книги / SCADA-╤Б╨╕╤Б╤В╨╡╨╝╤Л ╨║╨░╨║ ╨╕╨╜╤Б╤В╤А╤Г╨╝╨╡╨╜╤В ╨┐╤А╨╛╨╡╨║╤В╨╕╤А╨╛╨▓╨░╨╜╨╕╤П ╨Р╨б╨г ╨в╨Я

Вам нужно учесть относительную важность критериев. Самым значительным (влияющим на ваш выбор критерием) может ока­ заться цена SCADA-системы.

На первом шаге вы оцениваете значимость критериев по пар­ ным сравнениям критериев между собой. Вы должны ответить примерно на следующие вопросы:

1.Насколько цена системы наибольшим образом влияет на ее выбор, чем удобство работы с ней?

2.Насколько цена наибольшим образом влияет на выбор SCADA-системы, чем обмен данными в системе?

3.Насколько цена наибольшим образом влияет на выбор SCADA-системы, чем ее надежность?

4.Насколько цена наибольшим образом влияет на выбор SCADA-системы, чем полнота технической поддержки?

Для ответа на поставленные вопросы экспертам предлагает­ ся девятибальная вербальная шкала относительной важности (табл. 1.4).

51

Программная система МАИ поможет выбрать SCADAсистему, которая в надлежащей степени удовлетворяет всем по­ ставленным требованиям с учетом их значимости.

1.8. Выводы

Рассмотрены теоретические основы, модели и методы проек­ тирования систем сбора данных и оперативного диспетчерского управления.

По функциональным возможностям все SCADA-системы в целом сравнимы. Технология программирования близка к интуи­ тивному восприятию автоматизируемого процесса. Мощное объ­ ектно-ориентированное программирование, используемое в боль­ шинстве пакетов, делает эти продукты легкими в освоении и доступным для широкого круга пользователей.

Все системы можно считать в той или иной степени открыты­ ми, обеспечивающими возможность дополнения функциями соб­ ственной разработки, имеющими открытый ОРС-протокол для разработки драйверов, развитую сетевую поддержку, возможность включения объектов ActiveX и доступность к стандартным базам данных. Важной особенностью SCADA-систем является количест­ во поддерживаемых разнообразных ПЛК.

Построение АСУ ТП на основе любой SCADA-систем резко сокращает набор необходимых знаний в области классического программирования, позволяя концентрировать усилия по освое­ нию знаний в прикладной области.

53

Глава 2. ТРЕЙС МОУД. РАЗРАБОТКА

МАТЕМАТИЧЕСКОГО ОПИСАНИЯ АСУ ТП

Трейс Моуд (Trace Mode) - это интегрированный инструмен­ тальный пакет, предназначенный для разработки, настройки и запуска в реальном времени систем управления технологически­ ми процессами. Он используется как для разработки рабочих мест оператора технологического процесса (SCADA-система), так и для программирования промышленных контроллеров (Softlogicсистема) [5].

Все программы, входящие в Трейс Моуд, подразделяют на две группы: инструментальную систему разработки и исполнительные модули (runtime).

Инструментальная система включает в себя три редактора: ре­ дактор базы каналов; редактор представления данных; редактор шаблонов. В них разрабатываются: база данных реального време­ ни, программы обработки данных и управления, графические эк­ раны для визуализации состояния технологического процесса и управления им, а также шаблоны для генерации отчетов о работе производства.

В зависимости от лицензии инструментальная система позво­ ляет создавать проекты на разное число каналов.

Исполнительные модули - это программы, под управлением ко­ торых запускается АСУ, созданная в инструментальной системе. В группу исполнительных модулей входят: монитор реального вре­ мени (МРВ); NetLink МРВ; Adaptive Control МРВ; МРВ Модем +; Double Force МРВ; Double Force NetLink МРВ; Adaptive Control Double Force MPB; NetLink Light; SUPERVISOR; глобальный реги­ стратор; сервер документирования; консоль тревог; микроМРВ; микроМРВ Модем +; микроМРВ GSM+; GSM-активатор и Webактиватор.

Исполнительные модули служат для организации работы верх­ него и административного уровней АСУ, за исключением мик­ роМРВ, микроМРВ Модем+ и микроМРВ GSM+, которые предна­ значены для работы в контроллерах нижнего уровня систем управления.

54

Если протокол обмена данными с используемым устройством не встроен в систему, требуется драйвер. Основной функцией драйвера является обеспечение связи с внешними устройствами. Это могут быть устройства сбора, хранения, обработки, передачи данных (кон­ троллеры, УСО, другой компьютер и т. д.) или какие-либо другие устройства. Драйвер осуществляет согласование форматов данных Трейс Моуд и аппаратуры, для связи с которой он разработан.

Архитектура Трейс Моуд 5-й версии основана на объектной модели, фундаментом которой является DCOM .

Для того чтобы добиться максимальной производительности в реальном времени, Трейс Моуд не использует офисных БД. В Трейс Моуд 320 тыс. каналов полностью пересчитываются за 1 с, 60 тыс. аналоговых каналов передаются без потерь с частотой один раз в секунду через сеть Ethernet 10 Мбит, в локальном архиве без потерь сохраняются 100 тыс. записей в секунду, 4 050 цветных индикато­ ров обновляются на экране за одну секунду.

Все внутренние и внешние программные интерфейсы макси­ мально стандартизованы. Связь с ПЛК осуществляется через ин­ терфейсы ОРС и DDE, а также через собственный высокопроизво­ дительный интерфейс Т-СОМ. Взаимодействие сервера Трейс Моуд с клиентами и независимыми приложениями также осущест­ вляется через ОРС, DDE и DCOM. Для связи Трейс Моуд с СУБД используется стандарт де-факто - SQL/ODBC. Графические фор­ мы отображения информации пользователь может разработать не только в редакторах Трейс Моуд, но и на языках программирова­ ния Visual С, Visual Basic, Borland Delphi - как объекты ActiveX.

Система разработки Трейс Моуд версии 5 содержит ряд техно­ логий проектирования АСУ ТП, отличающих ее от других SCADA, среди которых:

обеспечение единых инструментальных средств (единой линии программирования) как для разработки операторских станций, так и для программирования контроллеров;

разработка распределенной АСУ ТП как единого проекта; технологии автопостроения проекта; оригинальные алгоритмы обработки сигналов и управления.

Ознакомление с материалом этой главы позволит разобраться с терминологией и базовыми понятиями, используемыми в Трейс

55

Моуд, ознакомиться с новыми технологиями программирования АСУ ТП.

2.1.Архитектура Трейс Моуд, ее основные характеристики

иназначение отдельных модулей

Инструментальная система разработки содержит три редак­ тора [18]:

редактор базы каналов; редактор представления данных; редактор шаблонов.

Редактор базы каналов предназначен для разработки структуры проекта и математической основы обработки данных и управления (распределенная база данных реального времени).

Редактор представления данных служит для разработки графи­ ческой составляющей проекта, созданного в редакторе базы кана­ лов.

Редактор шаблонов предназначен для разработки шаблонов до­ кументов.

В редакторе базы каналов создается математическая основа системы управления: описываются конфигурации всех рабочих станций, контроллеров и УСО, а также настраиваются информа­ ционные потоки между ними. Здесь же описываются входные и выходные сигналы и их связь с устройствами сбора данных и управления; задаются периоды опроса или формирования сигна­ лов, настраиваются законы первичной обработки и управления, технологические границы, программы обработки данных и управления, осуществляется архивирование технологических па­ раметров, сетевой обмен, а также решаются некоторые другие задачи.

Результатами работы в этом редакторе являются математиче­ ская и информационная структуры проекта АСУ ТП, которые включают в себя набор баз каналов и файлов конфигурации для всех контроллеров и операторских станций (узлов) проекта, а так­ же файл конфигурации всего проекта.

Файл конфигурации проекта имеет расширение cmt и сохраня­ ется в рабочей директории системы разработки. Для хранения всех остальных файлов проекта в рабочей директории создается ката­ лог, имя которого совпадает с именем файла конфигурации.

56

В редакторе предоставления данных разрабатывается графи­ ческая часть проекта системы управления. Сначала создается ста­ тичный рисунок технологического объекта, а затем поверх него размещаются динамические формы отображения и управления. Среди этих форм присутствуют такие, как поля вывода числовых значений, графики, гистограммы, кнопки, области ввода значений и перехода к другим графическим фрагментам и т. д.

Кроме стандартных форм отображения, Трейс Моуд позволяет вставлять в проекты графические формы представления данных или управления, разработанные пользователями. Для этого можно использовать стандартный механизм ActiveX.

Все формы отображения информации, управления и анимаци­ онные эффекты связываются с информационной структурой, раз­ работанной в редакторе базы каналов.

Для разработки шаблонов документов в состав инструменталь­ ной системы включен редактор шаблонов.

Исполнительная система Трейс Моуд включает в себя мони­ торы реальною времени, предназначенные для работы на всех уровнях систем управления.

В рамках идеологии построения АСУ ТП в Трейс Моуд можно выделить три уровня (рис. 2.1):

уровень контроллеров - нижний уровень; уровень операторских станций - верхний уровень; административный уровень.

Деление на уровни иногда может быть весьма условным. В ма­ лых системах функции всех уровней часто реализуются на одной операторской станции. В крупных же на каждом уровне может быть выделена своя иерархия. Тем не менее в большинстве случа­ ев такое деление правомерно.

Существует ряд программных модулей, назначение которых четко не привязано к функциям одного из перечисленных уровней систем управления. К таким модулям относятся:

глобальный регистратор; сервер документирования; Web-активатор; GSM-активатор.

Они могут использоваться для создания как оперативного, так и административного уровней систем управления.

57

DDE/NetDDE, ОРС. Это позволяет связаться как с офисными при­ ложениями Excel, Access, MS SQL Server, Oracle, Sybase, BaseStar, R/3, так и с прикладными программными комплексами российского производства «Парус», «Галактика». Поддержка большого количе­ ства протоколов обмена делает возможным свободный переток ин­ формации между уровнями управления предприятия и создает ус­ ловия для обеспечения его информационной прозрачности.

Трейс Моуд предоставляет средства для разработки АРМ руко­ водителя. На административном уровне АСУ ТП используются модули Supervisor, которые предоставляют руководителю инфор­ мацию о ходе и ретроспективе ТП, статистических и технологиче­ ских параметрах предприятия.

Монитор реального времени предназначен для запуска на АРМ операторов, осуществляющих с его помощью супервизорный контроль и управление технологическими процессами.

Под управлением МРВ выполняются такие задачи, как:

запрос данных о состоянии технологического процесса с кон­ троллеров нижнего уровня;

передача на нижний уровень команд управления; обмен данными с платами УСО; управление сервером документирования; сохранение данных в архивах; обмен по сети с удаленными МРВ;

передача данных по сети на следующий уровень АСУ; обмен с базами данных через ODBC;

предоставление оператору графической информации о состоя­ нии ТП;

автоматическое и супервизорное управление ТП;

обмен данными с другими приложениями WINDOWS через DDE/NetDDE/OPC

и другие функции.

Минимальное время цикла МРВ составляет 0,001 с. Архивиро­ вание информации МРВ осуществляется с дискретностью 0,001 с. Возможно осуществлять online редактирование проекта (не преры­ вая работы в РВ).

Микромонитор реального времени предназначен для управ­ ления задачами сбора данных и управления в контроллерах ниж­

59

него уровня АСУ ТП. Он может быть использован в любых IBMсовместимых контроллерах.

По возможностям математической обработки, управления, об­ мена данными с другими мониторами Трейс Моуд микроМРВ идентичен МРВ. Однако для него не реализованы функции графи­ ческого вывода информации и архивирования.

Существуют специальные сетевые МРВ NetLink МРВ и Netlink Light, которые предназначены для создания дополнитель­ ных рабочих мест диспетчеров и операторов-технологов.

По своим функциям монитор NetLink МРВ идентичен МРВ. Однако в нем блокированы обмен с драйвером, обмен по встроен­ ным протоколам MODBUS и ADAM, а также клиентские функции ОРС и DDE. Таким образом, NetLink МРВ может применяться только в составе систем управления, где на нижнем уровне ис­ пользуются PC-контроллеры, программируемые с помощью Трейс Моуд, т. е. источником данных служат не контроллеры, а МРВ или микроМРВ.

Функции монитора Adaptive Control МРВ полностью совпа­ дают с МРВ. Однако в отличие от последнего данный монитор поддерживает библиотеку алгоритмов адаптивного регулирования.

Вэтом модуле реализованы алгоритмы цифрового управления

ввиде следующих FBD-модулей:

адаптивного регулирования; настройки ПИД-регулятора по скачку задания; модального регулятора;

настройка ПИД-регулятора по параметрам объекта.

Модули адаптивного регулирования позволяют автоматически определять оптимальные настройки цифровых ПИ-, ПИД- и ПДДрегуляторов для объектов с пропорциональным исполнительным механизмом (модуль APID) и интегрирующим исполнительным механизмом постоянной скорости отработки (модуль APDD), осуществляя при этом непосредственное цифровое регулирование по скоростному ПИД-алгоритму с фильтрацией дифференциаль­ ной составляющей.

Простота использования и универсальность применения моду­ лей адаптивного регулирования достигаются за счет того, что все временные параметры (постоянные интегрирования и дифферен­ цирования регуляторов, постоянная времени и величина запазды­

60