7.3. Взаимодействие scada– систем и программируемых логических контроллеров.

Взаимодействие между программными компонентами SCADA– систем и ПЛК по сбору данных с объекта управления и управлению им происходит по стандарту ОРС (OLE for Process Control), где OLE (Object Linking and Embedding) – технология включения и встраивания объектов,

основанного на объектной модели COD/COM фирмы Microsoft.

Стандарт ОРС пришел на смену обмена DDE (Dynamic Date Exchange) – динамического обмена данными. COM (Component Object Model) – модель многокомпонентных объектов, позволяющая приложению вызывать те или иные функции объекта, находящегося в адресном пространстве приложения. Если объект распределен по вычислительной сети или находится в другой

программе того же компьютера. то мы имеем распределенный СОМ (Distributed COM или DCOM).

Таким образом, DCOM является, по сути, сетевым расширением COM.

ОРС-технология создана консорциумом OPC-Foundation, куда входят более 170 ведущих производителей аппаратно-программных средств промышленной автоматизации. Среди этих фирм –

Siemens, Fisher-Rosemount, Honeywell, Rockwell, Iconic и другие.

ОРС- взаимодействие основано на клиент-серверной архитектуре. В качестве ОРС-клиента

выступает SCADA– система, а в качестве ОРС-сервера – контроллеры, устройства связи с объектами

(УСО) и другие.

Основные производители SCADA– систем поддерживают технологию ОРС. Это SCADA– системы: Genesis 32, iFIX, in Touch и другие. При этом все компоненты SCADA– систем могут взаимодействовать между собой через ОРС, выполняя функции либо сервера, либо клиента.

Стандарт ОРС включает 3 основные спецификации:

- доступ к данным реального времени ( Data Access) или стандарт DA;

- обработка тревог и событий (Alarm&Events) или стандарт A&E;

- доступ к историческим данным (Historical Data Access) или стандарт HAD.

OPC-серверы физических устройств (контроллеров) являются, как правило, серверами данных (Data Access Servers).

Сервер тревог оповещает клиентов, посылая сигнал тревоги и получает от клиентов подтверждение полученного сигнала.

Серверы исторических данных используют также данные, получаемые в реальном времени от сервера данных и архивируют их, предоставляя затем эти данные приложениям для построения трендов, гистограмм, таблиц.

Рассмотрим работу ОРС-сервера в клиент-серверной архитектуре.

При использовании СОМ/ DCOM технологии реализуется информационный обмен между СОМ-объектами. Вызов любой функции объекта осуществляется через СОМ-интерфейс. Этот вызов

реализуется через агента-посредника, так называемого Proxy/Stub DLL, представляющего функции объекта. Модуль Proxy (заместитель) принадлежит клиенту, а модуль Stub(заглушка) расположен в

сервере. Proxy реагирует на запрос клиента и передает по каналу серверу. На стороне сервера модуль

Stub распаковывает вызов клиента и передает его серверу, заставляя реальный объект выполнить заданную функцию. Результат выполнения возвращается обратно клиенту (рис.7.2). Этот процесс получил название “marshaling”-транспортировка.

На рис.7.2. цифрами показана последовательность передачи данных.

Обмен данными между клиентом и ОРС-сервером может быть в трех режимах:

- синхронный режим чтения/записи данных;

- асинхронный режим чтения/записи данных;

- режим подписки (только чтение данных).

При синхронном режиме ОРС-клиент запрашивает у ОРС-сервера интересующие его переменные и находится в режиме ожидания. После выполнения запроса ОРС-клиент считывет значения переменных.

При асинхронном режиме ОРС-клиент запрашивает у ОРС-сервера значения переменных

с заданной частотой обновления данных и продолжает работать. После выполнения запроса ОРС-сервер сам оповещает об этом ОРС-клиента.

Асинхронный режим является наиболее распространенным в силу экономии вычислительных ресурсов и времени.

Режим подписки аналогичен асинхронному с той лишь разницей, что ОРС-сервер посылает ОПС-клиенту уведомление лишь в случае изменения значений переменных.

Известны 3 вида ОРС-серверов в зависимости их местонахождения:

- внутризадачный ОРС-сервер, находящийся в адресном пространстве ОРС-клиента;

- локальный ОРС-сервер работает в отдельной самостоятельной программе того же компьютера, в котором расположен ОРС-клиент;

- удаленный ОРС-сервер, расположенный на другом приборе (ПК, ПЛК).

Производительность внутризадачного сервера выше, чем локального, а последнего выше, чем удаленного.

Другим важным фактором является возможность группировки данных, отправляемых ОРС-

клиентам.

ПО данным Web- узла OPC Foundation:

- предельная пропускная способность внутризадачного сервера (процессор Pentium 233MГц) составляет до 1 млн. элементов ОРС в секунду;

- предельная пропускная способность локального ОРС-сервера составляет 3000...60000 ОРС в секунду;

- наконец, удаленного ОРС-сервера пропускная способность составляет от 330 до 7000 элементов в секунду.

Типовая структура ОРС-сервера с открытой архитектурой показана на рис. 7.3. Чтение данных с устройства ввода или из КЭШ-памяти осуществляется с помощью функции Read. В свою

очередь функция Read From Devices опрашивает устройство ввода и передает данные ОРС-клиенту.

Функция Write служит для записи данных на устройство вывода или в КЭШ-память, и ОРС-клиентов

осуществляется с частотой, заданной клиентом при формировании OPCGroup.

КЭШ-память – промежуточная память с быстрой выборкой; быстродействующая память

между процессором и основной памятью компьютера. КЭШ предназначена, таким образом, для выравнивания быстродействующего запоминающего устройства процессора и оперативной памяти

(медленнодействующей) за счет временного хранения содержимого ячеек оперативной памяти.

Специализированный ОРС-сервер разрабатывается на основе программной заготовки,

созданной некоторыми фирмами. Так, например, фирма Iconics, спроектировавшая SCADA– систему

Genesis 32, предлагает OPC Tool Wor X. На его базе создан универсальный ОРС-сервер фирмы

Fastwel-Universal OPC Server. Для разработки ОРС-сервера в АСУТП, использующей SCADA– систему FIX Dynamics, целесообразно использовать пакет для разработки ОРС-приложений фирмы

Intellution.