17Б 1в Тренды в scada Назначение типы трендов

Тренд – графическое представление значений технологических параметров во времени.

Позволяет лучше понимать динамику технологического процесса. Подсистема по созданию трендов и хранения информации о параметрах является обязательной частью любой SCADA системы и используется для анализа и управления. Тренд делится на тренды реального времени и исторические. Тренды реального времени отображают динамические изменения параметра в текущем времени. При появлении нового значения параметра в окне тренда происходит прокрутка графика справа налево, т.е. текущее значение параметра всегда находится в правой части окна. Тренды становятся историческими после того как данные будут записаны на носитель и можно будет использовать режим прокрутки предыдущих значений назад. Исторические тренды отображаются только за определенный период (неподвижны). Тренды отображаются на графиках, на каждом графике может показываться до нескольких переменных (перьев). До 10, чаще всего до 4х переменных.

18Б 1в Алармы. Назначения. Типы алармов. Группы и приоритеты алармов

Алармы обязательная часть SCADA системы. Состояние тревоги - аларм это некоторое сообщение, предупреждающее оператора о возникновении определенной ситуации, которая может привести к серьезным последствиям и поэтому требующая его внимания, а часто и вмешательства. Принято различать подтвержденные и неподтвержденные алармы. Аларм остается в состоянии неподтвержденные до тех пор, пока оператор не среагирует на сообщение об аларме. Наряду с алармами в SCADA системах существует понятие событий. Событие – обычное статусное сообщение системы не требующее реакции оператора.

Типовые алармы делятся на дискретные и аналоговые. Дискретные алармы срабатывают при изменении состояния дискретной переменной. Для срабатывания аларма можно использовать любое из 2х состояний TRUE/on/1 и FALSE/off/0. В разных SCADA системах устанавливается разное состояние по умолчанию. Аналоговые алармы базируются на анализе выхода значения переменной. За указанные верхние и нижние пределы.. (High и High High, Low и Low Low, Deviation, Rate of change (ROC)).

Приоритеты алармов. Делят на 4 группы диапазона(0-1000): 1) критические (0-249); 2) существенные (250-499); несущественнее; (500-749); информационные (750-999).

15Б 2в Промышленные сети и протоколы

РИС 1

Ethernet. Industrial Ethernet сеть применяемая на уровне предприятия и уровне управления, используется для передачи больших объемов данных на большие расстояния между множеством станций.

ProfiBUS. Сеть которая может использоваться на уровне предприятия и полевом уровне.

CAN. Последовательная шина с децентрализованным доступом. Применяется на полевом уровне.

WorldFIP. Протокол обеспечивает высокие скорости передачи и строго определенные интервалы обновления данных

ModBUS. Протокол не зависим от типа интерфейса. RS 232, RS 485 и токовая петля. Работает по принципу ведущий-ведомый. 1 ведущий до 247 ведомых.

Fieldbus Foundation полевая шина физического уровня, поддерживающая взаимодействие датчиков, пускателей и контроллеров.

Тип	Физическая среда	Длина, м
Ethernet	Витая пара, оптоволокно, коаксиальный кабель	100, 2800
Profibus	Витая пара, оптоволокно	9600, 9000
WorldFIP	Витая пара, оптоволокно	15000
Modbus	Витая пара	1200

19б 1в Языки программирования в SCADA системах

Предоставляет инструмент для разработки сложных приложений. Выделяют 2 подхода:

1 ориентация встроенных языков на технологов; 2 ориентация на системного интегратора.

Языки для технологов. Функции в таких языках являются высокоуровневыми, не требующие профессиональных навыков программирования при их использовании. Количество таких функций в базовых поставках ограничено, расширение функций достигается с помощью дополнительных инструментальных средств. Разработка дополнительных функций выполняется профессиональными программистами.

Языки для системных интеграторов. В качестве языков чаще всего используются Visual Basic подобные языки. Разработка новых функций выполнятся обычно разработчиками приложений.

Общие черты. Функции разделяются на группы, часть из которых присутствует практически во всех языках. Математические функции, функции работы со строками. Обмен по SQL, DDE обмен и другие. Каждая из функций во встроенном языке выполняется в синхронном или асинхронном режиме. В синхронном режиме выполнение следующей функции не начинается до тех пор пока не закончится выполнение предыдущей. В асинхронном режиме управление переходит к следующей не дожидаясь завершения предыдущей.

20б 1в компоненты ActiveX.

Разработана Microsoft предназначена для написания сетевых приложений. Предоставляет программистам набор стандартных библиотек значительно облегчающих процесс кодирования. Они представляют из себя переписанные библиотеки OLE под модификацию COM модели DCOM (распределенная компонентная модель). По объему ActiveX оказались гораздо меньше, чем библиотеки OLE, а по скорости быстрее. Сохранилась и совместимость OLE и ActiveX между собой. ActiveX включает в себя клиентскую и серверные части, а также библиотеки для разработчика.

1 Программные элементы ActiveX. (клиентские компоненты)

2 Active′scripting (макроязыки)

3 Документы ActiveX (документы браузера)

4 Виртуальная машина Java.

5 ActiveX server Framework

6 Средства разработки.

Преимущества технологии ActiveX:

1 Быстрое написание программного кода.

2 Открытость и мобильность.

3 Возможность написания приложений с использованием знакомых средств разработки.

4 Большое количество уже существующих программных элементов ActiveX (бесплатных)

5 Стандартность (технология основана на используемых стандартах internet TCP/IP, HTML, Java, и с другой стороны майкрософт COM. OLE)

21б 1в

1 этап до баз данных были файлы. Хранились в файловой системе которая имеет преимущества и недостатки. Основной недостаток программы должны точно знать где расположены данные. Для устранения этого недостатка начали применять индексные файлы. У которого появились следующие недостатки: неоптимальное хранение информации. Значительное время поиска в больших файлах.

Первые появились иерархические БД. Не получили широкого распространения, чуть позже появились перспективные (ближе к описанию реального мира) сетевые БД. Процесс отделения программ от структур данных завершили реляционные БД

Сейчас используются реляционные, многомерные и объектно-ориентированные БД

22 б 1в

С технической точки зрения организации информации заводская автоматизация несколько отстает от автоматизации офисной деятельности.

В производстве, как правило, всегда не хватает информации, всем нужен доступ к текущим и архивным производственным данным, статистической и итоговой информации. И все хотят иметь какое-то единое средство доступа к информации.

Ограничение на применение традиционных БД. Производственные процессы генерируют данные очень быстро, нагрузка зависит от количества рабочих переменных, которых может быть до нескольких тысяч.

Производственная информация не вмещается архивы требуют большой объем дисковой памяти до нескольких Тбайт.

SQL, как язык не подходит для обработки временных или периодических данных. Трудно указать в запросе периодичность выборки возвращаемых данных.

5б 2 в УКТ 38

8 канальное устройство контроля температуры.

Основные функции:

1 Контроль температуры в нескольких зонах одновременно

2 8 входов для датчиков температуры (Термопреобразователи сопротивления или термопары)

3 Аварийная сигнализация (выход контролируемой величины за заданные пределы и выход датчиков из строя)

4 Барьер искрозащиты для линий связи с датчиками

5 Индикация измеренных величин и заданных для них уставок

6 Программирование кнопочное

7 Сохранение заданных параметров при отключении питания.

8 Регистрация контролируемых параметров на ПК через адаптер сети АС2 по интерфейсу RS 232

7б 2в Преобразователь унифицированного сигнала в цифровой код (расходомер) РМ-1. Назначение, устройство, принцип работы

Вычисление суммарного расхода жидкости или газа по перепаду давления

Измерение температуры и давления в трубопроводе

Регистрация среднечасового расхода, температуры и давления

Калибровка канала измерения расхода

Индикация любых измеренных и вычисленных величин.

Программирование

Защита параметров от несанкционированного доступа

14б 2в SCADA система Owen Process manager. Назначение, основные характеристики

Для второй версии

1 Моделирование сети

2 Отражение всех доступных параметров приборов (в виде таблиц, графиков, линейных или стрелочных индикаторов, тренды)

3 Выдача сообщений о выходе параметров за заданные границы. (Алармы)

4 Сбор информации и управление параметрами приборов

5 Сохранение и редактирование схем технологических процессов (визуализация)

6 Архивирование в реальном времени любых доступных параметров приборов через заданные промежутки (Подсистема архивов)

7 Контроль работоспособности приборов

8 Просмотр архива измерений за любой промежуток времени

23б 1в Industrial SQL Server

Основные особенности: внутризаводской хранитель архивной информации, включая данные о событиях и соответствующих реакциях. Способен собирать информацию от любых измерительных приборов и устройств сбора данных. Представляет из себя реляционную базу данных, в которой учтена скорость поступления и объемы производственной информации. Позволяет осуществлять сбор и запись данных в сотни раз быстрее, чем обычные базы данных. Занимая при этом значительно меньше дискового пространства. ISS представляет собой расширение Microsoft SQL Server. Реализует расширение языка SQL в области обработки данных имеющих временные ярлыки или метки. Почему: 1 Множество (несколько 100млн) пользователей Microsoft SQL Server. 2 Microsoft SQL Server самая продаваемая база данных. 3 SQL поддерживается всеми крупными производителями серверов БД, большинство средств разработки большинством языков программирования.

Функциональные возможности:

1 высокопроизводительный сервер, реализуется за счет многоуровневой клиент-серверной архитектуры

2 уменьшение объема хранения достигается за счет алгоритма упаковки информации со сжатием без потерь

3 достоверность информации сохраняет некритичную информацию в MSS, вся технологическая информация сохраняется в специальных таблицах расширения.

Другие особенности, механизмы которые присутствуют в ISS:

1 Сервер реального времени, за счет специального протокола работает и добавлении отметок времени и качества информации.

2 Система регистрации событий.

3 Гибкий открытый доступ.

4 SQL с поддержкой временных параметров Transact SQL MSS.

5 Простота конфигурирования.

6 Открытая и гибкая база данных.

24б 1в Plant 2 SQL (P2S)

Поддерживает простой доступ к данным технологического процесса, как из приложений, так и со стороны пользователей, за счет применения открытых технологий таких как ActiveX.

Особенности:

1 Легкий доступ к технологическим данным.

2 Открытые базы данных.

3 Никакой конфигурации или модификации в SCADA не требуется.

4 Поддержка резервирования.

5 Не требуется знание языка SQL.

6 Установка и просмотр данных выполняется несколькими нажатиями мышки.

7 Простой выбор выбранных пользователем данных для просмотра.

8 Адаптивность и расширяемость

9 Клиенты могут читать данные из баз данных SQL или прямо из SCADA системы

Сравнение ISS и P2S

Общая черта: в основе лежит MSS

Отличия:

1 для хранения данных реального времени в ISS используется исторические блоки или файлы специального формата. В P2S технологические данные хранятся в стандартных MSS таблицах.

2 ISS обеспечивает регистрацию в реальном времени из серверов ввода/вывода по протоколам DDE, OPC, SuiteLink. Режим регистрации в P2S поддерживается либо системой архивирования SCADA, либо используя интерфейс API для произвольных приложений Windows.

3 В P2S доступ из клиентских приложений осуществляется по SQL запросам. В ISS также добавлена возможность по DDE и SuiteLink протоколам.

25б 1в трехуровневая модель приложения в структуре Windows DNA

В структуре Windows DNA имеются следующие уровни:

Уровень представления, уровень бизнес логики и уровень доступа к данным

Данные технологии кроме технологий привязанных к уровням применяются склеивающие технологии (архитектура объектных компонентов COM) и общие сервисы.

Уровень представления. На этом уровне есть два обширных вида клиентов, называемые бедными и богатыми клиентами. В отличие от толстого клиента богатый клиент в большей степени ссылается на используемые при создании пользовательского интерфейса технологии, чем на то какое количество кода выполняется на стороне клиента. Богатые клиенты походи на обычные приложения windows, но являются клиентской частью 3х уровневого приложения. Бедные клиенты не одинаково бедны, примером бедного клиента является терминал, где приложение работает на центральном сервере и передает графический интерфейс пользователю клиенту. При этом требуется дорогостоящий сервер и широкая полоса пропускания между клиентом и сервером. Чаще всего понятие бедный клиент обозначает приложение, работающее на web-сервере и передающее пользовательский интерфейс с помощью HTML-страниц на web-браузер.

Богатый и бедный клиент относятся к программному обеспечению. Богатый это сложное законченное ПО (типа SCADA), а бедный это минимальное ПО типа клиентского приложения или HTML механизм через web-браузер.

Толстый и тонкий клиент относятся к аппаратной части. Толстый это обычно полноценный компьютер с полным набором железа. Тонкий это компьютерное устройство с минимальным набором (Терминал).

Уровень бизнес логики. На этом уровне находится 3 сервиса. Сервисы компонентов COM, сервер очередей сообщений (Microsoft Message Queue) , Internet Information Server (IIS). Через IIS полнофункциональный web-сервер осуществляется поддержка бедных клиентов через протокол HTTP.

Уровень доступа к данным. Основной технологией здесь является OLE DB.