Программное обеспечение систем управления

    При расширении системы управления, например, увеличении количества обрабатываемых переменных, создании новых станций для перераспределения вычислительной нагрузки между компьютерами в системе SCADA-пакеты снабжаются встроенными механизмами, которые позволяют разработчикам реализовать такие возможности. С точки зрения удобства использования этих механизмов все SCADA-пакеты различны. Многие фирмы предлагают системы, в которых основная работа по конфигурированию компьютеров клиент-серверной архитектуры хорошо автоматизирована.

8. Эксплуатационные характеристики

    К этой группе можно отнести:

• удобство интерфейса среды разработки (это качество обеспечивается применением Windows –подобных интерфейсов), полнота и наглядность представления функций системы на экране, удобство и информативность контекстных и оперативных подсказок, справочной системы;
• качество документации - полнота,  ясность и наглядность описания

   системы, применение установившейся терминологии, русификация,

   уровень русификации (экраны, подсказки, справочная

   система, системные сообщения, документация);

• полнота/недостаточность средств диагностики состояния системы при сбоях и отказах, нарушениях внешних связей; трудоемкость и

    уровень автоматизации работ  при инсталляции и конфигурировании 

    системы; возможности внесения  изменений в систему без ее 

    остановки и т.д.

• положение программного продукта на рынке: дилерская сеть,

    консультационная поддержка, наличие «горячей линии», обучение,

    условия обновления версий (upgrade), количество инсталляций и т.  д. 

    Опыт  работы авторов на факультете повышения  квалификации специалистов в области  автоматизации показывает, что на местах специалисты часто испытывают трудности в освоении SCADA из-за отсутствия качественной документации на приобретенные программные продукты. Учитывая далеко не поголовное знание английского языка программистами и, тем более, технологами, подробная и качественная документация на русском языке просто необходима.

    Эксплуатационные  характеристики в значительной мере носят субъективный характер и не могут быть оценены количественно. О них можно судить только по результатам  практического использования программного продукта: тестирования, апробирования, анализа, опыта промышленного внедрения. Косвенной характеристикой качества и отработанности крупнотиражного программного продукта служит его положение на рынке, поскольку большое число реализаций продукта свидетельствует о солидном опыте применений, учтенном при обновлениях продукта. Количество инсталляций SCADA-пакетов крупнейших производителей, таких как Wonderware и Intellution (GE Fanuc), перешагнуло уже за 200 тысяч.

9. Основные  подсистемы SCADA-пакетов

    Создание  современной системы управления потребует от разработчика некоторого набора знаний применяемого в проекте  SCADA-пакета. Что же надо знать о SCADA разработчику, приступая к созданию проекта?

    Для реализации рассмотренных в разделе 2.1 базовых функций SCADA-системы разработчику потребуется, как минимум:

• организовать взаимодействие SCADA-пакета с аппаратными средствами автоматизации (контроллерами);
• создать графический интерфейс для диспетчера/оператора, т.е.  отображение технологического процесса и значений параметров на динамизированных мнемосхемах;
• обеспечить оперативный персонал информацией о ситуациях, связанных с отклонением технологических параметров от заданных значений, о предаварийном состоянии оборудования и т.п.;
• настроить систему регистрации и архивирования данных и их представление на мониторе в виде трендов, что позволит оператору и специалистам проводить анализ состояния процесса и оборудования.

    Можно перечислить еще ряд типовых  задач, решаемых  в процессе разработки системы управления (шаблоны отчетов, статистическая обработка данных, взаимодействие с РБД и др.). Более того, практически каждый производитель SCADA предлагает свои специализированные механизмы, направленные на повышение информативности операторского интерфейса, удобства работы с ним. Безусловно, все они не могут быть рассмотрены в рамках данного учебного пособия.

    Для разработки качественного операторского  интерфейса разработчику также необходимо владеть встроенным в SCADA-пакет языком программирования. С его помощью создаются так называемые сценарии (скрипты) – фрагменты программ, обеспечивающие оперативный персонал своевременной информацией и облегчающие управление процессом.

    Таким образом, SCADA – это набор инструментов (подсистем) для решения перечисленных выше задач.

• Взаимодействие SCADA-пакетов с контроллерами

    Сбор  данных и управление предполагают перемещение  информации между объектом и станцией оператора. Обязательным промежуточным  звеном в этой цепочке является контроллер. Взаимодействие контроллера, как поставщика и приемника информации, со SCADA-системой обеспечивается драйверами (раздел 2.3). Какие драйверы поставляются с тем или иным SCADA-пакетом, как установить драйвер, какие диалоги при этом должны быть заполнены, какая информация потребуется разработчику, имеется ли инструментарий для разработки собственных драйверов? На эти и многие другие вопросы еще предстоит ответить.

      Кроме этого, система управления  включает, как правило, еще ряд  компонентов: серверы данных, рабочие  станции специалистов и т.п. Все компоненты системы управления объединены между собой промышленной (управляющей) сетью. Системы управления отдельными технологическими процессами (АСУТП) и другие подразделения предприятия объединены между собой в локальную вычислительную сеть (ЛВС). И здесь возникает еще целый ряд вопросов: какие популярные промышленные сети поддерживает SCADA-пакет, какие протоколы обмена с типовыми реляционными базами данных могут быть использованы?

• Графический интерфейс

    Качество  отображения информации на мнемосхемах определяется характеристиками графических возможностей пакетов. К ним можно отнести графический редактор, возможность создания объемных изображений, наличие библиотек и разнообразие графических заготовок и готовых объектов, богатство инструментария, многообразие динамических свойств элементов мнемосхем, форматы импортируемых изображений, наличие инструментария для создания растровых рисунков, наличие и возможности многооконных режимов и т. п.

    При создании компонентов операторских интерфейсов (например, мнемосхем) разработчику приходится использовать графические объекты, представляющие собой технологические аппараты (колонны, емкости, теплообменники и т. д.), участки трубопровода и такие устройства, как клапаны, насосы, электродвигатели, контроллеры, компьютеры и т. д. Как правило, это сложные объекты, полученные объединением множества простых объектов или рисунки типа Bitmap.

    Создание  каждого из этих объектов требует  большого времени и может значительно  затянуть разработку проекта. Для ускорения  работы над проектом практически все SCADA-пакеты предлагает разработчику библиотеки готовых объектов, включающие сотни и тысячи графических компонентов (рис. 2.13).

    Теперь  нет необходимости рисовать объект и терять драгоценное время, если  подобный  объект  есть  в  библиотеке.  Достаточно  открыть  библиотеку объектов щелчком по соответствующей иконке инструментария, выбрать раздел, затем - объект и вставлять его в любые окна разрабатываемого интерфейса. Операция вставки готового объекта занимает всего несколько секунд. 

     Рис. 2.13. Библиотека «Насосы» SCADA-пакета iFIX.

     Часто при разработке графического интерфейса приходится создавать типовые  группы объектов, предназначенные для  решения конкретной задачи. Например, группа из трех объектов (кнопка «ПУСК», кнопка «СТОП» и индикатор состояния - лампочка зеленого/красного цвета) предназначена для пуска/останова насоса, электродвигателя, конвейера и т. д. с индикацией их состояния. Тогда каждый раз для решения этой задачи разработчику придется создавать эти три объекта и конфигурировать их (задавать динамические свойства). Но таких объектов в одном окне может оказаться несколько. Время специалиста в этом случае будет расходоваться неэффективно.

    Для решения подобных задач SCADA-пакеты предлагают различные решения:

• готовые сложные объекты с заданным набором динамических свойств, хранящиеся в специальных библиотеках;
• инструментарий для их создания с возможностью сохранения в библиотеке для многократного использования.

    Разработчику  надо лишь выбрать требуемый объект из библиотеки, вставить его в графическую страницу и в появившийся на экране диалог ввести имя/имена переменной/переменных.

    В SCADA-системах различных производителей набор динамических свойств объектов достаточно типизирован. В режиме исполнения при определенных условиях объекты интерфейса могут:

• перемещаться (горизонтально, вертикально);
• изменять размеры  (по горизонтали, по вертикали);
• заполняться цветом (по горизонтали, по вертикали);
• быть ползунковыми регуляторами (горизонтального

       или вертикального типа);

• появляться на экране и исчезать с него (видимость);
• мерцать;
• вращаться;
• изменять цвет.

    Один  и тот же объект может иметь  набор различных динамических свойств. Комбинации этих свойств предоставляют  возможность создавать на экране в режиме исполнения (Runtime) практически любые динамические эффекты, облегчая оператору/диспетчеру восприятие информации.

    В целях унификации окон интерфейса оператора/диспетчера и сокращения сроков разработки проектов некоторые компании-производители  SCADA снабжают свои пакеты программ шаблонами окон с возможностью их модификации и создания собственных шаблонов. Другие SCADA-системы предусматривают возможность импорта/экспорта окон из одних приложений в другие, что также существенно упрощает процесс разработки.

• Подсистема сигнализации

    Возможности по предоставлению информации эксплуатационному  персоналу об аварийных ситуациях  и событиях обеспечиваются подсистемами сигнализации. Такие подсистемы - обязательный компонент любого SCADA-пакета, но механизмы их реализации различны.

    В русском языке понятие «сигнализация» стоит рядом с понятием «тревога». Английским аналогом этих понятий является Alarm (аларм). В дальнейшем изложении материала по подсистемам сигнализации различных SCADA-пакетов авторами будет использоваться та терминология, которая одобрена их производителями при переводе документации на русский язык (iFIX – тревоги, InTouch – алармы).

    Поддерживаемые  типы алармов (тревог), приоритеты, возможности  по фильтрации алармов (группировка), механизмы  вывода информации об алармах, удобство конфигурирования системы алармов и т. п. - вот далеко не полный перечень характеристик подсистемы сигнализации.

    Аларм (состояние тревоги) - это сообщение, формируемое системой управления и имеющее целью привлечь внимание оперативного персонала о возникновении ситуации, которая может привести к нарушению технологического процесса или более серьезным последствиям. Степень важности того или иного аварийного сообщения зависит от последствий, к которым может привести нарушение, вызвавшее данное аварийное сообщение. Наиболее важные аварийные сообщения могут потребовать вмешательства оперативного персонала. Поэтому для большинства аварийных сообщений, сформированных системой, требуется подтверждение (квитирование) их получения оператором/диспетчером.