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

	Таблица 1.2
Операционная система	Компьютерная платформа
DOS/MS Windows	IBM PC
OS/2	IBM PC
SCO UNIX	IBM PC
VMS	VAX
AIX	RS6000
HP-UX	HP 9000
MS Windows NT	IBM PC

В то же время в таких SCADA-системах, как RealFlex и Sitex, основу программной платформы принципиально составляет един­ ственная операционная система (ОС) реального времени QNX.

Подавляющее большинство SCADA-систем реализовано на MS Windows платформах. Именно такие системы предлагают наибо­ лее полные и легко наращиваемые HMI (Human Machine Interface) средства. Даже разработчики многоплатформенных SCADAсистем приоритетным считают дальнейшее развитие своих SCADA-систем на платформе Windows NT (например, Factory Link версии 7.0 выполнена уже на платформе Windows 2000/NT). Бы­ строе развитие ОРС-технологий, низкие цены аппаратного обеспе­ чения, распространенность Windows NT в офисных системах предприятий вместе с ее солидными техническими характеристи­ ками - главные причины того, что абсолютное большинство про­ изводителей SCADA-пакетов мигрировали в сторону этой опера­ ционной системы. Применение ОС реального времени становится все более очевидным в основном во встраиваемых системах, где они действительно необходимы, однако Windows СЕ и там нахо­ дит свою нишу.

1.3.3, Средства сетевой поддержки

Одной из основных черт современных систем автоматизации является их высокая степень интеграции. В любой из них могут быть задействованы объекты управления, исполнительные меха­ низмы, аппаратура, регистрирующая и обрабатывающая информа­ цию, рабочие места операторов, серверы баз данных и т. д. Очевидно, что для эффективного функционирования в этой разно­ родной среде SCADA-система должна обеспечивать высокий уро­ вень сетевого сервиса. Желательно, чтобы она поддерживала ра^о­

21

архивирование дат и времени событий; создание сценария динамики экрана;

интегрирование мгновенных расходов под задачи дозирования; создание альтернативных фильтров входных переменных. Использование стандартных алгоритмов значительно упрощает

создание программ. Большинство SCADA-систем имеют встроен­ ные языки высокого уровня - VisualBasic-подобные языки, позво­ ляющие сгенерировать адекватную реакцию на события, связан­ ные с изменением значения переменной, с выполнением некоторого логического условия, с нажатием комбинации клавиш, а также с выполнением некоторого фрагмента с заданной частотой относительно всего приложения или отдельного окна.

Встроенные языки программирования предоставляют разра­ ботчику гибкий инструмент для разработки сложных приложений. Первые версии SCADA-систем либо не имели подобных языков, либо эти языки реализовывали небольшой набор функций. В со­ временных версиях SCADA-систем функциональные возможности языков становятся существенно богаче. Явно выделяются два под­ хода:

ориентация встроенных языков программирования на техноло­ гов; функции в таких языках являются высокоуровневыми, не тре­ бующими профессиональных навыков программирования при их использовании;

ориентация на программиста-системного интегратора; в этом случае чаще всего используются VisualBasic-подобные языки.

В каждом языке допускается расширение набора функций. В языках, ориентированных на технологов, это расширение дости­ гается с помощью дополнительных инструментальных средств (Toolkits). Разработка дополнительных функций выполняется обычно программистами-профессионалами.

Разработка новых функций при втором подходе осуществляет­ ся обычно разработчиками приложений (как и в классических язы­ ках программирования).

Полнота использования возможностей встроенных языков (особенно при втором подходе) требует соответствующего уровня квалификации разработчика, если, конечно, в этом есть необходи­ мость. Требования задачи могут быть не столь высокими, чтобы применять всю «мощь» встроенного языка.

23

Во всех языках функции разделяются на группы, часть из кото­ рых присутствует практически во всех языках: математические функции, функции работы со строками, обмен по SQL, DDE-обмен

ит. д.

Вразрабатываемом приложении создаются программные фрагменты, состоящие из операторов и функций языка, которые выполняют некоторую последовательность действий. Эти про­ граммные фрагменты связываются с разнообразными событиями в приложении, такими, как нажатие кнопки, открытие окна, выпол­ нение логического условия (а + b > с).

Каждое из событий ассоциируется с графическим объектом, окном, таймером, открытием или закрытием приложения. Когда приложение содержит сотни окон, тысячи различных графических объектов, а с каждым из них связано несколько событий, в при­ ложении может «работать» огромное число отдельных программ­ ных фрагментов. Велика вероятность их «одновременной» акти­ визации.

Каждая из функций во встроенном языке выполняется в син­ хронном или асинхронном режиме. В синхронном режиме выпол­ нение следующей функции не начинается до тех пор, пока не за­ вершилось исполнение предыдущей. При запуске асинхронной функции управление переходит к следующей, не дожидаясь за­ вершения исполнения предыдущей функции.

1.3.5. Поддерживаемые базы данных

Практически все SCADA-системы используют синтаксис ANSI SQL, который является независимым от типа базы данных. При этом приложения виртуально изолированы, что позволяет менять базу данных без серьезного изменения самой прикладной задачи, создавать независимые программы для анализа информации, ис­ пользовать уже наработанное программное обеспечение, ориенти­ рованное на обработку данных.

Однако для SCADA-систем требуются СУБД реального вре­ мени, так как скорость записи в реляционные БД недостаточна (SQL-server обрабатывает до 2000 переменных/сек, iHistorian - до 20 000/сек). Трейс Моуд использует свою БД, обеспечивающую запись до 600 000 переменных/сек.

24

1.3.6. Графические возможности

Средства визуализации - одно из базовых свойств SCADAсистем.

Для специалиста-разработчика системы автоматизации, так же, как и для специалиста-технолога, чье рабочее место создается, очень важен графический пользовательский интерфейс (GUI - Graphic Users Interface). Функционально графические интерфейсы SCADA-систем весьма похожи. В каждом из них существует гра­ фический объектно-ориентированный редактор с определенным набором анимационных функций. Используемая векторная графи­ ка дает возможность осуществлять широкий круг операций над выбранным объектом, а также быстро обновлять изображение на экране, используя средства анимации. Объекты могут быть про­ стыми (линии, прямоугольники, текстовые объекты и т. д.) и сложными. Возможности агрегирования сложных объектов в раз­ ных SCADA-системах различны. Все SCADA-системы включают библиотеки стандартных графических символов, библиотеки сложных графических объектов, имеют целый ряд других стан­ дартных возможностей.

Однако каждая SCADA-система по-своему уникальна и, не­ смотря на поддержание стандартных функций, обладает присущи­ ми только ей особенностями. При рассмотрении графических воз­ можностей SCADA-систем следует обращать внимание не только на возможности инструментариев по созданию графических объ­ ектов, но и на другие предоставляемые пользователю услуги, об­ легчающие и ускоряющие процесс разработки приложений (про­ ектов). Например, Monitor Pro обладает мощной библиотекой анимированных объектов (Power Drag On).

Графический редактор позволяет создавать статическую часть технологических мнемосхем, их фрагменты и элементы, не изме­ няющиеся в процессе работы системы, и далее выполнять динами­ зацию мнемосхем, т. е. отображать такие атрибуты, как текущие значения параметров, границы сигнализации, состояния исполни­ тельных механизмов и т. д. Динамически изменяемая информация на экране может представляться в удобном для пользователя виде: текстовое сообщение (информационные строки), числовые значе­ ния параметров в цифровой форме, барграфы или изображение вторичного (показывающего, регулирующего или регистрирующе­

го) прибора; состояние оборудования - в виде текста или изме­ няющих свой цвет и внешний вид фрагментов; состояние техноло­ гического процесса - в виде строк подсказок или изменяющихся по форме или цвету частей технологического оборудования и т. д.

1.3.7. Тренды и архивы в SСADA-системах

Тренд - это массив точек переменных, каждая из которых за­ писывается в реальной системе в память ИК через определенный интервал времени.

Графическое представление значений технологических пара­ метров во времени способствует лучшему пониманию динамики технологического процесса на предприятии. Поэтому подсистема создания трендов и хранения информации о параметрах с целью ее дальнейшего анализа и использования для управления является неотъемлемой частью любой SCADA-системы.

Тренды реального времени (Real Time) отображают динамиче­ ские изменения параметра в текущем времени. При появлении но­ вого значения параметра в окне тренда происходит прокрутка гра­ фика справа налево. Таким образом, текущее значение параметра выводится всегда в правой части окна.

Исторические (архивные) тренды не являются динамическими. Они обеспечивают «снимок» состояния данных за прошедшее время, т. е. по архивным данным. Тренды становятся историче­ скими (Historical) после того, как данные будут записаны на диск, и можно будет использовать режим прокрутки предыдущих значе­ ний назад с целью посмотреть прошлые значения. Отображаемые данные тренда в таком режиме являются неподвижными и будут отображаться только за определенный период. Различают часовые, сменные и суточные тренды, которые используются для печати сменных документов.

В отличие от трендов реального времени исторические тренды обновляются только но команде - при запуске скрипта, изменении значения выражения или нажатии оператором соответствующей кнопки.

При конфигурировании архивного тренда можно создать «ви­ зиры» (ползунки, бегунки), с помощью которых удобно получить значения всех отображаемых переменных на один и тот же момент времени.

26

Распределенная система архивов (рис. 1.3) расширяет возмож­ ности стандартных архивов, позволяя одновременно получать ин­ формацию из нескольких удаленных баз данных (провайдеров ар­ хивов). Благодаря распределенной системе архивов на один и тот же график можно выводить информацию из нескольких баз дан­ ных.

Рис. 1.3. Распределенная система архивов

Система на рис. 1.3 имеет два провайдера архивов. Левый про­ вайдер регистрирует информацию только из узла, расположенного слева внизу. Правый провайдер регистрирует информацию из узла, расположенного справа вверху. Остальные три узла (вверху слева) лишь используют архивные данные. Читать информацию из ар­ хивных файлов может каждый из узлов системы.

1.3.8. Алармы и события в SCADA-системах

Состояние тревоги, в дальнейшем аларм (Alarm), - это некото­ рое сообщение, предупреждающее оператора, следящего за техно­ логическим процессом, о возникновении определенной ситуации, которая может привести к серьезным последствиям и потому тре­ бующая его внимания, а часто и вмешательства.

Чтобы снять сомнения, принял ли оператор сообщение об аларме, в системах управления принято различать неподтвержден­ ные и подтвержденные алармы. Аларм называется подтвержден­ ным после того, как оператор отреагировал на сообщение об алар­ ме. До этого аларм остается в состоянии неподтвержденного.

27

Наряду с алармами в SCADA-системах существует понятие со­ бытий. События представляют собой обычные статусные сообще­ ния системы и не требуют реакции оператора. Обычно событие генерируется при возникновении в системе определенных условий (типа регистрации оператора в системе).

От эффективности подсистемы алармов зависит скорость иден­ тификации неисправности, возникшей в системе, или технологи­ ческого параметра, вышедшего за установленные регламентом границы. Быстродействие и надежность этой подсистемы могут существенно сократить время простоя технологического оборудо­ вания. Например, если оператор не получит вовремя информацию о том, что двигатель насоса перегрелся, это может привести в лучшем случае к выходу насоса из строя, а то и к крупной аварии.

Причины, вызывающие состояние аларма, могут быть самыми разными. Неисправность может возникнуть в самой SCADAсистеме, в контроллерах, каналах связи, в технологическом обору­ довании; может выйти из строя датчик или нарушатся его метро­ логические характеристики; параметры технологического процес­ са могут выйти за границы, установленные регламентом и т. д.

Подсистема алармов - это обязательный компонент любой SCADA-системы, но возможности подсистем алармов различных SCADA-систем разные.

Однако когда речь идет о типах алармов, то все SCADAсистемы поддерживают дискретные и аналоговые типы алармов [8].

Дискретные алармы срабатывают при изменении состояния дискретной переменной. При этом для срабатывания аларма можно использовать любое из двух состояний: TRUE / ON (1) или FALSE / OFF (0). По умолчанию дискретный аларм может срабатывать на ON или OFF в зависимости от конкретной SCADA-системы.

Аналоговые алармы базируются на анализе выхода значений переменной за указанные верхние и нижние пределы. Аналоговые алармы могут быть заданы в нескольких комбинациях:

High и High High (верхний и выше верхнего); Low и Low Low (нижний и ниже нижнего); Deviation (отклонение от нормы);

Rate of Change - ROC (скорость изменения).

На рис. 1.4 видно, что алармы Hi и HiHi срабатывают при дос­ тижении переменной заданных для каждого аларма пределов (High

28

Для аларма типа Deviation (рис. 1.5) все сказанное выше также справедливо, но в этом случае речь идет об отклонении значения переменной от заданного значения (Setpoint), причем это заданное значение в ходе технологического процесса может изменяться ли­ бо оператором, либо программно (автоматически). Аларм сработа­ ет при выходе значения переменной за границу предельно допус­ тимого отклонения.

Алармы типа ROC срабатывают, когда скорость изменения па­ раметра становится больше предельно допустимой. Понятие «зона нечувствительности» (Deadband) к алармам этого типа не приме­ няется.

Обычно используются стандартная и распределенная системы алармов. Стандартная система используется для отображения ин­ формации и подтверждения всех аварийных ситуаций и событий, возникающих в локальном приложении. Распределенная система расширяет возможности стандартной и позволяет подтверждать аварийные ситуации, генерируемые системами алармов других включенных в сеть приложений.

SCADA-системы поддерживают возможность отображения, регистрации и печати информации как об алармах, связанных с аналоговыми или логическими переменными, так и о системных событиях.

События также делятся в зависимости от их характеристик на несколько общих категорий (Event Types). Типы событий одинако­ вы как для стандартной, так и для распределенной систем алармов (табл. 1.3).

	Таблица 13
Тип	Событие
АСК	Аларм был подтвержден
ALM	Возникла аварийная ситуация
EVT	Возникло аварийное событие
RTN	Переменная перешла из аварийного состояния в обычное
SYS	Возникло системное событие
USER	Изменение значения переменной оператором
DDE	Получено значение переменной от DDE-клиента
LGC	Скрипт изменил значение переменной
OPR	Оператор ввел новое значение переменной_______________

30