВ.
Любая рабочая станция  системы TRACE MODE может выступать в  качестве Web-сервера, что позволяет  управлять технологическим процессом  через Интернет (Internet). На удаленном компьютере необходимо иметь только доступ к сети Интернет и Web-браузер. Для реализации данного режима предназначен модуль Web-активатор, который используется в качестве www-шлюза для локальных систем АСУ ТП на базе TRACE MODE или для придания функций Web-сервера мониторам реального времени. Использование Web-активатора позволяет быстро превратить существующие АСУТП и АСУП в Internet/Intranet-системы без переделки баз данных реального времени (баз каналов). Доступ к данным реального времени через Web-активатор осуществляется при помощи обыкновенного браузера, работающего под любой операционной системой, позволяющей запуск виртуальной Java-машины. Информация о технологическом процессе представляется пользователю в виде анимированных мнемосхем, трендов и таблиц. Связь с серверами реального времени TRACE MODE может осуществляться практически любыми доступными средствами, например через сотовую сеть стандарта GSM, инфракрасный порт, сеть на основе интерфейса RS-232/485 или модем с использованием высоконадежного протокола TCP/IP. Можно осуществлять подключение и непосредственно через Internet. Для этого достаточно войти в Internet и набрать IP-адрес сервера TRACE MODE – подключение произойдет автоматически.
Для доступа к данным пользователю достаточно набрать Web-адрес активатора и ввести пароль, тогда весь проект загружается в удаленный компьютер  в виде Java-аппрета. Использование  стандартного языка Java при написании аппретов позволяет реализовать на удаленных компьютерах не только Windows, но и другие операционные системы, например Unix, Linux, Mac OS и т. д., а также ОС, использующиеся в карманных PC. Проект TRACE MODE поступает к пользователю в виде Java-аппрета, объем которого не превышает 300 Кбайт, что дает возможность использовать Web-активатор в сетях с низким качеством связи. Достоинством технологии Java является также повышенная безопасность. При использовании Web-активатора не требуется установка Web-серверов других производителей (например, MS IE), что выгодно отличает эту программу от решений, примененных в других SCADA.
Для обеспечения мобильных  пользователей АСУ оперативной  информацией в режиме реального  времени на базе TRACE MODE разработан программный  продукт — GSM-активатор. Он предназначен для дистанционного мониторинга и управления технологическими процессами, а также для получения оперативной технико-экономической информации при помощи сверхпортативных компьютеров handheld PC.
В реальном времени GSM-активатор  может принимать информацию от 64 000 датчиков, осуществлять супервизорное  управление, получать технико-экономическую  информацию из баз данных через сервер, использующий стандартные интерфейсы SQL/ODBC, ОРС, DDE и т. д. Вся входящая информация отображается графически в виде анимированных мнемосхем и трендов.
GSM-активатор, относящийся  к новому классу систем оперативного  управления, отражающих мировую  тенденцию к миниатюризации и  автономизации компьютерных систем, может быть использован в качестве персональной информационной системы руководителя.
К GSM-активатору проявляют  интерес нефтяные компании, электрические  и тепловые сети РАО ЕЭС и РАО  ГАЗПРОМ, коммунальные и другие службы, управляющие пространственно распределенными  объектами. GSM-активатор пригоден также  к применению в охранных службах: получение в реальном времени  информации о состоянии охраняемого  объекта может стать основой  успеха операции группы быстрого реагирования, вызванной по тревоге.
Нужно отметить, что в  последней версии TRACE MODE 6 все редакторы  системы вызываются из одной программы  — Интегрированной среды разработки (ИС). ИС – единая программная оболочка, содержащая все необходимые средства для разработки проекта. Все переменные проекта, к чему бы они ни относились — к контроллеру, к операторской станции, к управлению техобслуживанием или производством хранятся в  единой базе данных проекта. Единая база проекта устраняет лишнюю работу проектировщика по созданию, поддержке  и взаимной увязке во многом одинаковых баз переменных контроллеров и ПК, характерную для систем предыдущего  поколения.
Логическая структура  проекта полностью отделена от аппаратной части. Благодаря единому пространству распределенных переменных, переменные из разных узлов могут связываться  между собой также легко, как  и в пределах одного узла, любые  изменения, вносимые в объект, автоматически  применяются везде, где он был задействован.
 


2. Общая характеристика  программного обеспечения SCADA 
 
2.1. Основные функции SCADA-систем 

 
Программное обеспечение типа SCADA предназначено для разработки и эксплуатации автоматизированных систем управления технологическими процессами. Резонно задать вопрос: а что же все-таки первично – разработка или эксплуатация? И ответ в данном случае однозначен – первичным является эффективный человеко-машинный интерфейс (HMI), ориентированный на пользователя, т. е. на оперативный персонал, роль которого в управлении является определяющей. SCADA – это новый подход к проблемам человеческого фактора в системах управления (сверху вниз), ориентация в первую очередь на человека (оператора/диспетчера), его задачи и реализуемые им функции.  
 
Такой подход позволил минимизировать участие операторов/диспетчеров в управлении процессом, но оставил за ними право принятия решения в особых ситуациях. 
 
А что дала SCADA-система разработчикам? С появлением SCADA они получили в руки эффективный инструмент для проектирования систем управления, к преимуществам которого можно отнести:
    высокую степень автоматизации процесса разработки системы 
    управления;
    участие в разработке специалистов в области автоматизируемых 
    процессов (программирование без программирования);
    реальное сокращение временных, а, следовательно, и финансовых 
    затрат на разработку систем управления.
 
 
Прежде, чем говорить о функциональных возможностях ПО SCADA, предлагается взглянуть  на функциональные обязанности самих  операторов/диспетчеров. Каковы же эти  обязанности? Следует сразу отметить, что функциональные обязанности  операторов/диспетчеров конкретных технологических процессов и  производств могут быть существенно разными, да и сами понятия «оператор» и «диспетчер» далеко не равнозначны. Тем не менее, среди многообразия этих обязанностей оказалось возможным найти общие, присущие данной категории работников:
      регистрация значений основных технологических и хозрасчетных  
      параметров;
      анализ полученных данных и их сопоставление со сменно-суточными  
      заданиями и календарными планами;
      учет и регистрация причин нарушений хода технологического  
      процесса;
      ведение журналов, составление оперативных рапортов, отчетов 
      и других документов;
      предоставление данных о ходе технологического процесса и  
      состоянии оборудования в вышестоящие службы и т. д. 

 
Раньше в операторной (диспетчерской) находился щит управления (отсюда - щитовая). Для установок и технологических процессов с несколькими сотнями параметров контроля и регулирования длина щита могла достигать нескольких десятков метров, а количество приборов на них измерялось многими десятками, а иногда и сотнями. Среди этих приборов были и показывающие (шкала и указатель), и самопишущие (кроме шкалы и указателя еще и диаграммная бумага с пером), и сигнализирующие. В определенное время оператор, обходя щит, записывал показания приборов в журнал. Так решалась задача сбора и регистрации информации.  
 
В приборах, обслуживающих регулируемые параметры, имелись устройства для настройки задания регулятору и для перехода с автоматического режима управления на ручное (дистанционное). Здесь же, рядом с приборами, находились многочисленные кнопки, тумблеры и рубильники для включения и отключения различного технологического оборудования. Таким образом решались задачи дистанционного управления технологическими параметрами и оборудованием. 
 
Над щитом управления (как правило, на стене) находилась мнемосхема технологического процесса с изображенными на ней технологическими аппаратами, материальными потоками и многочисленными лампами сигнализации зеленого, желтого и красного (аварийного) цвета. Эти лампы начинали мигать при возникновении нештатной ситуации. В особо опасных ситуациях предусматривалась возможность подачи звукового сигнала (сирена) для быстрого предупреждения всего оперативного персонала. Так решались задачи, связанные с сигнализацией нарушений технологического регламента (отклонений текущих значений технологических параметров от заданных, отказа оборудования). 
 
С появлением в операторной/диспетчерской компьютеров было естественным часть функций, связанных со сбором, регистрацией, обработкой и отображением информации, определением нештатных (аварийных) ситуаций, ведением документации, отчетов, переложить на компьютеры. Еще во времена первых управляющих вычислительных машин с монохромными алфавитно-цифровыми дисплеями на этих дисплеях усилиями энтузиастов-разработчиков уже создавались «псевдографические» изображения - прообраз современной графики. Уже тогда системы обеспечивали сбор, обработку, отображение информации, ввод команд и данных оператором, архивирование и протоколирование хода процесса. 
 
Хотелось бы отметить, что с появлением современных программно-технических средств автоматизации, рабочих станций операторов/диспетчеров, функционирующих на базе программного обеспечения SCADA, щиты управления и настенные мнемосхемы не канули безвозвратно в лету. Там, где это продиктовано целесообразностью, щиты и пульты управления остаются, но становятся более компактными.  
 
Появление УВМ, а затем и персональных компьютеров вовлекло в процесс создания операторского интерфейса программистов. Они хорошо владеют компьютером, языками программирования и способны писать сложные программы. Для этого программисту нужен лишь алгоритм (формализованная схема решения задачи). Но беда в том, что программист, как правило, не владеет технологией, не «понимает» технологического процесса. Поэтому для разработки алгоритмов надо было привлекать специалистов-технологов, например, инженеров по автоматизации. 
 
Выход из этой ситуации был найден в создании методов «программирования без реального программирования», доступных для понимания не только программисту, но и инженеру-технологу. В результате появились программные пакеты для создания интерфейса «человек-машина» (Man/Humain Machine Interface, MMI/HMI). За рубежом это программное обеспечение получило название SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition – супервизорное/диспетчерское управление и сбор данных), так как предназначалось для разработки и функциональной поддержки АРМов операторов/диспетчеров в АСУТП. А в середине 90-х аббревиатура SCADA (СКАДА) уверенно появилась и в лексиконе российских специалистов по автоматизации. 
 
Оказалось, что большинство задач, стоящих перед создателями программного обеспечения верхнего уровня АСУ ТП различных отраслей промышленности, достаточно легко поддается унификации, потому что функции оператора/диспетчера практически любого производства достаточно унифицированы и легко поддаются формализации. 
 
Таким образом, базовый набор функций SCADA-систем предопределен ролью этого программного обеспечения в системах управления (HMI) и реализован практически во всех пакетах. Это:
    сбор информации с устройств нижнего уровня (датчиков,  
    контроллеров);
    прием и передача команд оператора/диспетчера на контроллеры и  
    исполнительные устройства (дистанционное управление объектами);
    сетевое взаимодействие с информационной системой предприятия  
    (с вышестоящими службами);
    отображение параметров технологического процесса и состояния  
    оборудования с помощью мнемосхем, таблиц, графиков и т.п. в удобной  
    для восприятия форме;
    оповещение эксплуатационного персонала об аварийных ситуациях и  
    событиях, связанных с контролируемым технологическим процессом и  
    функционированием программно-аппаратных средств АСУ ТП с регистрацией действий персонала в аварийных ситуациях.
    хранение полученной информации в архивах;
    представление текущих и накопленных (архивных) данных в виде графиков (тренды);
    вторичная обработка информации;
    формирование сводок и других отчетных документов по созданным на  
    этапе проектирования шаблонам. 
     
    К интерфейсу, созданному на базе программного обеспечения SCADA, предъявляется несколько фундаментальных требований:
    он должен быть интуитивно понятен и удобен для 
    оператора/диспетчера;
    единичная ошибка оператора не должна вызывать выдачу 
ложной команды управления на объект. 

2.2. Архитектурное  построение SCADA-систем
 
На начальном этапе развития (80-е  годы) каждый производитель микропроцессорных  систем управления разрабатывал свою собственную SCADA-программу. Такие программы  могли взаимодействовать только с узким кругом контроллеров, и  по всем параметрам были закрытыми (отсутствие набора драйверов для работы с устройствами различных производителей и средств их создания, отсутствие стандартных механизмов взаимодействия с другими программными продуктами и т. д.). 
 
C появлением концепции открытых систем (начало 90-х) программные средства для операторских станций становятся самостоятельным продуктом.  

Одной из первых задач, поставленных перед разработчиками SCADA, стала  задача организации многопользовательских  систем управления, то есть систем, способных  поддерживать достаточно большое количество АРМ пользователей (клиентов). В результате появилась клиент - сервернаятехнология или архитектура. 
 
Клиент - серверная  архитектура характеризуется наличием двух взаимодействующих самостоятельных процессов - клиента и сервера, которые, в общем случае, могут выполняться на разных компьютерах, обмениваясь данными по сети. По такой схеме могут быть построены системы управления технологическими процессами, системы обработки данных на основе
СУБД и т. п. 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
Рис. 2.1. Клиент-серверная  архитектура. 
 
Клиент-серверная архитектура предполагает, что вся информация о технологическом процессе от контроллеров собирается и обрабатывается на сервере ввода/вывода (сервер базы данных), к которому по сети подключаются АРМ клиентов.  
 
Под станцией-сервером в этой архитектуре следует понимать компьютер со специальным программным обеспечением для сбора и хранения данных и последующей их передачи по каналам связи оперативному персоналу для контроля и управления технологическим процессом, а также всем заинтересованным специалистам и руководителям. По определению сервер является поставщиком информации, а клиент – ее потребителем. Таким образом, рабочие станции операторов/диспетчеров, специалистов, руководителей являются станциями-клиентами. Обычно клиентом служит настольный ПК, выполняющий программное обеспечение конечного пользователя. ПО клиента - это любая прикладная программа или пакет, способные направлять запросы по сети серверу и обрабатывать получаемую в ответ информацию. Естественно, функции клиентских станций, а, следовательно, и программное обеспечение, различны и определяются функциями рабочего места, которое они обеспечивают.  
 
Количество операторских станций, серверов ввода/вывода (серверов БД) определяется на стадии проектирования и зависит, прежде всего, от объема перерабатываемой в системе информации. Для небольших систем управления функции сервера ввода/вывода и станции оператора (HMI) могут быть совмещены на одном компьютере. 
 
В сетевых распределенных системах средствами SCADA/HMI стало возможным создавать станции (узлы) различного функционального назначения: станции операторов/диспетчеров, серверы с функциями HMI, “слепые” серверы (без функций HMI), станции мониторинга (только просмотр без прав на управление) для специалистов и руководителей и другие.  
 
SCADA-программы имеют в своем составе два взаимозависимых модуля: Development (среда разработки проекта) и Runtime (среда исполнения). В целях снижения стоимости проекта эти модули могут устанавливаться на разные компьютеры. Например, станции оператора, как правило, являются узлами Runtime (или View) с полным набором функций человеко-машинного интерфейса. При этом хотя бы один компьютер в сети должен быть типа Development. На таких узлах проект разрабатывается, корректируется, а также может и исполняться. Некоторые SCADA-системы допускают внесение изменений в проект без остановки работы всей системы. Программное обеспечение SCADA-серверов позволяет создавать полный проект системы управления, включая базу данных и HMI. 
 
Важным аспектом в структурном построении сетевых систем управления является структура базы данных реального времени (централизованная или распределенная). Каждая из структур в SCADA/HMI-системах реализуется разными разработчиками по-разному. От реализации существенно зависят эффективность обеспечения единства и целостности базы данных, ее надежность, возможности модификации и т.д.
 
В одних случаях для доступа  к данным на компьютере-клиенте создается  «своя» база данных, копируемая с удаленных  серверов. Дублирование данных может  привести к определенным проблемам  с точки зрения целостности базы данных и производительности системы управления. При модификации базы данных с такой организацией, например, при введении дополнительной переменной потребуются изменения в каждой сетевой копии, использующей эту переменную. 
 
В других случаях компьютерам-клиентам не требуются копии баз данных. Они получают необходимую им информацию по сети от сервера, в задачу которого входит подержание базы данных. Серверов может быть несколько, и любая часть данных хранится только в одном месте, на одном сервере. Поэтому и модификация базы данных производится только на одном компьютере – сервере базы данных, что обеспечивает ее единство и целостность. Такой подход к структурному построению системы снижает нагрузку на сеть и дает еще целый ряд преимуществ. 

С точки зрения структурного построения SCADA-пакетов  различают:
    системы, обеспечивающие полный набор базовых функций HMI;
    системы, состоящие из модулей, реализующих отдельные функции HMI. 
     
    Системы, обеспечивающие полный набор базовых функций, могут комплектоваться дополнительными опциями, реализующими необязательные в применении функции контроля и управления.  
     
    Во втором случае система создается полностью модульной (сервер ввода/вывода, сервер алармов, сервер трендов, и т.д.). Для небольших проектов все модули могут исполняться на одном компьютере. В проектах с большим количеством переменных модули можно распределить на несколько компьютеров в разных сочетаниях. Вариант клиент-серверной архитектуры такой системы представлен на рис. 2.2.  
    Рис. 2.2. Архитектура модульной SCADA.
 
В клиент-серверной архитектуре  системы управления, представленной на рис. 2.2, функции сбора и хранения данных, управления алармами и трендами распределены между тремя серверами. Функция HMI реализуется на станциях-клиентах. 
Например, SCADA Citect имеет в своем составе пять функциональных модулей (серверов или клиентов): 
    I/O - сервер ввода/вывода. Обеспечивает передачу данных между физическими устройствами ввода/вывода и другими модулями Citect.
    Display - клиент визуализации. Обеспечивает операторский интерфейс: отображение данных, поступающих от других модулей ^ Citect, и управление выполнением команд оператора.
    Alarms - сервер алармов. Отслеживает данные, сравнивает их с допустимыми пределами, проверяет выполнение заданных условий и отображает алармы на соответствующем узле визуализации.
    Trends - сервер трендов. Собирает и регистрирует трендовую информацию, позволяя отображать развитие процесса в реальном масштабе времени или в ретроспективе.
    Reports - сервер отчетов. Генерирует отчеты по истечении определенного времени, при возникновении определенного события или по запросу оператора.  
     
    В одной сети можно использовать только один сервер алармов, сервер трендов и сервер отчетов. В то же время допускается использование нескольких серверов ввода/вывода (I/O Server). Количество компьютеров с установленным модулем Display (обеспечивающим операторский интерфейс) в сети практически не ограничено. 

 


      SCADA как открытая система
 
Распространение архитектуры «клиент-сервер»  стало возможным благодаря развитию и широкому внедрению в практику концепции открытых систем. Главной  причиной появления и развития концепции  открытых систем явились проблемы взаимодействия программно-аппаратных средств в локальных компьютерных сетях. Решить эти проблемы можно было только путем международной стандартизации программных и аппаратных интерфейсов. 

Рис. 3.1. Интеграция SCADA в систему управления. 

Концепция открытых систем предполагает свободное взаимодействие программных средств SCADA с программно-техническими средствами разных производителей. Это актуально, так как для современных систем автоматизации характерна высокая степень интеграции большого количества компонент. В системе автоматизации кроме объекта управления задействован целый комплекс программно-аппаратных средств: датчики и исполнительные устройства, контроллеры, серверы баз данных, рабочие места операторов, АРМы специалистов и руководителей и т. д. (рис. 3.1). При этом в одной системе могут быть применены технические средства разных производителей.  
Очевидно, что для эффективного функционирования в этой разнородной среде SCADA-система должна обеспечивать высокий уровень сетевого взаимодействия.  
Реализация этой задачи требует от SCADA-системы наличия типовых протоколов обмена с наиболее популярными промышленными сетями, такими, как Profibus, ControlNet, Modbus и другими.  
С другой стороны, SCADA-системы должны поддерживать интерфейс и со стандартными информационными сетями (Ethernet и др.) с использованием стандартных протоколов (TCP/IP и др.) для обмена данными с компонентами распределенной системы управления.  
Практически любая SCADA-система имеет в своем составе базу данных реального времени и подсистему архивирования данных. Но подсистема архивирования не предназначена для длительного хранения больших массивов информации (месяцы и годы). Информация в ней периодически обновляется, иначе для нее просто не хватит места. Рассматриваемый здесь класс программного обеспечения (SCADA - системы) предназначен для обеспечения текущей и архивной информацией оперативного персонала, ответственного за непосредственное управление технологическим процессом. 
Информация, отражающая хозяйственную деятельность предприятия (данные для составления материальных балансов установок, производств, предприятия в целом и т. п.), хранится в реляционных базах данных (РБД) типа Oracle, Sybase и т. д. В эти базы данных информация поставляется либо с помощью ручного ввода, либо автоматизированным способом (посредством SCADA-систем). Таким образом, выдвигается еще одно требование к программному обеспечению SCADA - наличие в их составе протоколов обмена с типовыми базами данных. 
 
Наиболее широко применимы два механизма обмена: 

    ODBC (Open Data Base Connectivity - взаимодействие с открытыми базами данных) – международный стандарт, предполагающий обмен информацией с РБД посредством ODBC-драйверов. Как стандартный протокол компании Microsoft, ODBC поддерживается и наиболее распространенными приложениями Windows;
 
    SQL (Structured Query Language) – язык структурированных запросов.
Программное обеспечение SCADA должно взаимодействовать с контроллерами  для обеспечения человеко-машинного  интерфейса с системой управления (рис. 2.3). К контроллерам через модули ввода/вывода подключены датчики технологических параметров и исполнительные устройства (на рис. 2.3 не показаны).
 
Информация с датчика записывается в регистр контроллера. Для ее передачи в базу данных SCADA-сервера  необходима специальная программа, называемая драйвером. Драйвер, установленный  на сервере, обеспечивает обмен данными  с контроллером по некоторому физическому  каналу. Но для реализации обмена необходим  и логический протокол. 
 
После приема SCADA-сервером сигнал попадает в базу данных, где производится его обработка и хранение. Для отображения значения сигнала на мониторе рабочей станции оператора информация с сервера должна быть передана по сети клиентскому компьютеру. И только после этого оператор получит информацию, отображенную изменением значения, цвета, размера, положения и т. п. соответствующего объекта операторского интерфейса. 
 
Большое количество контроллеров с разными программно- аппаратными платформами и постоянное увеличение их числа заставляло разработчиков включать в состав SCADA-системы большое количество готовых драйверов (до нескольких сотен) и инструментарий для разработки собственных драйверов к новым или нестандартным устройствам нижнего уровня. 
 
Для взаимодействия драйверов ввода/вывода и SCADA до недавнего времени использовались два механизма (рис. 3.2): 

    DDE (Dynamic Data Exchange - динамический обмен данными); 
     
    о бмен по собственным (известным только фирме-разработчику) протоколам.
 
Рис. 3.2. Обмен информацией с помощью DDE-протокола. 
 
Взамен DDE компания Microsoft предложила более эффективное и надежное средство передачи данных между процессами – OLE (см. ниже). А вскоре на базе OLE появился новый стандарт OPC, ориентированный на рынок промышленной автоматизации.
    OPC-интерфейс
 
 OPC – это аббревиатура от OLE for Process Control (OLE для управления процессами). Технология OPC основана на разработанной компанией Microsoft технологии OLE (Object Linking and Embedding – встраивание и связывание объектов). Под объектами здесь подразумеваются так называемые компоненты, которые представляют собой готовые к использованию мини-приложения. Встраивая и связывая эти компоненты, можно разрабатывать приложения компонентной архитектуры. Этот новый подход к разработке приложений, предложенный компанией Microsoft, получил название технологии COM (Component Object Model – модель компонентных объектов). Теперь приложение-клиент может удаленно вызывать те или иные функции этих объектов так, как будто объекты находятся «рядом». Объект может находиться и в самом деле рядом (в адресном пространстве приложения) - тогда это просто СОМ.  
OPC представляет собой коммуникационный стандарт, поддерживающий взаимодействие между полевыми устройствами, контроллерами и приложениями разных производителей. Стандарт OPC описывает компонентные объекты, методы и свойства (базирующиеся на технологии OLE/COM) для серверов данных реального времени, таких как PLC, DCS, систем архивирования данных и других, и обеспечивает передачу информации, содержащейся на этих серверах, стандартным OLE-клиентам. 
 
Стандарт состоит из трех основных спецификаций: 
 
- доступ к данным реального времени (Data Access); 
 
- обработка тревог и событий (Alarms & Events); 
 
- доступ к историческим данным (Historical Data Access). 
 

 


      Интегрированные SCADA-системы
 
Одним из наиболее значимых факторов развития SCADA-систем становится то, что некоторые  ведущие производители расширяют функции SCADA «по вертикали» иерархии многоуровневой системы управления. 
 
С одной стороны, идет расширение функций в сторону непосредственного управления технологическими процессами (автоматическое регулирование и программно-логическое управление). Функции непосредственного управления реализуются в пакетах прикладных программ как для контроллеров, построенных на основе PC-совместимых контроллеров (SoftPLC), так и для компьютерной реализации функций непосредственного управления (SoftControl). 
 
Широкое использование IBM PC платформы в контроллерах (softlogic) началось в 90-х годах ХХ века и было обусловлено многими факторами, один из которых – лучшее соотношение «производительность - цена». А для России того времени это было определяющим. И вот отечественная фирма AdAstrA интегрирует свою SCADA-систему с системой программирования PC-контроллеров. Так появилась новая технология сквозного программирования компонентов нижнего и верхнего уровней АСУТП. 
 
Говоря о компьютерной реализации функций непосредственного автоматического управления технологическим процессом, следует отметить, что практически все известные инструментальные SCADA-системы обеспечивают эту возможность. Хотя такое совмещение и позволяет экономить на аппаратных средствах, оно может иметь ряд негативных последствий. Во-первых, операционная система операторской станции может не обеспечить необходимую для конкретного технологического процесса скорость реакции SCADA-системы. Во-вторых, никто не гарантирован от «зависания» системы, хотя для некоторых объектов (инерционных) это может быть и не критично. 
 
С другой стороны, первичная информация, собранная SCADA-системами от технологических установок и производств для принятия оперативных (тактических) решений на уровне операторов/диспетчеров, должна быть доступна в реальном времени всем уровням управления с целью ее анализа и принятия управленческих (стратегических) решений. Но до недавнего времени в силу различных причин (подробнее см. главу 4) эта задача не была решена, что являлось существенным тормозом повышения эффективности предприятий. 
 
Для ее решения на рынке программных продуктов стал появляться новый класс программного обеспечения – интегрированные пакеты промышленной автоматизации. В этих пакетах SCADA/HMI является лишь одним из компонентов. Другой важнейший компонент таких систем – базы данных реального времени или архивы исторических данных, предназначенные для хранения огромных массивов информации с возможностью доступа к ней с различных АРМ. Сюда же можно отнести специализированные пакеты для управления периодическими процессами, для выявления и минимизации простоев оборудования, для просмотра производственной информации с помощью Интернет-технологий и т. п. 
 
К классу интегрированных систем можно отнести такие программные продукты ведущих производителей SCADA, как FIX Dynamics (Intellution/GE Fanuc), FactorySuite 2000 (Wonderware) и другие. Эти системы представляют собой мощные программные комплексы, обеспечивающие интеграцию системы управления производством в целом. Использование в системах разных уровней единого стиля оформления, единой терминологии, инструментария, служебных средств и т. д. значительно облегчают разработчикам проектирование систем, а предприятиям - их освоение и эксплуатацию. 

 


      Надежность SCADA-систем

    и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением оригинальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.