48707 (Разработка человеко-машинного интерфейса в GraphWorX32), страница 4

средства сквозного программирования АСУТП верхнего (АРМ) и нижнего (ПЛК) уровня;

встроенные библиотека из более чем 150 алгоритмов обработки данных и управления в т. ч. фильтрация, PID, PDD, нечеткое, адаптивное, позиционное регулирование, ШИМ, управление устройствами (клапан, задвижка, привод и т.д.), статистические функции и произвольные алгоритмы;

автоматическое горячее резервирование;

поддержка единого сетевого времени;

средства программирования контроллеров и АРМ на основе международного стандарта IEC 1131-3;

более 200 типов форм графического отображения информации в т. ч. тренды, мультипликация на основе растровых и векторных изображений, ActiveX;

просмотр архивной информации в реальном времени в т. ч. в виде трендов и таблиц;

сеть на основе Netbios, NetBEUI, IPX/SPX, TCP/IP;

обмен с независимыми приложениями с использованием OPC client/server, DDE/NetDDE client/server, SQL/ODBC, DCOM;

автоматическое резервирование архивов и автовосстановление после сбоя;

мониторинг и управление через Internet;

полностью русифицирована;

техническая поддержка на русском языке.

Вышеописанные SCADA-системы являются популярными на рынке SCADA-систем. Но следующая SCADA-система GENESIS32, которая будет описана подробней в данной дипломной работе, на мой взгляд, является лидером.

GENESIS32 является комплексом клиентских и серверных приложений, основанных на технологии OPC (OLE for Process control - технология связывания и внедрения объектов для промышленной автоматизации), которые предназначены для разработки прикладного программного обеспечения визуализации контролируемых параметров, сбора данных и оперативного диспетчерского управления в автоматизированных системах управления технологическими процессами. GENESIS32 является комплексом 32-разрядных приложений для Windows 98, Windows NT,Windows 2000, Windows XP и Windows Vista, построенных в соответствии со спецификацией OPC. Комплекс предназначен для создания программного обеспечения сбора данных и оперативного диспетчерского управления верхнего уровня систем промышленной автоматизации. В состав GENESIS-32 также входит среда разработки и исполнения сценарных процедур VBA, обеспечивающая возможность разработки части программного обеспечения средствами Microsoft Visual Basic for Applications 6.0 (Visual Basic для приложений), входящего в популярный пакет MS Office 2000. Все программные компоненты реализованы на базе многопоточной модели и поддерживают технологию ActiveX.

Первый пакет, выпущенный фирмой для Windows в 1992 году - WinWorX - реализовал не все функции, необходимые для пакета программ класса SCADA. Фактически в него были включены все средства операторского интерфейса - динамическа графика, тренды, аварийные сообщения, рапорты, но не было собственно средств сбора и первичной обработки параметров процесса, а также автоматического управления. Эти задачи возлагались на пакет Genesis в версии для DOS, от которого по сети получал данные WinWorX. Обмен информацией шел в стандартном для Genesis'а протоколе, а специальная программа под Windows - DDE-сервер, приняв данные из сети, отдавала их WinWorX'у через стандартный уже для Windows протокол динамического обмена данными - DDE. Впрочем в качестве источника и приемника данных могли служить и любые другие Windows-программы, поддерживающие этот протокол. Реализованный подход дал возможность предложить средства, позволяющие организовать дополнительные сетевые рабочие места операторов, которые хотя и не связаны непосредственно с объектом, но функционально решают все задачи, необходимые для верхнего уровня системы. Для обеспечения успеха нового продукта на рынке, фирма установила на него невысокую цену, которая еще снижается при приобретении групповой лицензии (в 1,5 раза при приобретении лицензии на 6 рабочих мест и в два раза при приобретении лицензии на 12 рабочих мест, в последнем случае) (стоимость одного рабочего места оказывается ниже $1000, что существенно меньше, чем цена других известных на рынке продуктов аналогичного класса). Еще один маркетинговый шаг также повышал привлекательность WinWorX'а и уменьшал его стоимость - любой из модулей пакета, в случае, если на каком-либо из рабочих мест системы не нужны все его функции, можно приобрести отдельно (WinWorX Open Seriesa).

Пакет GENESIS for Windows полностью решает вопросы автоматизации производства на всех уровнях АСУТП, он также позволяет просто и эффективно решить проблему взаимодействия АСУТП с АСУП. Graphworx является модульной системой, состоящей из полностью независимых приложений, взаимодействующих между собой в самой современной на сегодняшний день программной архитектуре клиент-сервер. При создании системы можно комбинировать модули GENESIS for Windows и любые другие Windows приложения. Клиенты получают информацию от серверов по программной магистрали передачи данных в реальном времени Talx Data Bus. Несмотря на то, что пакет программ Genesis for Windows состоит из многих модулей, он является интегрированной системой, которую пользователь воспринимает как единое целое благодаря наличию общей оболочки - менеджера проекта, а также благодаря возможности использования общих средств автоматического формирования сценария работы в каждом модуле, где они могут понадобиться.

Прямые связи Graphworx с оборудованием управляются высокопроизводительным сервером реального времени (RTS), включающем в себя интерфейс драйверов ввода-вывода и функции контроля и управления. RTS сканирует ввод-вывод, вычисляет алгоритмы обработки сигналов, формирует сигналы тревоги и обслуживает все запросы на данные от приложений-клиентов. Благодаря использованию механизма приоритетной вытесняющей многозадачности обеспечивается гарантированное выполнение с заданным периодом наиболее критических функций, например обновление ввода-вывода. RTS работает с выбранным пользователем интервалом времени (50, 100, 250 миллисекунд, 1 или 2 секунды), прерывая на несколько миллисекунд работу Windows.

Конфигуратор, с помощью которого для RTS задается программа работы в режиме реального времени, это уже зарекомендовавший себя в DOSовской версии мощный графический редактор языка функциональных блоков. Создание конфигурации сводится к рисованию потока обработки данных с помощью связанных между собой алгоблоков. Библиотечные алгоритмы размещаются на схеме в виде прямоугольников, выходы одних блоков связаны линиями со стрелкой в точке входа с другими блоками. Созданную схему можно экспортировать в формат AutoCAD'а и использовать затем, например, в качестве мнемосхемы. Кроме того имеется возможность экспорта в формат dBase и последующего импорта из этого формата, что позволяет использовать широко распространенные программы баз данных и электронных таблиц для редактирования конфигурации. Такая технологи создания конфигурации бывает особенно удобна при необходимости тиражирования множества однотипных блоков или при выполнении операций поиска и замены. Кроме входов и выходов блоки имеют имя и настроечные параметры. Библиотека содержит свыше 60 алгоритмов нескольких типов (ввод-вывод, первичная обработка сигналов, арифметика, математические функции, логика, регулирование, управление и др.). Именно обширная библиотека алгоритмов позволят использовать Graphworx как средство прямого программного управления.

Приложения-клиенты обращаются к данным RTS, используя составное имя, включающее имя сетевого узла, имя конфигурации, имя блока и обозначение конкретного параметра в данном блоке. Сервер реального времени использует существующие, хорошо проверенные драйверы DOSовского GENESIS'а для интерфейса с полевым оборудованием.

Рабочая станция GENESIS for Windows может быть связана с другими GENESIS с помощью модуля GEN-NET, позволяющего передавать по сети данные, файлы и аварийные сообщения. Удаленные узлы GENESIS действуют как независимые серверы данных, связанные с устройствами ввода-вывода. Все данные, содержащиеся в удаленном узле GENESIS, доступны в реальном времени дл приложений-клиентов. Такая распределенная система позволяет обрабатывать огромное количество данных, не перегружая отдельные станции. В некоторых системах бывает целесообразно для сбора и обработки данных выделить отдельные машины, которые могут не иметь операторского интерфейса - дисплея и клавиатуры ("слепой узел"). Тем самым одни узлы распределенной системы оказываются специализированы на функциях сбора и обработки информации (GEN-NODE - специальная, без графики, сетевая версия Genesis'а дл DOS), другие используются исключительно для функций операторского интерфейса. Как правило, такое построение системы бывает целесообразным, когда несколько операторов должны иметь доступ к одним и тем же данным с объекта. При этом изменение архитектуры системы практически не требует переделок конфигурации, поскольку драйверы устройств и конфигурация RTS полностью совместимы между GENESIS for Windows и GENESIS'ом для DOS, а ссылки на переменные связаны только с именами сетевого узла и его конфигурации

Еще один метод доступа к данным с объекта используют серверы ввода-вывода. Каждый сервер ввода-вывода обеспечивает интерфейс с каким-то одним типом оборудования, например с определенным типом логического или регулирующего контроллера какой-либо фирмы. Сервер ввода-вывода состоит из двух частей - конфигуратора и исполняемого модуля.

Конфигуратор создает базу данных, совместимую со стандартом ODBC, для определения параметров ввода-вывода (имя, тип точки - аналоговый или дискретный, расположение данных в памяти, масштаб и многое другое). Совместимость с ODBC делает возможным экспорт информации в различные внешние базы данных, а также импорт данных из таких систем программирования контроллеров, которые поддерживают этот стандарт.

Исполняемый модуль сервера ввода-вывода обеспечивает связь с драйверами, обновляет в реальном времени базу данных текущими значениями переменных и формирует сигналы тревоги при отклонениях параметров за заданные пределы. Данные могут обновляться как непрерывно (например, для контроля аварийного отклонения), так и по запросу от приложения-клиента. Такой гибкий подход позволяет серверу ввода-вывода одновременно обрабатывать тысячи точек.

Сервер ввода-вывода работает как DDE-сервер, что позволяет использовать его не только в рамках GFW, но и как источник данных дл любых Windows-приложений, поддерживающих DDE.

GENESIS for Windows поддерживает стандартный протокол динамического обмена данными - Windows Dinamic Data Exchange (DDE). Модуль DDEWorX в качестве DDE-клиента может получать данные от внешних программ и передавать их приложениям-клиентам GFW по внутренней программной магистрали передачи данных Talx Data Bus. Для связи с другими рабочими станциями Windows в сети используется NetDDE. GFW поддерживает определяемые пользователем списки DDE-имен, благодаря чему соединение осуществляется простым нажатием кнопки мыши. Не менее просто использование таких инструментов, как Cut and Paste (Вырезать и Вклеить); для установления связи достаточно этими стандартными функциями редактирования вставить имя переменной из внешнего приложения в GFW. При отладке системы возможен просмотр и фильтрация DDE вызовов, ошибок, сообщений и т.п.

Модуль GraphWorX позволяет пользователю легко и быстро создавать динамические цветные экраны-мнемосхемы. Объектно-ориентированная графика дает возможность связать любой графический объект с технологическими параметрами процесса. Например, объект может одновременно менять цвет, размер и положение на экране в соответствии со значениями различных сигналов. Среди множества средств анимации изображения есть и мультипликация. Весь процесс создания мнемосхемы сводится к рисованию и заданию в диалоге динамических свойств изображения. При создании мнемосхемы используются ставшие уже привычными в Windows'овских программах последнего поколения плавающие инструментальные линейки, которые можно расположить в любом месте экрана.

Изображение всей мнемосхемы или ее отдельных частей может быть скопировано из других Windows приложений, импортировано из AutoCAD или GENESIS for DOS. Также имеется библиотека таких часто используемых символов как задвижки, насосы, панели регуляторов и т.п. Любое изображение на экране можно сохранить в собственной библиотеке. Особенно удобно то, что наряду со статическими в библиотеках могут храниться и динамические символы. Как библиотеки символов, так и целые мнемосхемы могут использоваться без переделок в различных проектах, позволяя накапливать не только опыт работы с пакетом, но и готовые решения, тиражируемые во всех последующих системах.

GraphWorX обеспечивает возможности конфигурирования непосредственно в режиме on-line, что обеспечивает отладку динамики мнемосхемы на реальных данных с объекта.

Окно GraphWorX, как и любое окно системы Windows, имеет свойства изменения размера и перемещения по экрану, при этом, естественно, вся графика и тексты растягиваются пропорционально изменению масштаба без потери графической информации. Эта возможность позволяет Вам следить за процессом во время работы других программ или расположить на экране множество мнемосхем одновременно.

В качестве элементов мнемосхемы могут быть использованы такие GFW-приложения, как TrendWorX и AlarmWorX. Во врем конфигурирования мнемосхемы доступны все конфигурационные возможности этих приложений, а в режиме реального времени меню управления просмотром тренда или буфера сообщений вызывается простым щелчком клавиши мыши на изображении тренда или списка сообщений.

Данные из GFW могут передаваться другим Windows приложениям, таким как электронные таблицы, базы данных, VisualBASIC, С++ и др. Модуль DataSpy является DDE-сервером и с точностью до направления передачи информации функционально аналогичен описанному выше модулю DDEWorX. DataSpy совместим со стандартом встраиваемых документов OLE 2.0. Пользователь может создавать встраиваемые "документы", содержащие сотни опрашиваемых точек от DDE, RTS, Gen-Net, а также переменные сценариев. Все они могут быть не только прочитаны, но и изменены.