7. SCADA-пакеты (Лекции по дисциплине "Управляющие ЭВМ и комплексы")

7. SCADA-пакеты/системыРанее было отмечено, что в состав программно-технических комплексов (ПТК) входит 3основных компонента:1) семейство программируемых промышленных контроллеров (ПРК) и промышленных компьютероводной или нескольких фирм;2) интегрированная программная среда, включающая 2: систему разработки, отладки и загрузкиприкладных программ для ПРК; систему исполнения прикладных программ;3) программный комплекс, который служит для разработки и реализации в реальном времени ПОверхних уровней автоматизированной системы управления (АСУ).Программируемые средства управления должны, конечно, в первую очередь выполнять свои основные задачи по управлению объектом.

Однако их успешное применение совсем не исключает из процессовуправления и контроля человека. Более того, часто эффективность работы системы напрямую зависит от тогонасколько своевременно, наглядно, удобно технические средства предоставляют оператору нужную информацию (ИНФ) и обеспечивают доступ к элементам управления.Эту трудоемкую задачу в ряде случаев практически полностью решают программисты, входящие всостав соответствующих подразделений. Подобные системы являются наиболее гибкими и наиболее полносоответствуют предъявляемым требованиям, поскольку разрабатываются на алгоритмических языкахпрограммирования. Недостатком такого решения является сравнительно большое время реализации проекта.Однако в настоящее время существует другой подход - применение инструментальных проблемноориентированных программных средств, к которым относятся SCADA-пакеты.

При их использовании скорость разработки систем значительно возрастает, т.к. они ориентированы на более эффективноеотображение состояния объектов управления (ОУ) и компонентов управляющей подсистемы, создание графических примитивов (различной сложности) и связывание их с данными, приходящими с соответствующегооборудования.Термину SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition – диспетчерское/супервизорное управлениеи сбор данных) соответствует отечественная терминология – автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) и автоматизированные системы управления предприятиями (АСУ П). Припереводе этого названия ключевым является Supervisory, которое переводится как диспетчер (управляющий).Отсюда еще одно название – системы диспетчерского или оперативного управления.Часто используется также термин SCADA-система, которым объединяется ПО, функционирующее всоставе АСУ, и набор инструментальных программных средств для разработки такого ПО.

Эти части называют обычно “Среда исполнения” и “Среда разработки”, они тесно связаны между собой.Технологии SCADA являются в настоящее время основой для построения распределенных АСУ в различных отраслях промышленности, а также в системах оборонного и специального назначения. Область действия SCADA - сбор информации в реальном времени, ее последующая обработка и использование полученных результатов для управления объектами и/или технологическими процессами.SCADA–пакеты позволяют отображать типовые и специальные наборы функций:- органы управления различных типов (кнопки, ползунковые, поворотные задатчики и др.);- экранные формы отображения параметров процесса (стрелочные, полосковые или цифровые индикаторы, атакже сигнализирующие табло различной формы и содержания);- возможность создания архивов аварий, событий и поведения переменных процесса во времени (так называемые тренды), а также полное или выборочное сохранение параметров процесса через заданныепромежутки времени постоянно или по условию;- упрощенный язык для реализации алгоритмов управления;- средства документирования как самого алгоритма, так и процесса управления;- сетевые функции;- средства защиты от несанкционированного доступа в систему;- и другие.Таким образом, SCADA-пакеты/системы - это современные и эффективные инструментальные программные средства для разработки ПО верхнего уровня системы (ПО операторских станций; созданиеинтерфейса человек-машина и т.д.).На рынке представлены SCADA-пакеты с разными возможностями, качеством и ценой.

Например:- Trace Mode (Трейс Моуд ) - российская фирма “AdAstra”, Москва;- InTouch - фирма “Wonderware”, США;- FIX - фирма “Intellution” , США;- Modicon Factory Link - фирмы “Modicon” и “United States Data Co, США”;- Monitor Pro – Schneider Electric, Франция; - Круг-2000 – НПФ “Круг”, Россия, Пенза;1- Мастер-SCADA – НПФ “ИнСАТ”, Россия, Москва; - и многие другие.Далее рассматривается один из наиболее распространенных отечественных SCADA-пакетов - Trace Mode.7.1. Trace Mode 6 (Трейс Моуд)Trace Mode 6 (далее ТМ6) - это программный комплекс, предназначенный для разработки и запуска вреальном времени ПО распределенных АСУ как небольшими объектами (10-15 управляемых/контролируемых параметров) и содержащих только один узел, например, ПРК или операторскую станцию, так и крупными распределенными объектами (управление и контроль десятками тысяч параметров и содержащих сотниузлов).

Основные составные части комплекса ТМ6 приведены на рис. 1.1. Интегрированная среда разработки проекта (ИС) – единая программная оболочка, содержащая всенеобходимые средства для разработки проекта распределенной АСУ.Разрабатываются: а) математическая основа системы (база данных реального времени, программы обработкиданных и управления); б) графические экраны для визуализации и управления состоянием объектов;в) генераторы отчетов о функционировании объектов.2. Исполнительная система – мониторы реального времени (МРВ) – под управлением которых в реальномвремени выполняются (реализуются) составные части проекта, размещаемые на отдельных компьютерах илив ПРК, запуск и управление работой прикладных систем, созданных с помощью ИСМРВNetLink МРВAdaptive Control MPBMPB Modem +Double Force MPBAdaptive Control DoubleForce MPBSUPERVISOR(Архивная рабочая станция)Глобальный регистраторСервер документированияМикро МРВМикро МРВМодем+Микро МРВGSM+WEB активатор(Управлениечерез Интернет)GSM активатор(Обмен по GSM)Double Force NetLink MPBNetLink LightКонсоль ТревогДля работы в ПРКнижнего уровня (приналичии в них MS DOS)Обмен по GSMи управлениечерез Интернет3.

Драйверы обмена - используются мониторами TM для взаимодействия с устройствами, протоколыобмена с которыми не встроены в мониторы.Рис. 1. Состав программного комплекса Trace ModeОдной из основных функций, реализуемых любой SCADA-системой, является предоставление оператору на экране наглядной информации о ходе процесса управления. Поэтому все они имеют в своем составемощные и гибкие средства, позволяющие пользователю эффективно создавать экранные формы с минимальными затратами труда и времени.На этапе разработки математической основы системы управления описываются конфигурации рабочихстанций (АРМ, ПК), ПРК и УСО, используемых в системе, настраиваются информационные потоки междуними (в том числе – использование автопостроения), алгоритмы обработки данных и управления (распределенная база данных реального времени).Здесь же описываются входные и выходные сигналы и их связь с устройствами сбора данных иуправления, задаются периоды опроса и формирования сигналов, настраиваются законы первичной обработкии управления, структура математической обработки данных.

Устанавливается, какие данные и при какихусловиях сохранять в различных архивах ТМ, и настраивается сетевой обмен.Кроме того, описываются задачи управления архивами, документированием, коррекции временныххарактеристик системы управления (периоды опроса параметров, время цикла системы и пр.), а такженекоторые другие.На этапе разработки графической составляющей проекта создаются статические графические элементы и динамические формы отображения (ФО) и управления. Среди этих форм присутствуют такие, какграфики/тренды, кнопки, области ввода значений и перехода к другим графическим фрагментам, поля выводачисленных значений и т.д.Кроме стандартных ФО, ТМ6 позволяет вставлять в проекты графические формы представленияданных или управления, разработанные пользователем. Для этого может использоваться стандартный меха-2низм Active-X. Все ФО, управления и анимационные эффекты связываются с разработанной информационнойструктурой (на предыдущем этапе).Основные понятия в ТМ: Проект; Узел; Канал; Автопостроение; Графический экран; и др.Проект системы (рис.

2) - это совокупность всех математических и графических компонентов ПО длявсех узлов (операторские станции, ПРК и др.) одной системы, объединенных информационными связями иединой системой архивирования; он может содержать сотни узлов, а может включать в себя только один узел.Каналы связи:- локальная сеть;- последовательный интерфейс (СОМ-порт);- коммутируемая телефонная линия;- радиоканал.АРМУ з л ы: АРМ, ПРК, ОПС, АРСАвтопостроениебазы каналовс другими узлами проекта(ОПС, АРС, ПРК)АРСОПСПРКПРКМатематическаячасть.База каналовузлаКаналГрафическийэлементГрафическийобъектГрафическаячастьГрафическийэкранобменс платамиУСОс внешним ПРК(связь попоследовательныминтерфейсам)ВнешнийПРК,неявляющийсяузломУСООбъектАвтопостроениеканаловОПСУСОПРКПРЦРис.

2. Структура проекта: АРМ – автоматизированное рабочее место; ОПС – операторская станция;АРС – архивная станция; ПРК – программируемый промышленный контроллер; ПРЦ – процессорный модуль;УСО – устройство сопряжения с объектом; Объекты управления на схеме не показаныТаким образом, проект содержит всю совокупность данных и алгоритмов функционирования распределенной системы, заданных средствами TM6.

Файлы, содержащие эти данные и информацию об алгоритмахработы АСУ, размещаются на аппаратных средствах (компьютерах и ПРК) и выполняются под управлениемисполнительных модулей TM6.Создание и редактирование структуры проекта осуществляется в Навигаторе и сохраняется в файлеконфигурации проекта (расширение cmt). Все остальные компоненты проекта хранятся в отдельных файлах стем же именем, что у файла конфигурации проекта, и записываются в папку ТМ6.При разработке проекта необходимо учитывать информацию по многим аспектам:- Структуру (совокупность объектов и информационных связей между ними);- Отображение данных (какие данные и в каком виде - входные, выходные, внутренние);- Управление (какими параметрами и по каким законам);- Хранение/архивирование (каких параметров и каким способом);- Диагностику (каких именно аппаратных и программных средств);- Временные характеристики.Узел - это составная часть проекта (набор файлов), размещаемая на отдельном компьютере или вПРК и выполняемая под управлением одного или нескольких исполнительных модулей TM, т.е.