Абдулин С.Ф. Системы автоматики предприятий стройиндустрии

Подождите немного. Документ загружается.

Пакет имеет более 150 функций и функциональных блоков для

проектирования систем управления, допускает формульные вычисления

значений параметров и событий, создание текущих и архивных трендов и

их экспорт во внешние базы данных. Также имеется гибкая система

создания алармов, автоматическое формирование сообщений и др.

функции.

Система поддерживает стандарт ОРС, технологию ActiveX, допускает

встраивание любых внешних программ в оболочку MasterSCADA, экспорт

проекта и всех документов в формат HTML, экспорт архивов и журналов в

БД, создание отчетов в MS Excel. MasterSCADA имеет учебник,

содержащий порядок и примеры разработки проекта.

SCADA-система VNS («ИнСАТ», Россия). Пакет программ VNS

(VTC Next Step) предназначен для разработки операторских станций в

распределенных системах управления. VNS поддерживает работу с

контроллерами «Ломиконт», «Ремиконт-130», ТСМ51, MFC, Ш-711,

Autolog, MicroPC, DEP и др.

Пакет VNS выполняет следующие функции:

-отображение графических мнемосхем с широкими возможностями

динамизации элементов и создания библиотек символов;

-оперативное управление процессом с помощью команд с

клавиатуры, мыши, трекбола или сенсорного экрана, включая контроль

действий оператора и защиту от несанкционированного доступа;

-вывод на экран и регистрацию текстовых сообщений;

-отображение исторических трендов длительностью до года;

-печать отчетов по времени, событию и вызову;

-обмен данными и файлами по сети, создание архива на сервере;

-обработка переменных по свыше 100 алгоритмам;

-возможность расширения пакета собственными алгоритмами, про-

граммами, драйверами и библиотеками символов.

-Технические характеристики пакета VNS:

-Минимальный период опроса - 0,2 с;

-Число элементов мнемосхемы - 1200;

-Число мнемосхем - не ограничено;

-Число узлов сети - 255; число контроллеров на узел сети – 250; число

параметров на узел сети – 4000;

-Число отчетов, сообщений - 4000.

SCADA-система КРУГ-2000 («КРУГ», Россия). КРУГ-2000 является

открытой SCADA-системой с поддержкой международных стандартов

Fast Ethernet, CAN, DeviceNet, Modbus, RS232, RS-485, UDP, TCP/IP, COM,

DCOM, OPC.

Пакет имеет единую, целостную базу данных системы, сетевую

загрузку ПО контроллеров, поддержку стандарта IEC 61131-3. Модульное

построение среды разработки и среды исполнения (Run-time) серверов,

станций и контроллеров позволяет оптимизировать выбор аппаратных

средств и снизить стоимость технического обеспечения системы.

В состав среды разработки входят генератор базы данных, генератор

динамики, среда разработки программ пользователя на технологическом

языке КРУГОЛ-61131 (на базе языков FBD и ST).

В состав среды исполнения входят сервер БД, сервер ввода-вывода,

сервер архива, сервер печати, 2-мониторный менеджер. Поддерживаются

ОС QNX, Linux, DOS.

SCADA-пакет имеет объектно-ориентированный графический

редактор, библиотеку стандартных графических символов и сложных

графических объектов, возможности анимации объектов, печати и

архивации отчетов. Создание статических мнемосхем осуществляется с

помощью графического редактора ГРЕК, динамически изменяющихся

элементов мнемосхем с помощью редактора ДИНАР.

Работа с трендами: возможность масштабирования трендов,

одновременный вывод исторических и трендов РВ, дискретизация до 100

мс. Возможна организация алармов по скорости изменения сигнала и по

отклонению. Имеется возможность задания девяти уровней приоритетов.

Пакет предусматривает возможность его связи с контроллерами TREI-05 и

др., а также с системами верхнего уровня по сетям Novell, Ethernet.

SCADA-система MOSCAD («Motorola», США). Система MOSCAD

(Motorola SCADA) состоит из систем верхнего и нижнего уровней.

Система верхнего уровня базируется на ОС PB QNX. Программы верхнего

уровня также могут разрабатываться на основе пакета FIX DMAX фирмы

Intellution, который поставляется фирмой Motorola в качестве стандартного

пакета для системы MOSCAD.

Прикладные программы нижнего уровня создаются с помощью

многозадачного схемографического языка ToolBox, который обеспечивает

работу с арифметическими и логическими функциями, а также

поддерживает специализированные функции П-, ПИ- и ПИД-

регулирования. MOSCAD ToolBox – это набор мощных инструментальных

программных средств для разработки прикладных программ, компоновки

и диагностики системы MOSCAD. Программы MOSCAD Toolbox

работают на платформе РС Pentium под управлением ОС Windows

95/98/NТ. Прикладные программы могут быть написаны на языке

программирования С или на языке LD по стандарту IEC 61131-3.

Прикладная программа загружается во Flash-память контроллера

MOSCAD RTU. Контроллеры MOSCAD RTU (Remout Terminal Unit –

удаленное терминальное устройство) имеют модульную архитектуру.

Модуль центрального процессора построен на базе 32-разрядного

микропроцессора МС68302. Все модули УСО соединяются с базовым CPU

путем монтажа в разъемы пассивной платы на рейках RTU. Используются

дискретные модули ввода (16DI, 16ас, 32dcDI и 60DI), вывода (16DО,

32DО), аналоговые модули ввода (8АI) и вывода (4АO), а также ряд

специализированных модулей.

Программа конфигурации контроллера RTU обеспечивает

автоматические назначения модулей и портов связи. Все назначения

имеют вид таблицы, каждый ряд которой определяет устройство, а каждая

колонка – относящиеся к этому устройству данные. Значениями таблицы

являются конкретные данные, например, время включения насоса, число

включаемых насосов или др. После создания БД RTU задаются режимы

связи, контроля и управления. Число одновременно выполняемых

независимых процессов – не более восьми.

MOSCAD RTU обеспечивает работу в сети обмена данными для с

использованием различных видов связи, но базовым видом связи является

радиосвязь. Используется широкий диапазон частот обычных и

транкинговых (с автоматическим поиском свободного канала)

радиоканалов, а также микроволновые каналы. Обмен данными

осуществляется по протоколу MDCL (Motorola Data Link Communication)

фирмы Motorola стандарту OSI/ISO. MDCL поддерживает

интегрированные сети с проводными и беспроводными каналами связи,

синхронную и асинхронную передачи, связь RTU-RTU, точную

временную синхронизацию и передачу сообщений с разрешением до 2 мс.

MOSCAD RTU обеспечивает работу в дуплексном и полудуплексном

режимах работы со скоростью до 2400 бод, а также связь по обычным

двух- или четырехпроводным линиям связи с помощью модемов.

Исполнение корпуса контроллера – 3- и 6-модульное. Модификация

контроллера MOSCAD-L на 3 модуля представляет собой более дешевый

контроллер для ограниченного применения. Все контроллеры имеют

последовательные порты RS232 и RS-485.

SCADA-система СКАТ-М (АО «Центрпрограммсистем», Россия).

СКАТ-М представляет собой систему, базирующуюся на PC-совместимых

компьютерах с ОС Windows 3.х/95/98.

Характеристика системы:

- Число аналоговых и дискретных каналов - 32767;

- Интерфейсы связи с контроллерами: ИРПС, RS-485;

- Интерфейсы связи операторских станций: Novell;

- Поддерживаемые протоколы связи с контроллерами: Modbus

(контроллеры ломиконт, ремиконт);

- Число станций в сетях Modbus – до 2х255, Novell - до 64, ИРПС - до

16;

- Максимальное число одновременно доступных контуров

регулирования - до 16, элементов оборудования - до 64;

- Поддерживаемые архивы: аварийных сигналов, параметров,

действий оператора;

SCADA-система используется для разработки проектов АСУ ТП в

горно-перерабатывающей промышленности, производстве минеральных

удобрений, нефтепереработке, металлургии и в др. отраслях.

SCADA-система КАСКАД (АО «Элара», Россия). Программный

пакет КАСКАД ориентирован на применение в металлургической,

химической, нефтехимической, газовой и др. отраслях промышленности.

Пакет функционирует под управлением ОС Windows 98/NТ/2000 с

поддержкой стандарта ОРС и использованием клиент-серверной

технологии.

В состав системы КАСКАД входят серверные и клиентские модули,

подсистема управления качеством процессов производства.

Серверные модули:

· Сервер доступа к данным (СДД);

· Интерфейсные модули доступа к данным;

· Модули расширения сервера доступа к данным.

Сервер доступа к данным является ядром клиент-серверной

технологии SCADA-системы КАСКАД и может выступать как ОРС-

клиент. СДД осуществляет прием, обработку и накопление данных,

ведение базы данных, анализ и передачу управляющих воздействий.

Накопление данных ведется в виде SQL-базы данных под управлением

сервера InterBase 6. Клиентские приложения по протоколу ТСР/IР

обращаются за данными к СДД или непосредственно к SQL.

Интерфейсные модули доступа к данным служат для связи с

источниками данных (контроллерами). Эти модули представляют собой

динамические библиотеки DLL. Спецификация на модули доступа к

данным является открытой. Имеются готовые модули доступа к данным

для контроллеров «Ремиконт-130», «Контраст РК131/300», КР300, АDАМ-

4000, АDАМ-5000, ТКМ-52, МФК и др.

Обработка информации по алгоритмам пользователя и ведение базы

регистрации параметров реализуются с помощью модулей расширения

СДД. Так же, как и модули доступа, модули расширения представляют

собой динамические библиотеки DLL. Имеются следующие модули

расширения: модуль обработки параметров по алгоритмам пользователя,

модуль регистрации параметров, модуль обработки клиентских запросов и

модуль адаптивного управления.

Клиентские модули предназначены для предоставления пользователю

информации, формируемой СДД. Модули системы КАСКАД работают

независимо друг от друга, поэтому можно одновременно формировать

отчет, анализировать данные и контролировать процесс. Для

разграничения уровней доступа к информации введена система паролей.

Для визуального контроля за процессом используется «Диалоговая

среда контроля и управления» (ДСКУ). Данные параметров отображаются

на мнемосхемах. Настройка мнемосхем производится во встроенном

редакторе.

Модуль просмотра исторических данных технологического процесса

предназначен для просмотра истории процесса, трендов. Возможен

просмотр как текущих, так и исторических данных.

Модуль формирования отчетной документации позволяет создавать

отчеты различного формата за определенный период времени.

Формирование отчетов производится в формате и под управлением

Microsoft Excel.

Модуль звуковой сигнализации служит для информирования

пользователя об отклонении установленных режимов.

Модуль просмотра архива событий осуществляет отображение

событий, генерируемых различными приложениями SCADA-системы.

Регистрация событий ведется в базе данных SQL-сервера InterBase 6.

Модуль публикации в Web предоставляет доступ к технологической

информации средствами Internet и Ethernet на базе Web-браузера с

поддержкой технологии Java.

Подсистема управления качеством процессов производства

осуществляет прогнозирование значений параметров технологического

процесса. Прогнозирование проводится на основе обработки в режиме

реального времени статистической информации о процессе (используются

методы регрессионного анализа и методы исследования частотных

характеристик). Назначение и цели подсистемы – статистическое

управление (SPC) качеством процесса производства.

VIORD microSCADA («ФИОРД», Россия). VIORD предназначен для

разработки ПО АСУ ТП малого и среднего масштаба. VIORD работает под

управлением ОС PB QNX в графической среде Photon microGUI (QNX

Software System Ltd., Канада). Пакет имеет средства, обеспечивающие

взаимодействие с др. аппаратно-программными платформами (доступ

через Internet или локальные сети по протоколам ТСР/IР, DDE. НТТР).

С помощью VIORD можно создавать масштабируемые и открытые

проекты, имеющие от нескольких десятков до нескольких тысяч каналов.

Разработка проекта осуществляется с помощью построителя проектов

VIORD Builder. Разработка проекта сводится к компоновке описания

проекта путем добавления, исключения или переопределения

необходимых ресурсов (устройств) и процессов из имеющихся в пакете

доступных средств и настройке соответствующих атрибутов с помощью

дружественного интерфейса. Для создания проекта необходимо

сформировать виртуальные устройства ввода-вывода (Virtual Input Output

Real time Devices) и назначить номера сетевых узлов. Виртуальные

устройства являются независимыми и имеют описание входов и выходов.

Управляет виртуальными устройствами ввода-вывода центральный

процесс VIORD Kernel. Для определения логики работы системы в целом

используются задания (Tasks), в которых определяются режимы опроса

групп каналов ввода виртуальных устройств (Scan), алгоритмы анализа и

преобразования данных (Action), режимы вывода данных, алгоритмы

обработки предельных ситуаций (Exception) – тревоги, сбои, ошибки

системы.

Виртуальное устройство ввода-вывода представляет собой процесс,

настроенный на выполнение определенных функций: получение, анализ и

отображение данных на экране дисплея; получение данных и команд от

оператора: вывод данных на исполнительные механизмы системы;

регистрация аварийных ситуаций; обеспечение взаимодействия с др.

платформами и пр. Каждое виртуальное устройство может иметь

виртуальные аналоговые и дискретные каналы ввода-вывода из среды

VIORD. В процессе настройки виртуальных каналов определяются

источник (получатель) данных, функции преобразования и статистической

обработки данных, формы отображения, пути передачи данных.

Все ограничения по использованию VIORD и стандартного

оборудования определяются степенью поддержки этого оборудования в

операционных системах QNX и Photon microGUI.

SCADA-система Phocus («Jade Software», США). Phocus разработан

для удовлетворения всех основных требований задач мониторинга

процесса и управления системой. Этот программный пакет для

управления, SCADA и НМI обладает гибкостью и масштабируемостью,

что позволяет встраивать его в малоресурсные системы. Пакет работает

под управлением ОС QNX. Пользовательский интерфейс Phocus

разработан для работы под графической оболочкой Photon microGUI

фирмы QNX Software System Ltd.

Пакет имеет резидентный в памяти сервер распределенной по сети

базы данных реального времени Opus с возможностью онлайновой

разработки системы. Сервер имеет структурированную распределенную

архитектуру, которая позволяет пользователям создавать записи, которые

можно сгруппировать по определенным признакам. Для идентификации в

распределенной сети сервер, группа и запись имеют

двенадцатисимвольный тэг и тип записи. Стандартные типы записей

определяют уровень состояния, приоритет и обработку тревог, массив

данных общего назначения и хранения текстовых данных. Средства

работы с предысторией в Opus представляют собой две задачи – HistWriter

и HistReader. Opus информирует HistWriter о записях, которые должны

сохраняться. Сервис HistReader необходим для обслуживания запросов

данных предыстории. Opus также включает в себя менеджер управления

(Control Manager), который регистрирует команды пользователя и передает

их на сервер ввода-вывода и далее на исполнительные устройства. Сервер

Opus предоставляет пользователю один из шести уровней доступа –

суперпользователь, инженер, менеджер, диспетчер, оператор и только

просмотр.

Построитель пользовательских мнемосхем позволяет создавать

мнемосхемы с использованием стандартных объектов и групп.

Построитель включает много основных функций для рисования, таких как

прямоугольники, окружности, многоугольники и др.

Phocus имеет клиент-серверную архитектуру. Клиентские места в сети

LAN/WAN подключаются по протоколу QNX или по ТСР/IР.

SCADA-система МИКСИС («МИФИ», Россия).

Многофункциональный инструментальный комплекс создания

интегрированных систем (МИКСИС) предназначен для построения малых,

средних и больших распределенных систем управления для IВМ PC-

совместимых ПЭВМ. МИКСИС функционирует при поддержке ОС MS

DOS и Windows 95/98/МЕ/NТ/2000/ХР и Linux.

МИКСИС использует для построения АСУ ТП протоколы IРХ/SРХ

или ТСР/IР, обмен данными между локальными сетями на основе мостов и

маршрутизаторов. Для построения операторских интерфейсов с

использованием растровой графики применяются графические библиотеки

с поддержкой стандартных графических форматов.

МИКСИС предусматривает возможности резервирования

контроллеров и операторских станций, а также интегрирование с

системами верхнего уровня по стандартным интерфейсам DDE и ОРС

(клиент и сервер), SQL и ОСI (ORACLE) и АРI.

Комплекс МИКСИС поддерживает интернет-технологии – любой узел

сети под управлением ОС Windows или Linux может работать как Web-

сервер. Кроме того, осуществляется поддержка большого числа

контроллеров, таких как ломиконт, ремиконт, Ш-711, ТКМ-51, МФК, ЭК-

2000, DЕР и Decont, SLC, АDАМ, Simatic-S7 и др. Среди сетевых

протоколов поддерживаются Modbus и Profibus. Общее число SCADA-

систем постоянно увеличивается. Поэтому за рамками учебного пособия

осталось рассмотрение ряда систем, сведения о которых читатели могут

найти на сайтах фирм-производителей, а также в публикациях российских

журналов «Приборы и системы управления», «Промышленные АСУ и

контроллеры», «Мир компьютерной автоматизации», «Автоматизация в

промышленности» и др.

2.8.5. SCADA-системы, встраиваемые в ПЛК

Встраивание (портирование) SCADA-системы в РС-совместимые

контроллеры имеет ряд преимуществ, особенно для управления

удаленными объектами. К ним относятся удобство программирования

контроллеров по стандарту IЕС 61131-3, визуализация процесса с

формированием трендов и алармов, составление отчетов и архивов и др.

Обмен данными между контроллерами и удаленными клиентами может

осуществляться через коммутируемые телефонные сети, на основе GSМ-

связи или через Internet.

В качестве примера портируемых в контроллер SCADA-систем

рассмотрим SCADA-систему Trace Mode фирмы AdAstra. В 1995 г. в

SCADA-систему Тrасе Моdе 4.20 были введены функции

программирования контроллеров и впервые выпущена специальная

исполнительная система микроМРВ Тrасе Моdе, ориентированная на

программирование контроллеров (МРВ – монитор реального времени).

МикроМРВ Тrасе Моdе размещается во Flash-памяти РС-контроллера и

осуществляет сбор и обработку данных, программно-логическое

управление технологическим процессом, регулирование параметров по

различным законам (ПИ, ПИД, ПДД, ШИМ, позиционный и нечеткий

регуляторы и др.). Редактор микроТrасе Моdе содержит библиотеку из 150

алгоритмов обработки информации и регулирования, использует

технологию автопостроения проекта. Также микроМРВ Тrасе Моdе

формирует локальные архивы.

МикроМРВ – это система, основанная на ядре реального времени Тrасе

Моdе. Время обработки контура регулирования в микроМРВ составляет 70

мкс. МикроМРВ Тrасе Моdе имеет встроенную поддержку контроллеров и

плат УСО (МФК, I-7000 и др.), автоматически контролирует их

работоспособность, а также имеет мощные функции резервирования

сетевых комплексов на базе последовательного интерфейса, полевых шин

Profibus, САNВus, BitBus и др., а также локальных сетей Ethernet, Аrсnet,

Token Ring. В микроМРВ поддерживается процедура горячего рестарта

(поддержка watchdog таймера) и режим периодического сохранения

состояния для безударного рестарта в случае зависания системы. Все

данные с контроллера принимаются SCADA-системой операторской

станции по коммутируемым телефонным сетям (версия МiсrоТrасе Моdе 5

Modem+) или по сотовой связи по стандарту GSМ (версия МiсrоТrасе

Моdе 5 GSМ+).

Обмен данными через прямые модемные соединения осуществляется

по протоколу М-LINК. МiсrоТrасе Моdе 5 Modem+ представляет собой

специальный исполнительный модуль для сбора данных и управления

удаленными объектами через коммутируемую телефонную сеть. Мiсrо

Тrасе Моdе 5 Modem+ в PC-контроллерах собирает данные и передает их

по телефону в виде SМS-сообщений (Short Message Service) в МРВ Тrасе

Моdе, находящуюся в операторской станции верхнего уровня системы.

Доставка каждого сообщения контролируется. Число удаленных

контроллеров не ограничено.

МРВ Тrасе Моdе – это мощный сервер реального времени модульной

структуры с числом каналов 128/1024/32000x16/64000x16. Для МРВ

существуют встроенные драйверы к более чем 100 контроллерам и УСО.

Минимальное время реакции МРВ составляет не более 1 мс.

МiсrоТrасе Моdе 5 GSМ+ предназначен для программирования

контроллеров с целью обмена данными по сети GSМ. Программа содержит

полную инструментальную систему и исполнительные модули с

поддержкой обмена через GSM/SМS.

Из контроллеров, в которых установлена SCADA-система Тrасе Моdе,

отметим:

· Контроллер «Лагуна 3140» (Lagoon 3140) компании ICOS со

встроенным МРВ и ОЕМ-версией интегрированной SCADA- и SoftLogic-

системы Тrасе Моdе 5.

· Контроллер «Ломиконт» с системой Тrасе Моdе, «Ломиконт ТМ»

Чебоксарского завода ОАО Электроприбор.

· Контроллер «Теконик» АО «Текон» со SCADA-системой Тrасе Моdе

5.07. Благодаря микроМРВ Тrасе Моdе контроллер может передавать через

GSМ-модем данные РВ и тревожные сообщения на серверы РВ Тrасе Моdе

в виде SMS-сообщений или напрямую, а также принимать и исполнять

управляющие команды. ПО контроллера соответствует стандарту IЕС

61131-3, содержит библиотеку из более чем 150 алгоритмов управления, а

также встроенный отладчик (системное ПО, исполнительный модуль и

прикладное ПО размещаются во Flash-памяти процессорного модуля

контроллера и загружаются в ОЗУ контроллера при его включении).

· Модули серий I-7000, ADАМ и микроРС, MIС 2000 компании

Advantech, контроллеры КРУИЗ, ТRЕI и др.

Рассматриваются возможности портирования в контроллеры и др.

SCADA-систем, например MasterSCADA.

2.8.6. ОРС-стандарт взаимодействия SCADA-систем и ПЛК

Стандарт ОРС (ОLЕ for Process Control) – это стандарт взаимодействия

между программными компонентами системы сбора данных и управления,

основанный на объектной модели СОM/DСОМ фирмы Microsoft.

Стандарт ОРС приходит на смену DDЕ-обмена (Dynamic Date

Exchange) динамического обмена данными. СОМ (Component Object

Model) - модель многокомпонентных объектов, позволяющая приложению

вызывать те или иные функции объекта, находящегося в адресном

пространстве приложения. Если объект распределен по сети или находится

в другой программе того же компьютера, то мы имеем распределенный

СОМ (Distributed СОМ) или DСОМ. Таким образом, DСОМ является, по

сути, сетевым расширением СОМ.

ОРС-технология создана консорциумом ОРС Foundation, куда входят

более 170 ведущих производителей аппаратно-программных средств

промышленной автоматизации. Среди этих фирм Siemens, Fisher-

Rosemount, Honeywell, Rockwell, Iconics и др. Деятельность ОРС

Foundation осуществляется в рабочих группах по направлениям (ОРС Date

Access Working Group, OPC Alarm and Events Working Group OPC Historical

Working Group, OPC Security Working Group, OPC Windows CE Working

Group и др.).

ОРС-взаимодействие основано на клиент-серверной архитектуре. В

качестве ОРС-клиента выступает, например, SCADA, а в качестве ОРС-

сервера – контроллеры, УСО и пр. Основные производители SCADA-

систем поддерживают технологию ОРС. Это SCADA-системы Genesis32

(фирма Iconics), FIX Dynamics (фирма Intellution), InTouch (фирма

Wonderware) и др. При этом все компоненты SCADA-систем могут

взаимодействовать между собой через ОРС, выполняя функции в

зависимости от задачи либо сервера, либо клиента.

ОРС-серверы разрабатываются и поставляются производителями

контроллеров и др. аппаратуры или поставщиками SCADA-систем.

Стандарт ОРС включает 3 основных спецификации:

1. Доступ к данным реального времени (Date Access) или стандарт DА.

2. Обработка тревог и событий (Alarm&Events) или стандарт А&Е.

3. Доступ к историческим данным (Historical Data Access) или стандарт

НDА.

ОРС-серверы физических устройств (контроллеров) являются, как

правило, серверами данных (Data Access Servers).

Сервер тревог по состоянию тега, полученного от сервера данных,

оповещает клиентов, посылая сигнал тревоги, и получает от клиентов

подтверждение полученного сигнала.

Серверы исторических данных также используют данные, получаемые

в реалном времени от сервера данных, и архивируют их, предоставляя