Построение распределенных систем управления с помощью SCADA-пакета PcVue

Архитектура SCADA-пакета PcVue ориентирована на создание систем диспетчерского контроля и управления различного масштаба, начиная от автономных операторских мест и кончая распределенными АСУ, в которых задействованы сразу несколько рабочих станций, объединенных в сеть. Архитектура клиент-сервер и обмен данными между станциями являются  базисными для PcVue. Как результат этого, версия  PcVue v8.1 (последняя на сегодняшний день) является гибким решением для диспетчеризации в области АСУ ТП и централизованного управления зданием или инфраструктурой. Достигая промышленных стандартов надежности и производительности, это решение удовлетворяет запросы как приложений для простых одиночных станций, так и клиент-серверных приложений с возможностями избыточности и безопасности (рис. 1). 

Когда PcVue используется в сетевом многостанционном приложении, он использует базу данных с поддержкой удаленного доступа. Переход от автономной конфигурации к распределенной архитектуре в сети Ethernet TCP/IP с избыточными серверами данных столь же прост, как и регистрация в сети. Используя встроенную поддержку избыточности, PcVue позволяет гарантировать непрерывность сбора данных в случае отказа отдельных системных компонент. PcVue также поддерживает дублированные сети и для оборудования, подключенного  к полевым шинам, и для станций PcVue. Пример реализованной распределенной системы с дублированием элементов и двухэкранными рабочими местами операторов показан на рис. 2. Каждый компонент и каждая станция в конфигурации имеют признак состояния достоверности, который позволяет упростить диспетчеризацию работоспособности системы в режиме реального времени. 

Управление многостанционными системами требует, чтобы современные инструменты гарантировали когерентность данных конфигурации и развертывания на всех станциях, особенно для географически распределенных приложений. Централизованное конфигурирование PcVue гарантирует управление и трассируемость различных версий приложений и их модификаций. Также поддерживается автоматическое обновление станций, которые составляют управляющую систему. При каждом запуске станции в сети PcVue автоматически выполняет проверки непротиворечивости версий в использовании.

Все аспекты конфигурации, включая графический интерфейс, структурированную базу данных и даже промышленные и межстанционные коммуникации, могут быть изменены и введены в действие в режиме онлайн, в то время как SCADA-система продолжает работать. Можно изменять представление процесса одновременно с управлением установкой, обнаружением тревог и организацией исторических данных. Как только изменения введены в действие, они могут быть широковещательно переданы всем станциям, выполняющим приложение.  

PcVue включает набор Web-услуг для облегчения создания Web-портала и интеграции с другими приложениями предприятия. Этот сервис поддерживает системы MES (Manufacturing Execution System), CMMS (Computerised Maintenance Management System), SCM (Supply Chain Management) и ERP (Enterprise Resource Planning). PcVue v8.1 поддерживает обработку данных в корпоративной базе данных Microsoft  SQL Server  2005 и поставляется с изделием SQL Server 2005 Express Edition. В совокупности с компонентом WebVue PcVue v8.1 предлагает решение для «тонкого» клиента, которое является доступным из обычного Web-браузера через интранет или интернет. Сервер WebVue полностью интегрируется со средствами и мерами безопасности системы межсетевой защиты предприятия. В отличие от обычного PC, работающего под управлением Windows , Linux или другой операционной системы, «тонкий» клиент WebVue не нуждается ни в каком дополнительном локальном приложении, кроме стандартного Web-браузера, для обеспечения доступа к мнемосхемам, данным реального времени и историческим данным PcVue. Станция Web-сервера PcVue использует технологию Microsoft  IIS для управления безопасностью совместно с межсетевой защитой предприятия. Полностью поддерживается управление правами пользователя и процессами аутентификации. Можно удаленно подтверждать тревоги, просматривать графики трендов и реализовывать удаленные команды без разработки новых мнемосхем. 

Приложения электронного документооборота или WEB-портала предприятия могут взаимодействовать с историческими данными и данными реального времени PcVue. Сервисы пяти классов можно вызывать из интерфейса PcVue Web Services. Они основаны на технологии XML/SOAP через протокол HTTP или HTTPS для обмена зашифрованными данными (SSL V.2). Эти классы реализуют управление сеансами (безопасность, идентификация и т.д.) и доступ к данным реального времени, тревогам (создание, подписка со списками), журналам событий (производственные события, действия пользователя, входы в систему и т.п.) и к историческим трендам (изменения значений и т.д.).

Любое число диаграмм исторических трендов или трендов реального времени может быть встроено в мнемосхему с широким диапазоном применения стандартных инструментов, таких, как изменение размеров окна, курсоры, динамическое назначение переменных трассам и т.д. Различные уровни конфигурации позволяют разработчику приложения и выборочно конечному пользователю настраивать и управлять поведением трендов.

Форматы представления тревог имеют высокую степень конфигурируемости для удовлетворения сегодняшних разнообразных потребностей пользователей. Тревожные сообщения могут быть распечатаны, просмотрены в списках тревог и заархивированы. Можно конфигурировать поведение тревог, используя группы, фильтры, сортировку, подтверждение и маскирование. Можно также создать счетчики тревог и связывать с тревогой специфические действия. Тревоги могут быть подтверждены непосредственно из мнемосхем и автоматически широковещательно переданы всем узлам сети.

Функция планировщика разрешает автоматизировать вызов выполнения действий в указанное время. Посылка простых команд или сложных рецептов, выполнение скриптов — все это может быть запланировано для осуществления в указанные даты и время, циклически, с учетом периодов исключения наподобие выходных дней и других календарных событий. В соответствии с правами доступа пользователя выбираемые параметры могут быть изменены во время выполнения.

PcVue имеет несколько стандартных опций для создания и выполнения структурированных программ. При написании скриптов на языках Microsoft  VBA for Application или SCADA BASIC. Можно обращаться к методам, событиям и свойствам элементов ActiveX, интегрированных в приложение, совместно с проектной средой, переменными базы данных, собственными графическими элементами PcVue и внешними программами DLL. Эти скрипты могут быть выполнены по событиям, циклически или по расписанию.

База данных PcVue позволяет структурировать данные в модели, которые максимально близко отражают реальный мир. Поиск информации и навигация через различные области приложения осуществляется проще и более естественно, чем в неструктурированной базе данных. Атрибуты управляющего домена (Область) и природы каждой переменной (Характер) обеспечивают критерии ее детального выбора. Структурирование данных способом, который отражает внешний мир, обеспечивает дополнительные выгоды при создании приложений, которые получаются проще в понимании и сопровождении.

В PcVue v.8.1 можно управлять историческими данными в системе управления базой данных Microsoft  SQL Server 2005 через стандартный интерфейс ADO. Затем эти данные доступны из любой другой станции сети для обращения или для использования сторонними приложениями типа MES или ERP. Менеджер БД PcVue помогает непосредственно конфигурировать процессы для дублирования данных, с тем чтобы сгладить кратковременные прерывания обслуживания базы данных и контролировать процессы из супервизора. Использование PcVue запросов ADO для обмена данными с СУБД является простым и универсальным решением. Это позволяет приспосабливать и настраивать конфигурацию и содержимое обменов данными с другими приложениями.

PcVue поддерживает широкий диапазон популярных протоколов на основе последовательной связи и TCP/IP соединений для основных изготовителей на рынке промышленного оборудования. Управление связью  оптимизируется для предотвращения всех излишних обменов данными. PcVue поддерживает все версии LNS от Echelon для сети LonWorks и среди других возможностей позволяет сетевую модификацию баз данных LON (опрос/связывание). Современные средства PcVue при работе с промышленными сетями включают временные отметки данных PLC с точностью до миллисекунды, управление избыточным сбором данных и поддержку функции удаленного доступа TAPI. Каркас драйвера и соответствующий комплект разработки гарантируют  возможность создания и интеграции дополнительных специфических протоколов пользователя.

PcVue действует как OPC  Data Access Client и OPC DA XML Client для обмена данными реального времени с коммуникационными серверами и как OPC  DA Server для обмена данными с приложениями независимых изготовителей.

В PcVue реализована поддержка для широкого диапазона оборудования и протоколов различных производителей: ABB, Applicom, Allen Bradley, BACnet, Cegelec, Cerberus, Crouzet, Echelon, Eib, Elsag Bailey, Factor, Fisher, Ge-Fanuc, Idec Izumi, Johnson Controls, Jumo, Kepware, Krohne, Matsushita, Moeller, Mitsubishi, Modicon, Omron, Perax, Phoenix Contact, Profibus, Rockwell, Rosemount, Saia, Sauter, Satchwell, Schneider, Siemens, Sofrel, Tcs, Wago, Yokogawa и т.д.

PcVue имеет графический инструмент, который на рынке признается одним из самых мощных и в то же время  достаточно легким в использовании (рис. 3). Многие особенности выделяют новое поколение пользовательского интерфейса в PcVue: векторная графика, импортируемые из программ CAD изображения и объекты 3D DirectX, вставка видеоклипов и элементов ActiveX  с модифицируемыми во время выполнения свойствами, свободное вращение текста и графики, прозрачные цвета и т.д. Несколько представлений одной и той же мнемосхемы могут быть открыты одновременно в режимах рисования и исполнения (с использованием архитектуры Microsoft  Document/View). Функции, которые включают изменение масштаба, копирование, слоирование отображения, скроллинг внутри мнемосхем и объектное управление, предоставляют обширную область видимости для настройки отображения. 

В PcVue поддерживаются многоэкранные конфигурации в качестве стандарта (до 4 экранов на PC). Интерфейс разработчика и пользователя в PcVue может быть сконфигурирован для работы на русском языке. В комплект поставки также входит документация на PcVue на русском языке.

Пакет Dream Report компании Ocean Data Systems (www.oceandatasys.com) является первой в мире системой интеграции производственной информации и генерации отчетов, ориентированной на использование в области АСУ ТП (рис. 4). Он позволяет собирать информацию от устройств или различных систем управления предприятием, архивировать и обрабатывать ее единым легким в использовании и полностью интегрированным инструментом для отчетов. Концепция продукта основана на интеграции модулей по сбору данных, записи данных, графического редактора и мощного генератора отчетов. Dream Report интегрируется с PcVue и рекомендуется в качестве базового генератора отчетов для систем автоматизации, использующих PcVue.

Интеллектуальный Генератор компании ARC Informatique позволяет автоматизировать генерацию полного SCADA-приложения или его части, используя информацию из независимого программного обеспечения, наподобие применяемого для разработки программ PLC. Это позволяет создавать и связывать переменные базы данных, общие модели структур переменных и автоматически разрабатывать интерфейс HMI (объектные модели, мнемосхемы, эргономические аспекты и т.д.) на основе предопределенных правил. Применение Интеллектуального Генератора в средах Schneider Electric Unity, Wago Codesys или использование общего формата импорта XML обеспечивает экономию времени как разработки, так и сопровождения, создавая надежные системные управляющие данные приложений.

Программный пакет IntraVue  компании Network Vision (www.intravue.net) был разработан для того, чтобы обслуживающий персонал быстро и легко смог разрешить типичные проблемы, которые возникают при работе с сетью IP-устройств:

- кратковременная потеря связи, вызванная вибрациями, замыканиями на корпус, радиопомехами; 

- блокировка устройства из-за проблем с питанием или высокой температурой; 

- дублирование IP или MAC адресов; 

- обрыв связи (разрушение кабеля, обрыв, возгорание или иная потеря связи); 

- идентификация источника широковещательной загрузки сети. 

Решение PcVue + IntraVue позволяет охватывать полный спектр событий, которые возникают с увеличением числа применений Ethernet в промышленных приложениях. Все данные сети (тревоги, SNMP и др.) доступны для приложений PcVue. Данное свойство определяет решение, которое одинаково хорошо подходит как для конечных пользователей, так и для системных интеграторов.

Использование IntraVue и PcVue позволяет пользователю уверенно контролировать всю инфраструктуру Ethernet сети предприятия. В отличие от простых сетевых приложений мониторинга IntraVue — это продукт, который дает возможность отображать состояние, диагностировать и поддерживать все IP устройства, использующиеся в промышленной сети Ethernet.

Утилита ISaVueExp компании «ФИОРД» предназначена для переноса переменных из проектов системы программирования контроллеров ISaGRAF 5 Workbench (www isagraf.com) компании ICS Triplex в PcVue. При переносе переменных производится автоматическое преобразование типов. В программе реализованы следующие функции:

- удаление уже имеющихся переменных ISaGRAF из проекта PcVue; 

- добавление переменных проекта ISaGRAF Workbench в проект PcVue; 

- редактирование источника переменной (OPC, Оборудование, DDE, LON, Внутренняя); 

- определение для переменной свойства управления. 

Программа позволяет значительно сократить время при разработке АСУ ТП, которая основана на технологии программирования контроллеров ISaGRAF и SCADA пакете PcVue.

PcVue широко применяется в различных отраслях, таких, как управление зданиями, водоснабжение, управление инфраструктурами, энергетика, промышленность. Для ознакомления с PcVue пользователь может бесплатно получить полнофункциональную демонстрационную версию в компании «ФИОРД» (www.fiord.com).  Демонстрационная версия PcVue включает все компоненты системы, но с ограничениями: 1,5 часа работы коммуникационных сервисов, максимум 25 точек ввода/вывода. 

А.В. Колтунцев, руководитель направления программных средств,

С.В. Золотарев, к.т.н, ведущий эксперт, 

Компания «ФИОРД», г. Санкт-Петербург,

тел.: (812) 323-62-12,  

е-mail: alex@fiord.com, zolotarev@fiord.com