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.

Средства Pro-face для построения систем промышленной автоматизации «верхнего уровня»

Рассматриваются разработанные компанией Pro-face универсальные средства передачи данных как между устройствами автоматизации нижнего уровня, так и между нижним и верхним уровнем. Эти средства органично дополняют решения для построения систем нижнего уровня того же производителя и придают им как своей основе новые черты: расширяются функциональные возможности, за счет комплексного использования различных средств становится возможным решение новых задач.

ЗАО «НПП «Родник», г. Москва

rodnik.jpg


В статье «Профессиональный интерфейс для современного производства», опубликованной в журнале «ИСУП» (№ 4 за 2013 год), рассматривалась общая методика компании Pro-face по построению систем человекомашинного интерфейса и ее конкретная реализация в аппаратных, и в особенности программных, средствах.

Решения, построенные с применением этих несколько своеобразных средств, во многом альтернативны типовым решениям на базе использования SCADA-систем, однако преимущественно относятся к мониторингу и управлению технологическим оборудованием, иначе говоря, к задачам «нижнего уровня». Между тем, как правило, задачи промышленной автоматизации (формулировка которой в общем случае достаточно расплывчата) этим не ограничиваются, есть и более высокий уровень, на котором решаются свои задачи – управление производством, контроль и учет работы оборудования в масштабах предприятия и т. д.

Характерно, что исходной информацией для задач этого, более высокого, уровня автоматизации зачастую являются выходные данные задач нижнего уровня. Поэтому вполне закономерной является идея предложить средства и решения, позволяющие осуществлять передачу всей требующейся информации между двумя уровнями. Компания Pro-face, естественно, разработала и предлагает подобные средства. Описанию их и посвящен данный материал, являющийся, таким образом, продолжением статьи, опубликованной в четвертом номере прошлого года.

Однако прежде чем приступать к рассмотрению этой темы, хотелось бы сказать несколько слов об одном пункте упомянутой статьи. Среди возможностей, предоставленных пакетом разработки систем интерфейса нижнего уровня (Gp-Pro EX), названа парольная защита – как приложения в целом, так и отдельных его компонентов. Остановимся на этом моменте подробнее, так как, помимо чисто технического аспекта, он затрагивает и много других, включая экономические и организационные.

Тема парольной защиты регулярно всплывает во время ремонта или замены оборудования Pro-face. Как правило, в случае выхода панели из строя наиболее простой шаг – заменить ее на новую и соответственно перенести программное обеспечение из старой панели в новую. Технически эта операция не особенно сложна: надо выгрузить и загрузить проект, а также при необходимости провести конвертацию посредством конвертера проектов, поставляющегося вместе с Gp-Pro EX. Но более чем вероятно, что при этом возникнет организационная проблема – выгрузка проекта невозможна, если он защищен от нее паролем.

Некоторое время тому назад была широко распространена практика закупки за рубежом выведенного из эксплуатации технологического оборудования «под ключ» вместе с установленной системой автоматизации. При этом об управляющей информации, кодах и паролях тогда просто никто не думал. В результате отечественные предприятия получали «одноразовую» систему, работающую до первого отказа и абсолютно не рассчитанную на какую-либо модернизацию.

Альтернативой являлась только разработка проекта с нуля, чего, разумеется, никто изначально не предполагал. Такое решение, конечно, решает все вопросы капитально и на все «сто сорок шесть процентов», но оно требует времени, затрат, а главное – организационных мер типа разработки и утверждения ТЗ. Даже если все это и не так сложно, сам факт простоя технологической линии в течение времени, требующегося на разработку и отладку, вряд ли вызовет у руководства большой энтузиазм.

Вывод из сказанного прост: если автоматизированная линия заказывается за рубежом «под ключ», нужно, как минимум, сразу позаботиться обо всех кодах и паролях. В идеале желательно иметь и все исходные файлы проекта.

Казалось бы, ничего сверхъестественного в сказанном нет. Если бы! Закупками зачастую занимаются специалисты из отделов снабжения, далекие от технических тонкостей и в силу этого не видящие ситуацию в перспективе, а потому легко упускающие детали.

Конечно, лучше всего было бы поручать разработку приложений автоматизации для промышленного оборудования отечественным разработчикам, но здесь уже вступают в силу соображения экономические, подробное рассмотрение которых выходит за рамки нашего материала. Но смысл тем не менее ясен: далеко не всегда единоразовая экономия оборачивается долговременной эффективностью. Несть числа примерам того, как поверхностный подход к закупке оборудования, недоучет, казалось бы, не очень важных вещей, откладывание поисков путей решения проблем до времени их возникновения оборачивается сложностями и потерями.

Pro-Server EX – это простое и доступное программное обеспечение для организации обмена данными между офисом и производственной площадкой. С его помощью можно принимать данные от операторских панелей GP и подключенных к ним различных устройств, расположенных в производственной зоне, передавать их через локальную сеть в компьютеры заводоуправления или инженерных служб и выполнять при этом различную обработку данных. В частности, можно настроить передачу данных таким образом, чтобы информация загружалась в таблицы Excel или базы данных Acсess. Не требуется преобразования отображаемых на экране операторской панели данных или программирования контроллера (-ов), ничего не приходится программировать вообще. (Но, безусловно, необходимо иметь хотя бы самое общее представление о структуре таблицы Excel или базы данных Access, о том, как организованы хранящиеся в них данные и что с их помощью можно сделать. Впрочем, в настоящее время трудно найти людей, не обладающих хотя бы минимальными познаниями в этой области.)

С помощью этого пакета можно следить за состоянием панелей, находящихся под его управлением, выводя изображение в удобной для восприятия форме; получать не только информацию о состоянии соединения или ошибке регистрации данных, но и собственно данные со всех устройств, соединенных с панелями GP.

Для организации сбора данных (с производственной площадки сервера заводоуправления) и загрузки инструкций (с компьютеров инженеров – в операторские панели в цеху) требуется только загрузить в панели файл настроек. Также с помощью этого пакета можно выполнять передачу информации в обратном направлении: записывать в ПЛК данные из таблицы Excel, базы данных Access или текстового файла CSV. Поддерживается обмен данными: с применением технологий OPC, DDE, DLL и других; с базами данных и MES-системами. Кроме того, Pro-Server EX предлагает набор различных API (от англ. application programming interface – программный интерфейс пользователя), поэтому поддерживается доступ к устройствам из пользовательских приложений.

Режим сбора информации и ее трансляции в управленческие службы позволяет получить доступ из офиса (заводоуправления) к данным производства, а режим передачи данных в ПЛК дает возможность работникам управленческих и инженерных служб передавать со своего рабочего места в удаленные контроллеры производственного участка инструкции, команды, рабочие параметры, изменять управляющие программы контроллеров и т. д. Такое решение легко и удобно для персонала, при том что стоимость его невысока.

Кроме того, помимо очевидных возможностей обработки данных средствами Excel, Access и других распространенных пакетов общего назначения, можно организовать удаленное информирование с помощью предварительно подготовленных сообщений по электронной почте (не СМС). Эта возможность полностью соответствует возникшему в настоящее время тренду на повышение мобильности сотрудников и «отвязку» их от жестко определенного рабочего места, расширяет сферу труда людей с ограниченными возможностями и соответственно имеет социальное значение.

Помимо передачи данных между уровнями (в общепринятой терминологии – верхним и нижним), возможен обмен данными и на одном уровне – между ПЛК и другими устройствами нижнего уровня. Контроллеры могут обмениваться данными между собой, анализировать их и на основе этого анализа «принимать решения» – например, при отключении линии подачи сырья принудительно отключать обрабатывающие устройства. Обмен данными возможен между устройствами, подключенными к операторским панелям; без преобразования с помощью ПК, вне зависимости от типов этих устройств. Обмениваться данными могут до 4 устройств, подключенных к операторским панелям серий GP4000 и/или AGP3000 – одной или нескольким.

За счет объединения разнородных устройств (операторских панелей, устройств автоматики, ПЛК, ПК) при использования средств пакета Pro-Server EX можно существенно повысить их функциональность.

Информация, полученная от различных устройств на производственных линиях, после сбора может отображаться на экране одной операторской панели. Эта функция очень полезна в случае, когда архивные данные тревог различных устройств требуют ссылки на данные одной и той же панели. Данные на экране операторской панели могут ссылаться на данные других, удаленных линий.

Помимо прочего, поддерживается функция Multilink – высокоскоростной обмен информацией через Ethernet. Эта функция может быть полезна для сложных приложений (таких как крупные машины или технологические устройства) с большим количеством операторских панелей (расположенных в различных местах). Ethernet в данном случае является бюджетной альтернативой полевым шинам.

Непосредственно из проекта S7P можно выполнять импорт тэгов STEP7. Нет необходимости в средствах выборки символов, в форматах данных Word или Bit, поддерживаются практически все форматы тэгов STEP7, ПЛК S7–200/300/400.

Pro-Server EX обеспечивает целый ряд сервисных средств:
- использование «мастеров» (wizard). Пакет легко и удобно настраивается с помощью «мастера». Необходимые установки выполняются путем ввода ответов на простые вопросы;
- функция создания форм в Excel поможет легко и корректно составить различные отчеты, требующиеся для обмена информацией (например, ежедневные сводки). Еще больше облегчает этот процесс использование шаблонов. В состав пакета входит около 30 готовых шаблонов (template) широко использующихся таблиц Excel;
- при установке Pro-Server EX в таблицы Excel добавляется еще одна, удобная для восприятия, панель инструментов. В частности, можно легко вставлять данные, полученные от устройства, в указанную ячейку, или, наоборот, посылать данные из ячейки в указанное устройство;
- использование функций Excel без макро. Можно настраивать функции Excel, например автоматическую генерацию графиков и управляющих кнопок, а также управление собственно Excel, без использования макрофункций (автоматическое создание книг Excel и печать, автоматическое создание макрокнопок, автоматическое создание графиков);
- копирование и печать экранов с сообщениями об ошибках. Используя форму Excel, можно напечатать изображение, воспроизведенное на экране операторской панели, в любом возможном формате (например, в виде таблицы Excel на листе);
- легкая отладка с использованием функции Symbol Monitor. Можно присвоить устройству символьное имя и обращаться к нему по этому имени (идентифицировать устройство как по его адресу, так и по символьному обозначению);
- можно сократить потребность в логических программах – настраивать срабатывание внутренних триггеров по выполнению различных условий. Каждое из этих состояний может иметь два значения, в зависимости от которых исполняются те или иные действия;
- функция группировки символов позволяет оптимизировать процесс обмена информацией путем группировки неиспользуемых адресов ПЛК. На экране монитора группы могут быть помечены цветом. Поблочная адресация увеличивает скорость обмена и уменьшает трудозатраты;
- увеличение производительности обмена данными. Когда данные передаются с дискретных устройств, то, поскольку число устройств ограничено, скорость передачи уменьшается. Pro-Server EX использует функцию группировки, чтобы реализовать оптимальную производительность обмена. Отличие коммуникационного метода Pro-Server EX состоит в использовании кэш-памяти операторской панели и поблочного обмена данными;
- скрытие резидентной части Pro-Server EX. Собственно Pro-Server EX и редактор настроек Pro-Studio отделены друг от друга. Преимуществом такого решения является то, что при установке на ПК только Pro-Server EX, внутренние настройки могут быть скрыты от третьих лиц; кроме того, иконку Pro-Server EX на панели задач Windows также можно скрыть, тогда никто из пользователей ПК не будет знать о присутствии этой программы в памяти и можно будет избежать внезапного завершения программы, случайных изменений или других последствий неосторожных действий;
- загрузка Pro-Server EX без процедуры подключения. Поскольку Pro-Server EX может работать в фоновом режиме как служебная программа, возможна поддержка связи даже в случае выхода из системы. Когда ПК перезагружается по какой-то причине, сеанс связи Pro-Server EX восстанавливается без необходимости повторного входа – автоматически;
- обратная совместимость с предыдущими версиями и продуктами. Pro-Server EX может использовать файлы настроек, созданные предыдущими версиями – пакетами Pro-Server различных версий. Конвертация файлов настроек начинается автоматически при выборе NPJ-файла из меню Open File. (Невозможна конвертация файлов NPX в NPJ.) Кроме того, новые функции Pro-Server EX, естественно, не поддерживаются старым оборудованием – операторскими панелями GP;
- интеграция информации из различных источников. Так как Pro-Server EX может получать данные от разных устройств, расположенных в различных местах на производственной площадке (оборудования без операторских панелей (например температурных контроллеров), панелей серий GP4000 или AGP3000, подключенных к ПЛК, старых операторских панелей GP2000 или GP77, также подключенных к ПЛК, оборудования, подключенного к ПЛК серии LT3000 или LT4000M и пр.), не требуется разработка программных драйверов для этих устройств.

С помощью пакета Pro-Server EX эффективность производства и условия работы могут контролироваться в реальном времени, эти полезные возможности делают контроль производства менее затратным.

В последней версии пакета реализованы новые возможности:
- работа в Windows 7 и Windows Server 2008 (32 и 64 бит);
- поддержка Microsoft Office 2010 и функций API .Net Framework 2.0;
- полная поддержка возможностей последней версии ПО Gp-Pro EX и панелей Gp4000;
- импорт символьных переменных Siemens непосредственно из ПО Siemens;
- улучшенная коммуникация между офисной/заводской компьютерной сетью и PLC/HMI;
- сбор данных в реальном времени для улучшения контроля качества на производстве;
- получение отчетов из производственного цеха в реальном времени;
- легкое создание отчетов в Microsoft Excel, в том числе с использованием встроенных шаблонов;
- повышенная защищенность данных.

На основании этого обзора можно сделать вывод о том, что если Gp-Pro EX по своим функциональным возможностям приближается к SCADA-системам, то Pro-Server EX выполняет в некотором смысле функции MES-системы. Использование двух таких программ позволяет создавать систему комплексной автоматизации промышленного предприятия при минимальном применении программирования.

Из других программных средств Pro-face (кратко о них было сказано в упоминавшейся статье) отметим последнюю разработку – RemoteHMI. Это приложение позволяет получить удаленный беспроводной доступ к экрану панели (серии GP4000) с мобильных устройств (планшетов, смартфонов и т. п.), работающих под управлением операционных систем IOS или Android. Причем речь идет не о доступе к данным, лежащим, допустим, на FTP, а о полноценной эмуляции экрана операторской панели, как бы его «переносе» на экран мобильного устройства. Оператор с мобильным устройством, оснащенным пакетом RemoteHMI, имеет полный доступ ко всем возможностям контроля и управления в реальном масштабе времени – «здесь и сейчас», как если бы он находился у панели на производственной площадке. С помощью этого средства легко решаются вопросы контроля одним оператором оборудования на большой площадке или мониторинга крупногабаритного оборудования. Такой доступ организуется буквально в три шага, простыми мерами, хотя здесь следует оговориться, что необходим оригинальный проект для Gp-Pro EX (в этой среде требуется снова сгенерировать проект, внеся в него некоторые изменения – практически поставив один флажок, и повторно загрузить его в панель). Никакого перепрограммирования приложения не требуется, поэтому возможность внесения ошибок в уже готовое работающее приложение минимальна.

Таков в самом сжатом виде обзор программных средств человеко-машинного интерфейса, предлагаемых разработчикам систем автоматизации компанией Pro-face. Совместно с широким спектром выпускаемых этой компанией операторских панелей, эти программные средства используются в проектах автоматизации различных масштабов, от небольших до крупных, по всему миру. На своей «исторической родине» (штаб-квартира компании Pro-face расположена в Японии в г. Осака) это продукция пользуется огромной популярностью и массово применяется совместно с самыми различными ПЛК. Несколько последних лет отмечена и ее расширяющаяся экспансия в Европу, даже отбор части традиционных рынков у таких признанных «китов», как Siemens и Beijer. На наш взгляд, объясняется это двумя основными причинами: во‑первых, очень высоким качеством и соответственно долгими сроками службы (это в основном относится к аппаратному обеспечению) и, во‑вторых, ориентацией не столько на программистов, сколько на инженеров‑технологов конкретных производств.

Если вы заинтересовались изложенным и хотели бы ближе познакомиться с программными решениями Pro-face и выпускаемым ею оборудованием, обращайтесь к официальному дистрибьютору компании, ЗАО «НПП «Родник».

Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 1(49)_2014

А. Л. Пинаев,
зам. ген. директора по ПА,
начальник отдела специальных проектов в ПА,
ЗАО «НПП «Родник», г. Москва,
тел.: (499) 613-7001,
e‑mail: maestro@rodnik.ru,
www.rodnik.ru