Руководства, Инструкции, Бланки

Scada Intouch Руководство img-1

Scada Intouch Руководство

Рейтинг: 4.5/5.0 (1829 проголосовавших)

Категория: Руководства

Описание

Сборник Книг SCADA системы

Сборник Книг SCADA системы.

Скачать файл (78,86 Мб)

Архив содержит следующие файлы:
Trace Mode 6.06 Справочная система
InTouch.Программное обеспечение HMI SCADA, учебное руководство.pdf
Trace Mode 6 Руководство пользователя. Том 2. 2008.djvu
Trace Mode 6.06 Pro. Сводная таблица по атрибутам каналов.xls
Андреев Е.Б. Проектирование систем управления в SCADA - пакете InTouch7.0. Компьютерный практикум. 2001.doc
Андреев Е.Б. Куцевич Н.А. Scada-системы Взгляд изнутри. 2004.djvu
Барашко О.Г. Автоматика, автоматизация и автоматизированные системы управления. 2011.pdf
Димаки А.В. Разработка автоматизированного рабочего места оператора технологического оборудования в системе GENESIS 32. 2010.pdf
Кузяков О.Н. Шелест А.А. Проектирование АСУ ТП с использованием инструментального пакета Тrace Mode 6.05. 2008.doc
Куличенко Т.А. Морозов А.С. Проектирование SCADA-системы на базе пакета GENIE и контроллеров ADAM-4000. 2003.doc
Лопатин А.Г. Киреев П.А. Методика разработки систем управления на базе SCADA системы Trace Mode. 2007.pdf
Медведев А.Е. Чупин А.В. Автоматизация производственных процессов.2009.doc
Мезенцев А.А. Павлов В.М. Байструков К.И. Техническое и программное обеспечение лабораторного комплекса Организация пультов управления современных АСУ ТП. 2011.pdf
Начальный курс по PCS 7. Часть 2. 2005.pdf
Пьявченко Т.А. Проектирование АСУТП в SCADA-системе. 2007.pdf
Скороспешкин В.Н. Автоматизированные информационно-управляющие системы. Курс лекций. 2009.doc
Федоренко Д.Ю. Программирование OPC клиентов на C++ и C#. Часть 1. OPC DA.pdf
Федоренко Д.Ю. Программирование OPC клиентов на C++ и C#. Часть 2. OPC HDA 2.pdf

Превью из Википедии

SCADA (аббр. от англ. supervisory control and data acquisition, диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью АСУ ТП, АСКУЭ, системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т. д. SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени. Данное программное обеспечение устанавливается на компьютеры и, для связи с объектом, использует драйверы ввода-вывода или OPC/DDE серверы. Программный код может быть как написан на языке программирования (например на C++), так и сгенерирован в среде проектирования.

Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogic.

Термин «SCADA» имеет двоякое толкование. Наиболее широко распространено понимание SCADA как приложени

Информация с сайта https://ru.wikipedia.org/wiki/SCADA

Другие статьи

Использование OPC-сервера на примере SCADA-системы InTouch - тема научной статьи по общим и комплексным проблемам естественных и точных наук, читайте

Использование OPC-сервера на примере SCADA-системы InTouch Текст научной статьи по специальности « Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук »

Скопируйте отформатированную библиографическую ссылку через буфер обмена или перейдите по одной из ссылок для импорта в Менеджер библиографий.

Халимов Руслан Маратович Использование OPC-сервера на примере SCADA-системы InTouch // Альманах современной науки и образования. 2012. №4. URL: http://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-opc-servera-na-primere-scada-sistemy-intouch (дата обращения: 26.08.2016).

Халимов Руслан Маратович "Использование OPC-сервера на примере SCADA-системы InTouch" Альманах современной науки и образования (2012). URL: http://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-opc-servera-na-primere-scada-sistemy-intouch (дата обращения: 26.08.2016).

Халимов Руслан Маратович (2012). Использование OPC-сервера на примере SCADA-системы InTouch. Альманах современной науки и образования URL: http://cyberleninka.ru/article/n/ispolzovanie-opc-servera-na-primere-scada-sistemy-intouch (дата обращения: 26.08.2016).

Скопируйте отформатированную библиографическую ссылку через буфер обмена или перейдите по одной из ссылок для импорта в Менеджер библиографий.

Халимов Руслан Маратович Использование OPC-сервера на примере SCADA-системы InTouch // Альманах современной науки и образования. 2012. №4 С.225-227.

Халимов Руслан Маратович "Использование OPC-сервера на примере SCADA-системы InTouch" Альманах современной науки и образования (2012).

Халимов Руслан Маратович (2012). Использование OPC-сервера на примере SCADA-системы InTouch. Альманах современной науки и образования

Создание учебного проекта в SCADA-системе InTouch

Создание учебного проекта в SCADA-системе InTouch Содержание работы

В дипломной работе приведены результаты создания учебного проекта в SCADA-системе InTouch, который планируется использовать как учебное пособие для изучения студентами SCADA-систем.

Дипломная работа содержит пояснительную записку из страниц текста, таблиц, рисунка, литературных источника и графическую часть из 9 листов формата A1.

3 Работа с WindowMaker

С помощью различных параметров модулей WindowMaker и WindowViewer можно произвести настройку функциональных возможностей и окончательного внешнего вида разрабатываемого приложения. Например, можно определить, какие меню будут доступны в WindowViewer, или задать вывод названия компании в строке заголовка приложения и т. п. [40, 41, 46]

3.1 Работа с окнами WindowMaker

На практике приложение InTouch, как правило, составляется из многочисленных окон, отображающих различные графические и текстовые объекты. Когда вы создаете новое окно в WindowMaker, вам потребуется определить для такого окна некоторые свойства, такие как цвет фона, заголовок, положение на экране и т. д.

3.1.1 Создание окна

а) Теперь создадим наше первое окно.

1) Находясь в WidowMarker, выберите меню File | New Window … (Ctrl+N), или щелкните на иконке New Window на панели инструментов. Этим вызывается диалоговое окно Window Properties (свойства окна) (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Окно Window Properties

2) В поле Name введите имя, которое нужно видеть в названии нового окна. Название может быть длиной до 32 символов, включая пробелы, знаки препинания и любой другой символ клавиатуры, за исключением кавычек (“).

Для нашего упражнения введем имя окна BoilingHops (варка хмеля). В дальнейшем мы создадим процесс “Пивоваренный завод”.

3) В поле Comment введите любые комментарии, которые вы хотите (при желании) связать с окном. Информация комментариев служит только для вашего сведения и не используется приложением.

4) Нажмите на поле Window Color. чтобы выбрать цвет для фона окна. Появится цветовая палитра.

5) Нажмите на цвет, который хотите использовать для фона окна.

6) Выберите нужный Window Type. Существует три типа окна:

Окно типа Replace (замещающее) заменяет любое окно (окна) (включая всплывающие), до которого оно дотронется при появлении. Любое задетое окно автоматически удаляется с экрана и связанные с ним тэги больше не опрашиваются.

Окно типа Overlay (перекрывающее) появляется поверх показываемого в данный момент окна (окон) (кроме всплывающих). Когда закрывается перекрывающее окно, те окна, которые за ним были спрятаны, появляются вновь. Щелчок по видимой части окна, которое находится под перекрывающим окном, вызовет перенос данного окна на передний план, как активного.

Окно типа Popup (всплывающее) похоже на перекрывающее окно, только оно остается всегда впереди всех других открытых окон, даже если щелкнуть по другому окну. Всплывающие окна обычно требуют ответа от пользователя для того, чтобы удалить окно (например, подтвердить аларм).

7) Выберите для окна тип рамки (Frame Style ). Существует три типа рамки:

Single – окно с 3-х мерной рамкой, которое может иметь название и средства изменения размера Size Controls .

Double – окно с 3-х мерной рамкой, которое не имеет названия и не может быть изменено с помощью Size Controls .

None – окно без рамки, которое не может быть изменено с помощью Size ControlsSize Controls оно становится окном с 3-х мерной рамкой, которое может быть изменено в размере).

8) Выберите Title Bar. если хотите, чтобы окно имело заголовок. Заголовок окна также используется для его перемещения – зацепить мышью за строку заголовка и перетащить.

9) Выберите Size Controls. если хотите, чтобы пользователь имел возможность изменить размеры окна в WindowViewer.

10) В группе Dimensions введите значения в пикселях для каждой из координат окна:

X Location – число пикселей между левым краем области разработки WindowMaker и левым краем определяемого окна.

Y Location – число пикселей между верхним краем области разработки WindowMaker и верхним краем определяемого окна.

Window Width – ширина окна в пикселях.

Window Height – высота окна в пикселях.

11) Нажмите Scripts. чтобы открыть редактор Window Script. Существует три типа сценариев, которые можно применить к окну:

On Show – выполняется при первом открытии окна.

While Showing – выполняется непрерывно с заданным интервалом, пока окно открыто.

On Hide – выполняется, когда окно свернуто.

12) Щелкните на кнопке OK. Тип окна, логика и свойства всегда могут быть изменены, если окно открыто, командой Window | Window Properties в WindowMaker .

3.2Работа с графическими объектами

Как только вы создали новое окно в приложении, его можно заполнять графическими объектами. WindowMaker предоставляет многочисленные инструменты для редактирования и размещения графических объектов, которые вы рисуете и вставляете в окна [40, 46].

Теперь, когда у Вас есть окно на экране, должна быть видна панель инструментов WindowMaker.

а) В этом упражнении мы нарисуем резервуар для варки хмеля.

1) Для начала выберите инструмент Rounded Rectangle (скругленный прямоугольник) на панели инструментов и нарисуйте в Вашем окне резервуар для варки хмеля. Выбрав инструмент, просто нажмите и удерживайте левую кнопку, пока Вы тащите мышь, чтобы сформировать скругленный прямоугольник (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Графическое изображение прямоугольника

2) Теперь Вы сможете изменить форму объекта, если щелкнете на нем и потащите за любой из маленьких квадратиков (маркеров), которые появятся вдоль границ объекта. Чтобы переместить объект, просто потащите его, "зацепившись" где-либо внутри границ.

3) Чтобы увеличить радиус скругления угла прямоугольника, удерживайте нажатой клавишу Shift и нажимайте клавишу “+” (на цифровой клавиатуре). Чтобы уменьшить радиус скругления угла прямоугольника, держите нажатой клавишу Shift и нажимайте клавишу “-”. Убедитесь, что ключ Num Lock выключен.

а) Сейчас мы создадим клапан для хмеля.

1) Выберите инструмент Poligon (многоугольник). Один раз щелкните (и отпустите кнопку мыши), чтобы зацепить инструмент, а затем тащите мышь вниз, чтобы создать прямую сторону треугольника.

2) Нарисуйте треугольник. Вы можете щелкнуть дважды и InTouch замкнет объект за Вас.

После того, как ломаная линия изначально нарисована и выбор с нее снят, ее форму можно изменить, только если выбрать вновь и вызвать команду Edit | Reshape Object (Ctrl+R).

3) Чтобы создать вторую половину клапана, щелкните по инструменту DuplicateSelection(s) (дублировать), когда выбран треугольник.

4) Нажмите клавишу F7 чтобы перевернуть треугольник по горизонтальной оси (или выполните команду Arrange | Flip Horizontal ) (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 – Графическое изображение треугольника

5) Пока дублированный объект все еще выбран, используйте клавиши стрелок влево, вправо, вверх и вниз на Вашей клавиатуре, чтобы поместить обе половинки клапана рядом.

б) Теперь нам нужно поместить стержень на клапан.

1) Выберите инструмент Rectangle (прямоугольник) и нарисуйте стержень. И опять используйте клавиши со стрелками, чтобы правильно разместить стержень.

2) Для лучшего вида Вы можете поместить стержень за клапан. Для этого щелкните по инструменту Send to Back (на задний план), когда выбран стержень (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 – Графическое изображение стержня

в) Наконец, нам нужно поместить вентиль на клапан.

1) Используйте инструмент Ellipse (эллипс) для создания вентиля и поместите его на вершину стержня (рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 – Графическое изображение вентиля

Но клапан составлен из четырех отдельных объектов. Для того, чтобы предложить системе InTouch рассматривать эти разные компоненты как один общий объект, нам необходимо выбрать каждый отдельный объект и сделать из один общий.

2) Пока Вы удерживаете клавишу Shift нажатой, выделите все объекты из состава клапана (всего четыре объекта). Щелкните по инструменту Make Symbol (собрать символ), в результате чего появится единый объект.

Intouch scada учебное руководство

Intouch scada учебное руководство

Справочник телефонных номеров северодонецк
С их помощью можно без проблем найти нужный дом на карте, а также посмотреть жилой это дом или административный.

Образец резюме бортпроводника
Заполнять нужно разборчивым почерком и без ошибок (исправлений) только черными, фиолетовыми или синими чернилами, русскими или латинскими буквами.

Стиральная машина дэу инструкция
Так выглядит барабан: Как видно на фотографии, он весь покрыт маленькими отверстиями, через которые в процессе стирки выделяются пузырьки воздуха.

Днепр мт 9 руководство
В начале 2011 года проведены комплексные испытания старта.

Скачать учебник мчп дмитриева
Содержание права собственности, виды имущества, которое может находиться в собственности граждан, юридических лиц и государства, определяется государством автономно.

Руководство по эксплуатации telwin energy 650 start
Telwin предлагает авангардные решения, современные и технологически усовершенствованные, улучшающие производство, сокращающие сроки техобслуживания, снижающие стоимость эксплуатации, гарантируя постоянно высокие эксплуатационные характеристики в любых рабочих условиях.

Запрос в психоневрологический диспансер образец
Файл загружен: Рейтинг: Тема: Организация работы в психоневрологическом диспансере.

Pumpmaster 760 инструкция
Serving as the superior firepower in this hybrid, the Crosman 760 Pump can be loaded with .177 caliber pellets.

Руководство по ремонту д260
На сегодня предложение находится в статусе "в наличии".

Реализация окна в режиме ALMOBJ средствами SCADA-системы Wonderware InTouch

Реализация окна в режиме ALMOBJ средствами SCADA-системы Wonderware InTouch Техническое задание на курсовое проектирование Задание № 5 Общее описание. В рамках курсового проекта необходимо разобраться и реализовать некоторое окно в режиме ALMOBJ средствами SCADA-системы Wonderware InTouch. Требования к функциональности проекта. Необходимо разработать некое окно в режиме ALMOBJ. При разработке разрешается использовать два тега с установленными для них приоритетами: HiHi - 100; Hi - 10; Lo - 10; LoLo - 100. Также разрешается использовать неограниченно количество кнопок для реализации условий, заданных заказчиком, а именно: 1. Переключать режим ALMOBJ из History в Summary и наоборот. 2. Показывать All, Ack, unAck alarm 3. Иметь возможность квитировать строки (в режиме Summary) 4. Иметь возможность выбрать приоритет отображаемых строк. Примерный вид окна: Цель работы В рамках курсового проекта необходимо разобраться и реализовать некоторое окно в режиме ALMOBJ средствами SCADA-системы Wonderware InTouch. 1. Описание средства реализации Курсовой проект реализуется средствами SCADA-системы InTouch версии 10.5, функционирующей в демонстрационном режиме. Данный режим имеет следующие ограничения: • Возможно использование не более 32 тегов; • Время функционирования среды исполнения не более 120 минут; • Отсутствует возможность создания пользовательских функций; • Отсутствует возможность создания пользовательских типов данных. Для реализации задания на курсовое проектирования используются следующие возможности SCADA-системы: · Окно типа Replace · Тэги типа integer · Графические примитивы · Элементы Wizards · Функции типа Misc… 1.1 Окна, типа Replace и Overlay Любое приложение InTouch состоит из множества окон с графическими и текстовыми объектами. В нашем проекте используется одно окно типа Replace: Replace (заменяющее) - перекрывает все имеющиеся окна. 1.2 Тэги Создание любого проекта целесообразно начинать не с разработки графических дисплеев - мнемосхем, а с создания базы данных. База данных InTouch представляет собой библиотеку тэгов. Тэг - это запись в базе данных, содержащая информацию о параметре процесса. В своей работе я использую 1 тэг типа integer: MemoryInteger (внутренняя целая) - 32-битное целое число. 1.3 Графические примитивы Графический интерфейс WindowMaker (среда разработки приложений в InTouch) соответствует стандарту интерфейсов Windows. Он включает в себя меню, инструментальные панели, Application Explorer, строку статуса (состояний), линейку и рабочее поле. Вид интерфейса: 1.4 Элементы Wizards Панель Wizard/ActiveX по умолчанию содержит только один инструмент - доступ к диалогу Wizard Selection для вставки wizard - средств в окна. В курсовом проекте нам потребовалось использовать Distributed Alarm Display. Вид дисплея в приложении: 1.5 Функции типа Misc… В пакете InTouch имеется набор встроенных функций, которые могут быть связаны с командами или использованы в скриптах для выполнения самых различных задач. В данной работе мы использовали функции типа Misc…: Misc. - функции для работы с алармами распределенных систем. 2. Принципы построения системы 2.1 Общие положения Реализуемое программное обеспечение представляет собой совокупность взаимодействия дисплея, вертикальных движков и кнопок управления отображаемой информации на дисплее. Программное обеспечение состоит из следующих модулей: • Гарфическое окно с Distributed Alarm Display • Модуль переключения режимов из Historical в Summary • Модуль отображения алармов (все, подтвержденные, неподтверждённые) • Модуль подтверждения алармов • Модуль выбора приоритета отображаемых алармов • Два вертикальных движка Vertical Slider. 2.2 Окно с дисплеем, кнопками управления и графическими элементами На окне программы отображаются: • Гарфическое окно с Distributed Alarm Display • Кнопки переключения режимов из Historical в Summary • Кнопки отображения алармов (все, подтвержденные, неподтверждённые) • Кнопки подтверждения алармов • Кнопки выбора приоритета отображаемых алармов • Два вертикальных движка Vertical Slider. 2.3 Модуль переключения режимов из Historical в Summary Управление происходит посредством однократного нажатия левой клавиши мышки. Задачей модуля является: Менять режим отображения Alarm Display с Historical на Summary и наоборот. 2.4 Модуль отображения алармов Управление происходит посредством однократного нажатия левой клавиши мышки. Задачей модуля является: Показать на Alarm Display все алармы, подтверждённые или неподтверждённые. 2.5 Модуль подтверждения алармов Управление происходит посредством однократного нажатия левой клавиши мышки. Задачей модуля является: Подтвердить аларм в режиме Summary. 2.6 Модуль выбора приоритета отображаемых алармов Управление происходит посредством однократного нажатия левой клавиши мышки. Задачей модуля является: Позволяет выбрать отображение алармов на Alarm Display по значению приоритета. 2.7 Два вертикальных движка Vertical Slider Управления происходит с помощью мыши. Нужно зажать левую клавишу на бегунке и перемещать мышь вверх или вниз. Задачей модуля является: Создание Алармов. 3. Реализация функциональности программного обеспечения 3.1 Используемые переменные В таблице 1 приведены используемые в системе тэги и их описание. Таблица 1 3.2 Графическое окно с Alarm Display Внешний вид окна приведён в приложении 2. Тип окна - Replace. На окне располагаются следующие элементы: · Distributed Alarm Display - некий дисплей, на котором в форме таблицы отображаются алармы. · Два вертикальных движка Vertical Slider - представляют шкалу с нанесенной на ней разметкой и градуировкой, а также бегунок для установления нужного значения. · 10 кнопок управления. Кнопка представляет собой серый прямоугольник с надписью, которая соответствует функции, которую она выполняет. 3.3 Кнопки управления Приложение имеет 10 кнопок управления, каждая из которых выполняет определённую задачу: 3.3.1 Переключать режим ALMOBJ из History в Summary и наоборот Выполнения данной задачи организованно с помощью двух кнопок: Первая кнопка имеет название "Режим Historical" Алгоритм работы: В свойстве Touch Pushbuttons Action On Left Click/Key Down с помощью функции almQuery () относящейся к функциям Misc…: almQuery ("ALMOBJ_1", "\intouch! $system", 1, 999, "ALL", "Hist"); Вторая кнопка имеет название "Режим Summary" Алгоритм работы: В свойстве Touch Pushbuttons Action On Left Click/Key Down с помощью функции almQuery () относящейся к функциям Misc…: almQuery ("ALMOBJ_1", "\intouch! $system", 1, 999, "ALL", "Summ"); 3.3.2 Показывать все (ALL), подтверждённые (ACK), неподтверждённые (UNACK) алармы Выполнение данной задачи организованно с помощью трёх кнопок: Первая кнопка имеет название "Показать все алармы" Алгоритм работы: В свойстве Touch Pushbuttons Action On Left Click/Key Down с помощью функции almQuery () относящейся к функциям Misc…: almQuery ("ALMOBJ_1", "\intouch! $system", 1, 999, "ALL", "Hist"); Вторая кнопка имеет название "Показать подтверждённые алармы" Алгоритм работы: В свойстве Touch Pushbuttons Action On Left Click/Key Down с помощью функции almQuery () относящейся к функциям Misc…: almQuery ("ALMOBJ_1", "\intouch! $system", 1, 999, "ACK", "Hist"); Третья кнопка имеет название "Показать неподтверждённые алармы" Алгоритм работы: В свойстве Touch Pushbuttons Action On Left Click/Key Down с помощью функции almQuery () относящейся к функциям Misc…: almQuery ("ALMOBJ_1", "\intouch! $system", 1, 999, "UNACK", "Hist"); 3.3.3 Иметь возможность квитировать строки (в режиме Summary) Выполнение данной задачи организованно с помощью трёх кнопок. Первая кнопка позволяет квитировать аларм который появляется в результате возникновения критических значений переменной RealTag. Имеет название "Подтвердить Аларм для RealTag" Алгоритм работы: В свойстве Touch Pushbuttons Action On Left Click/Key Down с помощью функции Ack () относящейся к функциям Misc…: Ack RealTag; Вторая кнопка позволяет квитировать аларм который появляется в результате возникновения критических значений переменной IntTag. Имеет название "Подтвердить Аларм для IntTag" Алгоритм работы: В свойстве Touch Pushbuttons Action On Left Click/Key Down с помощью функции Ack () относящейся к функциям Misc…: Ack IntTag; Третья кнопка позволяет квитировать все алармы. Имеет название "Подтвердить все Алармы" Алгоритм работы: В свойстве Touch Pushbuttons Action On Left Click/Key Down с помощью функции almAckAll () относящейся к функциям Misc…: almAckAll ("AlmObj_1", "Acknoledge"); 3.3.4 Иметь возможность выбрать приоритет отображаемых строк Выполнение данной задачи организованно с помощью двух кнопок, так как в данном проекте существует всего два приоритета: 10 - для нижнего и верхнего критического значения, 100 - для нижнего и верхнего предупредительного значения. Первая кнопка имеет название "Приоритет отображаемых алармов 10" Алгоритм работы: В свойстве Touch Pushbuttons Action On Left Click/Key Down с помощью функции almQuery () относящейся к функциям Misc…: almQuery ("ALMOBJ_1", "\intouch! $system", 10, 10, "ALL", "Hist"); Первая кнопка имеет название "Приоритет отображаемых алармов 100" Алгоритм работы: В свойстве Touch Pushbuttons Action On Left Click/Key Down с помощью функции almQuery () относящейся к функциям Misc…: almQuery ("ALMOBJ_1", "\intouch! $system", 100, 100, "ALL", "Hist"); 4. Пользовательский интерфейс 4.1 Запуск приложения Приложение запускается посредством SCADA - системы Wonderware InTouch при помощи кнопки Runtime. При запуске у пользователя открывается окно "OKNO 1" - окно с Alarm Display 4.2 Начало работы с приложением Рис. 2 - Общий вид приложения 1. Alarm Display 2. Два вертикальных движка Vertical Slider 3. Кнопки управления 4.2 Работа с приложением 4.2.1 Управления вертикальными движками Vertical Slider и отображение алармов. Управления происходит с помощью мыши. Нужно зажать левую клавишу на бегунке и перемещать мышь вверх или вниз. При установке значений в интервале от 51 до 100 и от 400 до 449 переменных RealTag и IntTag на Alarm Display будут появляться ошибки нижнего и верхнего предупредительного уровня соответственно. При установке значений в интервале от 0 до 50 и от 450 до 500 переменных RealTag и IntTag на Alarm Display будут появляться ошибки нижнего и верхнего критического уровня соответственно. Рис. 3 - Управления вертикальными движками Vertical Slider и отображение алармов. 4.2.2 Режимы Historical и Summary Для отображения информации об алармах в InTouch предусмотрены два типа объектов (окон): Alarm Summary (текущие алармы) и Alarm History (архивная сводка алармов). Переключение между режимами осуществляется с помощью кнопок "Режим Historical" и "Режим Summary" Рис. 4 - кнопки управления режимами При нажатии на кнопку "Режим Summary" мы увидим только текущие алармы: Рис. 5 - текущие алармы При нажатии на кнопку "Режим Historical" мы увидим все алармы: Рис. 6. - все алармы 4.3.3 Режимы отображения алармов на Alarm Display Данное приложение позволяет показать на Alarm Display все алармы, только подтверждённые, только не подтверждённые, с приоритетом аларма 10, с приоритетом аларма 100. Отображение всех алармов, только подтверждённых или только не подтверждённых осуществляется с помощью кнопок: "Показать все Алармы", "Показать подтверждённые Алармы", "Показать неподтверждённые Алармы" Рис. 7 - Кнопки управления отображаемых алармов За показ алармов по приоритету отвечают кнопки: "Приоритет отображаемых алармов 10" и "Приоритет отображаемых алармов 100" Рис.8 - Кнопки управления отображаемых алармов по приоритету 4.3.4 Подтверждение алармов (только для режима Summary) В приложении имеется интерфейс для подтверждения алармов. Он организован по средствам трёх кнопок: "Подтвердить Аларм для RealTag", "Подтвердить Аларм для IntTag", "Подтвердить все Алармы" Рис. 9 - кнопки подтверждение алармов. При нажатии на кнопку "Подтвердить Аларм для RealTag", подтверждён будет только аларм, относящийся к этой переменной: Рис.10 - статус изменился на подтверждённый (ACK) Для двух других кнопок алгоритм работы точно такой же. 4.3 Завершение работы с приложением Завершить работу пользователь может в любой момент, просто закрыв его, выйдя из окна Runtime. Вывод Благодаря проделанной работе мы ознакомились с SCADA - системой Wonderware InTouch, изучили особенности работы в данной системе, а так же реализовали некоторое окно в режиме ALMOBJ средствами SCADA-системы Wonderware InTouch. Литература 1. Wonderware InTouch Users Guide 2. Wonderware Intouch Reference Guide 3. Руководство по алармам и событиям в InTouch® HMI 4. Проектирование систем управления в SCADA - пакете InTouch Приложения

Приложение 1. Оригинал технического задания с подписью преподавателя

Приложение 2. Внешний вид интерфейса

Размещено на Allbest.ru

Скачать программы InTouch 10

InTouch 10.0 Описание торрента

InTouch 10.0
Версия: 10,0
Разработчик: Wonderware
Сайт разработчика:www.wonderware.ru
Год выпуска: 2007
Платформа: XP, W2KServer,2003, Seven
Язык: Английский
Системные требования:
Минимальные:
- 400 МГц Pentium II
- 256 Мб ОЗУ плюс 5Мб ОЗУ на каждые 5000 тегов
- 2 Гб свободного дискового пространства (искл. Windows XP Embedded системы)
Рекомендуемые:
- 1.2 ГГц Pentium III или лучше
- 512 Мб ОЗУ
Таблэтка: Присутствует
Описание: SCADA система InTouch 10.0 – это открытый и расширяемый человеко-машинный интерфейс (HMI) с передовыми графическими возможностями, мощными средствами разработки и гибкой архитектурой для быстрого создания и развертывания приложений автоматизации, позволяющий пользователям связываться с практически любыми промышленными устройствами и системами.

Похожие торренты

Комментарии

К сожалению пока никто не оставил комментарий ;(

© 2009–2016, Торрентино
По всем вопросам обращаться на admin@torrentino.me

Правообладателям просьба писать вежливо и своевременно: abuse@torrentino.me и мы отнесемся к вашей просьбе с пониманием.

Scada intouch руководство

InTouch.Программное обеспечение HMI/SCADA, учебное руководство

Пакет InTouch является одним из наиболее популярных программных продуктов класса SCADA. В России он нашел свое применение во многих отраслях народного хозяйства, в том числе и в нефтегазовой отрасли. Данный компьютерный практикум предназначен для углубленного ознакомления студентов с проектированием систем управления в пакете In.

Общая характеристика объектов нефтегазовой отрасли.
и программно-аппаратных средств их автоматизации.
Аппаратные средства SCADA-систем.
Программное обеспечение систем управления.
Распределенные системы управления.
Интеграция АСУТП и АСУП.

18.09.2008 в 00:00 920.42 Кб 372 раза

Томский политехнический университет. 2009. 60 стр.

Содержание:
* Основные понятия о Автоматизированной Системе Управления (АСУ)
Цели создания АСУ ТП
Состав АСУ ТП
Функции АСУ ТП
Классификация АСУ ТП
* Алгоритмическое обеспечение
Алгоритмы первичной обработки информации
Алгоритмы аналитиче.

10.05.2011 в 15:24 575.87 Кб 89 раз

Учебное пособие. - Таганрог: Изд-во Технологического института ЮФУ, 2007. - 84 с.

Настоящее учебное пособие посвящено подробному изучению SCADA-системы TRACE MODE. В первой части пособия приводятся краткое описание и основные понятия SCADA-системы TRACE MODE. Кроме того, рассматривается интегрированная среда разработки.

13.08.2009 в 04:57 1.96 Мб 894 раза

Томский политехнический университет 57c.

Основные понятия о Автоматизированной Системе Управления (АСУ).
Цели создания АСУ ТП.
Состав АСУ ТП.
Функции АСУ ТП.
Классификация АСУ ТП.
Алгоритмическое обеспечение.
Цифровые регуляторы.
Техническое обеспечение АСУ ТП.
Программное обеспечение АСУ.

Введение: обзорный анализ автоматизированных систем управления технологическим процессом .
Введение.
Что понимать под АСУТП.
Терминология АСУТП.
Краткое обоснование структурной организации АСУ современного производства.
Датчики и исполнительные механизмы.
Контроллеры.
Системы управления технологически.

27.08.2009 в 16:27 338.85 Кб 273 раза

СпБ. Профессия, 2009. - 592 с. ил. табл. сх.
ISBN 978-5-93913-176-6

Во втором издании учебно-справочного пособия добавлены новые сведения и учтены пожелания специалистов по автоматизации и преподавателей.
В книге подробно рассмотрены интеллектуальные приборы контроля технологических параметров.
Т.

Лабораторный практикум. - Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. – Кемерово, 2008. – 107 с.

Приведены теоретические сведения по SCADA–системам GENIE 3.0 и TRACE MODE
5.0. Рассмотрена последовательность создания программного обеспечения АСУ ТП на базе указанных SCADA – систем. Представлены зада.

Учебное пособие. Рязанская государственная радиотехническая академия. - Рязань, 2003.

Рассматриваются технология использования пакета GENIE и кон-троллеров серии ADAM-4000 для проектирования SCADA-системы. Изложение подкреплено рядом примеров, иллюстрирующих возможно-сти пакета и контроллеров для указанных технологий.

Практикум предназначен для проведения практических занятий и лабораторных работ по дисциплине «Алгоритмическое и программное обеспечение компьютерных систем управления». В практикуме рассматриваются математические алгоритмы управления формообразованием сложнопрофильных деталей, обрабатываемых на станках с компьютерными УЧПУ. В э.

SCADA -системы

Системы управления химико-технологическими процессами

SCADA (сокр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition) — диспетчерское управление и сбор данных.

Основные задачи, решаемые SCADA-системами: 1. Обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы. 2. Обработка информации в реальном времени. 3. Отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме (HMI сокр. от англ. Human Machine Interface — человеко-машинный интерфейс). 4. Ведение базы данных реального времени с технологической информацией. 5. Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями. 6. Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса. 7. Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК. 8. Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES

SCADA - программный комплекс для визуализации и диспетчеризации технологических процессов. SCADA-система дает наглядное представление процесса и предоставляет, как правило, графический интерфейс оператору для контроля и управления.

SCADA системы Решения АСУ ТП для энергетических объектов высоких классов напряжения

Современная АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения.

АСУ ТП и диспетчерское управление

Непрерывную во времени картину развития АСУТП можно разделить на три этапа, обусловленные появлением качественно новых научных идей и технических средств. В ходе истории меняется характер объектов и методов управления, средств автоматизации и других компонентов, составляющих содержание современной системы управления.

  • Первый этап отражает внедрение систем автоматического регулирования (САР). Объектами управления на этом этапе являются отдельные параметры, установки, агрегаты; решение задач стабилизации, программного управления, слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчета задания и параметры настройки регуляторов.
  • Второй этап - автоматизация технологических процессов. Объектом управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью систем автоматического управления (САУ) реализуются все более сложные законы управления, решаются задачи оптимального и адаптивного управления, проводится идентификация объекта и состояний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедрение систем телемеханики в управление технологическими процессами. Человек все больше отдаляется от объекта управления, между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем, исполнительных механизмов, средств телемеханики, мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ).
  • Третий этап - автоматизированные системы управления технологическими процессами - характеризуется внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале - применение микропроцессоров, использование на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, методов и моделей исследования операций и, наконец, диспетчерское управление на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.

От этапа к этапу менялись и функции человека (оператора/диспетчера), призванного обеспечить регламентное функционирование технологического процесса. Расширяется круг задач, решаемых на уровне управления; ограниченный прямой необходимостью управления технологическим процессом набор задач пополняется качественно новыми задачами, ранее имеющими вспомогательный характер или относящиеся к другому уровню управления.

Диспетчер в многоуровневой автоматизированной системе управления технологическими процессами получает информацию с монитора ЭВМ или с электронной системы отображения информации и воздействует на объекты, находящиеся от него на значительном расстоянии с помощью телекоммуникационных систем, контроллеров, интеллектуальных исполнительных механизмов.

Основой, необходимым условием эффективной реализации диспетчерского управления, имеющего ярко выраженный динамический характер, становится работа с информацией, т. е. процессы сбора, передачи, обработки, отображения, представления информации.

От диспетчера уже требуется не только профессиональное знание технологического процесса, основ управления им, но и опыт работы в информационных системах, умение принимать решение (в диалоге с ЭВМ) в нештатных и аварийных ситуациях и многое другое. Диспетчер становится главным действующим лицом в управлении технологическим процессом.

Говоря о диспетчерском управлении, нельзя не затронуть проблему технологического риска. Технологические процессы в энергетике, нефтегазовой и ряде других отраслей промышленности являются потенциально опасными и при возникновении аварий приводят к человеческим жертвам, а также к значительному материальному и экологическому ущербу.

Статистика говорит, что за тридцать лет число учтенных аварий удваивается примерно каждые десять лет. В основе любой аварии за исключением стихийных бедствий лежит ошибка человека.

В результате анализа большинства аварий и происшествий на всех видах транспорта, в промышленности и энергетике были получены интересные данные. В 60 - х годах ошибка человека была первоначальной причиной аварий лишь в 20% случаев, тогда как к концу 80-х доля "человеческого фактора" стала приближаться к 80 %.

Одна из причин этой тенденции - старый традиционный подход к построению сложных систем управления, т. е. ориентация на применение новейших технических и технологических достижений и недооценка необходимости построения эффективного человеко - машинного интерфейса, ориентированного на человека (диспетчера).

Таким образом, требование повышения надежности систем диспетчерского управления является одной из предпосылок появления нового подхода при разработке таких систем: ориентация на оператора/диспетчера и его задачи.

Концепция SCАDA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) предопределена всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса. Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI), предоставляемого SCADA - системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность "рычагов" управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т. д. - повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.

Следует отметить, что концепция SCADA, основу которой составляет автоматизированная разработка систем управления, позволяет решить еще ряд задач, долгое время считавшихся неразрешимыми: сократить сроки разработки проектов по автоматизации и прямые финансовые затраты на их разработку.

В настоящее время SCADA является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами).

Управление технологическими процессами на основе систем SCADA стало осуществляться в передовых западных странах в 80-е годы. Область применения охватывает сложные объекты электро- и водоснабжения, химические, нефтехимические и нефтеперерабатывающие производства, железнодорожный транспорт, транспорт нефти и газа и др.

В России диспетчерское управление технологическими процессами опиралось, главным образом, на опыт оперативно-диспетчерского персонала. Поэтому переход к управлению на основе SCADA-систем стал осуществляться несколько позднее. К трудностям освоения в России новой информационной технологии, какой являются SCADA-системы, относится как отсутствие эксплуатационного опыта, так и недостаток информации о различных SCADA-системах. В мире насчитывается не один десяток компаний, активно занимающихся разработкой и внедрением SCADA-систем. Каждая SCADA-система - это "know-how" компании и поэтому данные о той или иной системе не столь обширны.

Большое значение при внедрении современных систем диспетчерского управления имеет решение следующих задач:

  • выбора SCADA-системы (исходя из требований и особенностей технологического процесса);
  • кадрового сопровождения.

Выбор SCADA-системы представляет собой достаточно трудную задачу, аналогичную принятию решений в условиях многокритериальности, усложненную невозможностью количественной оценки ряда критериев из-за недостатка информации.

Подготовка специалистов по разработке и эксплуатации систем управления на базе программного обеспечения SCADA осуществляется на специализированных курсах различных фирм, курсах повышения квалификации. В настоящее время в учебные планы ряда технических университетов начали вводиться дисциплины, связанные с изучением SCADA-систем. Однако специальная литература по SCADA-системам отсутствует; имеются лишь отдельные статьи и рекламные проспекты.

Компоненты систем контроля и управления и их назначение

Многие проекты автоматизированных систем контроля и управления (СКУ) для боль-шого спектра областей применения позволяют выделить обобщенную схему их реализации, представленную на рис.1.


Рис.1. Обобщенная схема системы контроля и управления.


Как правило, это двухуровневые системы, так как именно на этих уровнях реализуется непосредственное управление технологическими процессами. Специфика каждой конкретной системы управления определяется используемой на каждом уровне программно - аппаратной платформой.

  • Нижний уровень - уровень объекта (контроллерный) - включает различные датчики для сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным программируемым логическим контроллерам (PLC - Programming Logical Controoller), которые могут выполнять следующие функции:
  • сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса;
  • управление электроприводами и другими исполнительными механизмами;
  • решение задач автоматического логического управления и др.

Так как информация в контроллерах предварительно обрабатывается и частично используется на месте, существенно снижаются требования к пропускной способности каналов связи.

В качестве локальных PLC в системах контроля и управления различными технологическими процессами в настоящее время применяются контроллеры как отечественных производителей, так и зарубежных. На рынке представлены многие десятки и даже сотни типов контроллеров, способных обрабатывать от нескольких переменных до нескольких сот переменных.

К аппаратно-программным средствам контроллерного уровня управления предъявляются жесткие требования по надежности, времени реакции на исполнительные устройства, датчики и т.д. Программируемые логические контроллеры должны гарантированно откликаться на внешние события, поступающие от объекта, за время, определенное для каждого события.

Для критичных с этой точки зрения объектов рекомендуется использовать контроллеры с операционными системами реального времени (ОСРВ). Контроллеры под управлением ОСРВ функционируют в режиме жесткого реального времени.

Разработка, отладка и исполнение про-грамм управления локальными контроллерами осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения, широко представленного на рынке.

К этому классу инструментального ПО относятся пакеты типа ISaGRAF (CJ International France), InConrol (Wonderware, USA), Paradym 31 (Intellution, USA), имеющие открытую архитектуру.

  • Информация с локальных контроллеров может направляться в сеть диспетчерского пункта непосредственно, а также через контроллеры верхнего уровня (см. рис.). В зависимости от поставленной задачи контроллеры верхнего уровня (концентраторы, интеллектуальные или коммуникационные контроллеры) реализуют различные функции. Некоторые из них перечислены ниже:
  • сбор данных с локальных контроллеров;
  • обработка данных, включая масштабирование;
  • поддержание единого времени в системе;
  • синхронизация работы подсистем;
  • организация архивов по выбранным параметрам;
  • обмен информацией между локальными контроллерами и верхним уровнем;
  • работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним уровнем;
  • резервирование каналов передачи данных и др.
  • Верхний уровень - диспетчерский пункт (ДП) - включает, прежде всего, одну или несколько станций управления, представляющих собой автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера/оператора. Здесь же может быть размещен сервер базы данных, рабочие места (компьютеры) для специалистов и т. д. Часто в качестве рабочих станций используются ПЭВМ типа IBM PC различных конфигураций.
    Станции управления предназначены для отображения хода технологического процесса и оперативного управления. Эти задачи и призваны решать SCADA - системы. SCADА - это специализированное программное обеспечение, ориентированное на обеспечение интерфейса между диспетчером и системой управления, а также коммуникацию с внешним миром.

Спектр функциональных возможностей определен самой ролью SCADA в системах управления и реализован практически во всех пакетах:

  • автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования;
  • средства исполнения прикладных программ;
  • сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;
  • обработка первичной информации;
  • регистрация алармов и исторических данных;
  • хранение информации с возможностью ее пост-обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);
  • визуализация информации в виде мнемосхем, графиков и т.п.;
  • возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как "единое целое" ("recipe" или "установки").

Рассматривая обобщенную структуру систем управления, следует ввести и еще одно понятие - Micro-SCADA. Micro-SCADA - это системы, реализующие стандартные (базовые) функции, присущие SCADA - системам верхнего уровня, но ориентированные на решение задач автоматизации в определенной отрасли (узкоспециализированные). В противоположность им SCADA - системы верхнего уровня являются универсальными.

  • Все компоненты системы управления объединены между собой каналами связи. Обеспечение взаимодействия SCADA - систем с локальными контроллерами, контроллерами верхнего уровня, офисными и промышленными сетями возложено на так называемое коммуникационное ПО. Это достаточно широкий класс программного обеспечения, выбор которого для конкретной системы управления определяется многими факторами, в том числе и типом применяемых контроллеров, и используемой SCADA - системой. Более подробная информация о коммуникационном ПО приведена в главе 2.
  • Большой объем информации, непрерывно поступающий с устройств ввода/вывода систем управления, предопределяет наличие в таких системах баз данных (БД). Основная задача баз данных - своевременно обеспечить пользователя всех уровней управления требуемой информацией. Но если на верхних уровнях АСУ эта задача решена с помощью традиционных БД, то этого не скажешь об уровне АСУ ТП. До недавнего времени регистрация информации в реальном времени решалась на базе ПО интеллектуальных контроллеров и SCADA - систем. В последнее время появились новые возможности по обеспечению высокоскоростного хранения информации в БД. Более подробная информация по базам данных реального времени приведена в главе 6.
  • Бурное развитие Интернет не могло не привлечь внимание производителей программного продукта SCADA. Возможно ли применение Интернет - технологий в системах управления технологическими процессами? Если да, то какие решения предлагаются в настоящее время компаниями - разработчиками? Обсуждению этих вопросов посвящена глава 7.

Разработка прикладного программного обеспечения СКУ: выбор пути и инструментария

Приступая к разработке специализированного прикладного программного обеспечения (ППО) для создания системы контроля и управления, системный интегратор или конечный пользователь обычно выбирает один из следующих путей:

  • Программирование с использованием "традиционных" средств (традиционные языки программирования, стандартные средства отладки и пр.)
  • Использование существующих, готовых - COTS (Commercial Of The Shelf) - инструментальных проблемно-ориентированных средств.

Для большинства выбор уже очевиден. Процесс разработки ППО важно упростить, сократить временные и прямые финансовые затраты на разработку ППО, минимизировать затраты труда высококлассных программистов, по возможности привлекая к разработке специалистов-технологов в области автоматизируемых процессов. При такой постановке задачи второй путь может оказаться более предпочтительным.

Для сложных распределенных систем процесс разработки собственного ППО с использованием "традиционных" средств может стать недопустимо длительным, а затраты на его разработку неоправданно высокими. Вариант с непосредственным программированием относительно привлекателен лишь для простых систем или небольших фрагментов большой системы, для которых нет стандартных решений (не написан, например, подходящий драйвер) или они не устраивают по тем или иным причинам в принципе.

Итак, выбор пути сделан! Это очень важно, но тогда следует сделать и второй шаг - "определиться" с инструментальными средствами разработки ППО.
Программные продукты класса SCADA широко представлены на мировом рынке. Это несколько десятков SCADA - систем, многие из которых нашли свое применение и в России. Наиболее популярные из них приведены ниже:

  • InTouch (Wonderware) - США;
  • Citect (CI Technology) - Австралия;
  • FIX (Intellution ) - США;
  • Genesis (Iconics Co) - США;
  • Factory Link (United States Data Co) - США;
  • RealFlex (BJ Software Systems) - США;
  • Sitex (Jade Software) - Великобритания;
  • TraceMode (AdAstrA) - Россия;
  • Cimplicity (GE Fanuc) - США;
  • САРГОН (НВТ - Автоматика) - Россия.

При таком многообразии SCADA - продуктов на российском рынке естественно возникает вопрос о выборе. Выбор SCADA-системы представляет собой достаточно трудную задачу, аналогичную поиску оптимального решения в условиях многокритериальности.

Ниже приводится примерный перечень критериев оценки SCADA - систем, которые в первую очередь должны интересовать пользователя. Этот перечень не является авторским и давно уже обсуждается в специальной периодической прессе. В нем можно выделить три большие группы показателей:

  • технические характеристики;
  • стоимостные характеристики;
  • эксплуатационные характеристики.

Программно-аппаратные платформы для SCADA-систем.

Анализ перечня таких платформ необходим, поскольку от него зависит ответ на вопрос, возможна ли реализация той или иной SCADA-системы на имеющихся вычислительных средствах, а также оценка стоимости эксплуатации системы (будучи разработанной в одной операционной среде, прикладная программа может быть выполнена в любой другой, которую поддерживает выбранный SCADA-пакет). В различных SCADA-системах этот вопрос решен по разному. Так, FactoryLink имеет весьма широкий список поддерживаемых программно-аппаратных платформ:

Системы с реализованным Windows/NT, в основном на РС-платформе.


В то же время в таких SCADA-системах, как RealFlex и Sitex основу программной платформы принципиально составляет единственная операционная система реального времени QNX.

Подавляющее большинство SCADA-систем реализовано на MS Windows платформах. Именно такие системы предлагают наиболее полные и легко наращиваемые MMI - средства. Учитывая позиции Microsoft на рынке операционных систем (ОС), следует отметить, что даже разработчики многоплатформных SCADA-систем, такие как United States DATA Co (разработчик FactoryLink), приоритетным считают дальнейшее развитие своих SCADA-систем на платформе Windows NT. Некоторые фирмы, до сих пор поддерживавшие SCADA-системы на базе операционных систем реального времени (ОСРВ), начали менять ориентацию, выбирая системы на платформе Windows NT. Все более очевидным становится применение ОСРВ, в основном, во встраиваемых системах, где они действительно хороши. Таким образом, основным полем, где сегодня разворачиваются главные события глобального рынка SCADA--систем, стала MS Windows NT/2000 на фоне всё ускоряющегося сворачивания активности в области MS DOS, MS Windows 3.xx/95.

Имеющиеся средства сетевой поддержки.

Одной из основных черт современного мира систем автоматизации является их высокая степень интеграции. В любой из них могут быть задействованы объекты управления, исполнительные механизмы, аппаратура, регистрирующая и обрабатывающая информацию, рабочие места операторов, серверы баз данных и т.д. Очевидно, что для эффективного функционирования в этой разнородной среде SCADA-система должна обеспечивать высокий уровень сетевого сервиса. Желательно, чтобы она поддерживала работу в стандартных сетевых средах (ARCNET, ETHERNET и т.д.) с использованием стандартных протоколов (NETBIOS, TCP/IP и др.), а также обеспечивала поддержку наиболее популярных сетевых стандартов из класса промышленных интерфейсов (PROFIBUS, CANBUS, LON, MODBUS и т.д.) Этим требованиям в той или иной степени удовлетворяют практически все рассматриваемые SCADA-системы, с тем только различием, что набор поддерживаемых сетевых интерфейсов, конечно же, разный.

Встроенные командные языки.

Большинство SCADA-систем имеют встроенные языки высокого уровня, VBasic-подобные языки, позволяющие генерировать адекватную реакцию на события, связанные с изменением значения переменной, с выполнением некоторого логического условия, с нажатием комбинации клавиш, а также с выполнением некоторого фрагмента с заданной частотой относительно всего приложения или отдельного окна.

Поддерживаемые базы данных.

Одной из основных задач систем диспетчерского контроля и управления является обработка информации: сбор, оперативный анализ, хранение, сжатие, пересылка и т. д. Таким образом, в рамках создаваемой системы должна функционировать база данных.

Практически все SCADA-системы, в частности, Genesis, InTouch, Citect, используют ANSI SQL синтаксис, который является независимым от типа базы данных. Таким образом, приложения виртуально изолированы, что позволяет менять базу данных без серьезного изменения самой прикладной задачи, создавать независимые программы для анализа информации, использовать уже наработанное программное обеспечение, ориентированное на обработку данных.

Для специалиста-разработчика системы автоматизации, также как и для специалиста - "технолога", чье рабочее место создается, очень важен графический пользовательский интерфейс. Функционально графические интерфейсы SCADA-систем весьма похожи. В каждой из них существует графический объектно-ориентированный редактор с определенным набором анимационных функций. Используемая векторная графика дает возможность осуществлять широкий набор операций над выбранным объектом, а также быстро обновлять изображение на экране, используя средства анимации.

Крайне важен также вопрос о поддержке в рассматриваемых системах стандартных функций GUI (Graphic Users Interface). Поскольку большинство рассматриваемых SCADA-систем работают под управлением Windows, это и определяет тип используемого GUI.

Система является открытой, если для нее определены и описаны используемые форматы данных и процедурный интерфейс, что позволяет подключить к ней "внешние", независимо разработанные компоненты.

Разработка собственных программных модулей.

Перед фирмами-разработчиками систем автоматизации часто встает вопрос о создании собственных (не предусмотренных в рамках систем SCADA) программных модулей и включение их в создаваемую систему автоматизации. Поэтому вопрос об открытости системы является важной характеристикой SCADA-систем. Фактически открытость системы означает доступность спецификаций системных (в смысле SCADA) вызовов, реализующих тот или иной системный сервис. Это может быть и доступ к графическим функциям, функциям работы с базами данных и т.д.

Современные SCADA-системы не ограничивают выбора аппаратуры нижнего уровня, так как предоставляют большой набор драйверов или серверов ввода-вывода и имеют хорошо развитые средства создания собственных программных модулей или драйверов новых устройств нижнего уровня. Сами драйверы разрабатываются с использованием стандартных языков программирования. Вопрос, однако, в том, достаточно ли только спецификаций доступа к ядру системы, поставляемых фирмой-разработчиком в штатном комплекте (система Trace Mode), или для создания драйверов необходимы специальные пакеты (системы FactoryLink, InTouch), или же, вообще, разработку драйвера нужно заказывать у фирмы-разработчика.

Разработки третьих фирм.

Многие компании занимаются разработкой драйверов, ActiveX-объектов и другого программного обеспечения для SCADA-систем. Этот факт очень важно оценивать при выборе SCADA-пакета, поскольку это расширяет область применения системы непрофессиональными программистами (нет необходимости разрабатывать программы с использованием языков С или Basic).

При оценке стоимости SCADA-систем нужно учитывать следующие факторы:

  • стоимость программно-аппаратной платформы;
  • стоимость системы;
  • стоимость освоения системы;
  • стоимость сопровождения.

Показатели этой группы критериев наиболее субъективны. Это тот самый случай, когда лучше один раз увидеть, чем семь раз услышать. К этой группе можно отнести:

  • удобство интерфейса среды разработки - "Windows - подобный интерфейс", полнота инструментария и функций системы;
  • качество документации - ее полнота, уровень русификации;
  • поддержка со стороны создателей - количество инсталляций, дилерская сеть, обучение, условия обновления версий и т. д.

Если предположить, что пользователь справился и с этой задачей - остановил свой выбор на конкретной SCADA - системе, то далее начинается разработка системы контроля и управления, которая включает следующие этапы:

  • Разработка архитектуры системы автоматизации в целом. На этом этапе определяется функциональное назначение каждого узла системы автоматизации.
  • Решение вопросов, связанных с возможной поддержкой распределенной архитектуры, необходимостью введения узлов с "горячим резервированием" и т.п.
  • Создание прикладной системы управления для каждого узла. На этом этапе специалист в области автоматизируемых процессов наполняет узлы архитектуры алгоритмами, совокупность которых позволяет решать задачи автоматизации.
  • Приведение в соответствие параметров прикладной системы с информацией, которой обмениваются устройства нижнего уровня (например, программируемые логические контроллеры - ПЛК) с внешним миром (датчики технологических параметров, исполнительные устройства и др.)
  • Отладка созданной прикладной программы в режиме эмуляции. В последующих главах на примере двух известных и хорошо зарекомендовавших себя SCADA-систем (InTouch и Citect) рассмотрены основные компоненты, функции и возможности систем диспетчерского управления и сбора данных.

Средства визуализации - одно из базовых свойств SCADA - систем. В каждой из них существует графический объектно - ориентированный редактор с определенным набором анимационных функций. Используемая векторная графика дает возможность осуществлять широкий круг операций над выбранным объектом. Объекты могут быть простыми (линии, прямоугольники, текстовые объекты и т. д.) и сложные. Возможности агрегирования сложных объектов в разных SCADA - системах различны. Все SCADA - системы включают библиотеки стандартных графических символов, библиотеки сложных графических объектов, обладают целым рядом других стандартных возможностей.

Но, тем не менее, каждая SCADA - система по-своему уникальна и, несмотря на поддержание стандартных функций, обладает присущими только ей особенностями. При рассмотрении графических возможностей SCADA - систем InTouch и Citect предполагается обратить внимание не только на возможности инструментариев по созданию графических объектов, но и на другие предоставляемые пользователю услуги, облегчающие и ускоряющие процесс разработки приложений (проектов).

Графические средства InTouch

Компоненты среды разработки InTouch:

  • WindowMaker - инструментальная среда разработки приложений;
  • Application Explorer - представление приложения в иерархическом виде с доступом к любому компоненту приложения и многим часто используемым командам и функциям WindowMaker.

Проект, созданный в пакете InTouch, представляет собой набор окон (Window) с различными графическими и текстовыми объектами.

Свойства каждого окна (наличие заголовка, цвет фона, размеры и т. д.) определяются при его создании. Создание нового окна производится в среде разработки WindowMaker щелчком по иконке панели инструментов General или командой File/New Window. На экране появится диалог Window Properties (Свойства окна, рис. 2).


Рис. 2. Диалог Window Properties (Свойства окна).


Каждое окно должно иметь свое имя для его идентификации в приложении (Name). Цвет фона создаваемого окна выбирается из цветовой палитры, вызываемой на экран щелчком по окошку Window Color.
В поле Comment можно ввести комментарий, связанный с этим окном (необязательно). Эта информация нужна только для документирования и не используется приложением.
InTouch предлагает три типа окон (Window Туре):

  • Replace (заменяющее) - закрывает все существующие окна, перекрываемые им при появлении на экране, включая окна типа Popup и другие окна типа Replace.
  • Overlay (перекрывающее) - появляется поверх всех отображаемых в текущий момент окон. Когда окно типа Overlay закрывается, все скрываемые им окна восстанавливаются. Щелчок мыши по любому видимому участку лежащего ниже окна приводит к переходу его на передний план.
  • Popup (всплывающее) - похоже на окно типа Overlay, только оно всегда остается поверх всех других открытых окон. Окно закрывается после соответствующей команды пользователя.

Выбор типа создаваемого окна производится включением соответствующей кнопки в поле Window Туре.
В поле Frame Style (стиль обрамления) выбирается необходимый стиль обрамления окна:

  • Single - окно с рамкой, допускается заголовок;
  • Double - окно с рамкой без заголовка;
  • None - окно без рамки и заголовка.

Чтобы у окна была полоса с заголовком, где выводится имя окна, включают опцию Title Bar. Эта полоса также служит для перемещения окна при захвате ее мышью. При выборе этой опции отключатся опции Double и None для стиля обрамления.
Для возможности изменения размеров окна, когда оно откроется в WindowMaker, следует выбрать опцию Size Controls (управление размером).
В группе полей Dimentions определяются текущие размеры и положение окна на рабочем поле:

  • X Location - расстояние в пикселях между левым краем рабочего поля WindowMaker и левым краем описываемого окна;
  • Y Location - расстояние в пикселях между верхним краем рабочего поля WindowMaker и верхним краем описываемого окна;
  • Window Width - ширина окна в пикселях;
  • Window Height - высота окна в пикселях.

По умолчанию при создании нового окна эти параметры примут значения предыдущего (последнего) созданного окна.

Кнопка Scripts (скрипты) дает возможность войти в диалог Window Script для создания оконного сценария.

Для унификации внешнего вида окон приложения и сокращения сроков разработки приложений InTouch предлагает несколько приемов.

Один из таких приемов - дублирование окон. Создание копий окон выполняется командой File/ Save Window As. Для быстрого доступа к этой команде можно воспользоваться меню правой кнопки мыши (см. ниже).

Второй прием, который также позволяет экономить время разработки приложения - импорт окон. Можно повторно использовать все ранее созданные окна, объекты и скрипты. Чтобы импортировать окна из другого InTouch - приложения, необходимо воспользоваться командой File/ Import.

Интерфейс WindowMaker с открытым окном представлен на рис. 3.


Рис. 3. Интерфейс WindowMaker.


Сверху экрана расположена строка меню, включающая опции для работы с окнами, редактирования и выравнивания объектов в окне, настройки инструментариев, текста, толщины и стиля линий и т. д.

Слева от рабочего поля видно меню Application Explorer, которое может быть выведено в интерфейс WindowMaker или закрыто нажатием соответствующей иконки инструментария.

Объекты и их свойства

Простые объекты.
WindowMaker поддерживает четыре базовых типа простых объектов: линии, заполненные контуры, текст и кнопки. Каждый из этих простых объектов имеет свойства, влияющие на его внешний вид. Такими свойствами являются цвет линии, цвет заполнения, высота, ширина, ориентация и т. д. и они могут быть статическими или динамическими.

  • Линия - это объект, представляющий собой один или несколько связанных отрезков. Толщина линии и ее стиль являются статическими свойствами линии, присваиваемыми ей во время создания, и лишь цвет линии может быть связан с анимационной функцией.
  • Заполненный контур (прямоугольник, скругленный прямоугольник, круг, эллипс, многоугольник) представляет собой двухмерный объект. К динамическим свойствам такого объекта относятся цвет контурной линии, цвет заполнения, насыщенность цвета заполнения, высота, ширина, расположение, видимость и ориентация.
  • Текст представляет собой последовательность символов. К статическим свойствам текста относятся тип шрифта, его размер, выделение, курсив, подчеркивание, выравнивание. Анимационные свойства шрифта - цвет, видимость и расположение.
  • Кнопка - часто используемый объект при создании операторских интерфейсов. С кнопками могут быть связаны функции различных типов. Нажатие кнопки может вызвать выполнение скриптов, кнопкой можно производить ввод аналоговых и дискретных величин и т. д.

Текст на кнопке редактируется с помощью команды Special/Substitute Strings. При этом текстовое поле может содержать только одну строку.
Один и тот же объект может иметь набор различных динамических свойств. Комбинации этих свойств предоставляют возможность создавать на экране в режиме исполнения (Runtime) практически любые динамические эффекты. Для установки динамических свойств надо прежде всего вызвать на экран диалог их выбора (рис.4). Это достигается командой Special/Animation Link или двойным щелчком левой кнопки мыши на объекте.

Термин SCADA-система используют для обозначения программно-аппаратного комплекса сбора данных (телемеханического комплекса).

К основным задачам, решаемым SCADA-системами, относятся:

• Обмен данными в реальном времени с УСО (устройством связи с контролируемым объектом). Этим устройством может быть как промышленный контроллер, так и плата ввода/вывода.
• Обработка информации в реальном времени.
• Отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме (HMI сокр. от англ. Human Machine Interface — человеко-машинный интерфейс).
• Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
• Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
• Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
• Архивирование технологической информации (сбор истории).
• Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронными таблицами, текстовыми процессорами и т.д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.

Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными, и к ним добавляют термин SoftLogiс.

Это была сухая формулировка, взятая из энциклопедии. На самом деле системы такого класса имеют четкое предназначение – они предоставляют возможность осуществлять мониторинг и диспетчерский контроль множества удаленных объектов (от 1 до 10000 пунктов контроля, иногда на расстоянии в тысячи километров друг от друга) или одного территориально распределенного объекта. Классическими примерами являются:

• Нефтепроводы;
• Газопроводы;
• Водопроводы;
• Удалённые электрораспределительные подстанции;
• Водозаборы;
• Дизель-генераторные пункты и т.д.

Основная задача SCADA – это сбор информации о множестве удаленных объектов, поступающей с пунктов контроля, и отображение этой информации в едином диспетчерском центре. Кроме этого, SCADA должна обеспечивать долгосрочное архивирование полученных данных. При этом диспетчер зачастую имеет возможность не только пассивно наблюдать за объектом, но и ограниченно им управлять, реагируя на различные ситуации.

Общая структура SCADA

Работа SCADA – это непрерывный процесс сбора информации реального времени с удаленных точек (объектов) для обработки, анализа и возможного управления.

Требование обработки реального времени обусловлено необходимостью оперативной доставки (выдачи) всех сообщений и данных на центральный интерфейс оператора (диспетчера). В то же время понятие реального времени отличается для различных SCADA-систем.

Все современные SCADA-системы включают три основных структурных компонента (см. рисунок ниже):

Remote Terminal Unit (RTU) удаленный терминал, подключающийся непосредственно к контролируемому объекту и осуществляющий обработку задачи (управление) в режиме реального времени. Спектр воплощений RTU широк: от примитивных датчиков, осуществляющих съем информации с объекта, до специализированных многопроцессорных отказоустойчивых вычислительных комплексов, осуществляющих обработку информации и управление в режиме жесткого реального времени. Конкретная его реализация определяется спецификой применения. Использование устройств низкоуровневой обработки информации позволяет снизить требования к пропускной способности каналов связи с центральным диспетчерским пунктом.

Master Terminal Unit (MTU), Master Station (MS) диспетчерский пункт управления (главный терминал); осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме мягкого (квази-) реального времени. Одна из основных функций – обеспечение человеко-машинного интерфейса (между человеком-оператором и системой). В зависимости от конкретной системы MTU может быть реализован в самом разнообразном виде: от одиночного компьютера с дополнительными устройствами подключения к каналам связи до больших вычислительных систем (мэйнфреймов) и/или объединенных в локальную сеть рабочих станций и серверов. Как правило, и при построении MTU используются различные методы повышения надежности и безопасности работы системы. Устройство MTU часто называют SCADA-сервером.

Communication System (CS) коммуникационная система (каналы связи) между RTU и MTU. Она необходима для передачи данных с удаленных точек (RTU) на центральный интерфейс диспетчера и передачи сигналов управления обратно с MTU на RTU. В качестве коммуникационной системы можно использовать следующие каналы передачи данных:

• Выделенные линии - собственные или арендованные; медный кабель или оптоволокно;
• Частные радиосети;
• Аналоговые телефонные линии;
• Цифровые ISDN сети;
• Сотовые сети GSM (GPRS).

С целью дублирования линий связи устройства могут подключаться к нескольким сетям, например к выделенной линии и резервному радиоканалу.

Особенности SCADA как процесса управления

Ниже перечисленные некоторые характерные особенности процесса управления в современных диспетчерских системах:

• В системах SCADA обязательно наличие человека (оператора, диспетчера);
• Любое неправильное воздействие может привести к отказу (потере) объекта управления или даже катастрофическим последствиям;
• Диспетчер несет, как правило, общую ответственность за управление системой, которая, при нормальных условиях, только изредка требует подстройки параметров для достижения оптимального функционирования;
• Большую часть времени диспетчер пассивно наблюдает за отображаемой информацией. Активное участие диспетчера в процессе управления происходит нечасто, обычно в случае наступления критических событий - отказов, аварийных и нештатных ситуаций и пр.;
• Действия оператора в критических ситуациях могут быть жестко ограничены по времени (несколькими минутами или даже секундами).

SCADA (сокр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition) — диспетчерское управление и сбор данных.

Основные задачи, решаемые SCADA-системами: 1. Обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы. 2. Обработка информации в реальном времени. 3. Отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме (HMI сокр. от англ. Human Machine Interface — человеко-машинный интерфейс). 4. Ведение базы данных реального времени с технологической информацией. 5. Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями. 6. Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса. 7. Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК. 8. Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES

SCADA - программный комплекс для визуализации и диспетчеризации технологических процессов. SCADA-система дает наглядное представление процесса и предоставляет, как правило, графический интерфейс оператору для контроля и управления.

Что такое SCADA?
SCADA-система (Supervisory Control And Data Acquisition), предназначенная для проектирования и эксплуатации распределенных автоматизированных систем управления. Исходя из названия, SCADA-система предназначена для диспетчерского управления и сбора данных. Однако в последние годы её предназначение значительно расширилось. На данный момент SCADA системы представляют собой мощные средства для создания распределенных иерархических АСУТП, включающих в себя несколько уровней:
- уровень контроллеров – нижний уровень;
- уровень операторских станций – верхний уровень;
- административный уровень, а также мощные графические средства разработки и визуализации проектов.
На рынке программных продуктов существует много различных SCADA-систем вот небольшой список популярных продуктов:
- Genesis (Iconics)
- Factory Link (United States DATD Co.)
- WinCC (Siemens)
- Trace Mode (Adastra)

SCADA (аббр. от англ. supervisorycontrolanddataacquisition. диспетчерское управление и сбор данных ) —программный пакет. предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью АСУ ТП. АСКУЭ. системы экологического мониторинга, научного эксперимента, автоматизации здания и т. д. SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени. Данное программное обеспечение устанавливается на компьютеры и, для связи с объектом, использует драйверы ввода-вывода или OPC /DDE серверы. Программный код может быть как написан на языке программирования (например на C++ ), так и сгенерирован в среде проектирования.

Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным ПО для программирования промышленных контроллеров. Такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogic.

Термин «SCADA» имеет двоякое толкование. Наиболее широко распространено понимание SCADA как приложения [2]. то есть программного комплекса, обеспечивающего выполнение указанных функций, а также инструментальных средств для разработки этого программного обеспечения. Однако, часто под SCADA-системой подразумевают программно-аппаратный комплекс. Подобное понимание термина SCADA более характерно для раздела телеметрия.

Значение термина SCADA претерпело изменения вместе с развитием технологий автоматизации и управления технологическими процессами. В 80-е годы под SCADA-системами чаще понимали программно-аппаратные комплексы сбора данных реального времени. С 90-х годов термин SCADA больше используется для обозначения только программной части человеко-машинного интерфейса АСУ ТП.

Основные задачи, решаемые SCADA-системами [редактировать]

SCADA-системы решают следующие задачи:

  • Обмен данными с «устройствами связи с объектом», (то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода ) в реальном времени через драйверы.
  • Обработка информации в реальном времени.
  • Логическое управление.
  • Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.
  • Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
  • Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
  • Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
  • Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.
  • Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД. электронные таблицы. текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.

SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределённой архитектуре.

Операторский интерфейс, разработанный в SCADA

SCADA-системы решают следующие задачи:

  • Обмен данными с «устройствами связи с объектом», (то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода ) в реальном времени через драйверы.
  • Обработка информации в реальном времени.
  • Логическое управление.
  • Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме.
  • Ведение базы данных реального времени с технологической информацией.
  • Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями.
  • Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса.
  • Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК.
  • Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД. электронные таблицы. текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES.

SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределённой архитектуре.

Основные компоненты SCADA [редактировать]

SCADA—система обычно содержит следующие подсистемы:

  • Драйверы или серверы ввода-вывода — программы, обеспечивающие связь SCADA с промышленными контроллерами. счётчиками. АЦП и другими устройствами ввода-вывода информации.
  • Система реального времени — программа, обеспечивающая обработку данных в пределах заданного временного цикла с учетом приоритетов.
  • Человеко-машинный интерфейс (HMI . англ. Human Machine Interface ) — инструмент, который представляет данные о ходе процесса человеку оператору, что позволяет оператору контролировать процесс и управлять им. Программа-редактор для разработки человеко-машинного интерфейса.
  • Система логического управления — программа, обеспечивающая исполнение пользовательских программ (скриптов) логического управления в SCADA-системе. Набор редакторов для их разработки.
  • База данных реального времени — программа, обеспечивающая сохранение истории процесса в режиме реального времени.
  • Система управления тревогами — программа, обеспечивающая автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или компьютером.
  • Генератор отчетов — программа, обеспечивающая создание пользовательских отчетов о технологических событиях. Набор редакторов для их разработки.
  • Внешние интерфейсы — стандартные интерфейсы обмена данными между SCADA и другими приложениями. Обычно OPC. DDE. ODBC. DLL и т. д.
Концепции систем [редактировать]

Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, осуществляемого с участием человека. Большинство управляющих воздействий выполняется автоматически RTU или ПЛК. Непосредственное управление процессом обычно обеспечивается RTU или PLC, а SCADA управляет режимами работы. Например, PLC может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного процесса, а SCADA система может позволить операторам изменять уста для потока, менять маршруты движения жидкости, заполнять те или иные ёмкости, а также следить за тревожными сообщениями (алармами ), такими как — потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены, записаны, и на которые оператор должен своевременно реагировать. Цикл управления с обратной связью проходит через RTU или ПЛК, в то время как SCADA система контролирует полное выполнение цикла.

Сбор данных начинается в RTU или на уровне PLC и включает — показания измерительного прибора. Далее данные собираются и форматируются таким способом, чтобы оператор диспетчерской, используя HMI мог принять контролирующие решения — корректировать или прервать стандартное управление средствами RTU/ПЛК. Данные могут также быть записаны в архив для построения трендов и другой аналитической обработки накопленных данных.

Некоторые распространенные SCADA [редактировать]

На мировом рынке представлено более 50 продуктов [источник не указан 89 дней ]. которые можно отнести к SCADA-системам, продукты различаются:

  • по требуемой операционной системе, наиболее распространена Windows (Linux. Mac OS встречаются намного реже для данного продукта);
  • по количеству поддерживаемого оборудования, протоколов (почти все SCADA поддерживают Modbus. LonWorks. BACnet. OPC. DDE. реже протоколы специфического оборудования, со своим нестандартным протоколом типа счётчика электрической энергии Меркурий 230ART, климатического контроллера Danfoss ECL-300, приборы фирмы Овен и т. п.);
  • по цене, по соотношению цена/качество, в общем случае на рынке представлены как полностью бесплатные SCADA, недорогие SCADA с ценой лицензии на 60 тегов от $100 (DATARate), так и SCADA ценой порядка $100 тыс. при максимальной комплектации — при количестве тегов более 5000, нескольких АРМ диспетчера (WinCC, InTouch, Citect);
  • частный случай условно-бесплатные SCADA, c ограничением по времени работы без перезапуска (обычно 1 час), или по количеству тегов (обычно 8-50), или по количеству одновременно поддерживаемых протоколов (обычно 1);
  • по наличию и типу ключа аппаратной защиты (программный ключ файл, аппаратный USB- или LPT-ключ, программная «привязка» к оборудованию), среди прочих факторов ключ платной SCADA в любом случае замедляет первоначальное развертывание и замену вышедшего из строя сервера;
  • по наличию прочих функций (поддержка резервирования, генераторы отчетов, удаленный доступ, веб-интерфейс и т. п.).

Полностью бесплатные SCADA [3] [неавторитетный источник? ]. OpenSCADA, Rapid SCADA, FreeSCADA, scada-ГИНЭС, Inductive Automation Ignition, pvbrowser.

Условно-бесплатные SCADA, достаточные для автоматизации малого технологического процесса и изучения без покупки лицензии, возможность работы в течение неограниченного времени [4] [неавторитетный источник? ].

  • Simp Light Free — ограничение 8 тегов;
  • MasterSCADA — ограничения 32 тега для MasterSCADA RT32 без дополнительных возможностей или 1 час полнофункциональной работы для MasterSCADA Demo;
  • IGSS — ограничение 50 объектов (ориентировочно 150 тегов) и выбор одного протокола передачи данных (IGSS FREE50), по другому типу лицензии ограниченно время работы без перезапуска на 1 час и 1000 объектов (DEMO Mode) [5] ;
  • Контар АРМ — поддерживает только контроллеры производства ОАО «МЗТА»;
  • IntegraXor свободна для 128 Modbus I/O;
  • Каскад. Демо-версия имеет ограничение на 32 физических канала ввода/вывода и 2 часа непрерывной работы, включает себя полную справочную систему, SQL-сервер Firebird 2.5, WEB-модуль (реализация WebSCADA) и ряд проектов, демонстрирующих возможности системы. SCADA интегрирована с SoftLogic-системой KLogic. и, как следствие, реализована сквозная технология программирования алгоритмов контроллеров и рабочих станций. При покупке лицензии время работы не ограничивается, лицензия выдается по числу каналов или устройств сервера доступа к данным и наличию дополнительных клиентских модулей;
  • Vijeo Citect - позволяет создать и отладить полноценный проект без приобретения лицензий, при отсутствии лицензий включается демо-режим, в котором проект запускается на ограниченное время, после истечения этого времени проект необходимо перезапустить. Лицензируется только среда исполнения (Runtime ), среда разработки распространяется свободно. В комплекте идет стандартный набор драйверов для подключения к контроллерам и RTU разных производителей. Всего насчитывается более 100 типов устройств, без учета поддержки стандартных протоколов, таких как OPC, Modbus и т.д. В отсутствии контроллера или контроллеров проект можно разрабатывать и отлаживать благодаря эмуляции точек ввода-вывода конфигурируемых под конкретный контроллер.

Прочие SCADA [6] [неавторитетный источник? ] [7] [8] [неавторитетный источник? ]. Simatic WinCC. Intouch Wonderware, Trace mode. Genesis, SCADA Infinity, PcVue Solutions, RSView, ClearSCADA, DATARate, Контур, Круг-2000, ZenOn, Winlog, iFix, InduSoft Web Studio SCADA, Wizcon, Vijeo Citect. Статус-4, Каскад, Энтек, Sitex, Elipse E3, Elvis, Realflex RealWin SCADA, Broadwin (Advantech) WebAccess, General Electric Proficy Cimplicity, WellinTech SCADA, Factory Link (с 2012 года не поддерживается разработчиком [9] [неавторитетный источник? ] ), Monitor Pro (базировалась на Factory Link, рекомендована замена на Vijeo Citect ), Vijeo Look (рекомендована замена на Vijeo Citect ).

WebSCADA [редактировать]

Под термином WebSCADA. как правило, понимается реализация человеко-машинного интерфейса (HMI ) SCADA-систем на основе web -технологий.

Это позволяет осуществлять контроль и управление SCADA-системой через стандартный браузер, выступающего в этом случае в роли тонкого клиента.

Архитектура таких систем включает в себя WebSCADA-сервер и клиентские терминалы — ПК, КПК или мобильные телефоны с Web-браузером. Подключение клиентов к WebSCADA-серверу через Internet /Intranet позволяет им взаимодействовать с прикладной задачей автоматизации как с простой web или WAP -страницей. Однако на данном этапе развития WebSCADA ещё не достигло уровня широкого промышленного внедрения, так как существуют сложности с защитой передаваемой информации. Кроме этого, реализация функций управления через незащищенные каналы связи противоречит соображениям безопасности любого промышленного объекта. В связи с этим, в большинстве случаев Web-интерфейсы используются в качестве удаленных клиентов для контроля и сбора данных.

Уязвимость [редактировать]

SCADA-системы могут быть уязвимы для хакерских атак, так, в 2010 году с использованием вируса Stuxnet была осуществлена атака на центрифуги для обогащения урана в Иране [10]. Таким образом, для защиты информационных комплексов, содержащих SCADA-системы, требуется соблюдение общих требований информационной безопасности.

Средства создания операторского интерфейса автоматизированных систем (SCADA-приложения). Применение. Особенности. Возможности и средства, присущие SCADA-пакетам. Состав SCADA. Виды SCADA. TraceMode. Citect. InTouch. iFix. Wizcon GeniDAQ. WinCC. MasterSCADA

Средства создания операторского интерфейса автоматизированных систем.

SCADA – центральное управление и сбор данных.

Основное назначение: сбор информации автоматизированного процесса, вывод ее пользователю в удобном виде, сохранение сообщений в БД и дистанционное управление любым элементом автоматизированного комплекса.

Централизованное управление связано с тем, что SCADA может контролировать любой элемент АС.

Процесс взаимодействия можно разделить на две части:


  1. Система получения данных

  2. Система отображения данных и система управления АСУ на программном уровне


1. Система получения данных

Для получения данных из промышленной сети используются следующие действия:

1.1. Использование специализированного устройства и драйвера (устройство подключается непосредственно на вычислительном узле и в SCADA – приложении обеспечивается доступ через реализацию драйвера устройства.

1.2. Использование специализированного устройства и стандартных средств передачи данных (взаимодействие осуществляется через стандартизированный промышленный протокол или через OPC – сервер)

1.3. Использование промышленной сети с драйвером промышленной сети. В этом случае адаптер доступа является вынесенным адаптером, установленном на объекте, обеспечивающим два интерфейса: интерфейс промышленной сети и интерфейс вычислительной сети. Для обеспечения работы с промышленной сетью ЭВМ со SCADA должна содержать либо драйвер, либо OPC-сервер.

^ 2.Система обработки данных и управления реализуется с помощью графических элементов, каждый из которых связывается с аппаратурой с применением элементов, называемых тегами. Количество тегов определяется протоколом взаимодействия с промышленной сетью.

Технология связывания графических объектов и тегов для каждого приложения является различной, но основной принцип коммуникации соответствует рисунку.

Под SCADA – приложением подразумевается любое ПО, которое получает данные с внешних устройств, формирует управляющие команды, сохраняет информацию на внешних носителях и формирует графическое приложение системы. Любое SCADA – приложение должно иметь набор инструментальных средств, позволяющих создавать уже в разработанных интерфейсах типовые модули подключения новых объектов и создание однотипных интерфейсов оператора для типовых автоматизированных систем. SCADA – приложение – прикладное ПО, позволяющее создавать систему отображения по технологии быстрой разработки. Точки ввода / вывода – это внешние по отношению к SCADA параметры, либо передаваемые во внешнее оборудование / приложение, либо получаемые.

1. Обеспечивается автоматизированная разработка, позволяющая создать ПО системы без программирования, либо с небольшим объемом программирования для реализации функций и условий

2. SCADA – средство сбора первичной информации от устройств нижнего уровня. SCADA включает драйверы доступа к оборудованию, либо поддержку OPC – серверов. Если драйвер отсутствует, то разработчик обеспечивает его разработку.

3. В SCADA реализованы средства управления и регистрации сигнала об аварии (alarm) включает систему отображения, сохранение на внешнем носителе с учетом времени возникновения и систему квитирования (механизм, обеспечивающий сохранение времени определения аварии оператором)

4. Средство хранения информации с возможностью ее постобработки. Используется 2 метода:

4.1. взаимодействие с СУБД, включено в состав SCADA-приложения

4.2. использование интерфейса ODBC к популярным БД – Oracle, MySQL, MsMySQL.

5. Средство визуализации информации включает построение графиков, гистограмм, изменение свойств графических элементов и т.д. Отображение осуществляется в режиме реального времени и в режиме тестообработки.

Основные программные компоненты SCADA-приложений – это средства, обеспечивающие поддержку процесса мониторинга и управления с целью оптимизации времени.

К совокупным программным компонентам относятся:

1. БД реального времени (обеспечивают работу с информацией в виде реального физического значения, представляемого в тех единицах, которые являются основными для измеряемого параметра)

2. Подсистема ввода / вывода реализуется с применением специальных компонентов, которые называются тегами и каналами

3. Система трендов (обеспечивает представление сохраняемых величин в табличном или графическом виде с возможностью сохранения истории)

4. Регистрация аварийных ситуаций (аварийные ситуации регистрируются автоматически в специализированном журнале, при помощи тревожных тегов и обладают тремя видами времени:

а) время возникновения

б) время квитирования

в) время устранения

Время возникновения – время появления аварийного бита в контролируемом параметре

Время квитирования – время, в которое оператор определил наличие аварийной ситуации

Время устранения – время, в которое значение аварийного бита списывается любое значение, получаемое с внешнего оборудования, а также значения являющиеся виртуальными каналами, являются для SCADA объектом с установленным перечнем свойств и функций. Данный набор свойств и функций позволяет применять созданный тег, для трендов, alarm и графических элементов.

1. Управление доступом (позволяет создавать пользователей, группы пользователей, а также позволяет устанавливать флаг доступа для каждого элемента операторского интерфейса). Система управления доступом реализована на двух уровнях:

I. Защита разрабатываемого проекта

II. Защита среды исполнения

Для этого предусматривается различная система паролей и классификация пользователей. Система доступа ориентирована на флаги: выполнение, запись, чтение.

2. Управление сообщениями – это подсистема, позволяющая создавать на базе SCADA распределенную систему управления. Данные получаемые на различных вычислительных узлах разделяются на две группы: общие данные и данные, принятые с вычислительного узла. Перечень параметров определяется системой управления событиями.

3. Управление устройствами. Реализуется для определения класса доступа физическому модулю с узла контроля. Определяется перечень параметров управления и т.п.

Классификация SCADA-приложений возможна по нескольким категориям:

1. По используемой ОС

- под ОС РВ (Realflex, Sitex)

- под встроенные и встраиваемые ОС (UMS, AIX, HP-UX)

2. По типу разработки

- универсальная (ориентирована на большое количество приложений, элементом взаимодействия является OPC-сервер)

- специальная (SCADA строго ориентирована на определенный вид контроллеров, а не на протокол)

3. По сетевой поддержке

- поддержка стандартных сетевых средств (Ethernet, RS 232)

- поддержка сетевых стандартов класса fieldbus (Profibus, Lon, EIB, Bacnet)

- поддержка специальных протоколов, которые ориентированы строго на определенный вид контроллеров.

4. Поддержка встроенных SCADA языков

- поддержка Visual Basic

- поддержка собственных языков

5. Поддержка СУБД

- поддержка ANSISQL через ODBC

- поддержка СУБД РВ

- без поддержки связи с СУБД

6. Графические возможности

- поддержка GUI (graphic user interface) с возможностью применения внешних редакторов и внешних изображений

- без поддержки GUI, но наличие собственного редактора

- наличие векторной графики

7. Эксплуатационные характеристики

- скорость освоения продукта

- скорость разработки типовых систем

- скорость обработки каждого тега и скорость сохранения информации

8. Удобство в применении или в использовании

- наличие специальных сервисов, обеспечивающих процесс разработки

- наличие помощников при создании элементов

- создание любого компонента прямым указанием

9. Наличие поддержки SCADA и наличие поддержки процесса разработки

- наличие документации на русском языке

- наличие горячей линии для ответов на вопросы

- наличие сертифицированных и обученных специалистов

- количество установленных копий

Wizcon – SCADA-приложение, разработано американской компанией eMation. Входит в состав комплекта комплексной автоматизации WizFactory.

1. Архитектура реализует многозадачный режим функционирования

2. Сетевое деление объектов на станции сервера

3. Вся информация эмулируется на сервере, станции используют лишь часть

4. Встроенная технология на базе Web, для работы с БД используется модуль WizSQL

5. Векторная графика

6. Одновременная регистрация 10 тыс. сообщений

7. Существует в трех видах: Wizcon Runtime, Wizcon Development Runtime, Wizcon WizSQL.

Стоимость зависит от количества точек вывода.


IFix. Разработана в 1996г. компанией Intollution. Основная особенность: объектно-ориентированная архитектура. Программирование с применением объектно-ориентированной графики. Web – поддержка конфигурирование в режиме On-line. Отсутствие поддержки русского языка.


GenieDQ предназначена для локальных систем сбора и анализа полученной информации. Реализована компанией Advantech, обеспечивается масштабирование системы в простой человеко-машинный интерфейс, генерация отчетов, наличие документации на русском языке выпускается в трех видах: Genie Development Edition, Runtime Edition, Upgrate Edition. Максимальное количество каналов 200.

1. Genesis 32. Производитель Iconics. Основная особенность: часть контроллеров на уровне микроядра обеспечивает связь с Genesis. Основной элемент: микроядро.

2. Simplicity – разработана Российской компанией GE Fanus Automation для автоматизации зданий.

История развития SCADA-систем

Причём эта деятельность должна была осуществляться непрерывно и круглосуточно – 24 часа в день 7 дней в неделю.SCADA-системы начала XXI столетия существенно отличаются от своих предшественниц полувековой давности. В статье рассматривается путь, пройденный SCADA-подобными решениями прошлых лет до их нынешнего состояния, и приводится пример структуры типичной современной SCADA-системы.


Как всё начиналось
Ранние управляющие решения, предварившие наступление эры SCADA, назывались «телеметрическими» системами и представляли собой попытки организовать дистанционный мониторинг небольшого числа параметров (обычно одного-двух).

В те времена никому и в голову не могло прийти, что уже к концу столетия оператор управляющей системы будет видеть буквально всё происходящее на удалённой станции. Тем не менее, все основные требования, которым должны удовлетворять современные решения типа SCADA, равно как и большинство обеспечиваемых такими решениями преимуществ, присутствовали уже в телеметрических системах начала 70 годов прошлого века хотя бы в зачаточном виде. Для отображения текущего состояния системы тогда использовались «имитационные стены» (mimic wall). Оперативность вывода информации на такие стены можно охарактеризовать как «приближающуюся к реальному времени»: показания индикаторов и лампочек изменялись вручную по мере того, как перемещающиеся по удалённым локациям операторы получали новые данные.


Аббревиатура SCADA расшифровывается как Supervisory Control and Data Acquisition – диспетчерский контроль и сбор данных. Почему контроль здесь назван «супервизорским»? В ранних SCADA-подобных системах вроде тех, что применялись в задачах водоснабжения и водоочистки в 60-70 годах XX века, связь между диспетчерской (головной станцией SCADA) и удалёнными станциями была столь призрачной, что организовать полноценный оперативный контроль не представлялось возможным.

Первые управляющие системы типа SCADA разрабатывались для налаживания сбора данных с удалённых локаций. Каких данных? Традиционно в задачах добычи и транспортировки нефти, а также водоснабжения и водоочистки критическое значение имеет информация о давлении и расходе. Для контроля критических показателей в ранних SCADA-подобных системах обычно использовались один-два аларма, которые обеспечивали, например, контроль входа в здание либо подавали сигналы типа «ёмкость пуста», «ёмкость заполнена» или «отказ насоса». Почему параметров было так мало? Это обусловлено тогдашним уровнем развития управляющих систем. Организация надёжного мониторинга четырёх-пяти показателей для каждой удалённой станции расценивалась в те времена как крупный успех. Серьёзную проблему представляло даже налаживание дистанционного контроля времени работы насосов.

Движение от составляющих собственность технологий до более стандартизированных и открытых решений вместе с увеличенным числом связей между системами SCADA и офисными сетями и Интернетом сделало их более уязвимыми для нападений. Следовательно, безопасность некоторых ОСНОВАННЫХ НА SCADA систем вошла в вопрос, поскольку они замечены как потенциально уязвимые для кибер нападений. Системы SCADA используются, чтобы управлять и контролировать физические процессы, примерами которых является передача электричества, транспортировка газа и нефти в трубопроводах, водном распределении, светофоре и других системах, используемых в качестве основания современного общества. Безопасность этих систем SCADA важна, потому что компромисс или разрушение этих систем воздействовали бы на многократные области общества, далеко удаленного из оригинального компромисса. Например, затемнение, вызванное поставившей под угрозу электрической системой SCADA, вызвало бы денежные убытки для всех клиентов, которые получили электричество от того источника. Как безопасность затронет SCADA наследства, и новое развертывание еще неизвестно.

Есть две отличных угрозы современной системе SCADA. Сначала угроза несанкционированного доступа к программному обеспечению контроля, принимает ли это быть человеческим доступом или изменениями, вызванными преднамеренно или случайно вирусными инфекциями и другими угрозами программного обеспечения, проживающими на контроле, машину. Второй угроза доступа пакета к сетевым сегментам, принимающим устройства SCADA. Во многих случаях, там элементарное или никакая безопасность на фактическом протоколе контроля за пакетом, таким образом, любой, кто может послать пакеты в устройство SCADA, может управлять им. Во многих случаях пользователи SCADA предполагают, что VPN - достаточная защита и не сознает, что физический доступ к СВЯЗАННЫМ С SCADA сетевым гнездам и выключателям обеспечивает способность полностью обойти всю безопасность на программном обеспечении контроля и полностью управлять теми сетями SCADA.

Надежная функция систем SCADA в нашей современной инфраструктуре может быть крайне важной для здравоохранения и безопасности. Также, нападения на эти системы могут прямо или косвенно угрожать здравоохранению и безопасности. Такое нападение уже произошло, выполнило на Муниципальной системе управления сточных вод Графства Maroochy в Квинсленде, Австралия. Вскоре после того, как подрядчик установил систему SCADA в январе 2000, системные компоненты начали функционировать беспорядочно. Насосы не бежали при необходимости, и о тревогах не сообщили. Более критически сточные воды затопили соседний парк и загрязнили открытую водоотводную канаву поверхностной воды и текли 500 метров к подверженному действию приливов каналу. Система SCADA направляла клапаны сточных вод, чтобы открыться, когда протокол дизайна должен был сохранять их закрытыми. Первоначально это, как полагали, было системной ошибкой. Исследователи сообщили о 46 отдельных случаях намеренного внешнего вмешательства прежде, чем преступник был идентифицирован.

Много продавцов SCADA и продуктов контроля начали обращаться к угрозам, представляемым несанкционированным доступом, развивая линии специализированного индустриального брандмауэра и решений VPN для сетей SCADA TCP/IP-based так же как внешней SCADA контрольное и записывающее оборудование. Международное общество Автоматизации (ISA) начало формализовать требования безопасности SCADA в 2007 с рабочей группой, WG4. WG4 "имеет дело определенно с уникальными техническими требованиями, измерениями и другими особенностями, требуемыми оценить и гарантировать упругость безопасности и выполнение индустриальной автоматизации и устройств систем управления".

Увеличенный интерес к слабым местам SCADA привел к исследователям уязвимости, обнаруживающим слабые места в коммерческом программном обеспечении SCADA. В электрических и газовых сервисных системах SCADA, уязвимость большой установленной основы зашитых и беспроводных последовательных линий связи обращена в некоторых случаях, применяя удар в проводных устройствах, которые используют установление подлинности и продвинутое шифрование Стандарта Шифрования вместо того, чтобы заменить все существующие узлы.

Citect Для создания интерфейса оператора необходимо использовать виртуальное внешнее устройство (Generic, либо OPC). Для создания проекта в Citect используются три программных компоненты: Citect Explorer – создание страниц проекта, выбор компонент системы (устройства, переменные, (теги), сервера, платы ввода вывода). Основное средство управления проектом. Citect Builder – для просмотра и создания всех элементов системы, а также ошибок компиляции. Citect Runtime – система запуска приложения, разработанного в SCADA и ее проверки функционирования в режиме реального времени и режиме эмуляции. При использовании не тривиальных функций управления, осуществляется программирование проекта. Программирование функций выполняется на встроенном языке – Cicode, вызов редактора осуществляется из Citect Explorer. Алгоритм создания проекта: Создание проекта, либо создания ссылки на проект. При создании в окне Citect Explorer для заданного проекта формируется шаблон, включающий средство создания страниц, а также всех компонент системы. Компоненты системы – теги переменных, устройства, сервера ввода вывода, системные компоненты. Создается сервер ввода вывода. При выборе данной функции необходимо указать имя. Создается устройство ввода вывода, с которым будет взаимодействовать ПК. Для устройства необходимо указать уникальный идентификатор, адрес (от 1 и выше), тип устройства (Generic), тип памяти, из которой будут приниматься данные (MEMORY). Для всех датчиков (устройства передающие сигналы и управляемые пользователем) создаются теги (переменные). При создании Variable Tag важно указать его имя и тип формируемых данных. Имя – уникальный в системе идентификатор, тип – INT, DECEMAL и пр. Также необходимо для всех элементов указать адрес устройства. При указании адреса следует именовать их начиная с буквы, именующий тип. При типе DECEMAL адрес должен быть D1…D100, при INT – I1…I100 и так далее. Адрес состоит из двух частей – буквенное обозначение (первая буква типа данных), число обозначающее адрес. Для исполнительных устройств также могут быть созданы теги, если вывод информации осуществляется на внешние устройства, либо производится опрос. Если используется виртуальный объект теги указать необязательно. В проекте создаются страницы интерфейса оператора. В проекте может быть одна стартовая страница и несколько вызываемых страниц в процессе функционирования. (Требуется создать 1 – 3 страницы). Создание осуществляется через Citect Explorer. Переключение между страницами реализуется через кнопки управления, выбираемых в панели управления. Необходимо реализовать кнопку «Выход». Для интерфейса оператора на страницах необходимо разместить все датчики и исполнительные элементы. Добавление осуществляется через панель инструментов. Для всех датчиков (управляются пользователем) в окне свойств необходимо перейти к вкладке Access или Input и указать в окне ввода текста реакцию на действие датчика (например установить значении тега в заданное значение). Для исполнительных элементов реакция указывается на одном из окон (Appearance, Movement, Scaling, Fill, Slider). Реакцией может быть изменение масштаба объекта, изменение цвета заливки, изменение кадра, движение по заданным величинам, задается степень видимости объекта. В окне ввода текста указывается условие, при котором заданное действие наступает. Каждый элемент также может иметь текстовое описание при выводе на экран. Примечание: При необходимости в проект могут быть включены элементы из внешних графических редакторов. Для каждого тега необходимо указывать устройство ввода вывода. InTouch SCADA-система InTouch насчитывает свыше 100 000 применений в мире в совершенно различных отраслях промышленности. В России, например, этот пакет имеет применения в металлургии (на разных стадиях от добычи руды, до вторичной переработки), машиностроении, пищевой промышленности и многих других. Входит в состав комплекса FactorySuite. Программный комплекс FactorySuite компании Wonderware предназначен для разработки систем автоматизации промышленных предприятий, охватывающих все уровни производства - от управления технологическими процессами до управления производством. Система FactorySuite состоит из следующих основных, тесно интегрирующихся друг с другом компонентов. InTouch - SCADA-система для визуализации и управления технологическими процессами. IndustrialSQL Server - реляционная СУБД реального времени для внутризаводского применения. InControl - пакет для управления контроллерным оборудованием. Scout - средство мониторинга через Internet/Intranet-сети. InTrack - система управления производством. InBatch - система управления процессами дозирования и смешивания. InTouch - широко известная и распространенная SCADA-система. Одной из многих причин широкой популярности данной системы является удачная реализация человеко-машинного интерфейса (HMI - human machine interface) и его эффективность в отношении функциональность/цена. HMI позволяет контролировать и управлять всеми объектами и системами, используя графические объекты. TraceMode ТРЕЙС МОУД - это распространенная в России SCADA-система, предназначенная для разработки АСУТП широкого назначения. ТРЕЙС МОУД создана в 1992 году фирмой AdAstrA Research Group, Ltd (Россия) и к настоящему времени имеет свыше 4000 инсталляций. Системы, разработанные на базе ТРЕЙС МОУД, работают в энергетике, металлургии, нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности и в коммунальном хозяйстве России. ТРЕЙС МОУД достаточна универсальная SCADA-система, она может применяться как при автоматизации зданий, так и промышленных объектов. Wizcon Wizcon forWindows and Internet - это SCADA для задач АСУТП и автоматизации зданий, разработанная фирмой eMation (США). Wizcon входит в состав комплекта WizFactory, предоставляющего комплексное решение задач автоматизации. Wizcon forWindows and Internet является 32-битовой программой и тем самым использует все преимущества этих современных операционных систем. Внутренняя архитектура Wizcon реализует многозадачный режим и многонитевые механизмы. iFix iFIX-это SCADA-система, которая позволяет осуществлять эффективный контроль и управление технологическим процессом, а также использовать производственную информацию на любом уровне управления в масштабе всего предприятия. Система iFIX разрабатывается инженерами фирмы Intellution (США) с 1996 г. Сегодня iFIX применяется практически во всех областях промышленности по всему земному шару. В начале 2000 года количество инсталляций этого программного обеспечения превысило отметку 130000. В феврале 2001 года компания Intellution выпустила новую версию SCADA системы iFIX 2.5. Благодаря своей объектно-ориентированной структуре, iFIX позволяет реализовать более производительные решения для автоматизации, которые при этом будет намного легче расширять, обслуживать и обновлять как в настоящее время, так и в будущем. iFIX выполняет мониторинг и диспетчерское управление производственными процессами, оборудованием и ресурсами, а также осуществляет сбор и обработку данных технологических процессов. Собранная информация может сохраняться в историческом архиве iFIX и впоследствии использоваться для просмотра, анализа или генерации отчетов на всех уровнях предприятия. GeniDAQ GeniDAQ - программное обеспечение для построения систем сбора, анализа, визуализации данных и управления, работающее под управлением операционных систем Windows 95/98/NT. Специальная оболочка для построения пользовательских приложений значительно сокращает время их разработки и максимально облегчает этот процесс. При этом нет необходимости написания программного кода, и весь процесс разработки сводится к "рисованию "системы на экране с последующей привязкой к физическим каналам ввода вывода. Для построения комплексных систем и организации сложных алгоритмов обработки данных имеется возможность использования программ на Visual Basic. GeniDAQ относится к классу систем "начального уровня", и многие функции в ней не реализованы. В частности, не предусмотрено никакое масштабирование системы, защита от несанкционированного доступа средствами GeniDAQ, подключение драйверов третьих производителей и пр. В какой-то мере это компенсируется стоимостью GeniDAQ и встроенной поддержкой всей номенклатуры Advantech. Использовать GeniDAQ в серьезных проектах, связанных с большим количеством каналов ввода-вывода (больше 100-150) и требованиями к надежности АСУ ТП в целом не рекомендуется. Она больше подходит к решению задач, не критичных ко времени опроса каналов, и с достаточно простой архитектурой системы. Открытая архитектура GeniDAQ позволяет легко интегрировать его с другими приложениями через механизмы OLE, DDE, ODBC.

Классификация Scada приложений. Производитель Iconics. Основная особенность: часть контроллеров на уровне микроядра обеспечивает связь с Genesis. Основной элемент: микроядро.

Методы повышения надежности систем SCADA

В тщательно спроектированных системах эти возможности способствуют улучшению эффективности работы предприятия и ,следовательно, увеличению прибыли. Однако, при разработке таких систем, инженеры часто упускают из вида один существенный аспект - что произойдет, если какой либо элемент аппаратуры выйдет из строя?

Локальная система и распределенная система АСУТП

Локальная система АСУТП и распределенная система имеют одну общую особенность. Обе системы полностью выйдут из строя, если всего в ОДНОМ компоненте системы (компьютере, соединенном с контроллерами или сетью контроллеров) возникнет неисправность.
Большинство современных компьютеров обеспечивают хорошие показатели надежности. но тем не менее они также выходят из строя, особенно при эксплуатации в жестких производственных условиях. Если какие либо компоненты производственного процесса являются критически важными (или весь процесс), или стоимость остановки производства очень высока, возникаетнеобходимость построения резервируемых систем. В системах обеспечивающий резервирование. выход из строя одного компонента не влечет за собой остановку всей системы. Программное обеспечение для управления производственными процессами SCADA система поддерживает реализацию резервирования большинства компонентов как вследствие особенности архитектуры. так и наличию встроенных механизмов.

Архитектура Клиент- Сервер

Распределение процессов управления и контроля по несколькиhttp://automation-system.ru/main/category/about-scada.htmlм компьютерам, объединенных в локальную сеть позволяет увеличить эффективность и скорость работы всей системы. В простой системе, компьютер соединенный с промышленным оборудованием. становится сервером. предназначенным для взаимодействия с контроллерами, в то время как компьютеры в локальной сети - клиентами. Когда компьютеру-клиенту требуются данные для отображения, он запрашивает их у сервера и затем обрабатывает локально.

Дублирование Сервера Ввода-Вывода

Для обеспечения резервирования в систему может быть добавлен второй (резервный) сервер, также предназначенный для взаимодействия с промышленным оборудованием. Если основной сервер выходит из строя, запросы клиентов направляются к резервному серверу. Резервный сервер не должен при этом полностью дублировать работу основного, поскольку в этом случае оба сервера взаимодействуют с контроллерами, удваивая нагрузку на промышленную сеть, сокращая следовательно, общую производительность. В клиент- серверной архитектуре только основной сервер взаимодействует с контроллерами. Одновременно он обменивается данными с резервным сервером, постоянно обновляя его статус. Если обмен данными с основным сервером прекращается, резервный сервер полагает что основной вышел из строя и берет на себя его функции. После того, как неисправность в основном сервере будет устранена и он будет снова включен, основной сервер считает текущее состояние с резервного сервера и восстановит свою роль в качестве основного.

Резервирование на уровне задач

В клиент- серверной архитектуре при наличии дублированных серверов ввода-вывода можно реализовать более чем просто поддержка постоянной связи с промышленными устройствами. Необходимо также обеспечить сохранность и непрерывность данных тревог и графиков в случае возникновения неисправности. Это может быть обеспечено путем разделения функций сервера на 4 задачи:

Каждая из этих задач поддерживает свою базу данных независимо от других задач, так что можно дублировать каждую задачу в отдельности. Например, можно обеспечить параллельное исполнение задач отображения графиков на разных серверах вотличие от архитектуры основной/резервный, используемой для серверов ввода-вывода. Во время работы SCADA обеспечивает параллельную работу основных и резервных серверов. Если основной сервер Отчетов, Графиков или Тревог выходит из строя, все клиенты получают данные с резервного. После рестарта основного сервера клиенты сохраняют работу с резервным сервером до тех пор, если он не выйдет из строя или произойдет выключение и перезагрузка клиента. ПосколькуSCADA обеспечивает идентичность данных на обоих серверах, для клиента нет никакой разницы откуда брать данные- с основного или резервного, ситуация когда часть клиентов берет данные с основного а часть с резервного являетсянормальной. После устранения неисправности основного сервера он может обновить свои данные графиков с помощьюинформации с резервного. Таким образом, поддерживается непрерывное отображение информации графиков.

Выделенный сервер файлов В систему может также быть добавлен выделенный сервер файлов для централизованного хранения баз данных и информации для отображения на экране. В случае выхода из строя основного сервера обеспечивается непрерывное отображение графиков. Централизованные базы данных также легче поддерживать и администрировать.

Резервирование связи с контроллерами

В большинстве контроллеров можно организовать дополнительную связь между сервером ввода-вывода и устройством. Наличие дополнительного канала связи гарантирует сохранение обмена данными, если основной канал выйдет из строя.
Во время старта SCADA-пакета соединяется с устройством по основному каналу связи. Если обмен данными нарушается (например обрыв кабеля) SCADA переключается на резервный канал. Обратный переход на основной канал происходит после восстановления физического соединения. Резервный путь обмена данными можно также организовать по локальной сети.
Если устройство ввода-вывода поддерживает соединение точка-точка, можно обеспечить полное резервирование путем дублирования устройств:
Необходимо также отметить, что конкретная реализация всех вышеприведенных возможностей повышения надежности существенно различается в разных пакетах SCADA. Основным критерием можно считать простоту настройки реальныхконфигураций. то есть программная поддержка решений. изначально заложенная в пакете. Все возможности по резервированию в SCADA полностью встроены в

Современная АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения.

АСУ ТП и диспетчерское управление

Непрерывную во времени картину развития АСУТП можно разделить на три этапа, обусловленные появлением качественно новых научных идей и технических средств. В ходе истории меняется характер объектов и методов управления, средств автоматизации и других компонентов, составляющих содержание современной системы управления.

  • Первый этап отражает внедрение систем автоматического регулирования (САР). Объектами управления на этом этапе являются отдельные параметры, установки, агрегаты; решение задач стабилизации, программного управления, слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчета задания и параметры настройки регуляторов.
  • Второй этап - автоматизация технологических процессов. Объектом управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью систем автоматического управления (САУ) реализуются все более сложные законы управления, решаются задачи оптимального и адаптивного управления, проводится идентификация объекта и состояний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедрение систем телемеханики в управление технологическими процессами. Человек все больше отдаляется от объекта управления, между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем, исполнительных механизмов, средств телемеханики, мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ).
  • Третий этап - автоматизированные системы управления технологическими процессами - характеризуется внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале - применение микропроцессоров, использование на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, методов и моделей исследования операций и, наконец, диспетчерское управление на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.

От этапа к этапу менялись и функции человека (оператора/диспетчера), призванного обеспечить регламентное функционирование технологического процесса. Расширяется круг задач, решаемых на уровне управления; ограниченный прямой необходимостью управления технологическим процессом набор задач пополняется качественно новыми задачами, ранее имеющими вспомогательный характер или относящиеся к другому уровню управления.

Диспетчер в многоуровневой автоматизированной системе управления технологическими процессами получает информацию с монитора ЭВМ или с электронной системы отображения информации и воздействует на объекты, находящиеся от него на значительном расстоянии с помощью телекоммуникационных систем, контроллеров, интеллектуальных исполнительных механизмов.

Основой, необходимым условием эффективной реализации диспетчерского управления, имеющего ярко выраженный динамический характер, становится работа с информацией, т. е. процессы сбора, передачи, обработки, отображения, представления информации.

От диспетчера уже требуется не только профессиональное знание технологического процесса, основ управления им, но и опыт работы в информационных системах, умение принимать решение (в диалоге с ЭВМ) в нештатных и аварийных ситуациях и многое другое. Диспетчер становится главным действующим лицом в управлении технологическим процессом.

Говоря о диспетчерском управлении, нельзя не затронуть проблему технологического риска. Технологические процессы в энергетике, нефтегазовой и ряде других отраслей промышленности являются потенциально опасными и при возникновении аварий приводят к человеческим жертвам, а также к значительному материальному и экологическому ущербу.

Статистика говорит, что за тридцать лет число учтенных аварий удваивается примерно каждые десять лет. В основе любой аварии за исключением стихийных бедствий лежит ошибка человека.

В результате анализа большинства аварий и происшествий на всех видах транспорта, в промышленности и энергетике были получены интересные данные. В 60 - х годах ошибка человека была первоначальной причиной аварий лишь в 20% случаев, тогда как к концу 80-х доля "человеческого фактора" стала приближаться к 80 %.

Одна из причин этой тенденции - старый традиционный подход к построению сложных систем управления, т. е. ориентация на применение новейших технических и технологических достижений и недооценка необходимости построения эффективного человеко - машинного интерфейса, ориентированного на человека (диспетчера).

Таким образом, требование повышения надежности систем диспетчерского управления является одной из предпосылок появления нового подхода при разработке таких систем: ориентация на оператора/диспетчера и его задачи.

Концепция SCАDA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) предопределена всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса. Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI), предоставляемого SCADA - системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность "рычагов" управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т. д. - повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.

Следует отметить, что концепция SCADA, основу которой составляет автоматизированная разработка систем управления, позволяет решить еще ряд задач, долгое время считавшихся неразрешимыми: сократить сроки разработки проектов по автоматизации и прямые финансовые затраты на их разработку.

В настоящее время SCADA является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами).

Управление технологическими процессами на основе систем SCADA стало осуществляться в передовых западных странах в 80-е годы. Область применения охватывает сложные объекты электро- и водоснабжения, химические, нефтехимические и нефтеперерабатывающие производства, железнодорожный транспорт, транспорт нефти и газа и др.

В России диспетчерское управление технологическими процессами опиралось, главным образом, на опыт оперативно-диспетчерского персонала. Поэтому переход к управлению на основе SCADA-систем стал осуществляться несколько позднее. К трудностям освоения в России новой информационной технологии, какой являются SCADA-системы, относится как отсутствие эксплуатационного опыта, так и недостаток информации о различных SCADA-системах. В мире насчитывается не один десяток компаний, активно занимающихся разработкой и внедрением SCADA-систем. Каждая SCADA-система - это "know-how" компании и поэтому данные о той или иной системе не столь обширны.

Большое значение при внедрении современных систем диспетчерского управления имеет решение следующих задач:

  • выбора SCADA-системы (исходя из требований и особенностей технологического процесса);
  • кадрового сопровождения.

Выбор SCADA-системы представляет собой достаточно трудную задачу, аналогичную принятию решений в условиях многокритериальности, усложненную невозможностью количественной оценки ряда критериев из-за недостатка информации.

Подготовка специалистов по разработке и эксплуатации систем управления на базе программного обеспечения SCADA осуществляется на специализированных курсах различных фирм, курсах повышения квалификации. В настоящее время в учебные планы ряда технических университетов начали вводиться дисциплины, связанные с изучением SCADA-систем. Однако специальная литература по SCADA-системам отсутствует; имеются лишь отдельные статьи и рекламные проспекты.

Компоненты систем контроля и управления и их назначение

Многие проекты автоматизированных систем контроля и управления (СКУ) для боль-шого спектра областей применения позволяют выделить обобщенную схему их реализации, представленную на рис.1.


Рис.1. Обобщенная схема системы контроля и управления.


Как правило, это двухуровневые системы, так как именно на этих уровнях реализуется непосредственное управление технологическими процессами. Специфика каждой конкретной системы управления определяется используемой на каждом уровне программно - аппаратной платформой.

  • Нижний уровень - уровень объекта (контроллерный) - включает различные датчики для сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным программируемым логическим контроллерам (PLC - Programming Logical Controoller), которые могут выполнять следующие функции:
    • сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса;
    • управление электроприводами и другими исполнительными механизмами;
    • решение задач автоматического логического управления и др.

Так как информация в контроллерах предварительно обрабатывается и частично используется на месте, существенно снижаются требования к пропускной способности каналов связи.

В качестве локальных PLC в системах контроля и управления различными технологическими процессами в настоящее время применяются контроллеры как отечественных производителей, так и зарубежных. На рынке представлены многие десятки и даже сотни типов контроллеров, способных обрабатывать от нескольких переменных до нескольких сот переменных.

К аппаратно-программным средствам контроллерного уровня управления предъявляются жесткие требования по надежности, времени реакции на исполнительные устройства, датчики и т.д. Программируемые логические контроллеры должны гарантированно откликаться на внешние события, поступающие от объекта, за время, определенное для каждого события.

Для критичных с этой точки зрения объектов рекомендуется использовать контроллеры с операционными системами реального времени (ОСРВ). Контроллеры под управлением ОСРВ функционируют в режиме жесткого реального времени.

Разработка, отладка и исполнение про-грамм управления локальными контроллерами осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения, широко представленного на рынке.

К этому классу инструментального ПО относятся пакеты типа ISaGRAF (CJ International France), InConrol (Wonderware, USA), Paradym 31 (Intellution, USA), имеющие открытую архитектуру.

  • Информация с локальных контроллеров может направляться в сеть диспетчерского пункта непосредственно, а также через контроллеры верхнего уровня (см. рис.). В зависимости от поставленной задачи контроллеры верхнего уровня (концентраторы, интеллектуальные или коммуникационные контроллеры) реализуют различные функции. Некоторые из них перечислены ниже:
    • сбор данных с локальных контроллеров;
    • обработка данных, включая масштабирование;
    • поддержание единого времени в системе;
    • синхронизация работы подсистем;
    • организация архивов по выбранным параметрам;
    • обмен информацией между локальными контроллерами и верхним уровнем;
    • работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним уровнем;
    • резервирование каналов передачи данных и др.
  • Верхний уровень - диспетчерский пункт (ДП) - включает, прежде всего, одну или несколько станций управления, представляющих собой автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера/оператора. Здесь же может быть размещен сервер базы данных, рабочие места (компьютеры) для специалистов и т. д. Часто в качестве рабочих станций используются ПЭВМ типа IBM PC различных конфигураций.

    Станции управления предназначены для отображения хода технологического процесса и оперативного управления. Эти задачи и призваны решать SCADA - системы. SCADА - это специализированное программное обеспечение, ориентированное на обеспечение интерфейса между диспетчером и системой управления, а также коммуникацию с внешним миром.

Спектр функциональных возможностей определен самой ролью SCADA в системах управления и реализован практически во всех пакетах:

  • автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования;
  • средства исполнения прикладных программ;
  • сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;
  • обработка первичной информации;
  • регистрация алармов и исторических данных;
  • хранение информации с возможностью ее пост-обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);
  • визуализация информации в виде мнемосхем, графиков и т.п.;
  • возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как "единое целое" ("recipe" или "установки").

Рассматривая обобщенную структуру систем управления, следует ввести и еще одно понятие - Micro-SCADA. Micro-SCADA - это системы, реализующие стандартные (базовые) функции, присущие SCADA - системам верхнего уровня, но ориентированные на решение задач автоматизации в определенной отрасли (узкоспециализированные). В противоположность им SCADA - системы верхнего уровня являются универсальными.

  • Все компоненты системы управления объединены между собой каналами связи. Обеспечение взаимодействия SCADA - систем с локальными контроллерами, контроллерами верхнего уровня, офисными и промышленными сетями возложено на так называемое коммуникационное ПО. Это достаточно широкий класс программного обеспечения, выбор которого для конкретной системы управления определяется многими факторами, в том числе и типом применяемых контроллеров, и используемой SCADA - системой. Более подробная информация о коммуникационном ПО приведена в главе 2.
  • Большой объем информации, непрерывно поступающий с устройств ввода/вывода систем управления, предопределяет наличие в таких системах баз данных (БД). Основная задача баз данных - своевременно обеспечить пользователя всех уровней управления требуемой информацией. Но если на верхних уровнях АСУ эта задача решена с помощью традиционных БД, то этого не скажешь об уровне АСУ ТП. До недавнего времени регистрация информации в реальном времени решалась на базе ПО интеллектуальных контроллеров и SCADA - систем. В последнее время появились новые возможности по обеспечению высокоскоростного хранения информации в БД. Более подробная информация по базам данных реального времени приведена в главе 6.
  • Бурное развитие Интернет не могло не привлечь внимание производителей программного продукта SCADA. Возможно ли применение Интернет - технологий в системах управления технологическими процессами? Если да, то какие решения предлагаются в настоящее время компаниями - разработчиками? Обсуждению этих вопросов посвящена глава 7.

Разработка прикладного программного обеспечения СКУ: выбор пути и инструментария

Приступая к разработке специализированного прикладного программного обеспечения (ППО) для создания системы контроля и управления, системный интегратор или конечный пользователь обычно выбирает один из следующих путей:

  • Программирование с использованием "традиционных" средств (традиционные языки программирования, стандартные средства отладки и пр.)
  • Использование существующих, готовых - COTS (Commercial Of The Shelf) - инструментальных проблемно-ориентированных средств.

Для большинства выбор уже очевиден. Процесс разработки ППО важно упростить, сократить временные и прямые финансовые затраты на разработку ППО, минимизировать затраты труда высококлассных программистов, по возможности привлекая к разработке специалистов-технологов в области автоматизируемых процессов. При такой постановке задачи второй путь может оказаться более предпочтительным.

Для сложных распределенных систем процесс разработки собственного ППО с использованием "традиционных" средств может стать недопустимо длительным, а затраты на его разработку неоправданно высокими. Вариант с непосредственным программированием относительно привлекателен лишь для простых систем или небольших фрагментов большой системы, для которых нет стандартных решений (не написан, например, подходящий драйвер) или они не устраивают по тем или иным причинам в принципе.

Итак, выбор пути сделан! Это очень важно, но тогда следует сделать и второй шаг - "определиться" с инструментальными средствами разработки ППО.
Программные продукты класса SCADA широко представлены на мировом рынке. Это несколько десятков SCADA - систем, многие из которых нашли свое применение и в России. Наиболее популярные из них приведены ниже:

  • InTouch (Wonderware) - США;
  • Citect (CI Technology) - Австралия;
  • FIX (Intellution ) - США;
  • Genesis (Iconics Co) - США;
  • Factory Link (United States Data Co) - США;
  • RealFlex (BJ Software Systems) - США;
  • Sitex (Jade Software) - Великобритания;
  • TraceMode (AdAstrA) - Россия;
  • Cimplicity (GE Fanuc) - США;
  • САРГОН (НВТ - Автоматика) - Россия.

При таком многообразии SCADA - продуктов на российском рынке естественно возникает вопрос о выборе. Выбор SCADA-системы представляет собой достаточно трудную задачу, аналогичную поиску оптимального решения в условиях многокритериальности.

Ниже приводится примерный перечень критериев оценки SCADA - систем, которые в первую очередь должны интересовать пользователя. Этот перечень не является авторским и давно уже обсуждается в специальной периодической прессе. В нем можно выделить три большие группы показателей:

  • технические характеристики;
  • стоимостные характеристики;
  • эксплуатационные характеристики.

Программно-аппаратные платформы для SCADA-систем.

Анализ перечня таких платформ необходим, поскольку от него зависит ответ на вопрос, возможна ли реализация той или иной SCADA-системы на имеющихся вычислительных средствах, а также оценка стоимости эксплуатации системы (будучи разработанной в одной операционной среде, прикладная программа может быть выполнена в любой другой, которую поддерживает выбранный SCADA-пакет). В различных SCADA-системах этот вопрос решен по разному. Так, FactoryLink имеет весьма широкий список поддерживаемых программно-аппаратных платформ:

Системы с реализованным Windows/NT, в основном на РС-платформе.


В то же время в таких SCADA-системах, как RealFlex и Sitex основу программной платформы принципиально составляет единственная операционная система реального времени QNX.

Подавляющее большинство SCADA-систем реализовано на MS Windows платформах. Именно такие системы предлагают наиболее полные и легко наращиваемые MMI - средства. Учитывая позиции Microsoft на рынке операционных систем (ОС), следует отметить, что даже разработчики многоплатформных SCADA-систем, такие как United States DATA Co (разработчик FactoryLink), приоритетным считают дальнейшее развитие своих SCADA-систем на платформе Windows NT. Некоторые фирмы, до сих пор поддерживавшие SCADA-системы на базе операционных систем реального времени (ОСРВ), начали менять ориентацию, выбирая системы на платформе Windows NT. Все более очевидным становится применение ОСРВ, в основном, во встраиваемых системах, где они действительно хороши. Таким образом, основным полем, где сегодня разворачиваются главные события глобального рынка SCADA--систем, стала MS Windows NT/2000 на фоне всё ускоряющегося сворачивания активности в области MS DOS, MS Windows 3.xx/95.

Имеющиеся средства сетевой поддержки.

Одной из основных черт современного мира систем автоматизации является их высокая степень интеграции. В любой из них могут быть задействованы объекты управления, исполнительные механизмы, аппаратура, регистрирующая и обрабатывающая информацию, рабочие места операторов, серверы баз данных и т.д. Очевидно, что для эффективного функционирования в этой разнородной среде SCADA-система должна обеспечивать высокий уровень сетевого сервиса. Желательно, чтобы она поддерживала работу в стандартных сетевых средах (ARCNET, ETHERNET и т.д.) с использованием стандартных протоколов (NETBIOS, TCP/IP и др.), а также обеспечивала поддержку наиболее популярных сетевых стандартов из класса промышленных интерфейсов (PROFIBUS, CANBUS, LON, MODBUS и т.д.) Этим требованиям в той или иной степени удовлетворяют практически все рассматриваемые SCADA-системы, с тем только различием, что набор поддерживаемых сетевых интерфейсов, конечно же, разный.

Встроенные командные языки.

Большинство SCADA-систем имеют встроенные языки высокого уровня, VBasic-подобные языки, позволяющие генерировать адекватную реакцию на события, связанные с изменением значения переменной, с выполнением некоторого логического условия, с нажатием комбинации клавиш, а также с выполнением некоторого фрагмента с заданной частотой относительно всего приложения или отдельного окна.

Поддерживаемые базы данных.

Одной из основных задач систем диспетчерского контроля и управления является обработка информации: сбор, оперативный анализ, хранение, сжатие, пересылка и т. д. Таким образом, в рамках создаваемой системы должна функционировать база данных.

Практически все SCADA-системы, в частности, Genesis, InTouch, Citect, используют ANSI SQL синтаксис, который является независимым от типа базы данных. Таким образом, приложения виртуально изолированы, что позволяет менять базу данных без серьезного изменения самой прикладной задачи, создавать независимые программы для анализа информации, использовать уже наработанное программное обеспечение, ориентированное на обработку данных.

Для специалиста-разработчика системы автоматизации, также как и для специалиста - "технолога", чье рабочее место создается, очень важен графический пользовательский интерфейс. Функционально графические интерфейсы SCADA-систем весьма похожи. В каждой из них существует графический объектно-ориентированный редактор с определенным набором анимационных функций. Используемая векторная графика дает возможность осуществлять широкий набор операций над выбранным объектом, а также быстро обновлять изображение на экране, используя средства анимации.

Крайне важен также вопрос о поддержке в рассматриваемых системах стандартных функций GUI (Graphic Users Interface). Поскольку большинство рассматриваемых SCADA-систем работают под управлением Windows, это и определяет тип используемого GUI.

Система является открытой, если для нее определены и описаны используемые форматы данных и процедурный интерфейс, что позволяет подключить к ней "внешние", независимо разработанные компоненты.

Разработка собственных программных модулей.

Перед фирмами-разработчиками систем автоматизации часто встает вопрос о создании собственных (не предусмотренных в рамках систем SCADA) программных модулей и включение их в создаваемую систему автоматизации. Поэтому вопрос об открытости системы является важной характеристикой SCADA-систем. Фактически открытость системы означает доступность спецификаций системных (в смысле SCADA) вызовов, реализующих тот или иной системный сервис. Это может быть и доступ к графическим функциям, функциям работы с базами данных и т.д.

Современные SCADA-системы не ограничивают выбора аппаратуры нижнего уровня, так как предоставляют большой набор драйверов или серверов ввода-вывода и имеют хорошо развитые средства создания собственных программных модулей или драйверов новых устройств нижнего уровня. Сами драйверы разрабатываются с использованием стандартных языков программирования. Вопрос, однако, в том, достаточно ли только спецификаций доступа к ядру системы, поставляемых фирмой-разработчиком в штатном комплекте (система Trace Mode), или для создания драйверов необходимы специальные пакеты (системы FactoryLink, InTouch), или же, вообще, разработку драйвера нужно заказывать у фирмы-разработчика.

Разработки третьих фирм.

Многие компании занимаются разработкой драйверов, ActiveX-объектов и другого программного обеспечения для SCADA-систем. Этот факт очень важно оценивать при выборе SCADA-пакета, поскольку это расширяет область применения системы непрофессиональными программистами (нет необходимости разрабатывать программы с использованием языков С или Basic).

При оценке стоимости SCADA-систем нужно учитывать следующие факторы:

  • стоимость программно-аппаратной платформы;
  • стоимость системы;
  • стоимость освоения системы;
  • стоимость сопровождения.

Показатели этой группы критериев наиболее субъективны. Это тот самый случай, когда лучше один раз увидеть, чем семь раз услышать. К этоКомпоненты систем контроля и управления и их назначениеpulй группе можно отнести:

  • удобство интерфейса среды разработки - "Windows - подобный интерфейс", полнота инструментария и функций системы;
  • качество документации - ее полнота, уровень русификации;
  • поддержка со стороны создателей - количество инсталляций, дилерская сеть, обучение, условия обновления версий и т. д.

Если предположить, что пользователь справился и с этой задачей - остановил свой выбор на конкретной SCADA - системе, то далее начинается разработка системы контроля и управления, которая включает следующие этапы:

  • Разработка архитектуры системы автоматизации в целом. На этом этапе определяется функциональное назначение каждого узла системы автоматизации.
  • Решение вопросов, связанных с возможной поддержкой распределенной архитектуры, необходимостью введения узлов с "горячим резервированием" и т.п.
  • Создание прикладной системы управления для каждого узла. На этом этапе специалист в области автоматизируемых процессов наполняет узлы архитектуры алгоритмами, совокупность которых позволяет решать задачи автоматизации.
  • Приведение в соответствие параметров прикладной системы с информацией, которой обмениваются устройства нижнего уровня (например, программируемые логические контроллеры - ПЛК) с внешним миром (датчики технологических параметров, исполнительные устройства и др.)
  • Отладка созданной прикладной программы в режиме эмуляции. В последующих главах на примере двух известных и хорошо зарекомендовавших себя SCADA-систем (InTouch и Citect) рассмотрены основные компоненты, функции и возможности систем диспетчерского управления и сбора данных.

Средства визуализации - одно из базовых свойств SCADA - систем. В каждой из них существует графический объектно - ориентированный редактор с определенным набором анимационных функций. Используемая векторная графика дает возможность осуществлять широкий круг операций над выбранным объектом. Объекты могут быть простыми (линии, прямоугольники, текстовые объекты и т. д.) и сложные. Возможности агрегирования сложных объектов в разных SCADA - системах различны. Все SCADA - системы включают библиотеки стандартных графических символов, библиотеки сложных графических объектов, обладают целым рядом других стандартных возможностей.

Но, тем не менее, каждая SCADA - система по-своему уникальна и, несмотря на поддержание стандартных функций, обладает присущими только ей особенностями. При рассмотрении графических возможностей SCADA - систем InTouch и Citect предполагается обратить внимание не только на возможности инструментариев по созданию графических объектов, но и на другие предоставляемые пользователю услуги, облегчающие и ускоряющие процесс разработки приложений (проектов).

Графические средства InTouch

Компоненты среды разработки InTouch:

  • WindowMaker - инструментальная среда разработки приложений;
  • Application Explorer - представление приложения в иерархическом виде с доступом к любому компоненту приложения и многим часто используемым командам и функциям WindowMaker.

Проект, созданный в пакете InTouch, представляет собой набор окон (Window) с различными графическими и текстовыми объектами.

Свойства каждого окна (наличие заголовка, цвет фона, размеры и т. д.) определяются при его создании. Создание нового окна производится в среде разработки WindowMaker щелчком по иконке панели инструментов General или командой File/New Window. На экране появится диалог Window Properties (Свойства окна, рис. 2).


Рис. 2. Диалог Window Properties (Свойства окна).


Каждое окно должно иметь свое имя для его идентификации в приложении (Name). Цвет фона создаваемого окна выбирается из цветовой палитры, вызываемой на экран щелчком по окошку Window Color.

В поле Comment можно ввести комментарий, связанный с этим окном (необязательно). Эта информация нужна только для документирования и не используется приложением.
InTouch предлагает три типа окон (Window Туре):

  • Replace (заменяющее) - закрывает все существующие окна, перекрываемые им при появлении на экране, включая окна типа Popup и другие окна типа Replace.
  • Overlay (перекрывающее) - появляется поверх всех отображаемых в текущий момент окон. Когда окно типа Overlay закрывается, все скрываемые им окна восстанавливаются. Щелчок мыши по любому видимому участку лежащего ниже окна приводит к переходу его на передний план.
  • Popup (всплывающее) - похоже на окно типа Overlay, только оно всегда остается поверх всех других открытых окон. Окно закрывается после соответствующей команды пользователя.

Выбор типа создаваемого окна производится включением соответствующей кнопки в поле Window Туре.
В поле Frame Style (стиль обрамления) выбирается необходимый стиль обрамления окна:

  • Single - окно с рамкой, допускается заголовок;
  • Double - окно с рамкой без заголовка;
  • None - окно без рамки и заголовка.

Чтобы у окна была полоса с заголовком, где выводится имя окна, включают опцию Title Bar. Эта полоса также служит для перемещения окна при захвате ее мышью. При выборе этой опции отключатся опции Double и None для стиля обрамления.
Для возможности изменения размеров окна, когда оно откроется в WindowMaker, следует выбрать опцию Size Controls (управление размером).
В группе полей Dimentions определяются текущие размеры и положение окна на рабочем поле:

  • X Location - расстояние в пикселях между левым краем рабочего поля WindowMaker и левым краем описываемого окна;
  • Y Location - расстояние в пикселях между верхним краем рабочего поля WindowMaker и верхним краем описываемого окна;
  • Window Width - ширина окна в пикселях;
  • Window Height - высота окна в пикселях.

По умолчанию при создании нового окна эти параметры примут значения предыдущего (последнего) созданного окна.

Кнопка Scripts (скрипты) дает возможность войти в диалог Window Script для создания оконного сценария.

Для унификации внешнего вида окон приложения и сокращения сроков разработки приложений InTouch предлагает несколько приемов.

Один из таких приемов - дублирование окон. Создание копий окон выполняется командой File/ Save Window As. Для быстрого доступа к этой команде можно воспользоваться меню правой кнопки мыши (см. ниже).

Второй прием, который также позволяет экономить время разработки приложения - импорт окон. Можно повторно использовать все ранее созданные окна, объекты и скрипты. Чтобы импортировать окна из другого InTouch - приложения, необходимо воспользоваться командой File/ Import.

Интерфейс WindowMaker с открытым окном представлен на рис. 3.


Рис. 3. Интерфейс WindowMaker.


Сверху экрана расположена строка меню, включающая опции для работы с окнами, редактирования и выравнивания объектов в окне, настройки инструментариев, текста, толщины и стиля линий и т. д.

Слева от рабочего поля видно меню Application Explorer, которое может быть выведено в интерфейс WindowMaker или закрыто нажатием соответствующей иконки инструментария.

Объекты и их свойства

Простые объекты.
WindowMaker поддерживает четыре базовых типа простых объектов: линии, заполненные контуры, текст и кнопки. Каждый из этих простых объектов имеет свойства, влияющие на его внешний вид. Такими свойствами являются цвет линии, цвет заполнения, высота, ширина, ориентация и т. д. и они могут быть статическими или динамическими.

  • Линия - это объект, представляющий собой один или несколько связанных отрезков. Толщина линии и ее стиль являются статическими свойствами линии, присваиваемыми ей во время создания, и лишь цвет линии может быть связан с анимационной функцией.
  • Заполненный контур (прямоугольник, скругленный прямоугольник, круг, эллипс, многоугольник) представляет собой двухмерный объект. К динамическим свойствам такого объекта относятся цвет контурной линии, цвет заполнения, насыщенность цвета заполнения, высота, ширина, расположение, видимость и ориентация.
  • Текст представляет собой последовательность символов. К статическим свойствам текста относятся тип шрифта, его размер, выделение, курсив, подчеркивание, выравнивание. Анимационные свойства шрифта - цвет, видимость и расположение.
  • Кнопка - часто используемый объект при создании операторских интерфейсов. С кнопками могут быть связаны функции различных типов. Нажатие кнопки может вызвать выполнение скриптов, кнопкой можно производить ввод аналоговых и дискретных величин и т. д.

Текст на кнопке редактируется с помощью команды Special/Substitute Strings. При этом текстовое поле может содержать только одну строку.

Один и тот же объект может иметь набор различных динамических свойств. Комбинации этих свойств предоставляют возможность создавать на экране в режиме исполнения (Runtime) практически любые динамические эффекты. Для установки динамических свойств надо прежде всего вызвать на экран диалог их выбора (рис.4). Это достигается командой Special/Animation Link или двойным щелчком левой кнопки мыши на объекте.


Рис. 4. Диалог выбора динамических свойств объекта.


Все динамические связи можно разделить на две группы: Touch Links (левая колонка) и Display Links (три колонки справа). С помощью свойств Touch Links выполняется какой - либо ввод в систему. Свойства Display Links осуществляют вывод информации на экран дисплея.

Нажатие на любую клавишу диалога (рис. 4) вызывает появление нового диалога для определения соответствующего свойства объекта. Количество диалогов соответствует количеству динамических свойств (кнопок) диалога выбора. Все диалоги различны, но большинство из них имеет общие характеристики:

  • окно типа объекта;
  • одинаковую палитру цветов;
  • быстрый вызов словаря переменных;
  • быстрый доступ к полям переменных;
  • поддержку правой кнопки мыши в полях Tagname (имя переменной) и Expression (выражение).

На рис.5 приведен диалог для определения свойств объекта (кнопки), управляющего значением дискретной переменной.


Рис.5. Диалог определения свойств кнопки.


Завершение работы с диалогом производится нажатием кнопки Ok. Если переменная поля Tagname была ранее определена в словаре переменных данного приложения, пользователь возвращается в диалог выбора динамических свойств объекта (рис. 4). Можно либо продолжить определение других динамических свойств для данного объекта, либо, нажав Ok, вернуться на поле разработки окна приложения.
Сложные объекты.

  • Символ - это некоторая комбинация простых объектов, которые обрабатываются как один объект. Любое изменение статических или динамических свойств символа влияет на все составляющие символа. Например, если создать символ "насос" из двух кругов и двух прямоугольников и присвоить ему динамическое свойство Fill Color (цвет заполнения), то это свойство будет распространяться на все четыре простых объекта.
    Различные объекты символа могут иметь разные значения одного и того же свойства, если они были присвоены этим объектам до объединения в символ. Bitmap - объекты, кнопки, компоненты не могут быть включены в состав символа.
  • Компонент - это совокупность двух или более объектов, символов или других компонентов, образующих единый элемент. Они создаются путем выбора двух и более объектов, символов или компонентов и последующего запуска команды Arrange/Make Cell. Компоненты реализуют пространственную взаимосвязь между составляющими их графическими элементами. Каждая составляющая компонента может иметь свои собственные динамические свойства. Компоненты используются для таких виртуальных устройств, как панель управления контроллером, движковый регулятор и т. д.
    Компонент не может менять свой размер, ему нельзя присваивать динамические свойства (внутри компонента есть объекты и символы со своими динамическими свойствами). Нельзя изменять и статические свойства (внешний вид). Для изменения статических и динамических свойств компонента его надо разобрать на составные части командой Arrange/Break Cell. Однако компоненты можно дублировать, копировать, вставлять, выравнивать, перемещать и т. д.

Мастер-объект - это предварительно созданный компонент с определенными статическими и динамическими свойствами, находящийся в библиотеке мастер-объектов (Wizards) и доступный для многократного применения. Но, в отличие от компонента, динамические свойства которого настраиваются для каждой составляющей отдельно до объединения в компонент, динамические свойства мастер-объекта быстро настраиваются с помощью специализированного диалога. Другими словами, фирма Wonderware провела большую работу и создала огромное количество мастер-объектов (несколько тысяч), определив для каждого из них механизм быстрой настройки статических и динамических свойств. Все эти мастер-объекты разделены на большое количество групп и размещены в соответствующей библиотеке. Доступ к ней осуществляется нажатием иконки Wizard в интерфейсе WindowMaker, что вызывает появление на экране диалога Wizard Selection (Выбор мастер-объекта. В левой части диалога - список групп мастер-объектов, включающий такие категории, как Buttons (кнопки), Sliders (ползунковые регуляторы), Switches (переключатели) и т. д.
В правой части диалога приведены все мастер-объекты выбранной в данный момент группы. Двойной щелчок по требуемому мастер-объекту возвращает пользователя в окно разработки приложения. Курсор принимает форму уголка с символом. Наконец, щелчок мыши на свободном месте окна приводит к появлению мастер-объекта в окне приложения. Для его конфигурирования (определения динамических свойств) следует дважды щелкнуть на мастер-объекте.

Например, двойной щелчок по кнопке Momentary Button (кнопка запуска), предварительно вставленной в окно приложения, выводит на экран диалог конфигурирования этой кнопки (рис.6).


Достаточно ввести имя дискретной переменной, желаемый текст на кнопке, отметить несколько опций и нажать Ok. Инструмент Bitmap инструментальной панели рисования позволяет копировать и встраивать в приложение InTouch растровые объекты (совокупность точек). С помощью него создается "контейнер" для последующей вставки объекта из папки обмена Windows либо файлов с расширением .BMP. JPG. PCX. TGA. Для WindowMaker растровое изображение является единым объектом. Невозможно ни анимировать его отдельные части, ни вставлять Bitmap - объекты в символы (можно вставлять в компоненты). Такой объект можно развернуть на рабочем поле на 90, 180, 270, 360 градусов, а также определить для него цвет "прозрачности", чтобы через него можно было видеть и другие объекты.
· Тренды. InTouch предлагает пользователю два сложных объекта типа тренд: тренд реального времени и исторический (архивный) тренд. Эти объекты позволяют отображать в виде графиков значения данных реального времени (4 пера) и архивных данных (8 перьев). Оба типа трендов создаются при использовании специальных инструментов панели рисования окна WindowMaker с последующим конфигурированием. Подробная информация по созданию и конфигурированию трендов будет приведена в соответствующей главе.

Подводя итог описанию графических средств пакета InTouch, следует отметить, что фирма Wonderware в этом плане предлагает потребителю хороший набор возможностей:

  • богатый, традиционный для пользователей Windows инструментарий;
  • меню правой кнопки мыши для окон, графических объектов и полей диалогов;
  • широкий спектр динамических свойств объектов;
  • огромную библиотеку мастеров-объектов (Wizards).

Организация взаимодействия с контроллерами

Современные SCADA - системы не ограничивают выбора аппаратуры нижнего уровня (контроллеров), так как предоставляют большой набор драйверов или серверов ввода/вывода и имеют хорошо развитые средства создания собственных программных модулей или драйверов новых устройств нижнего уровня.

Для подсоединения драйверов ввода/вывода к SCADA - системе в настоящее время используются следующие механизмы:

  • ставший стандартом de facto динамический обмен данными (DDE);
  • собственные протоколы фирм-производителей SCADA - систем, реально обеспечивающие самый скоростной обмен данными;
  • новый OPC - протокол, который, с одной стороны, является стандартным и поддерживается большинством SCADA - систем, а с другой стороны, лишен недостатков протоколов DDE.

Изначально протокол DDE применялся в первых человеко - машинных интерфейсах в качестве механизма разделения данных между прикладными системами и устройствами типа ПЛК (программируемые логические контроллеры). Для преодоления недостатков DDE, прежде всего для повышения надежности и скорости обмена, разработчики предложили свои собственные решения (протоколы), такие как AdvancedDDE или FastDDE - протоколы, связанные с пакетированием информации при обмене с ПЛК и сетевыми контроллерами. Но такие частные решения приводят к ряду проблем:

  • для каждой SCADA - системы пишется свой драйвер для поставляемого на рынок оборудования;
  • 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.

Основная цель OPC стандарта (OLE for Process Control) заключается в определении механизма доступа к данным с любого устройства из приложений. OPC позволяет производителям оборудования поставлять программные компоненты, которые стандартным способом обеспечат клиентов данными с ПЛК. При широком распространении OPC - стандарта появятся следующие преимущества:

  • OPC позволят определять на уровне объектов различные системы управления и контроля, работающие в распределенной гетерогенной среде;
  • OPC - устранят необходимость использования различного нестандартного оборудования и соответствующих коммуникационных программных драйверов;
  • у потребителя появится больший выбор при разработке приложений.

С OPC - решениями интеграция в гетерогенные (неоднородные) системы становится достаточно простой. Применительно к SCADA-системам OPC серверы, расположенные на всех компьютерах системы управления производственного предприятия, стандартным способом могут поставлять данные в программу визуализации, базы данных и т. п. уничтожая, в некотором смысле, само понятие неоднородной системы.

кет и не требуют никакого дополнительного программирования

Аппаратная реализация связи с устройствами ввода/вывода

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

  • COM - порты.
    В этом случае контроллер или объединенные сетью контроллеры подключаются по протоколам RS-232, RS-422, RS-485.
  • Сетевые платы.
    Использование такой аппаратной поддержки возможно, если соответствующие контроллеры снабжены интерфейсным выходом на Ethernet.
  • Вставные платы.
    В этом случае протокол взаимодействия определяется платой и может быть уникальным. В настоящее время предлагаются реализации в стандартах ISA, PCI, CompactPCI.

Прикладные протоколы, используемые для организации взаимодействия с контроллерами, оставлены за границей этой книги.

Серверы ввода/вывода в InTouch

При функционировании InTouch - приложения в реальном времени информация обо всех его переменных хранится в базе данных. К такой информации относятся имя переменной, ее тип, минимальное и максимальное значения, уставки, способ отображения (дисплей, журнал) и т. д. а также информация о коммуникационных каналах, по которым происходит обмен данными между технологическим процессом и приложением.
InTouch - приложение поддерживает взаимодействие с DDE и OPC-серверами. Именно на организации взаимодействия с ними и остановимся ниже.

Поддерживаемые коммуникационные протоколы

DDE (Dynamic Data Exchange - динамический обмен данными) представляет собой коммуникационный протокол, разработанный компанией Microsoft для обмена данными между различными Windows - приложениями. Этот протокол реализует взаимосвязи типа клиент - сервер между двумя одновременно исполняющимися программами.
В InTouch поддерживается также пакетированный DDE - обмен - FastDDE. Применение последнего заметно повышает эффективность и производительность обмена данными благодаря уменьшению общего количества DDE - пакетов, которыми клиент и сервер обмениваются между собой. Но принципиальные недостатки, связанные с надежностью и зависимостью от количества загруженных в текущий момент приложений Windows, остались. Необходимость в появлении более совершенного технологичного протокола созрела! Но следует отметить, что отказ от DDE-механизма происходит не мгновенно хотя бы потому, что в мире наработано большое количество DDE - серверов.
С целью расширения возможностей стандартного протокола DDE на локальную сеть компания Wonderware предложила NetDDE. Он позволяет приложениям, запущенным на объединенных в локальную сеть компьютерах, вести DDE - обмен. Позднее NetDDE лицензируется компанией Microsoft и поставляется в дистрибутивном пакете Windows. Следует отметить и то, что NetDDE допускает обмен информацией между приложениями на IBM PC и приложениями на машинах другого типа с операционной системой VMS или UNIX. Компания Wonderware предлагает и инструментальные средства для разработки DDE-серверов, в том числе и для не-Windows-платформ.
Протокол SuiteLink был специально разработан фирмой Wonderware для того, чтобы удовлетворить таким требованиям, как целостность данных, высокая производительность и простота диагностики. В основе протокола SuiteLink лежит протокол TCP/IP. SuiteLink не является заменой протоколам DDE, FastDDE и NetDDE. Новый протокол разработан для поддержания быстродействующих промышленных систем и обладает следующими характеристиками:

  • Передача данных осуществляется в формате VTQ (Value, Time, Quality - значение, время, качество), в соответствии с которым каждая пересылаемая клиенту единица информации сопровождается метками времени и качества данных.
  • Благодаря системному монитору операционной системы Windows NT (Performance Monitor) стал возможным расширенный анализ производительности по передаче данных, степени загрузки сервера, степени потребления ресурсов компьютера и сети, что особенно важно для проектирования и сопровождения больших распределенных промышленных сетей.
  • Поддержка обмена данными между приложениями происходит независимо от того, исполняются ли эти приложения на одном узле сети или на разных.

Для реализации функций OPC - клиента Wonderware предлагает OPCLink - сервер, преобразующий OPC в SuitLink - протокол.
В материалах, предложенных компанией Wonderware, отмечается, что большинство реализованных OPC-серверов создают для каждого подключаемого к серверу клиента новый канал связи или нить. Для текущей обработки каждого клиента сервер должен переключаться между нитями. Каждая нить использует DCOM (Distributed Component Object Model) для организации обмена данными, и DCOM также управляет переключением нитей. В итоге возможна достаточно низкая производительность в сети.
Тесты, проведенные фирмой Wonderware, показали, что при обслуживании OPC-сервером 7 клиентов (при передаче 4 целых чисел в режиме обновления) сервер на 95% занимал ресурсы CPU. Это означает, что ресурсы компьютера практически целиком были заняты переключением нитей и DCOM- процедурами.
Поэтому на текущем этапе параметры производительности протокола SuiteLink превосходят параметры DCOM. Поставляемый в комплекте FactorySuite (Wonderware) OPCLink Server обеспечивает прием информации с OPC- сервера и передачу ее по протоколу SuiteLink в SCADA - систему InTouch и наоборот. Именно OPCLink Server рекомендуется устанавливать на одном узле с OPC- сервером, чтобы для сетевых передач использовался SuiteLink- протокол, а не DCOM (рис.7).


Рис. 7. Использование SuiteLink - протокола в SCADA - системах.


Все описанные ниже особенности адресации распространяются и на OPC-серверы с одним лишь ограничением. При разработке InTouch - приложения создается канал связи с OPCLink - сервером (как с любым другим SuiteLink - сервером). Но рекомендуется использовать встроенный в InTouch OPC Browser для упрощения выбора параметров конфигурации подключаемого OPC - сервера.

Особенности адресации в InTouch

В InTouch вышеуказанные механизмы положены в основу обмена данными между приложениями InTouch и DDE и SuiteLink - серверами, которые, в свою очередь, связаны коммуникационными каналами с устройствами нижнего уровня (контроллерами).

Так как InTouch предназначен для разработки и поддержания интерфейса сбора данных и диспетчерского управления (рис.8), среда исполнения WindowViewer при взаимодействии с контроллерным уровнем выступает, как правило, в роли приложения - клиента (узел View), запрашивающего данные у приложения - сервера (I/O Server).


Рис.8. Обмен данными между InTouch - приложением и технологическим процессом.


Через сервер ввода/вывода InTouch - приложение имеет возможность читать данные из контроллера или писать данные в него. Процесс обмена информацией InTouch - приложения с контроллером можно представить следующей схемой
Здесь и встает один из главных вопросов организации обмена с серверами ввода/вывода: каким образом обеспечить клиенту доступ к запрашиваемой им информации?
Для организации обмена с приложением определяются каналы обмена или каналы доступа, характеризующиеся следующими параметрами:

  • имя узла (Node Name);
  • имя приложения ( Application Name );
  • имя группы данных или топик (Topic Name );
  • имя элемента ( Item Name ).

Имя приложения - это имя программы Windows, которая выполняет функции DDE, FastDDE, SuiteLink - серверов. Имя группы данных (топика) определяется при конфигурировании сервера на прием или передачу группы данных, которыми сервер будет обмениваться с контроллером или объединенными в сеть контроллерами. Определенные параметры группы (топика) зависят от конкретного сервера (поэтому рекомендуется изучать документацию и справочную систему выбранного сервера). Например, при использовании Modbus - сервера, позволяющего обеспечить взаимодействие с контроллером Modicon Micro 984 PLC, в качестве имени приложения (Application Name) должен быть Modbus, в качестве имени группы или топика (Topic Name) вводится любое имя (текстовая строка), но среди необходимых параметров группы из списка выбирается имя контроллера Modicon 984 PLC. А в качестве имени элемента (Item Name) следует выбирать название конкретного регистра контроллера (например, 40001 для контроллера Modicon Micro 984). Чтобы узнать правильный синтаксис имени элемента, необходимый для конкретных PLC, нужно обратиться к руководству по соответствующему серверу.

Определены все компоненты коммуникационного канала. С учетом введенных понятий схема обмена информацией для рассмотренного выше примера будет выглядеть следующим образом (рис.9).


Рис. 9. Обмен информацией на примере Modbus - сервера.


Фирма Wonderware предлагает DDE и SuiteLink - серверы, которые поддерживают более 800 типов контроллеров основных производителей и различные протоколы.

Если нужного драйвера все-таки нет, можно воспользоваться пакетом разработки драйверов FactorySuite Toolkit.

Схемы, приведенные на рис. 9, интерпретируют стандартный обмен информацией между узлом (приложением) View и контроллером (ПЛК) в режиме сбора данных и управления. В этом режиме, как уже было сказано выше, приложение View - клиент по определению.

Обмен данными с другими приложениями

Но приложения InTouch могут взаимодействовать не только между собой, но и с другими Windows - приложениями. Одним из известных примеров такого приложения является Microsoft Excel. InTouch - приложение может считывать и записывать какие - либо значения в любую клетку открытой в Excel электронной таблицы. Аналогично и программа Excel может читать и записывать информацию в базу данных InTouch - приложения. Данный механизм обеспечивает одновременное обновление данных в одном приложении при изменении их значений в другом.

Если клиентом (приложением, запрашивающим информацию) по - прежнему является узел View, то Excel - это приложение, поставляющее информацию (сервер). В качестве группы или топика (Topic) тогда будет выступать имя таблицы Excel, а элемент обмена информацией - ячейка в таблице Excel (табл.2.1, вариант 1).

Когда клиентом является приложение Excel, а сервером - приложение View, группой в этом случае всегда является словарь переменных InTouch (база данных) с именем Tagname. Элементом обмена будет элемент базы данных - имя переменной (табл.2.1, вариант 2).

В случае обмена данными по сети с использованием пакета Wonderware NetDDE необходимо к трехуровневой структуре адреса добавить четвертый уровень - имя удаленного узла сети (Node Name).

Подводя итог вышесказанному, следует подчеркнуть, что информация по доступу к данным устройств ввода/вывода или других приложений должна храниться в приложении (в словаре переменных). И разработчику в InTouch-приложении важно подключиться к вышеописанному каналу доступа. Для этого в InTouch необходимо определить имя доступа Access Name и связать его с переменной приложения.

Определение имени доступа в словаре переменных InTouch

В InTouch - приложениях вся информация о переменных приложения хранится в Tagname Dictionary (Словарь переменных). Это не что иное, как база данных реального времени - один из центральных компонентов InTouch.
При определении переменной в базе данных InTouch запрашивает определенную информацию о каждой переменной, например, Все динамические связи можно разделить на две группы: Touch Links (левая колонка) и Display Links (три колонки справа). С помощью свойств Touch Links выполняется какой - либо ввод в систему. Свойства Display Links осуществляют вывод информации на экран дисплея. имя переменной, ее тип, имя доступа и т. д.
В пакете InTouch используется два базовых типа переменных - Memory (внутренние) и I/O (переменные ввода/вывода).
Переменные типа Memory могут быть использованы для создания различных системных констант, моделирования элементов системы управления и в вычисляемых переменных, доступных другим Windows - программам.
Все переменные, которые получают или передают свое значение другой Windows - программе, должны иметь тип ввода/вывода (I/O). В эту категорию попадают переменные, которые посредством канала доступа (Access Name) принимают или отправляют данные из/в серверов ввода/вывода, других приложений InTouch, других программ Windows.
Определение новой переменной в базе данных InTouch, как и просмотр, и модификация атрибутов уже существующих переменных, производится в диалоге Tagname Dictionary (рис.10). Доступ к этому диалогу осуществляется командой Speсial/Tagname Dictionary в окне среды разработки WindowMaker или двойным щелчком по иконке Tagname Dictionary в окне Application Explorer.


Рис. 10. Диалог Tagname Dictionary (Словарь переменных).


Поля Tagname и Comment предназначены для ввода имени переменной и соответствующего комментария. По умолчанию включена опция Read/Write (чтение/запись). Можно отметить и опцию Read Only, если в процессе исполнения WindowViewer должен только читать значение переменной.

В любое время в режиме проектирования можно открыть список переменных приложения щелчком по кнопке Select для выбора соответствующей переменной, просмотра списка или модификации атрибутов. Диалог Select Tag (выбор переменной) представлен на рис.11.


Рис. 11. Диалог Select Tag (выбор переменной).


Для каждой переменной в этом диалоге приведена следующая информация: имя переменной, ее тип, имя доступа, группа аларма и комментарий.

Группа алармов (Alarm group, рис.11) для переменной определяется в диалоге, вызываемом нажатием кнопки Group диалога Tagname Dictionary. Все, что касается алармов, рассматривается в соответствующем разделе ниже.

Выбор типа переменной осуществляется в диалоге Tag Types (тип переменной, рис. 12), вызываемом на экран нажатием кнопки Туре диалога Tagname Dictionary.


Рис. 12. Диалог Tag Types (тип переменной).


В этом диалоге представлен полный список основных типов переменных InTouch. Выбор завершается отметкой соответствующей опции и щелчком по Ok.
После выбора типа переменной программа возвращает пользователя в диалог Tagname Dictionary (Словарь переменных). При этом будет открыт и дополнительный диалог подробного описания переменной, содержание которого зависит от выбранного типа. Кнопка Access Name (имя доступа) используется для определения канала обмена (канала доступа) с сервером, с которым будет связана описываемая переменная. Имя доступа Access Name определяется именем узла, именем приложения и именем группы или топика. Имя топика должно совпадать с соответствующим именем, заданным при конфигурировании DDE, SuiteLink-сервера. Имя элемента, как компонента многоуровневого адреса, определяется в поле Item (рис.13).
В распределенных системах InTouch имя доступа может быть определено либо как локальный адрес, либо как глобальный.
Локальные адреса используются в том случае, когда View - узлы имеют свои серверы ввода/вывода. На рис. 13 узлы исполнения (View - узлы), каждый со своей копией одного и того же приложения, ссылаются на свои собственные источники данных ввода/вывода (серверы ввода/вывода).


Рис. 13. Сеть View – узлов с собственными серверами ввода/вывода.


Поэтому при определении канала доступа к информации ввода/вывода достаточно трехуровневого адреса (Application - приложение, Topic - объект, Item - элемент). Имя узла (Node) в этом случае опускается. Щелчок по кнопке Access Name (рис.2.3.8) вызывает на экран одноименный диалог. Этот диалог предназначен для определения нового канала доступа (кнопка Add), модификации существующего (Modify) или удаления (Delete). Щелчок по кнопке Add вызывает диалог определения нового канала доступа. В качестве имени (канала) доступа (Access Names) рекомендуется выбирать имя группы или топика (Topic Name). Следует подчеркнуть, что поле Node Name (имя узла) оставлено пустым. Щелчок по кнопке Ok возвращает пользователя в диалог Access Names (имена доступа) с определенным именем доступа.
Глобальные адреса источников данных ввода/вывода позволяют нескольким View - узлам обращаться к одному и тому же серверу ввода/вывода. Такой подход предоставляет возможность отказаться от нескольких серверов ввода/вывода, однако менее защищен от отказов (рис.14).


Рис.14. Архитектура с двумя View - узлами и сервером ввода/вывода.


Два View - узла исполняют идентичные копии одного и того же приложения и ссылаются на один и тот же источник ввода/вывода (I/O сервер). Поэтому при определении канала доступа к информации ввода/вывода необходимо использовать четырехуровневый адрес (Node - узел, Application -приложение, Topic - объект, Item - элемент).

При выборе имени доступа действует то же правило, что и при локальной адресации: рекомендуется, чтобы это имя совпадало с именем группы данных или топика (Topic Name). Но поле Node Name (имя узла) необходимо заполнить. В качестве этого имени при глобальной адресации выбирают имя узла, на котором установлен сервер ввода/вывода, являющийся источником данных для нескольких приложений.

Для каждой переменной ввода/вывода задается атрибут Access Name. С одним именем доступа, как правило, связано большое количество переменных. Распределение переменных по группам (топикам) - произвольное. Но для оптимизации функционирования серверов рекомендуется в одну группу относить переменные с одинаковой частотой обновления. В противном случае частота, задаваемая при конфигурировании топика в сервере, должна соответствовать минимальному временному кванту. Желательно на этапе конфигурирования сервера определить группы (топики) для каждого частотного диапазона и в соответствии с этими группами создать имена доступа (Access Name) в InTouch (лучше даже, чтобы имена групп совпадали с именами доступа). А далее каждую описываемую в InTouch-приложении переменную типа I/O связывать с подходящим именем доступа для обеспечения рационального пакетирования данных.

Тренды в SCADA - системах

Графическое представление значений технологических параметров во времени способствует лучшему пониманию динамики технологического процесса предприятия. Поэтому подсистема создания трендов и хранения информации о параметрах с целью ее дальнейшего анализа и использования для управления является неотъемлемой частью любой SCADA - системы.

Тренды реального времени (Real Time) отображают динамические изменения параметра в текущем времени. При появлении нового значения параметра в окне тренда происходит прокрутка графика справа налево. Таким образом текущее значение параметра выводится всегда в правой части окна.

Тренды становятся историческими (Historical) после того, как данные будут записаны на диск и можно будет использовать режим прокрутки предыдущих значений назад с целью посмотреть прошлые значения. Отображаемые данные тренда в таком режиме будут неподвижны и будут отображаться только за определенный период.

InTouch предлагает пользователю оба типа графических объектов, называемых трендами: тренд реального времени и исторический (архивный) тренд. Тренды реального времени дают возможность создавать графики изменения во времени четырех переменных (4 пера), в то время как для исторических трендов можно конфигурировать до восьми перьев в одном объекте. Количество объектов типа "тренд" в приложении, в том числе и в одном окне, не ограничено.

Оба типа трендов создаются c использованием специальных графических объектов инструментальной панели WindowMaker. InTouch также обеспечивает полный контроль над конфигурированием трендов. Для примера, можно определить диапазон времени, область значений, разрешение сетки, размещение временных отметок, число перьев и атрибуты цвета и т. д. Допускается переконфигурирование архивного тренда на этапе исполнения приложения (в Runtime).

Архивирование (регистрация) значений переменной

При работе системы в режиме WindowViewer (среда исполнения) InTouch может производить запись значений переменных в регистрационный файл. Для того, чтобы архивирование переменной выполнялось, необходимо включить опцию Log Data (регистрация данных) при определении переменной в диалоге Tagname Dictionary.
Запись в регистрационный файл производится всякий раз при изменении переменной на величину, превышающую порог для архивирования (Log Deadband), и по умолчанию один раз в час, если значение переменной за это время не изменилось. Поле Log Deadband находится в диалоге детального описания целой или вещественной переменной.
Чтобы значения переменных, для которых опция Log Data разрешена, записывались в регистрационные файлы, необходимо общее разрешение глобальной функции регистрации. Его задают в диалоге Historical Logging Properties (параметры архивирования, рис. 15), который вызывается на экран командой Special/Configure/Historical Logging. В этот диалог можно также войти из окна Application Explorer.


Рис.15. Диалог Historical Logging Properties.


Включение опции Enable Historical Logging дает общее разрешение на регистрацию значений переменных. Срок хранения регистрационных файлов на диске (исключая текущий день) определяется в поле Keep Log Files for в днях. Если в это поле введено значение 0, файлы будут храниться бесконечно долго. Регистрационные файлы могут быть размещены в каталоге приложения (опция по умолчанию Store Log Files in Application Directory). В противном случае следует отметить опцию Store Log Files in Specific Directory (хранить файлы в ином каталоге) и ввести полный путь до каталога, в котором будут храниться регистрационные файлы (при работе с распределенными архивами - полный сетевой путь).

Тренды реального времени являются динамическими объектами. Они позволяют выводить изменения значений переменных, как только они происходят для любой конкретной переменной или для выражения, которое содержит одну или несколько переменных. Данные будут появляться в окне тренда и двигаться справа налево.
Чтобы создать тренд реального времени, необходимо:

  • выбрать инструмент тренд реального времени в панели инструментов WindowMaker;
  • щелкнуть в окне, затем переместить мышь по диагонали и сформировать прямоугольник необходимого размера;
  • отпустить кнопку мыши, что вызовет появление тренда реального времени в окне (рис.16).


Рис.16. Объект "тренд реального времени".

При создании тренда реального времени настройки его конфигурации устанавливаются по умолчанию (настройки предыдущего тренда).

Для конфигурирования тренда реального времени следует либо дважды щелкнуть на созданном объекте, либо, предварительно выбрав объект, запустить команду Special/Animation Links. На экране появится диалог Real Time Trend Configuration (конфигурирование тренда реального времени). Среди настроек этого диалога можно отметить диапазон времени, охватываемый трендом (Time Span), частоту вывода значение переменной (Interval), разрешение сетки по большим и малым делениям горизонтальной и вертикальной осей (Time Division, Value Division), цвета фона и рамки графика (Color). Конфигурирование перьев тренда включает выбор имени переменной или выражения, цвета и толщины линии для каждого пера (поле Expression). Для повышения производительности системы следует отметить опцию Only update when in memory (обновлять, когда в памяти). В этом случае обновление данных тренда будет производиться только в моменты, когда окно с трендом отображается на дисплее (находится в RAM). Есть и другие способы повышения производительности при работе с трендами реального времени (уменьшение толщины линии графика, уменьшение частоты выводы значений переменной). Например, если установлен диапазон времени (Time Span) в 30 минут, а частота вывода - 2 секунды, то число измерений, которые нужно провести за каждые 30 минут, будет равно 900 (30 * 60/2 = 900). При частоте выводе в 5 секунд число измерений существенно уменьшается: 30 * 60/5 = 360. Исторические (архивные) тренды не являются динамическими. Они обеспечивают "снимок" состояния данных за прошедшее время, то есть по архивным данным. В отличие от трендов реального времени исторические тренды обновляются только по команде - при запуске скрипта, изменении значения выражения или нажатии оператором соответствующей кнопки. При конфигурировании архивного тренда можно создать "визиры" (ползунки, бегунки), с помощью которых удобно получить значения всех отображаемых переменных на один и тот же момент времени. Бегунки архивного тренда представляют собой позиционные индикаторы на временной оси, положение которых определяет объем извлекаемых данных. Связав объект "движковый регулятор" с полем бегунка, можно осуществлять перемещение вдоль архивного тренда. Кроме того, имеются функции вычисления среднего, минимального и максимального значений в определенном бегунком положении. Можно создать правый и левый бегунки и производить обработку данных кривой, расположенной между бегунками. Вычисляются следующие величины: среднее, минимальное, максимальное, отношение мин/макс и стандартное отклонение. В зависимости от положения бегунков на оси можно реализовать и другие функции (увеличение и уменьшение заключенной между бегунками области графика).

Благодаря системе распределенных архивов на один и тот же график можно выводить информацию из нескольких баз данных.

Все сказанное выше о механизме создания тренда реального времени инструментом Real Time Trend в среде разработки WindowMaker и о его последующем конфигурировании можно отнести и к архивному тренду, создаваемому инструментом Historical Trend среды разработки.

Предлагаемый ниже способ создания и конфигурирования архивного тренда предполагает использование мастер-средств библиотеки Wizard.

Нажатие кнопки выбора мастер-средств в панели инструментов вызывает появление на экране диалога Wizard Selection (выбор мастер-средств).
После выбора из предложенного набора мастер-средств Hist Trend with Scooters (архивный тренд с бегунками) и щелчка по Ok программа возвращает пользователя в среду разработки. Курсор мыши при этом примет форму вставки. Последующий щелчок мыши на предполагаемом месте нахождения создаваемого объекта выводит на экран архивный тренд (рис.17). Объекты этого типа ведут себя аналогично любым другим объектам, то есть их можно перемещать, масштабировать и т. д.


Рис.17. Объект "архивный тренд".


Для конфигурирования тренда с параметрами по умолчанию следует нажать кнопку Suggest (вариант). Нажатие кнопок Times и Values выводит на экран окна конфигурирования разрешения сетки по большим и малым делениям горизонтальной и вертикальной осей, цвета фона и рамки графика, временного диапазона и т. д. Кнопка Pens (перья) предназначена для настройки перьев архивного тренда.

Чтобы добавить в тренд функции масштабирования и перемещения или элементы управления перьями, следует использовать панели Zoom/Pan и Trend Pen Legend (рис.16), соответственно. Для того, чтобы эти компоненты работали совместно, они должны иметь одинаковые имена (Hist Trend).

Изменение параметров архивных трендов в режиме исполнения

При управлении в режиме реального времени оператор анализирует архивную информацию. Объем информации, ее временные диапазоны, объем статистических данных, необходимые для принятия решения по управлению технологическим процессом, заранее не известны. Поэтому оператор должен иметь возможность менять настройки архивных трендов, не выходя из режима Runtime. В InTouch такая возможность существует.
Для этого следует включить опцию Allow runtime changes (разрешить изменения во время исполнения) в диалоге конфигурирования архивного тренда (в книге не показан).
Теперь в режиме WindowViewer щелчок на архивном тренде будет вызывать на экран диалог изменения параметров архивного тренда (Historical Trend Setup). В этом диалоге можно определить дату и время начала архивного тренда (поле Chart Start), его временной диапазон (Chart Length), присвоить перьям цвет и имена переменных, выбирая их из словаря.
Архивный тренд может выводиться в одном из трех возможных режимах:

  • Min/Max - график изменения значений переменной в виде вертикальных линий в процентах от всего диапазона, позволяющий оценить скорость изменения переменной;
  • Average/Scatter - график среднего значения переменной;
  • Average/Bar Chart - график среднего значения переменной в виде гистограммы.

Выбор режима производится в поле Display Mode.

Система распределенных архивов

В InTouch имеется система распределенных архивов, обеспечивающая поиск архивных данных в любом InTouch - приложении. Данная система расширяет возможности стандартных архивов InTouch, позволяя одновременно получать информацию из нескольких удаленных баз данных, которые в этом случае называются провайдерами архивов.
Одновременно можно обращаться к восьми провайдерам (по одному на каждое перо). Каждый узел, выполняющий функцию регистрации, может писать только в один архив.
Система, приведенная на рис.19, имеет два провайдера архивов. Левый провайдер регистрирует информацию только из узла, расположенного слева внизу. Правый провайдер регистрирует информацию из узла, расположенного справа вверху. Остальные три узла (вверху слева) лишь используют архивные данные. Читать информацию из архивных файлов может каждый из узлов системы.

Создание такой системы предполагает следующие действия:

  • создание списка провайдеров архивов;
  • создание и определение параметров объекта "архивный тренд";
  • конфигурирование приложения на удаленное архивирование данных;
  • копирование приложения на все узлы.


Рис. 19. Распределенная система архивов.

Встроенные языки программирования

Встроенные языки программирования - мощное средство SCADA - систем, предоставляющее разработчику гибкий инструмент для разработки сложных приложений. Первые версии SCADA - систем либо не имели подобных языков, либо эти языки реализовывали небогатый набор функций. В современных версиях SCADA - систем функциональные возможности языков становятся существенно богаче. Явно выделяются два подхода:

  • Ориентация встроенных языков программирования на технологов. Функции в таких языках являются высокоуровневыми, не требующими профессиональных навыков программирования при их использовании. Количество таких функций в базовых поставках не исчисляется сотнями, хотя существуют свободно распространяемые библиотеки дополнительных функций.
  • Ориентация на системного интегратора. В этом случае в качестве языков чаще всего используются VBasic - подобные языки.

В каждом языке допускается расширение набора функций. В языках, ориентированных на технологов, это расширение достигается с помощью дополнительных инструментальных средств (Toolkits). Разработка дополнительных функций выполняется обычно программистами - профессионалами.

Разработка новых функций при втором подходе выполняется обычно разработчиками приложений (как и в традиционных языках программирования).

Полнота использования возможностей встроенных языков (особенно при втором подходе) требует соответствующего уровня квалификации разработчика, если, конечно, в этом есть необходимость. Требования задачи могут быть не столь высокими, чтобы применять всю "мощь" встроенного языка.

Во всех языках функции разделяются на группы, часть из которых присутствует практически во всех языках: математические функции, функции работы со строками, обмен по SQL. DDE - обмен и т. д.

В разрабатываемом приложении создаются программные фрагменты, состоящие из операторов и функций языка, которые выполняют некоторую последовательность действий. Эти программные фрагменты связываются с разнообразными событиями в приложении, такими как нажатие кнопки, открытие окна, выполнение логического условия (a +b > c). Каждое из событий ассоциируется с графическим объектом, окном, таймером, открытием/ закрытием приложения. Когда приложение содержит сотни окон, тысячи различных графических объектов, а с каждым из них связано несколько событий, в приложении может "работать" огромное количество отдельных программных фрагментов. Велика вероятность их "одновременной" активизации.

Каждая из функций во встроенном языке выполняется в синхронном или асинхронном режиме. В синхронном режиме выполнение следующей функции не начинается до тех пор, пока не завершилось исполнение предыдущей. При запуске асинхронной функции управление переходит следующей, не дожидаясь завершения исполнения предыдущей функции.
В связи с этим возникает несколько вопросов. С каким приоритетом исполняется каждый из фрагментов, допускается ли рекурсия при обработке событий и если да, то каков уровень вложенности? В SCADA - системах уровень вложенности пока не стандартизован, но оговаривается особо в рамках каждой из них.

Скрипты в InTouch - это программные фрагменты, активизируемые по событиям (по нажатию клавиши, кнопки, открытию окна, изменению значения переменной и т. д.).

В InTouch различают несколько типов скриптов:

  • Application Scripts (скрипты уровня приложения) относятся ко всему приложению и используются для запуска других приложений, имитации технологических процессов, вычисления значений переменных и т.д.
  • Window Scripts (скрипты уровня окна) связываются с конкретным окном.
  • Key Scripts (клавишные скрипты) привязываются к какой-либо клавише или комбинации клавиш клавиатуры. Это может быть полезным при создании каких-либо глобальных для всего приложения функций (возврат в главное окно, окончание сеанса работы с приложением и т. д.).
  • Touch Pushbutton Action Scripts (скрипты, запускаемые кнопками) очень похожи на клавишные скрипты и связываются с объектами, которые будут использоваться в качестве исполнительных кнопок. Эти скрипты запускаются при каждом нажатии на объект-кнопку.
  • Condition Scripts (скрипты по изменению логического выражения) связываются с логической переменной или выражением, которое будет принимать значения либо "истина", либо "ложь". Логические скрипты могут содержать в себе и аналоговые переменные.
  • Data Change Scripts (скрипты по изменению данных) связываются либо с переменной, либо с полем переменной. Эти скрипты исполняются только один раз, когда значение переменной либо поля меняется на величину, превышающую значение допуска, заданного в словаре переменных.
  • ActiveX Event (скрипты событий ActiveX) предназначены для поддержки механизма реакции на события в ActiveX - объектах. С каждым событием может быть связан один скрипт типа ActiveX Event, запускающийся в WindowViewer во время исполнения приложения.
  • Quick Function - скрипты, которые могут вызываться из других скриптов и использоваться в выражениях при определении динамических свойств объектов.

Диалоги редактора, открываемые при создании скриптов различных типов, имеют небольшие отличия. Вызов диалога редактора скриптов в окне WindowMaker осуществляется командой Special/Scripts с последующим выбором типа создаваемого или редактируемого скрипта. Для этого можно также воспользоваться окном Application Explorer, выбрав папку Scripts. На рис. 5.1.1 приведен диалог Application Scripts (скрипты уровня приложения).

Редактор скриптов InTouch поддерживает два типа скриптов: простые и сложные. Простые скрипты - это скрипты, содержащие операторы присваивания, сравнения, простые математические функции и т. д. Сложные скрипты позволяют выполнять различные логические операции типа IF - THEN - ELSE, а также могут включать циклы типа FOR - NEXT.

Справа, в поле Functions, размещены клавиши вызова списков различных групп встроенных функций. Доступ к спискам встроенных функций возможен также командой Insert/Functions с последующим выбором группы функций (см. рис. 5.1.1).

В пакете InTouch имеется набор встроенных функций, которые могут быть связаны с командами или использованы в скриптах для выполнения самых различных задач.

Все встроенные функции разбиты на четыре группы:
- String. - для обработки различных символьных строк и переменных;
- Math. - математические функции;
- System. - системные функции;
- Misc. - функции для работы с алармами распределенных систем, трендами, печатью и др.
· Вызов списка функций группы осуществляется нажатием соответствующей клавиши. Например, щелчок по клавише String. редактора скриптов вызывает появление диалога Choose function (выбор функции) со списком строковых функций.

Описание некоторых функций этого списка приведено в табл. 5.1.


Каждая строковая функция имеет один или несколько аргументов (до 6). Например, синтаксис функции StringFromReal выглядит следующим образом:

- Number - конвертируемая вещественная величина;
- Precision - количество десятичных знаков;
- Type - тип формата ( "f", "e", "E").

функция StringFromReal(263.365, 2, "f") возвращает "263.36";
функция StringFromReal(263.365, 2, "e") возвращает "2.63e2";
функция StringFromReal(263.55, 3, "E") возвращает "2.636E2".
Функция Text имеет два аргумента: Text(Analog_Tag, "Format_Text");

- Analog_Tag - вещественное или целое число;
- Format_Text - формат преобразования.

Если указанный формат функции Text - "#0.00", то:

- при Analog_Tag = 66 функция возвращает 66.00;
- при Analog_Tag =22.269 функция возвращает 22.27;
- при Analog_Tag =9.999 функция возвращает 10.00.

  • Щелчок по клавише Math. вызывает появление диалога Choose function (выбор функции) со списком математических функций.

Математические функции работают с целыми и вещественными аргументами, выдавая целый или вещественный результат. В левой части оператора присваивания допускается указывать и целые переменные. Однако необходимо иметь ввиду, что преобразование вещественного значения в целое может привести к усечению результата.

  • Системные функции делятся на две категории: файловые (File) и для работы с Windows - приложениями (Info).

Файловые функции предназначены для считывания и записи информации в файлы. У всех файловых функций есть два общих аргумента - Filename и FillOffset. Аргумент Filename (имя файла) хранит имя файла, из которого должна быть считана или в который должна быть записана информация (имя также должно включать и путь к файлу). Аргумент FillOffset (смещение в файле) задает относительную позицию в файле, начиная с которой будут читаться или записываться данные. Смещение задается в байтах от начала файла. Первый байт файла имеет смещение 0. После завершения каждая функция возвращает следующее доступное смещение в файле. Например, если функция читает 5 байтов данных, начиная с 10-го байта, то после завершения функция возвратит 15. Некоторые встроенные функции группы System приведены в табл. 5.2.

<twidth:100%;d valign="top">Возвращает информацию об указанном файле или поpдкаталоге компьютера или сетевого устройства


Остальные аргументы файловых функций не поддаются типизации и различны для каждой функции.

Например, функция FileReadFields имеет четыре аргумента и следующий синтаксис:

- StartTag - идентифицирует первый элемент в имени InTouch-переменной;
- NumberOfFields - идентифицирует число полей для чтения.

  • Группа функций Miscellaneous (клавиша Misc. ) включает функции для работы с алармами распределенных систем, трендами, печатью и др.

В этой широкой (с точки зрения назначения функций) группе можно выделить несколько более узко специализированных подгрупп. Функции, название которых начинается с alm, используются только в распределенных системах алармов. Некоторые из них приведены в табл.5.3.1.


Функции этой подгруппы также могут иметь до четырех аргументов:

- wcDeleteItem("ControlName", ItemIndex);
- wcInsertItem("ControlName", ItemIndex, "MessageTag");
- wcLoadText("ControlName", "Filrename");.

Первый аргумент всех встроенных функций этой подгруппы - ControlName (имя управляемого окна). Часто в качестве аргумента используются ItemIndex (номер, соответствующий позиции элемента), MessageTag (строковое сообщение), Filrename (имя файла в формате ASCII).
В рассматриваемой группе функций Miscellaneous следует отметить функцию PrintWindow, i?aaiacia?aiioю для печати окна. Ее синтаксис выглядит следующим образом:

- Window - имя окна;
- Left - число дюймов от левого края;
- Top - число дюймов от верхнего края;
- Width - ширина распечатываемого окна;
- Height - высота распечатываемого окна;
- Options - дискретные значения 0 или 1.

Вставка встроенных функций в скрипт производится щелчком по выбранной функции в списке функций. Она вместе со своими аргументами будет автоматически вставлена в текст скрипта в точку, указанную курсором. После этого можно отредактировать список аргументов.
По окончании редактирования скрипта следует нажать кнопку Ok. При обнаружении в скрипте каких-либо ошибок на экран будет выведено соответствующее сообщение. В большинстве случаев курсор установится в ту позицию, которая привела к появлению ошибки. Прежде чем скрипт будет сохранен, все ошибки должны быть исправлены.

Функции Quick Functions

Quick Functions - это скрипты, которые могут вызываться из других скриптов и использоваться в выражениях при определении динамических свойств объектов. Скрипты Quick Functions хранятся внутри того приложения, в котором они были созданы, и могут многократно использоваться в других скриптах InTouch.
Наиболее часто эти функции используют в выражениях при определении динамических свойств объектов. Чем это вызвано? Дело в том, что длина выражения в поле Expression диалогов определения динамических свойств объектов должна быть не более 256 символов. Это относится к таким динамическим свойствам, как цвет линии, цвет заполнения, изменение высоты и ширины, вертикальное и горизонтальное перемещение, вертикальное и горизонтальное заполнение, видимость, мерцание, ориентация, блокировка.
Для ввода более длинных выражений можно воспользоваться функциями Quick Functions. При этом выражение в поле Expression должно содержать операторы CALL вызова функций Quick Functions, каждая из которых, в свою очередь, должна иметь в качестве последнего оператора RETURN для возврата результата в вызывающее выражение. Организованное таким образом выражение может содержать многие тысячи символов и быть сколь угодно сложным.
Сохраненная функция Quick Functions может быть использована в любом другом скрипте или выражении.
Quick Functions могут быть синхронными и асинхронными скриптами. Синхронные скрипты выполняются последовательно, в то время, как после запуска одного асинхронного скрипта может быть запущен другой (синхронный или асинхронный) скрипт. Это позволяет отделять исполняющиеся довольно долго операции (типа обращений к базам данных) от основной программы. Асинхронные скрипты не могут возвращать результаты. Поэтому в качестве скриптов Quick Functions, используемых в выражениях (Expression) для определения динамических свойств объектов, следует применять только синхронные скрипты.
Создание скриптов Quick Functions осуществляется в диалоговом окне редактора Quick Functions. Вызов этого диалога на экран в окне WindowMaker производится в командой Special/Scripts с последующим нажатием на строке Quick Functions.

Список Name содержит имена всех определенных к данному моменту скриптов Quick Functions. Щелчок по имени скрипта выводит его текст в рабочее поле диалога.

Команда Scripts/New предназначена для создания нового скрипта и вызывает на экран диалог для ввода его имени. После щелчка по Ok новое имя будет включено в список имен Name.

Следующий этап - определение аргументов нового скрипта в таблице Arguments диалога Quick Function. В левую колонку таблицы вводят имя аргумента (до 31 символа), в правую - его тип (Integer, Real, Discrete, Message). В одном скрипте допускается до 16 аргументов.

После определения типов аргументов можно приступать к написанию текста скрипта Quick Function в рабочем поле (под таблицей Arguments).


Разработка графопостроителя в системе InTouch

Данный раздел посвящен разработке четырехканального графопостроителя визуализирующего данные, поступающие по DDE каналу с DDE сервера. В программе предусмотрена возможность масштабирования по каждому из каналов.

Приложение, получающее данные из другого приложения по DDE и/или управляющее другим приложением с помощью команд через DDE является DDE-клиентом. В этом случае второе приложение является DDE-сервером. Рассмотрим проект DDE-сервера, выполненного на языке программирования Borland Delphi 6.

На рис.20 представлено окно DDE-сервера во время дизайна в среде Delphi

Рис. 20. Окно DDE-сервера на стадии проектирования в Delphi

Для построении DDE-сервера в Delphi имеются два объекта, расположенные на странице System Палитры Компонент - TDdeServerConv и TDdeServerItem. Обычно в проекте используется один объект TDdeServerConv и один или более TDdeServerItem. Для получения доступа к сервису DDE-сервера, клиенту потребуется знать несколько параметров. имя сервиса (Service Name) - это имя приложения (обычно - имя выполняемого файла без расширения EXE, возможно с полным путем); Topic Name - в Delphi это имя компоненты TDdeServerConv; Item Name - в Delphi это имя нужной компоненты TDdeServerItem. Назначение объекта TDdeServerConv - общее управление DDE и обработка запросов от клиентов на выполнение макроса.

Объект TDdeServerItem связывается с TDdeServerConv и определяет, что, собственно, будет пересылаться по DDE. Для этого у него есть свойства Text и Lines. (Text имеет то же значение, что и Lines[0].) При изменении значения этих свойств автоматически происходит пересылка обновленных данных во все приложения-клиенты, установившие связь с сервером.

При запуске приложения происходит выполнение процедуры TDDEServe.FormActivate:

procedure TDDEServe.FormActivate(Sender: TObject);

var nidata. TNotifyIconData;

‘DDEItem400’ – переменная обмена.

SCADA (сокр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition) — диспетчерское управление и сбор данных. Основные задачи, решаемые SCADA-системами: 1. Обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы. 2. Обработка информации в реальном времени. 3. Отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме (HMI сокр. от англ. Human Machine Interface — человеко-машинный интерфейс). 4. Ведение базы данных реального времени с технологической информацией. 5. Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями. 6. Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса. 7. Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК. 8. Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.). В системе управления предприятием такими приложениями чаще всего являются приложения, относимые к уровню MES SCADA - программный комплекс для визуализации и диспетчеризации технологических процессов. SCADA-система дает наглядное представление процесса и предоставляет, как правило, графический интерфейс оператору для контроля и управления. SCADA системы Решения АСУ ТП для энергетических объектов высоких классов напряжения Современная АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения. АСУ ТП и диспетчерское управление Непрерывную во времени картину развития АСУТП можно разделить на три этапа, обусловленные появлением качественно новых научных идей и технических средств. В ходе истории меняется характер объектов и методов управления, средств автоматизации и других компонентов, составляющих содержание современной системы управления. • Первый этап отражает внедрение систем автоматического регулирования (САР). Объектами управления на этом этапе являются отдельные параметры, установки, агрегаты; решение задач стабилизации, программного управления, слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчета задания и параметры настройки регуляторов. • Второй этап - автоматизация технологических процессов. Объектом управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью систем автоматического управления (САУ) реализуются все более сложные законы управления, решаются задачи оптимального и адаптивного управления, проводится идентификация объекта и состояний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедрение систем телемеханики в управление технологическими процессами. Человек все больше отдаляется от объекта управления, между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем, исполнительных механизмов, средств телемеханики, мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ). • Третий этап - автоматизированные системы управления технологическими процессами - характеризуется внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале - применение микропроцессоров, использование на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, методов и моделей исследования операций и, наконец, диспетчерское управление на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов. От этапа к этапу менялись и функции человека (оператора/диспетчера), призванного обеспечить регламентное функционирование технологического процесса. Расширяется круг задач, решаемых на уровне управления; ограниченный прямой необходимостью управления технологическим процессом набор задач пополняется качественно новыми задачами, ранее имеющими вспомогательный характер или относящиеся к другому уровню управления. Диспетчер в многоуровневой автоматизированной системе управления технологическими процессами получает информацию с монитора ЭВМ или с электронной системы отображения информации и воздействует на объекты, находящиеся от него на значительном расстоянии с помощью телекоммуникационных систем, контроллеров, интеллектуальных исполнительных механизмов. Основой, необходимым условием эффективной реализации диспетчерского управления, имеющего ярко выраженный динамический характер, становится работа с информацией, т. е. процессы сбора, передачи, обработки, отображения, представления информации. От диспетчера уже требуется не только профессиональное знание технологического процесса, основ управления им, но и опыт работы в информационных системах, умение принимать решение (в диалоге с ЭВМ) в нештатных и аварийных ситуациях и многое другое. Диспетчер становится главным действующим лицом в управлении технологическим процессом. Говоря о диспетчерском управлении, нельзя не затронуть проблему технологического риска. Технологические процессы в энергетике, нефтегазовой и ряде других отраслей промышленности являются потенциально опасными и при возникновении аварий приводят к человеческим жертвам, а также к значительному материальному и экологическому ущербу. Статистика говорит, что за тридцать лет число учтенных аварий удваивается примерно каждые десять лет. В основе любой аварии за исключением стихийных бедствий лежит ошибка человека. В результате анализа большинства аварий и происшествий на всех видах транспорта, в промышленности и энергетике были получены интересные данные. В 60 - х годах ошибка человека была первоначальной причиной аварий лишь в 20% случаев, тогда как к концу 80-х доля "человеческого фактора" стала приближаться к 80 %. Одна из причин этой тенденции - старый традиционный подход к построению сложных систем управления, т. е. ориентация на применение новейших технических и технологических достижений и недооценка необходимости построения эффективного человеко - машинного интерфейса, ориентированного на человека (диспетчера). Таким образом, требование повышения надежности систем диспетчерского управления является одной из предпосылок появления нового подхода при разработке таких систем: ориентация на оператора/диспетчера и его задачи. Концепция SCАDA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) предопределена всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса. Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации. Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI), предоставляемого SCADA - системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность "рычагов" управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т. д. - повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении. Следует отметить, что концепция SCADA, основу которой составляет автоматизированная разработка систем управления, позволяет решить еще ряд задач, долгое время считавшихся неразрешимыми: сократить сроки разработки проектов по автоматизации и прямые финансовые затраты на их разработку. В настоящее время SCADA является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами). Управление технологическими процессами на основе систем SCADA стало осуществляться в передовых западных странах в 80-е годы. Область применения охватывает сложные объекты электро- и водоснабжения, химические, нефтехимические и нефтеперерабатывающие производства, железнодорожный транспорт, транспорт нефти и газа и др. В России диспетчерское управление технологическими процессами опиралось, главным образом, на опыт оперативно-диспетчерского персонала. Поэтому переход к управлению на основе SCADA-систем стал осуществляться несколько позднее. К трудностям освоения в России новой информационной технологии, какой являются SCADA-системы, относится как отсутствие эксплуатационного опыта, так и недостаток информации о различных SCADA-системах. В мире насчитывается не один десяток компаний, активно занимающихся разработкой и внедрением SCADA-систем. Каждая SCADA-система - это "know-how" компании и поэтому данные о той или иной системе не столь обширны. Большое значение при внедрении современных систем диспетчерского управления имеет решение следующих задач: • выбора SCADA-системы (исходя из требований и особенностей технологического процесса); • кадрового сопровождения. Выбор SCADA-системы представляет собой достаточно трудную задачу, аналогичную принятию решений в условиях многокритериальности, усложненную невозможностью количественной оценки ряда критериев из-за недостатка информации. Подготовка специалистов по разработке и эксплуатации систем управления на базе программного обеспечения SCADA осуществляется на специализированных курсах различных фирм, курсах повышения квалификации. В настоящее время в учебные планы ряда технических университетов начали вводиться дисциплины, связанные с изучением SCADA-систем. Однако специальная литература по SCADA-системам отсутствует; имеются лишь отдельные статьи и рекламные проспекты. Компоненты систем контроля и управления и их назначение Многие проекты автоматизированных систем контроля и управления (СКУ) для боль-шого спектра областей применения позволяют выделить обобщенную схему их реализации, представленную на рис.1. Рис.1. Обобщенная схема системы контроля и управления. Как правило, это двухуровневые системы, так как именно на этих уровнях реализуется непосредственное управление технологическими процессами. Специфика каждой конкретной системы управления определяется используемой на каждом уровне программно - аппаратной платформой. • Нижний уровень - уровень объекта (контроллерный) - включает различные датчики для сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным программируемым логическим контроллерам (PLC - Programming Logical Controoller), которые могут выполнять следующие функции: o сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса; o управление электроприводами и другими исполнительными механизмами; o решение задач автоматического логического управления и др. Так как информация в контроллерах предварительно обрабатывается и частично используется на месте, существенно снижаются требования к пропускной способности каналов связи. В качестве локальных PLC в системах контроля и управления различными технологическими процессами в настоящее время применяются контроллеры как отечественных производителей, так и зарубежных. На рынке представлены многие десятки и даже сотни типов контроллеров, способных обрабатывать от нескольких переменных до нескольких сот переменных. К аппаратно-программным средствам контроллерного уровня управления предъявляются жесткие требования по надежности, времени реакции на исполнительные устройства, датчики и т.д. Программируемые логические контроллеры должны гарантированно откликаться на внешние события, поступающие от объекта, за время, определенное для каждого события. Для критичных с этой точки зрения объектов рекомендуется использовать контроллеры с операционными системами реального времени (ОСРВ). Контроллеры под управлением ОСРВ функционируют в режиме жесткого реального времени. Разработка, отладка и исполнение про-грамм управления локальными контроллерами осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения, широко представленного на рынке. К этому классу инструментального ПО относятся пакеты типа ISaGRAF (CJ International France), InConrol (Wonderware, USA), Paradym 31 (Intellution, USA), имеющие открытую архитектуру. • Информация с локальных контроллеров может направляться в сеть диспетчерского пункта непосредственно, а также через контроллеры верхнего уровня (см. рис.). В зависимости от поставленной задачи контроллеры верхнего уровня (концентраторы, интеллектуальные или коммуникационные контроллеры) реализуют различные функции. Некоторые из них перечислены ниже: o сбор данных с локальных контроллеров; o обработка данных, включая масштабирование; o поддержание единого времени в системе; o синхронизация работы подсистем; o организация архивов по выбранным параметрам; o обмен информацией между локальными контроллерами и верхним уровнем; o работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним уровнем; o резервирование каналов передачи данных и др. • Верхний уровень - диспетчерский пункт (ДП) - включает, прежде всего, одну или несколько станций управления, представляющих собой автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера/оператора. Здесь же может быть размещен сервер базы данных, рабочие места (компьютеры) для специалистов и т. д. Часто в качестве рабочих станций используются ПЭВМ типа IBM PC различных конфигураций. Станции управления предназначены для отображения хода технологического процесса и оперативного управления. Эти задачи и призваны решать SCADA - системы. SCADА - это специализированное программное обеспечение, ориентированное на обеспечение интерфейса между диспетчером и системой управления, а также коммуникацию с внешним миром. Спектр функциональных возможностей определен самой ролью SCADA в системах управления и реализован практически во всех пакетах: o автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования; o средства исполнения прикладных программ; o сбор первичной информации от устройств нижнего уровня; o обработка первичной информации; o регистрация алармов и исторических данных; o хранение информации с возможностью ее пост-обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных); o визуализация информации в виде мнемосхем, графиков и т.п.; o возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как "единое целое" ("recipe" или "установки"). Рассматривая обобщенную структуру систем управления, следует ввести и еще одно понятие - Micro-SCADA. Micro-SCADA - это системы, реализующие стандартные (базовые) функции, присущие SCADA - системам верхнего уровня, но ориентированные на решение задач автоматизации в определенной отрасли (узкоспециализированные). В противоположность им SCADA - системы верхнего уровня являются универсальными. • Все компоненты системы управления объединены между собой каналами связи. Обеспечение взаимодействия SCADA - систем с локальными контроллерами, контроллерами верхнего уровня, офисными и промышленными сетями возложено на так называемое коммуникационное ПО. Это достаточно широкий класс программного обеспечения, выбор которого для конкретной системы управления определяется многими факторами, в том числе и типом применяемых контроллеров, и используемой SCADA - системой. Более подробная информация о коммуникационном ПО приведена в главе 2. • Большой объем информации, непрерывно поступающий с устройств ввода/вывода систем управления, предопределяет наличие в таких системах баз данных (БД). Основная задача баз данных - своевременно обеспечить пользователя всех уровней управления требуемой информацией. Но если на верхних уровнях АСУ эта задача решена с помощью традиционных БД, то этого не скажешь об уровне АСУ ТП. До недавнего времени регистрация информации в реальном времени решалась на базе ПО интеллектуальных контроллеров и SCADA - систем. В последнее время появились новые возможности по обеспечению высокоскоростного хранения информации в БД. Более подробная информация по базам данных реального времени приведена в главе 6. • Бурное развитие Интернет не могло не привлечь внимание производителей программного продукта SCADA. Возможно ли применение Интернет - технологий в системах управления технологическими процессами? Если да, то какие решения предлагаются в настоящее время компаниями - разработчиками? Обсуждению этих вопросов посвящена глава 7. Разработка прикладного программного обеспечения СКУ: выбор пути и инструментария Приступая к разработке специализированного прикладного программного обеспечения (ППО) для создания системы контроля и управления, системный интегратор или конечный пользователь обычно выбирает один из следующих путей: • Программирование с использtd valign=ованием "традиционных" средств (традиционные языки программирования, стандартные средства отладки и пр.) • Использование существующих, готовых - COTS (Commercial Of The Shelf) - инструментальных проблемно-ориентированных средств. Для большинства выбор уже очевиден. Процесс разработки ППО важно упростить, сократить временные и прямые финансовые затраты на разработку ППО, минимизировать затраты труда высококлассных программистов, по возможности привлекая к разработке специалистов-технологов в области автоматизируемых процессов. При такой постановке задачи второй путь может оказаться более предпочтительным. Для сложных распределенных систем процесс разработки собственного ППО с использованием "традиционных" средств может стать недопустимо длительным, а затраты на его разработку неоправданно высокими. Вариант с непосредственным программированием относительно привлекателен лишь для простых систем или небольших фрагментов большой системы, для которых нет стандартных решений (не написан, например, подходящий драйвер) или они не устраивают по тем или иным причинам в принципе. Итак, выбор пути сделан! Это очень важно, но тогда следует сделать и второй шаг - "определиться" с инструментальными средствами разработки ППО. Программные продукты класса SCADA широко представлены на мировом рынке. Это несколько десятков SCADA - систем, многие из которых нашли свое применение и в России. Наиболее популярные из них приведены ниже: • InTouch (Wonderware) - США; • Citect (CI Technology) - Австралия; • FIX (Intellution ) - США; • Genesis (Iconics Co) - США; • Factory Link (United States Data Co) - США; • RealFlex (BJ Software Systems) - США; • Sitex (Jade Software) - Великобритания; • TraceMode (AdAstrA) - Россия; • Cimplicity (GE Fanuc) - США; • САРГОН (НВТ - Автоматика) - Россия. При таком многообразии SCADA - продуктов на российском рынке естественно возникает вопрос о выборе. Выбор SCADA-системы представляет собой достаточно трудную задачу, аналогичную поиску оптимального решения в условиях многокритериальности. Ниже приводится примерный перечень критериев оценки SCADA - систем, которые в первую очередь должны интересовать пользователя. Этот перечень не является авторским и давно уже обсуждается в специальной периодической прессе. В нем можно выделить три большие группы показателей: • технические характеристики; • стоимостные характеристики; • эксплуатационные характеристики. Технические характеристики Программно-аппаратные платформы для SCADA-систем. Анализ перечня таких платформ необходим, поскольку от него зависит ответ на вопрос, возможна ли реализация той или иной SCADA-системы на имеющихся вычислительных средствах, а также оценка стоимости эксплуатации системы (будучи разработанной в одной операционной среде, прикладная программа может быть выполнена в любой другой, которую поддерживает выбранный SCADA-пакет). В различных SCADA-системах этот вопрос решен по разному. Так, FactoryLink имеет весьма широкий список поддерживаемых программно-аппаратных платформ: Операционная система Компьютерная платформа DOS/MS Windows IBM PC OS/2 IBM PC SCO UNIX IBM PC VMS VAX AIX RS6000 HP-UX HP 9000 MS Windows/NT Системы с реализованным Windows/NT, в основном на РС-платформе. В то же время в таких SCADA-системах, как RealFlex и Sitex основу программной платформы принципиально составляет единственная операционная система реального времени QNX. Подавляющее большинство SCADA-систем реализовано на MS Windows платформах. Именно такие системы предлагают наиболее полные и легко наращиваемые MMI - средства. Учитывая позиции Microsoft на рынке операционных систем (ОС), следует отметить, что даже разработчики многоплатформных SCADA-систем, такие как United States DATA Co (разработчик FactoryLink), приоритетным считают дальнейшее развитие своих SCADA-систем на платформе Windows NT. Некоторые фирмы, до сих пор поддерживавшие SCADA-системы на базе операционных систем реального времени (ОСРВ), начали менять ориентацию, выбирая системы на платформе Windows NT. Все более очевидным становится применение ОСРВ, в основном, во встраиваемых системах, где они действительно хороши. Таким образом, основным полем, где сегодня разворачиваются главные события глобального рынка SCADA--систем, стала MS Windows NT/2000 на фоне всё ускоряющегося сворачивания активности в области MS DOS, MS Windows 3.xx/95. Имеющиеся средства сетевой поддержки. Одной из основных черт современного мира систем автоматизации является их высокая степень интеграции. В любой из них могут быть задействованы объекты управления, исполнительные механизмы, аппаратура, регистрирующая и обрабатывающая информацию, рабочие места операторов, серверы баз данных и т.д. Очевидно, что для эффективного функционирования в этой разнородной среде SCADA-система должна обеспечивать высокий уровень сетевого сервиса. Желательно, чтобы она поддерживала работу в стандартных сетевых средах (ARCNET, ETHERNET и т.д.) с использованием стандартных протоколов (NETBIOS, TCP/IP и др.), а также обеспечивала поддержку наиболее популярных сетевых стандартов из класса промышленных интерфейсов (PROFIBUS, CANBUS, LON, MODBUS и т.д.) Этим требованиям в той или иной степени удовлетворяют практически все рассматриваемые SCADA-системы, с тем только различием, что набор поддерживаемых сетевых интерфейсов, конечно же, разный. Встроенные командные языки. Большинство SCADA-систем имеют встроенные языки высокого уровня, VBasic-подобные языки, позволяющие генерировать адекватную реакцию на события, связанные с изменением значения переменной, с выполнением некоторого логического условия, с нажатием комбинации клавиш, а также с выполнением некоторого фрагмента с заданной частотой относительно всего приложения или отдельного окна. Поддерживаемые базы данных. Одной из основных задач систем диспетчерского контроля и управления является обработка информации: сбор, оперативный анализ, хранение, сжатие, пересылка и т. д. Таким образом, в рамках создаваемой системы должна функционировать база данных. Практически все SCADA-системы, в частности, Genesis, InTouch, Citect, используют ANSI SQL синтаксис, который является независимым от типа базы данных. Таким образом, приложения виртуально изолированы, что позволяет менять базу данных без серьезного изменения самой прикладной задачи, создавать независимые программы для анализа информации, использовать уже наработанное программное обеспечение, ориентированное на обработку данных. Графические возможности. Для специалиста-разработчика системы автоматизации, также как и для специалиста - "технолога", чье рабочее место создается, очень важен графический пользовательский интерфейс. Функционально графические интерфейсы SCADA-систем весьма похожи. В каждой из них существует графический объектно-ориентированный редактор с определенным набором анимационных функций. Используемая векторная графика дает возможность осуществлять широкий набор операций над выбранным объектом, а также быстро обновлять изображение на экране, используя средства анимации. Крайне важен также вопрос о поддержке в рассматриваемых системах стандартных функций GUI (Graphic Users Interface). Поскольку большинство рассматриваемых SCADA-систем работают под управлением Windows, это и определяет тип используемого GUI. Открытость систем Система является открытой, если для нее определены и описаны используемые форматы данных и процедурный интерфейс, что позволяет подключить к ней "внешние", независимо разработанные компоненты. Разработка собственных программных модулей. Перед фирмами-разработчиками систем автоматизации часто встает вопрос о создании собственных (не предусмотренных в рамках систем SCADA) программных модулей и включение их в создаваемую систему автоматизации. Поэтому вопрос об открытости системы является важной характеристикой SCADA-систем. Фактически открытость системы означает доступность спецификаций системных (в смысле SCADA) вызовов, реализующих тот или иной системный сервис. Это может быть и доступ к графическим функциям, функциям работы с базами данных и т.д. Драйверы ввода-вывода. Современные SCADA-системы не ограничивают выбора аппаратуры нижнего уровня, так как предоставляют большой набор драйверов или серверов ввода-вывода и имеют хорошо развитые средства создания собственных программных модулей или драйверов новых устройств нижнего уровня. Сами драйверы разрабатываются с использованием стандартных языков программирования. Вопрос, однако, в том, достаточно ли только спецификаций доступа к ядру системы, поставляемых фирмой-разработчиком в штатном комплекте (система Trace Mode), или для создания драйверов необходимы специальные пакеты (системы FactoryLink, InTouch), или же, вообще, разработку драйвера нужно заказывать у фирмы-разработчика. Разработки третьих фирм. Многие компании занимаются разработкой драйверов, ActiveX-объектов и другого программного обеспечения для SCADA-систем. Этот факт очень важно оценивать при выборе SCADA-пакета, поскольку это расширяет область применения системы непрофессиональными программистами (нет необходимости разрабатывать программы с использованием языков С или Basic). Стоимостные характеристики При оценке стоимости SCADA-систем нужно учитывать следующие факторы: • стоимость программно-аппаратной платформы; • стоимость системы; • стоимость освоения системы; • стоимость сопровождения. Эксплуатационные характеристики Показатели этой группы критериев наиболее субъективны. Это тот самый случай, когда лучше один раз увидеть, чем семь раз услышать. К этой группе можно отнести: • удобство интерфейса среды разработки - "Windows - подобный интерфейс", полнота инструментария и функций системы; • качество документации - ее полнота, уровень русификации; • поддержка со стороны создателей - количество инсталляций, дилерская сеть, обучение, условия обновления версий и т. д. Если предположить, что пользователь справился и с этой задачей - остановил свой выбор на конкретной SCADA - системе, то далее начинается разработка системы контроля и управления, которая включает следующие этапы: • Разработка архитектуры системы автоматизации в целом. На этом этапе определяется функциональное назначение каждого узла системы автоматизации. • Решение вопросов, связанных с возможной поддержкой распределенной архитектуры, необходимостью введения узлов с "горячим резервированием" и т.п. • Создание прикладной системы управления для каждого узла. На этом этапе специалист в области автоматизируемых процессов наполняет узлы архитектуры алгоритмами, совокупность которых позволяет решать задачи автоматизации. • Приведение в соответствие параметров прикладной системы с информацией, которой обмениваются устройства нижнего уровня (например, программируемые логические контроллеры - ПЛК) с внешним миром (датчики технологических параметров, исполнительные устройства и др.) • Отладка созданной прикладной программы в режиме эмуляции. В последующих главах на примере двух известных и хорошо зарекомендовавших себя SCADA-систем (InTouch и Citect) рассмотрены основные компоненты, функции и возможности систем диспетчерского управления и сбора данных. Графический интерфейс Средства визуализации - одно из базовых свойств SCADA - систем. В каждой из них существует графический объектно - ориентированный редактор с определенным набором анимационных функций. Используемая векторная графика дает возможность осуществлять широкий круг операций над выбранным объектом. Объекты могут быть простыми (линии, прямоугольники, текстовые объекты и т. д.) и сложные. Возможности агрегирования сложных объектов в разных SCADA - системах различны. Все SCADA - системы включают библиотеки стандартных графических символов, библиотеки сложных графических объектов, обладают целым рядом других стандартных возможностей. Но, тем не менее, каждая SCADA - система по-своему уникальна и, несмотря на поддержание стандартных функций, обладает присущими только ей особенностями. При рассмотрении графических возможностей SCADA - систем InTouch и Citect предполагается обратить внимание не только на возможности инструментариев по созданию графических объектов, но и на другие предоставляемые пользователю услуги, облегчающие и ускоряющие процесс разработки приложений (проектов). Графические средства InTouch Компоненты среды разработки InTouch: • WindowMaker - инструментальная среда разработки приложений; • Application Explorer - представление приложения в иерархическом виде с доступом к любому компоненту приложения и многим часто используемым командам и функциям WindowMaker. Проект, созданный в пакете InTouch, представляет собой набор окон (Window) с различными графическими и текстовыми объектами. Окна в InTouch Свойства каждого окна (наличие заголовка, цвет фона, размеры и т. д.) определяются при его создании. Создание нового окна производится в среде разработки WindowMaker щелчком по иконке панели инструментов General или командой File/New Window. На экране появится диалог Window Properties (Свойства окна, рис. 2). Рис. 2. Диалог Window Properties (Свойства окна). Каждое окно должно иметь свое имя для его идентификации в приложении (Name). Цвет фона создаваемого окна выбирается из цветовой палитры, вызываемой на экран щелчком по окошку Window Color. В поле Comment можно ввести комментарий, связанный с этим окном (необязательно). Эта информация нужна только для документирования и не используется приложением. InTouch предлагает три типа окон (Window Туре): • Replace (заменяющее) - закрывает все существующие окна, перекрываемые им при появлении на экране, включая окна типа Popup и другие окна типа Replace. • Overlay (перекрывающее) - появляется поверх всех отображаемых в текущий момент окон. Когда окно типа Overlay закрывается, все скрываемые им окна восстанавливаются. Щелчок мыши по любому видимому участку лежащего ниже окна приводит к переходу его на передний план. • Popup (всплывающее) - похоже на окно типа Overlay, только оно всегда остается поверх всех других открытых окон. Окно закрывается после соответствующей команды пользователя. Выбор типа создаваемого окна производится включением соответствующей кнопки в поле Window Туре. В поле Frame Style (стиль обрамления) выбирается необходимый стиль обрамления окна: • Single - окно с рамкой, допускается заголовок; • Double - окно с рамкой без заголовка; • None - окно без рамки и заголовка. Чтобы у окна была полоса с заголовком, где выводится имя окна, включают опцию Title Bar. Эта полоса также служит для перемещения окна при захвате ее мышью. При выборе этой опции отключатся опции Double и None для стиля обрамления. Для возможности изменения размеров окна, когда оно откроется в WindowMaker, следует выбрать опцию Size Controls (управление размером). В группе полей Dimentions определяются текущие размеры и положение окна на рабочем поле: • X Location - расстояние в пикселях между левым краем рабочего поля WindowMaker и левым краем описываемого окна; • Y Location - расстояние в пикселях между верхним краем рабочего поля WindowMaker и верхним краем описываемого окна; • Window Width - ширина окна в пикселях; • Window Height - высота окна в пикселях. По умолчанию при создании нового окна эти параметры примут значения предыдущего (последнего) созданного окна. Кнопка Scripts (скрипты) дает возможность войти в диалог Window Script для создания оконного сценария. Для унификации внешнего вида окон приложения и сокращения сроков разработки приложений InTouch предлагает несколько приемов. Один из таких приемов - дублирование окон. Создание копий окон выполняется командой File/ Save Window As. Для быстрого доступа к этой команде можно воспользоваться меню правой кнопки мыши (см. ниже). Второй прием, который также позволяет экономить время разработки приложения - импорт окон. Можно повторно использовать все ранее созданные окна, объекты и скрипты. Чтобы импортировать окна из другого InTouch - приложения, необходимо воспользоваться командой File/ Import. Интерфейс WindowMaker с открытым окном представлен на рис. 3. Рис. 3. Интерфейс WindowMaker. Сверху экрана расположена строка меню, включающая опции для работы с окнами, редактирования и выравнивания объектов в окне, настройки инструментариев, текста, толщины и стиля линий и т. д. Слева от рабочего поля видно меню Application Explorer, которое может быть выведено в интерфейс WindowMaker или закрыто нажатием соответствующей иконки инструментария. Объекты и их свойства Простые объекты. WindowMaker поддерживает четыре базовых типа простых объектов: линии, заполненные контуры, текст и кнопки. Каждый из этих простых объектов имеет свойства, влияющие на его внешний вид. Такими свойствами являются цвет линии, цвет заполнения, высота, ширина, ориентация и т. д. и они могут быть статическими или динамическими. • Линия - это объект, представляющий собой один или несколько связанных отрезков. Толщина линии и ее стиль являются статическими свойствами линии, присваиваемыми ей во время создания, и лишь цвет линии может быть связан с анимационной функцией. • Заполненный контур (прямоугольник, скругленный прямоугольник, круг, эллипс, многоугольник) представляет собой двухмерный объект. К динамическим свойствам такого объекта относятся цвет контурной линии, цвет заполнения, насыщенность цвета заполнения, высота, ширина, расположение, видимость и ориентация. • Текст представляет собой последовательность символов. К статическим свойствам текста относятся тип шрифта, его размер, выделение, курсив, подчеркивание, выравнивание. Анимационные свойства шрифта - цвет, видимость и расположение. • Кнопка - часто используемый объект при создании операторских интерфейсов. С кнопками могут быть связаны функции различных типов. Нажатие кнопки может вызвать выполнение скриптов, кнопкой можно производить ввод аналоговых и дискретных величин и т. д. Текст на кнопке редактируется с помощью команды Special/Substitute Strings. При этом текстовое поле может содержать только одну строку. Один и тот же объект может иметь набор различных динамических свойств. Комбинации этих свойств предоставляют возможность создавать на экране в режиме исполнения (Runtime) практически любые динамические эффекты. Для установки динамических свойств надо прежде всего вызвать на экран диалог их выбора (рис.4). Это достигается командой Special/Animation Link или двойным щелчком левой кнопки мыши на объекте.