Диссертация на тему «Исследование и разработка универсального сервера с открытой архитектурой для информационной интеграции систем управления» автореферат по специальности ВАК 0. Системный анализ, управление и обработка информации (по отраслям)В настоящее время информационная автоматизированная система управления (АСУ) промышленным предприятием (ПП) имеет иерархическую структуру (рис. I), включающую следующие неотъемлемые уровни . Архитектура информационной автоматизированной системы управления промышленным предприятием Контроллерный уровень, представляющий собой устройства сбора данных и управления (далее устройства связи с объектом — УСО): датчики, механизмы, локальные контроллеры и т. Уровень контроллеров верхнего уровня. Информация с локальных контроллеров может направляться в приложения вышележащего уровня непосредственно, а также через контроллеры верхнего уровня. Контроллеры верхнего уровня реализуют различные функции, например, сбор данных с локальных контроллеров, вторичную обработку данных, поддержание единого времени в системе, обмен информацией между локальными контроллерами и приложением следующего уровня и др.
- OPC сервер Modbus Universal MasterOPC.
- RSServer, RSServer OPC Toolkit, RSSidewinderX, RSSlider, RSSnapshot, Инструкции, содержащиеся в этом описании, не претендуют ни на то, Программный продукт RSLogix 5000 использует мастера конфигурирования.
- Тренировочное руководство OPC Training Institute. Несмотря на то, что dOPC Client Toolkit не бесплатен, разработчик набора предоставляет ряд бесплатных инструментов, таких как.
- TCP/IP;; работа в режиме " Master " и "Slave";; конфигурирование иерархического В этом случае можно менять параметры программы: название программы, логотип, описание сервера, Email, сайт и др.
Полное описание можно найти на официальном сайте или в вики. Master периодически взаимодействует со Slave-устройствами. В качестве примера можно привести Free Serial Analyzer, COM Port Toolkit.
При этом в системе также не должно возникать проблем несовместимости. Операторский уровень - уровень работы систем типа SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) для сбора данных и диспетчерского управления технологическими процессами (ТП) на производстве. Этот уровень обеспечивает вторичную обработку данных, которые получены с нижнего уровня - визуализацию, интерфейс с оператором, сохранение истории процесса и доступность данных и результатов их обработки приложениям и пользователям верхнего уровня. Уровень приложений управления ресурсами предприятия.
Заказать по телефону: +7 (495) 989-2249 Заказать по E-mail: [email protected].
Информация с уровня SCADA- систем должна быть доступной для этого уровня, т. Для обеспечения совместимости между уровнями и создания эффективной интегрированной системы управления (СУ) предприятием системный интегратор или разработчик АСУ ТП должен обеспечить извлечение данных ТП в реальном масштабе времени (РМВ) с самого нижнего уровня и построить . Чтобы получить систему, отвечающую всем потребностям заказчика, системному интегратору или разработчику необходимо использовать инструментальные средства управления различных уровней - SCADA- пакеты, базы данных, электронные таблицы. Ключ к этому - открытая и эффективная коммуникационная архитектура взаимодействия между приложениями, которую предлагает стандарт OLE for Process Control - OPC.
ОРС- стандарт создан консорциумом ОРС Foundation . На сегодняшний день ОРС- стандарт в определенной степени реализован и продолжает развиваться. Консорциум ОРС Foundation пытается охватить все аспекты, связанные с взаимодействием между компонентами ПО, между ПО и между системами типа SCADA и технологическим оборудованием. В настоящее время насчитывается порядка десяти ОРС- спецификаций - Data Access (доступ к данным реального времени) . Поэтому ОРС можно определить как стандарт взаимодействия между программными компонентами сбора данных и управления (СДУ). Через ОРС- интерфейсы одни приложения могут читать или записывать данные в другие приложения, обмениваться информацией о событиях, оповещать друг друга о нештатных ситуациях, осуществлять доступ к данным, зарегистрированным в архивах. Указанные приложения могут располагаться как на одном компьютере, так и быть распределенными в сети.
При этом независимо от фирмы поставщика, ОРС- стандарт, признанный и поддерживаемый всеми ведущими фирмами- производителями SCADA- систем и оборудования, обеспечит их совместное функционирование . Популярный класс ОРС- приложений представляют собой специализированные ОРС- серверы конкретных аппаратных устройств или ОРС- серверы доступа к данным РВ . Современные SCADA- системы поддерживают ОРС- спецификации доступа к данным РВ, являясь ОРС- клиентами. В этом смысле зачастую специализированные ОРС- серверы разрабатывают фирмы- производители УСО. ОРС- спецификация доступа к данным РВ поддерживается во многих современных SCADA- системах. В настоящее время, консорциум OPC Foundation набирает силу в разработке открытых промышленных стандартов на основе ОРС- стандарта на базе операционных систем (ОС) фирмы Microsoft. Сейчас в состав консорциума входят более 3.
Членами консорциума являются, например, фирмы Iconics (США), Wonderware (США), Adastra (Россия), Siemens (Германия), Rockwell Software (США), Intellution (США), Ci Technologies (Австралия), Indusoft Russia (Россия), Fastwel (Россия), ABB Automation (США), Fieldbus Foundation (США), Toshiba (Япония), Hitachi (Япония), National Instruments (США), и др. Ведущие производители, с учетом своего опыта, стараются предоставить абсолютно всё необходимое тому, кто будет использовать ОРС. Этот факт показывает большой авторитет ОРС- стандарта, который является перспективным и для использования в АСУ. В. 1 перечислены некоторые из популярных на мировом и российском рынках SCADA- систем, которые поддерживают ОРС. Популярные на мировом и российском рынках SCADA- системы, поддерживающие ОРС SCADA- система Фирма- изготовитель Страна In.
Touch Wonderware США Genie. DAQ Advantech США Genesis.
Iconics США Trace Mode Ad. Astra Россия Vijeo Look Schneider Electric Франция Citect Ci Technologies Австралия Factory Link United States DATA Co.
США RSView Rockwell Software Inc. США Lookout National Instruments США i. FIX Intellution США Master SCADA In. SAT Россия COMPLICITY GE Fanuc США Контур Объединение ЮГ Украина Wizcon Axeda США Kpyr- 2. НПФ . Такими производителями являются, например, Advantech, ABB, Alen- Bradley, Ci Technologies, Fisher- Rosemount Systems, Siemens, Omrom, Schneider Electric, ICP- DAS, Fastwel . Большинство из существующих ОРС- серверов разрабатывается производителями только для модулей или группы модулей ввода/вывода, т. В имеющихся ОРС- серверах поддерживается фиксированное количество тэгов, определяющихся физическими каналами ввода/вывода этих модулей.
При этом ОРС- серверы собирают данные в РМВ и предоставляют полученные данные SCADA- системам. В подобных случаях в SCADA- системе работают алгоритмы мониторинга и управления с большой нагрузкой для обработки сырых данных, получаемых от ОРС- серверов и распределенная система управления (РСУ) выглядит не лучше, чем ранняя централизованная СУ . Для построения эффективной интегрированной СУ в данном случае требуется в системе предусмотреть дополнительный уровень работы SCADA- системы, называемой мини SCADA- системой. Обе указанные SCADA- системы предоставляются одним поставщиком для обеспечения их совместимости. Это объясняет, почему в СУ ПП используются монолитные средства из одной ведущей компании. Конечно, при этом и предприятия- потребители целиком зависят от ведущей компании (финансовые и технические факторы).
На нижнем (контроллерном) уровне АСУ ТП предприятий часто используются У СО разных производителей. Из- за ограниченных аппаратных ресурсов предприятий указанные устройства зачастую соединяются общим интерфейсом (кабелем).
Например, устройства соединяются интерфейсом RS- 4. RS- 2. 32/RS- 4. 85 устройства могут подключаться к одному СОМ- порту компьютера, на котором работают ОРС- серверы (далее host- компьютер), снабжающие эти устройства.
Однако данное решение не приемлемо из- за конфликта между ОРС- серверами при обращении к общему СОМ- порту . Для стандартизации своих продуктов (устройств) производители оборудования автоматизации разрабатывают ОРС- серверы для этих устройств. Многие фирмы- производители УСО в корпоративных целях сознательно разрабатывают ОРС- серверы так, чтобы максимально продвинуть на рынок свою аппаратуру.
Например, разрабатываются ОРС- серверы для специализированных контроллеров сбора данных, для плат сбора данных, для контрольно- измерительных приборов и т. Однако разработка ОРС- серверов является далеко не тривиальной задачей . Производители оборудования должны получать нужную ОРС- спецификацию доступа к данным РВ и прилагаемые программные компоненты. Затем они должны изучить СОМ- интерфейсы СОМ- объектов, используемых в ОРС- спецификации доступа к данным РВ. И, наконец, они должны привлечь к разработке ОРС- сервера опытного программиста, способного реализовать требуемые интерфейсы, а значит и ОРС- сервер. Уместно еще раз подчеркнуть, что сами ОРС- объекты и их ОРС- интерфейсы достаточно сложны и громоздки .
В частности, при разработке ОРС- сервера возникают вопросы ОД, управления памятью, многозадачности, синхронизации и т. Наряду с последними по времени разработки устройствами, снабженными ОРС- серверами, существует значительная часть устройств более ранней разработки, которые не снабжены ОРС- серверами. Такими устройствами могут быть, например, нестандартные платы ввода/вывода, АДП/ЦАП . В качестве примера можно назвать российские фирмы L- card . До сих пор устройства этих фирм еще не снабжаются ОРС- серверами.
В настоящее время существует часть 1. России, которые еще не применяют SCADA- системы для автоматизации своих СУ. Что же должны сделать предприятия, если они задались целью модернизации своих СУ? Они должны обратиться к крупному ведущему поставщику современных средств ПА и получить от этого поставщика предложение на комплексную модернизацию СУ с заменой как всех аппаратных, так и всех программных компонентов, которые уже много лет активно использовались на предприятиях. Но подобное решение затруднительно или даже неприемлемо по следующим причинам. Во- первых, подобная модернизация невыгодна с финансовой точки зрения. Во- вторых, иногда устройства предприятий затруднительно или вообще нельзя заменить другими из- за проблемы, связанной с уникальностью этих устройств или по соображениям информационной безопасности.
Хорошим выходом из подобной ситуации является исследование и разработка универсального ОРС- сервера с открытой архитектурой (далее сервер УСОА), позволяющего интегрировать в СУ любое оборудование при минимальных затратах финансовых и временных ресурсов). С целью снижения затрат финансовых и временных ресурсов можно избежать разработки ОРС- серверов с нуля, если воспользоваться так называемыми ОРС- инструментами.
Lectus. Soft. Lectus Modbus OPC/DDE сервер предназначен для предоставления данных. OPC или DDE клиентам (см. Обзор технологии OPC) из. Modbus RTU/ASCII сети (см. DDE клиентом может выступать.
Microsoft Excel. Возможностиреализация функциональности OPC и DDE сервера; связь с Modbus RTU/ASCII сетью по выделенной линии, используя последовательный интерфейс. RS- 2. 32. C или RS- 4. TCP/IP; связь через коммутируемые телефонные линии; работа в режиме . Обзор технологии OPC).
Lectus OPC/DDE Toolkit функционирует в паре с динамической библиотекой (DLL). Эта DLL доступа к данным содержит ту часть кода программы.
OPC/DDE серверу. OPC/DDE сервер обеспечивает . В качестве OPC клиента может выступать любая SCADA- система. В качестве. DDE клиента может выступать например Microsoft Excel. Возможностиреализация функциональности OPC и DDE сервера; работа в режиме . Она позволяет любому DDE клиенту получить доступ. OPC серверу. Lectus DDE2.
OPC автоматически определяет доступные OPC сервера.