SCADA, АСУ ТП, контроллеры – основная тематика журнала «ИСУП»
Журнал «Информатизация и Системы Управления в Промышленности» публикует тематические материалы посвященные SCADA, АСУ ТП, контроллерам, автоматизации в промышленности.

Комплексная автоматизация энергетической инфраструктуры промышленного предприятия на базе Wonderware System Platform

Рассматриваются возможности применения системной платформы Wonderware для интеграции различных функциональных подсистем автоматизации энергетической инфраструктуры современного промышленного предприятия в единый комплекс.

ООО «АВИАТЭКС», г. Москва,

Aviateks.jpg        Rklinkman.gif

Учет энергоносителей и управление энергохозяйством современного предприятия являются эффективными инструментами обеспечения бесперебойного энергоснабжения, проведения политики энергосбережения и оптимизации затрат на энергоресурсы. Повышение тарифов на энергоносители и усиление конкуренции на товарных рынках неуклонно поднимают актуальность внедрения автоматизированных информационно-измерительных систем (АИИС) учета и автоматизированных систем оперативного диспетчерского управления (АСОДУ) энергоресурсами.

Средства автоматизации энергетической инфраструктуры современного промышленного предприятия включают, как правило, несколько в большей или меньшей степени изолированных систем класса АИИС, АСУ ТП и АСОДУ, контролирующих от нескольких единиц до нескольких десятков и даже сотен географически распределенных объектов энергохозяйства (распределительных и трансформаторных подстанций, газопоршневых устройств, дизель-генераторов, тепловых пунктов, водозаборов, узлов сточных вод и т. п.). В то же время, построение эффективной системы управления энергозатратами в масштабах предприятия требует не только внедрения отдельных АИИС и АСДУ различных видов энергии и энергоносителей, а также локальных АСУ ТП, но и интеграции указанных систем в комплексную информационную систему предприятия.

Можно сформулировать следующие ключевые требования к построению интеграционной платформы средств автоматизации энергохозяйства предприятия:
- высокая надежность;
- компетенция и статус компании-разработчика/поставщика (сложные комплексные системы не могут быть разработаны «на пустом месте»);
- совместимость со стандартными протоколами и распространенными устройствами (выбор данного решения не должен вынуждать конечных пользователей отказываться от принятых программно-аппаратных средств других производителей);
- простота внедрения, обслуживания и модернизации (программные и аппаратные средства должны быть в максимальной степени ориентированы на удобство для пользователей на различных этапах жизненного цикла системы);
- возможность расширения функциональности системы путем включения в состав нового оборудования и ПО;
- практический опыт интеграции с распространенными системами класса ERP (например, SAP R/3);
- наличие технической поддержки и распространенность в России.

Указанным требованиям в полной мере отвечает Wonderware System Platform — стратегическая платформа для построения систем промышленной автоматизации.



Системная платформа Wonderware разработана на базе сервис-ориентированной архитектуры ArchestrA, основная идея которой состоит в использовании единой интеграционной среды для всех приложений промышленной автоматизации. Ключевой тезис данной архитектуры можно сформулировать следующим образом: все системы на вашем предприятии работают согласованно. Wonderware System Platform представляет собой платформу для создания, развертывания и управления приложениями на всех уровнях автоматизации производства: от диспетчерского управления до управления производственными процессами.

Выход на рынок Wonderware System Platform 3.0 ознаменовал качественно новый этап в построении и сопровождении систем промышленной автоматизации. Современный подход к управлению предприятием состоит в интеграции разнородных систем, работающих на различных уровнях. На производствах, как правило, работает оборудование от различных поставщиков, и зачастую оно поставляется вместе со специализированными программными комплексами. В этих условиях большинство предприятий сталкивается с проблемами согласования различных платформ, приложений автоматизации, хранилищ данных. Отдельный вопрос — межуровневая интеграция систем управления на предприятии, так как для эффективной работы ERP-систем необходимо, чтобы в систему поступали первичные данные, отражающие реальное течение технологических процессов. Обеспечивая быструю и простую интеграцию промышленных автоматизированных систем, программного обеспечения и аппаратных средств от различных производителей, Wonderware System Platform позволяет производить безрисковое поэтапное масштабирование и наращивание функционала без необходимости замены существующих решений.

Системная платформа Wonderware предоставляет полный набор общих инфраструктурных сервисов, применимых практически для любых промышленных приложений и обеспечивающих устойчивое функционирование систем автоматизации предприятия.

- Доменные промышленные сервисы (Industrial Domain Services) используются для выполнения промышленных вычислительных задач, решение которых не обеспечивается коммерческими операционными системами или программными продуктами общего назначения.

- Сервисы связи с программным обеспечением и устройствами (Software and Device Connectivity Services) обеспечивают простое взаимодействие с фактически любым источником данных предприятия.

- Информационные сервисы и сервисы управления данными (Information and Data Management Services) применяются для оперирования данными реального времени и архива, включая их преобразование и хранение. Функции управления информацией предоставляют немедленный доступ к ключевым показателям эффективности (KPI), данным статистического управления процессами, времени простоя и общей эффективности оборудования (OEE), производят вычисления, уведомления об алармах и событиях, обработку исторических данных.

- Сервисы доставки информации и визуализации (Information-Delivery and Visualization Services) обеспечивают предоставление пользователям необходимой информации в нужное время и в той форме, в которой они ее ожидают.

- Сервисы разработки приложений (Application Development Services) предоставляют легкую и интуитивную разработку модульных промышленных решений, которые могут легко модифицироваться для того, чтобы максимально гибко реагировать на изменение условий производства.

- Сервисы системного управления и расширяемости (System Management and Extensibility Services) обеспечивают простое управление, расширение и модификацию приложений или архитектуры системы, предоставляют различные варианты архитектуры как на стадии разработки системы, так и в течение ее жизненного цикла. Улучшенные средства диагностики, резервирования и устранения неисправностей системы уменьшают стоимость IT-решений предприятия.

pic1.jpg

Рис. 1. Архитектура системной платформы

В состав системной платформы входят три продукта Wonderware для разработки гибких и надежных прикладных решений (рис. 1):
- Wonderware Application Server — промышленный сервер приложений;
- Wonderware Historian — архив производственных данных;
- Wonderware Information Server — интернет/интранет-портал предприятия.

Wonderware Application Server (WAS) — первый программный продукт, полнофункционально реализованный на основе технологии ArchestrA. Он образует ядро системной платформы, и его можно назвать операционной системой для задач промышленной автоматизации. Большая часть функционала системной платформы реализована с помощью WAS.

Одним из основных преимуществ использования WAS в составе системной платформы является увеличение общей производительности работы предприятия за счет интеграции, масштабирования и стандартизации, которая обеспечивается за счет компонентного подхода к созданию приложений автоматизации, компилируемых из библиотеки легко настраиваемых стандартных элементов, а также введения корпоративных стандартов для тиражирования успешного опыта на предприятие в целом.

WAS позволяет существенно снизить инженерные затраты благодаря использованию объектной модели предприятия и общему пространству имен. Можно создавать и настраивать многократно используемые и расширяемые объекты, соответствующие типичному оборудованию предприятия, в соответствии с физической или логической структурой предприятия. После развертывания эти объекты начинают немедленно поставлять данные серверу Wonderware Historian (известному ранее как IndustrialSQL Server).

Сервер Wonderware Historian предназначен для сбора разнообразной производственной информации с максимальным разрешением и большой скоростью, которая сочетается с возможностью извлечения данных стандартными средствами (SQL). Одним из важнейших его достоинств является способность осуществлять компрессию записываемых данных в реальном масштабе времени. Первая версия этого продукта была выпущена в 1997 г. С тех пор произведено уже более 20 000 инсталляций Wonderware Historian, сделавшие его одним из наиболее популярных в мире хранилищ производственных данных.
В состав системной платформы включен также Wonderware Information Server (прежнее название SuiteVoyager) — информационный web-портал предприятия для агрегирования и представления производственных данных. Он позволяет персоналу предприятия  визуализировать информацию, полученную из любого приложения Wonderware, а также из других источников данных. Данный портал использует технологии Microsoft SharePoint и Web Part, но разработан не для программистов. Производственный персонал с минимальными затратами на обучение может инсталлировать, конфигурировать и развертывать высокопроизводительный информационный web-сайт без помощи специалистов в области web-технологий.

Кроме того, в состав системной платформы входят серверы для связи с внешними устройствами и приложениями (Device Integration Products). Wonderware уделяет большое внимание совместимости своих приложений с различным оборудованием. В настоящее время компания Wonderware, совместно с более чем 100 сторонними разработчиками, предлагает широкий выбор специализированных серверов для обеспечения коммуникаций со всеми наиболее популярными полевыми устройствами. Продукты Wonderware поддерживают технологию OPC, позволяющую использовать их практически с любым оборудованием.

Для визуализации процессов, анализа данных, формируемых в приложениях на базе системной платформы, и генерации отчетов Wonderware предлагает набор клиентских средств.

Удостоенный многочисленных наград программный пакет Wonderware InTouch HMI, предназначенный для визуализации и управления производственными процессами, предоставляет пользователям удобную среду разработки и широкие функциональные возможности для создания, тестирования и развертывания мощных приложений автоматизации. Начиная с версии 10.0 важнейшие компоненты системной платформы, в особенности интегрированная среда разработки (IDE), являются базовыми компонентами и для InTouch. Wonderware System Platform 3.0 объединяет усовершенствованную ArchestrA-графику с InTouch 10.0 посредством инкапсуляции графики в объекты приложений, обеспечивая этим уникальную эффективность разработки, а также улучшая стабильность и удобство сопровождения приложений. Теперь, чтобы наилучшим образом соответствовать запросам пользователей, InTouch может использоваться в различных вариантах, а именно: 
- автономно; 
- с использованием IDE и ArchestrA-графики; 
- с системной платформой.

Для построения графиков, анализа данных и формирования отчетов компания Wonderware предлагает пакет анализа данных и клиентской отчетности Wonderware ActiveFactory. ActiveFactory преобразует большие объемы необработанных производственных данных, сохраняемых в Historian, в своевременную, значимую и выразительную информацию, предназначенную для использования операторами, технологами, специалистами по автоматическому управлению и техническому обслуживанию, персоналом по контролю качества и руководителями цехов. Пакет «прозрачно» интегрируется с компонентами пакета Microsoft Office, обеспечивая высокоскоростной обмен данными между Wonderware Historian и приложениями Word, Excel, а также с системой InTouch.

Помимо этого, персонал всего предприятия может получать доступ к производственной информации из Wonderware Information Server с помощью web-клиентов. Для пользователей могут быть созданы различные страницы в соответствии со спецификой их работы.


Системная платформа Wonderware в автоматизации энергохозяйства

Комплексная автоматизация энергетической инфраструктуры промышленного предприятия на базе Wonderware System Platform позволяет осуществить интеграцию следующих функциональных подсистем (рис. 1):
- подсистем контроля и учета;
- подсистем оперативного диспетчерского управления;
- подсистем локальных АСУ ТП.

Функциональные подсистемы реализуются в составе различных структурных объектов, состав которых индивидуален для конкретного предприятия. Обобщенная схема комплексной системы автоматизации энергетической инфраструктуры с выделением типовых структурных объектов контроля (электроэнергетическая инфраструктура, теплоэнергетическая инфраструктура, водохозяйство, газовое хозяйство) показана на рис. 2.

pic2.jpg

Рис. 2. Обобщенная схема комплексной системы автоматизации энергетической инфраструктуры

Взаимосвязь функциональных подсистем комплексной системы автоматизации энергетической инфраструктуры обеспечивается средствами Wonderware System Platform:
- ядром системы, содержащим объектную модель энергетической инфраструктуры предприятия, является Wonderware Application Server;
- обмен данными с устройствами и приложениями функциональных подсистем, таких, как АИИС контроля качества электроэнергии, АИИС учета тепловой энергии, осуществляется с помощью серверов связи Device Integration Products;
- визуализация обеспечивается средствами HMI-пакета InTouch;
- единый архив производственной информации строится на базе Wonderware Historian;
- web-сервер комплексной системы управления энергохозяйством выполняется на базе Wonderware Information Server.

В качестве примера функциональной подсистемы комплексной системы автоматизации энергетической инфраструктуры предприятия на рис. 3 приведена структурная схема АИИС контроля качества электроэнергии.

pic3.jpg

Рис. 3. Структура АИИС контроля качества электроэнергии

В состав системы входят следующие компоненты:
- приборы для измерения показателей качества электроэнергии Ресурс-ПКЭ-1.5;
- мобильные измерители показателей качества электроэнергии Ресурс-UF2М;
- преобразователи интерфейсов RS-485/Ethernet NPort-IA-5150;
- OPC-сервер приборов Ресурс-UF2;
- программное обеспечение Ресурс-UF2Plus.

Построение комплексной системы автоматизации энергетической инфраструктуры предприятия на базе Wonderware System Platform обеспечивает переход от изолированных АИИС, АСУ ТП и АСОДУ к единой системе, представляющей собой эффективный инструмент для принятия решений на оперативном и стратегическом уровнях.


Литература

1. Кузьмина И.А., Павлюченко А.Д. InTouch 10.0 — самые значительные изменения со времени появления // Промышленные АСУ и контроллеры. 2007. № 10.
 

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 2(18)_2008

К.Ю. Кирпичев, С.Ю. Соловьев, 
ООО «АВИАТЭКС», г. Москва,
тел.: (499) 195-94-92,  
е-mail: info@aviatex.ru
И.А. Кузьмина, А.Д. Павлюченко, 
тел.: (812) 327-37-52,