Strict Standards: Only variables should be passed by reference in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/modules/functions.php on line 805 Strict Standards: Only variables should be passed by reference in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/modules/functions.php on line 806 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Deprecated: mysql_escape_string(): This function is deprecated; use mysql_real_escape_string() instead. in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/engine/classes/mysqli.class.php on line 150 Strict Standards: Only variables should be passed by reference in /var/www/spimash_new/data/www/spimash.ru/index.php on line 98 SCADAbook - Автоматизированная система управления технологическим процессом
.: Навигация

.: Кафедры
  • Машины и технология литейного производства
  • Машины и технология обработки металлов давлением
  • Химии
  • Технологии металлов и металловедения
  • Электротехники, вычислительной техники и автоматизации
  • Теоретической механики
  • Теории механизмов и машин
  • Кафедра технологии машиностроения
  • Сопротивление материалов и теории упругости
  • Триботехника
  • Турбиностроение и средства автоматики
  • Высшей математики
  • Менеджмента
  • Экономики и предпринимательства
  • Истории и общей экономической теории
  • Философии
  • Безопасности жизнедеятельности и промышленной экологии

    .: Авторизация
    Логин
    Пароль
     
    .: Голосование

    Корочка нужна
    Без образования никуда
    От армии кошу



    .: Самые читаемые
    » Культура России 18 века
    » Курсовая работа по ТАУ - 4 курс
    » Реферат по истории "Культура 18 века России"
    » Реферат по истории "Первая мировая война 1914-1918 года" - 1 курс
    » Реферат по экологии "Общие экологические проблемы городов мира."
    » Роль знаний в жизни индивида
    » Курсовой проект по "Детали машин" - 4 курс
    » Пример отчета по практике
    » Общая химия. Основные классы неорганических соединений.
    » Шпоргалка по истории "все основные даты" - 1 курс
    » Курсовая работа по "ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЁТ НАДЁЖНОСТИ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ"
    » Основные законы химии
    » КУРСОВАЯ РАБОТА: Кадровые стратегии организации
    » Как правильно самому написать реферат
    » МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
    » Исторические даты. История за 1 курс.
    » Курсовая работа по "Токарные и токарно-винторезные станки"
    » Химическая кинетика и равновесие.
    » Курсовой проект по надежности "НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ"
    » Шпоргалки по истории
    » ТСА Лекция. Технические средства систем автоматизации
    » Все уроки по английскому языку ( юниты unit )
    » Курсовой проект - Автоматизированный электропривод
    » Химия. Таблица кислот.
    » Конспект история техники. Весь констпект.

    .: Спонсоры проекта


    .: Архив
    Июль 2011 (1)
    Январь 2010 (1)
    Декабрь 2009 (1)
    Июль 2009 (45)
    Июнь 2009 (38)
    Май 2009 (41)
    Апрель 2009 (42)
    Март 2009 (40)
    Февраль 2009 (41)
    Январь 2009 (47)
    Декабрь 2008 (47)
    Ноябрь 2008 (48)
    Октябрь 2008 (42)
    Сентябрь 2008 (45)
    Август 2008 (45)
    Июль 2008 (44)
    Июнь 2008 (44)
    Май 2008 (48)
    Апрель 2008 (47)
    Март 2008 (47)
    Февраль 2008 (47)
    Январь 2008 (45)
    Декабрь 2007 (41)
    Ноябрь 2007 (51)
    Октябрь 2007 (47)
    Сентябрь 2007 (39)
    Август 2007 (49)
    Июль 2007 (44)
    Июнь 2007 (41)
    Май 2007 (42)
    Апрель 2007 (35)
    Март 2007 (37)
    Февраль 2007 (31)
  •  

    Поиск по сайту:

    SCADAbook - Автоматизированная система управления технологическим процессом
    Раздел: Материалы | 22 11 07 | Автор:Виталий | просмотров: 14340 | печать
     (голосов: 3)

    Архив содержит:

    Введение.doc
    Глава 1 Графический интерфейс.
    Глава 2 Организация взаимодействия с контроллерами.
    Глава 3 Алармы и события.
    Глава 4 Тренды.
    Глава 5 Встроенные языки программирования.
    Глава 6 База данных.
    Глава 7 Сетевые решения.


    ВВЕДЕНИЕ

    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 большого спектра областей применения позволяют выделить обобщенную схему их реализации, представленную на рис.1.


    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 программ 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.
    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:
    .
    SCADA Фирма-изготовитель Страна
    Factory Link United States DATA Co. США
    InTouch Wonderware США
    Genesis Iconics США
    Citect CI Technology Австралия
    WinCC Siemens Германия
    RealFlex BJ Software Systems США
    Sitex Jade Software Англия
    FIX Intellution США
    TraceMode AdAstra Россия
    САРГОН НВТ-Автоматика Россия
    Simplicity GE Fanuc Automation США
    RSView Rockwell Software Inc. США


    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.
    ГЛАВА 1. 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).
    1.1. 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.
    1.1.1. Окна
    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. 1.1.1).
    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. 1.1.2.

    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.

    1.1.2. Инструментарий InTouch
    Инструментарий InTouch представлен пятью инструментальными панелями, сгруппированными по функциональному принципу.
    Панель General содержит элементы, соответствующие часто используемым командам меню File и Edit. Эти элементы известны читателю по работе в среде Windows и не требуют дополнительного пояснения.
    В панель форматов Format включены средства, выполняющие большую часть команд форматирования текстовых объектов меню Text. Она содержит также средства выбора цвета линии, текста, заполнения объекта, фона окна и цвета "прозрачных объектов".
    Панель выравнивания Arrange содержит инструменты, соответствующие командам выравнивания объектов меню Arrange.
    В нее включены кнопки для выполнения команд выравнивания объектов, размещения на переднем и заднем плане, равномерной расстановки объектов по горизонтали и вертикали, объединения отдельных объектов в символы и компоненты и их разъединения, вращения по и против часовой стрелке на 900, зеркального отображения объектов по горизонтали и вертикали.
    Панель рисования Drawing включает инструменты для создания простых и сложных объектов. Первые восемь инструментов и последний предназначены для создания простых объектов: прямоугольник (квадрат), скругленный прямоугольник, окружность (эллипс), прямая линия под любым углом, горизонтальная и вертикальная прямая, ломаная линия, многоугольник, текстовый объект и трехмерная кнопка.
    С помощью остальных трех инструментов панели Drawing могут быть созданы сложные объекты операторских интерфейсов: контейнер для вставки растровых изображений, тренд реального времени и архивный тренд. На рис. 1.1.2 на рабочем поле окна WindowMaker показаны примеры объектов, созданных инструментами панели Drawing. В панели View (Вид) представлено всего пять кнопок (слева направо):
    • кнопка, соответствующая команде отображения/закрытия окна Application Explorer;
    • кнопка, соответствующая команде Hide All (спрятать все), относящейся к панелям инструментов;
    • кнопка переключения обычного изображения окна в полноэкранное и обратно;
    • кнопка, соответствующая команде Snap to Grid (привязать к координатной сетке);
    • кнопка отображения/закрытия линейки окна WindowMaker (рис. 1.1.2).
    Все инструментальные панели могут быть "закреплены" у любого края окна WindowMaker, в том числе и панель рисования. При необходимости их можно переместить внутрь рабочего поля.
    При разработке операторских интерфейсов достаточно важно обеспечить пользователю удобный и быстрый доступ к наиболее часто используемым командам. В этом плане InTouch предлагает ряд меню, вызываемых на экран нажатием правой кнопки мыши. Эти меню могут относиться к окнам (на рис. 1.1.3 слева), графическим объектам (в середине) и полям диалогов (справа).
    1.1.3. 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.1.1.4). Это достигается командой Special/Animation Link или двойным щелчком левой кнопки мыши на объекте.
    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.1.1.4) 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.1.1.5 приведен диалог для определения свойств объекта (кнопки), управляющего значением дискретной переменной.
    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.1.1.4). 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, рис. 1.1.6).
    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 (на рис. 1.1.6 - кнопки). 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.
    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.
    1.2. Графические средства Citect
    Компоненты среды разработки Citect:
    • Citect Explorer - представление списка проектов и их стандартных папок в иерархическом виде с доступом к любому компоненту проекта;
    • Project Editor (редактор проектов) - среда создания, конфигурирования и редактирования задач, не связанных с графическими страницами проекта;
    • Graphics Builder (построитель интерфейсов) - среда создания и редактирование графического интерфейса;
    • Cicode Editor (редактор Cicode) - полнофункциональная интегрированная среда для создания и отладки программ на языке Cicode.

    Проект Citect обычно состоит и целого ряда страниц (Pages), которые выводятся на экран компьютера. Эти графические страницы обеспечивают "окно в процесс". С помощью графических страниц происходит процесс взаимодействия оператора с системой управления, в том числе восприятие данных и ввод управляющих воздействий. Важно создать графические страницы таким образом, чтобы они охватывали весь технологический процесс и предоставляли оператору всю необходимую для управления информацию. Причем процесс создания графических страниц проекта должен быть максимально упрощен, и разработчика надо снабдить полным и удобным инструментарием.
    Citect предлагает разработчику следующие возможности:
    • шаблоны большинства типов наиболее часто используемых страниц (окон);
    • инструментарий для создания и динамизации графических объектов;
    • специальный редактор - Bitmap Editor для создания точечных изображений;
    • библиотеку статических объектов (Library Objects);
    • библиотеку джинов и суперджинов.

    1.2.1. Шаблоны окон операторского интерфейса

    Ниже приведено описание некоторых шаблонов Citect, хранящихся в библиотеке:
    • Blank - шаблон пустой страницы;
    • Normal - шаблон базовой страницы для создания мнемосхем технологических процессов;
    • PageMenu - шаблон для создания страницы меню, которая позволяет оператору быстро переходить к другим страницам или группам страниц проекта;
    • BookMenu - шаблоны для создания меню в формате книг;
    • TabMenu - шаблоны для создания меню в формате таблиц;
    • Single Trend - шаблон для создания страницы с одним окном трендов, в котором имеется до 8 перьев;
    • Double Trend - шаблон для создания страницы с двумя окнами трендов, в каждом из которых имеется до 8 перьев;
    • Compare Trend - шаблон для создания страницы c двумя трендами, наложенными один на другой в целях их сравнения;
    • Pop Trend - шаблон для создания маленькой страницы трендов, которая будет играть роль выпадающей страницы;
    • Alarm - шаблон для создания страницы текущих алармов;
    • Summary - шаблон для создания страницы сводки алармов;
    • Hardware - шаблон для создания страницы аппаратных алармов.

    Некоторые шаблоны страниц (для вывода алармов, трендов и статистических графиков) уже сконфигурированы и остается лишь ввести имена требуемых параметров. Независимо от выбранного шаблона в нем уже представлены все необходимые элементы: рамки, линейки и т. д.
    Последовательность расположения страниц в проекте определяется при проектировании системы управления в диалоге Properties (Свойства страницы). С помощью средств навигации (клавиш) оператор имеет возможность последовательно переходить с одной страницы на другую в порядке возрастания (клавиша Next) или убывания (Prev). Всегда под рукой у оператора находятся клавиши перехода на страницы алармов (текущие алармы, аппаратные алармы и сводка алармов).
    Для быстрого перехода на произвольную страницу предусмотрена клавиша Select (выбор). В каждом шаблоне страницы представлены средства отображения аварийных ситуаций и кнопка вызова справочной системы (рис.1.2.1).
    Доступ к диалогу для выбора типа шаблона осуществляется из Citect Explorer (Project Editor) выбором соответствующей папки (команды).
    По умолчанию в открывшемся диалоге (рис.1.2.2) выбран шаблон типа Normal, позволяющий создавать уникальные окна. Выше было сказано, что в шаблоне этого типа разрабатываются мнемосхемы технологических процессов.
    Включение опции Linked в правом нижнем углу шаблона означает установку связи между будущей страницей проекта и шаблоном. При всех изменениях, внесенных в шаблон, она будет теперь автоматически обновляться.
    Готовые шаблоны страниц (окон) - это безусловный плюс SCADA - пакета, так как они позволяют разработчику экономить значительное время. Если несколько страниц проекта созданы на базе одного и того же шаблона, легко модифицировать сразу всю эту группу страниц, производя изменения только в шаблоне. При включенной опции Linked все страницы группы изменятся автоматически. Наконец, применение в проекте типовых шаблонов позволяет унифицировать внешний вид страниц проекта, что положительно скажется на работе оператора. Щелчок по клавише Ok диалога выбора шаблонов переносит читателя в построитель интерфейсов Graphics Builder.
    На рабочем поле окна Graphics Builder (рис.1.2.3) размещен шаблон Normal с инструментарием. Слева и справа от инструментария представлены примеры объектов, созданных с помощью различных инструментов.

    1.2.2. Инструментарий

    Инструментарий включает 14 различных инструментов и селектор (стрелка) для выбора объектов в окне.
    Действия, необходимые для рисования объектов с помощью инструментов, представленных выше, очень просты и могут быть быстро освоены.
    Для рисования таких объектов, как прямоугольник (квадрат), окружность (эллипс), кнопка, тренд, надо щелкнуть левой кнопкой мыши по соответствующему инструменту, подвести курсор к выбранному месту рабочего поля и, нажав и удерживая левую кнопку мыши, растянуть объект до требуемых размеров.
    Выбор инструментов "вставка объекта" или "вставка джина" открывает соответствующую библиотеку. Следует выбрать объект для вставки на графическую страницу и щелкнуть Ok.
    При вставке объектов с заданием динамических свойств после выбора этого инструмента предлагается сначала щелкнуть по рабочему полю, что вызовет на экран диалог для конфигурирования свойств объекта. Из этого диалога имеется доступ в библиотеку статических объектов.
    После размещения объекта, созданного любым из инструментов, на странице автоматически появляется соответствующий диалог настройки свойств объекта. Объекты, созданные такими инструментами, как кнопка, тренд, вывод данных, вставка символов с заданием динамических свойств, выражение Cicode, вставка джинна, требуют настройки свойств.
    Для редактирования свойств объектов следует дважды щелкнуть левой кнопкой мыши на соответствующем объекте.
    Над объектами можно проделывать операции в Graphics Builder, используя меню Edit (правка), View (вид), Text (текст) и Arrange (выравнивание). Как и в других графических пакетах, объекты можно вращать, масштабировать, группировать, выравнивать и т. д.
    В системе Citect набор свойств для большинства объектов - стандартный:
    • перемещение (Movement) - горизонтальное, вертикальное, вращательное;
    • размер (Size) - горизонтальный, вертикальный;
    • цвет заполнения (Colour Level Fill) и изменение цвета (Colour change);
    • команды по нажатию (Touch);
    • команды клавиатуры (Keyboard Commands);
    • ползунковый регулятор (Slider) - горизонтальный, вертикальный, вращательный;
    • видимость (Visibility);
    • блокировка (Disable);
    • управление доступом (Access control).

    Свойства объектов определяются в диалоге Свойства (рис. 1.2.4.).
    Таким образом, разработчик имеет дело с одними и теми же диалогами при конфигурировании свойств графических объектов. Это дает ряд преимуществ:
    • скорость обучения новых пользователей существенно возрастает;
    • упрощается работа по созданию графического интерфейса;
    • сокращаются сроки разработки проекта.

      Скачать полную версию - scadabook.zip [1.78 Mb] (cкачиваний: 190)



    Информация
    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.


    Неофициальный сайт "Санкт-Петербургский институт машиностроения"
    Связь с администрацией
    Карта сайта
    Все права защищены 2007-2008 ©