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.

Автоматизация без Wonderware – деньги на ветер

В статье рассказано о создании единой системы управления, объединяющей ТЭЦ и филиалы компании ОАО «Квадра», расположенные в разных регионах страны. Для построения такой системы идеально подошла системная платформа Wonderware. В статье раскрыты ее возможности, а также технические и коммерческие преимущества, которые пользователь получает благодаря использованию этого программного продукта.


Rklinkman.gif

В прошлом году на предприя­тии, которое является одним из крупнейших российских производителей тепловой энергии, – ОАО «Квадра – Генерирующая компания» – было решено создать глобальную автоматизированную систему управления. Такая система должна была обладать безупречной функциональностью, повышенной надежностью и живучестью, учитывая, что ей предстояло объединить 24 ТЭЦ, 10 исполнительных аппаратов филиалов ОАО «Квадра», диспетчерский центр управления в Туле и центр контроля в Москве. Не говоря уже о том, что предприятие, производящее и поставляющее теплоэнергию, вообще играет важную роль в жизни всех нас, а потому система, которая собирает и обрабатывает параметры всех технологических процессов этого производства и автоматизирует деятельность его служб, по возможности должна работать идеально.

Выбор остановился на продукте компании Klinkmann – системной платформе Wonderware, интеграцией которой в России занимается компания «Сумма Технологий» из Санкт-Петербурга.
Почему именно Wonderware?

Перечислим подробно требования к построению интеграционной платформы средств автоматизации ОАО «Квадра»:
- высокая надежность;
- сбор данных от информационных технологических систем ТЭЦ;
- консолидация данных в едином хранилище;
- создание централизованного архива технологической информации;
- возможность ручного ввода данных о состоянии технологических процессов на объектах автоматизации, не оборудованных автоматизированными источниками данных;
- обработка (математическая, статистическая, структурная) данных;
- предоставление информации, хранящейся в системе, посредством автоматизированных рабочих мест на базе «тонкого» и «толстого» клиен­тов;
- организация доступа к данным для смежных систем по стандартным протоколам и интерфейсам для различных уровней управления компании;
- горизонтальная интеграция разнородных источников данных, входящих в состав объектов автоматизации, на базе единой архитектурной и программной платформы;
- вертикальная интеграция разнородных источников данных, входящих в состав объектов автоматизации, с корпоративной информационной системой управления компании (КИСУ);
- своевременное предоставление необходимой информации руководителям всех уровней (по согласованному перечню параметров, временных характеристик и характеристик надежности);
- простота внедрения, обслуживания и модернизации;
- возможность расширения функциональности системы путем включения в состав нового оборудования и ПО;
- наличие технической поддержки и распространенность в России.

Всем этим 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 интегрируемой среды для всех приложений промышленной автоматизации. Wonderware System Platform представляет собой платформу для создания, развертывания и управления приложениями на всех уровнях автоматизации производства: от диспетчерского пульта до центра управления производственными процессами.

Обеспечивая быструю и простую интеграцию промышленных автоматизированных систем, программного обеспечения и аппаратных средств от различных производителей, Wonderware System Platform позволяет выполнять безрисковое поэтапное масштабирование и наращивать функционал, не меняя существующих решений.

Кроме того, 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 практически с любым источником данных предприятия (в нашем случае – ТЭЦ).
- 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, создают уведомления об алармах и событиях, обрабатывают исторические данные.
- Сервисы доставки информации и визуализации (Information Delivery and Visualization Services) обеспечивают предоставление пользователям необходимой информации в нужное время и в той форме, в которой пользователи 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.


Какая продукция Wonderware используется в данном проекте

Системное и инструментальное программное обеспечение:
- Wonderware System Platform;
- Industrial Application Server;
- Wonderware Information Server;
- Wonderware Historian;
- Wonderware Remote Response Objects;
- Wonderware HMI Reports;
- Microsoft Office Sharepoint Portal Server 2007.

Специализированные модули расчета на базе Application Server; клиентское программное обеспечение:
- Wonderware InTouch for System Platform – в качестве «толстого» клиента;
- Internet Explorer в связке с Wonderware Information Server и Microsoft OSPS 2007 – в качестве «тонкого» клиента.


Работа над новой системой

Основная деятельность компании «Квадра» – общая координация процессов управления производством на ТЭЦ и реализация тепловой и электрической энергии. Координацию процессов производства и сбыта тепловой и электрической энергии обеспечивают филиалы компании, расположенные в разных регионах страны. Иными словами, все структурные и функ­циональные подразделения компании находятся на значительном расстоянии друг от друга.

Поэтому потребовалось создать центр сбора и обработки технологической информации (ЦСТИ), который мог бы обеспечивать текущие потребности ОАО «Квадра», а в дальнейшем послужил бы платформой для создания всей инфраструктуры.

Во время работ над созданием этого центра реализуются следующие подсистемы:
- подсистема сбора технологической информации;
- подсистема коммерческой диспетчеризации;
- подсистема ИТ-мониторинга;
- подсистема «АРМ службы РЗА».
 

Подсистема сбора технологической информации

Остановимся подробнее на подсистеме сбора технологической информации как на самой сложной и важной из всех подсистем. В соответствии с требованиями технического задания ее архитектура предусматривает размещение  Industrial Application Server (сервера промышленных приложений) на уровне каждой ТЭЦ и на уровне каж­дой региональной генерации.

Структура подсистемы сбора технологической информации состоит из трех уровней:
- нижнего. В подсистему нижнего уровня входят сервер IAS в каж­дой генерации, включая DAServer, и серверы ввода/вывода сторонних производителей, система визуализации на базе InTouch на каждой ТЭЦ и существующие автоматизированные системы – АИИС КУЭ, системы телемеханики, АСУ ТП котельных агрегатов, АСУ ТП турбоагрегатов, отдельные средства измерения, не входящие в системы автоматизации, АС учета тепла, АС учета топлива. Нижний уровень является источником данных для среднего и верхнего уровней. Данное решение позволяет обеспечивать пользователей ТЭС оперативной информацией вне зависимости от состояния среднего и верх­него уровней системы сбора технологической информации;

- среднего. В подсистему среднего уровня входят сервер  IAS в каж­дой генерации, включая DAServer, и серверы ввода/вывода сторонних производителей, система визуализации на базе InTouch и АСДУ уровня региональных генераций. Данное решение позволяет обеспечивать пользователей региональной генерации оперативной информацией вне зависимости от состояния верхнего уровня. На базе решений, применяемых для данного уровня, возможно последующее расширение систем диспетчеризации региональных генераций с подключением систем автоматизации иных объектов, помимо ТЭС;

- верхнего. В подсистему верхнего уровня входят сервер  IAS, сервер Historian, сервер приложений и система визуализации на базе  Wonderware Information Server (WIS), клиентские приложения WIS.


Основные цели создания подсистемы сбора технологической информации

Для чего предназначена подсистема сбора технологической информации, очевидно уже из ее названия. Пользователь должен иметь возможность в любой момент получить информацию, которая поступила от существующих автоматизированных систем, отдельных датчиков, устройств РАС и РЗА производственных подразделений. Система отвечает за автоматизированный сбор, верификацию и хранение всей этой информации, а также за загрузку документации, размещенной на сайтах инфраструктурных организаций и поступившей на адрес электронной почты.

Для создания такой подсистемы было решено воспользоваться комплексом программного обеспечения System Platform от Wonderware. Основные функции System Platform:
- централизованное создание приложения в среде разработки в качестве шаблона и тиражирование экземпляров шаблона;
- приложение InTouch как управляемый объект в рамках всей модели;
- автоматическое распространение изменений;
- встроенная ArchestrA графика в приложениях InTouch после развертывания;
- возможность объектно-ориентированных средств «ввода/вывода» ArchestrA;
- графика как свойство объекта приложения (автопривязка);
- сбор технологической информации от систем (источников данных).
 

Реализация подсистемы сбора технологической информации

Сбор технологической информации от ТЭЦ и других источников данных выполняется по стандарт­ным промышленным протоколам, а также с помощью исполняемой серверной программы Data Access Server, управляющей всеми связями между удаленными устройствами заданного типа и клиентским приложением. Это аналог серверов ввода/вывода, только имеющий более широкие возможности. Cбор данных от нестандартных и устаревших систем, развернутых на объектах автоматизации, обеспечивается с помощью пакета программ Data Access Server Toolkit.

Рис.1.png

Рис. Функциональная структура системы в рамках настоящего проекта


FactorySuite Gateway (шлюз FactorySuite) – прикладная программа Microsoft Windows, выполняющая функции преобразования коммуникационных протоколов. Будучи встроенной в инструментальную среду DAS системы ArchestrA, шлюз FS связывает клиенты и источники данных, использующие различные протоколы доступа к данным.

На предприятиях филиалов ОАО «Квадра» был проведен опрос, в соответствии с результатами которого в системе предусмотрен автоматизированный сбор и последующее предоставление информации пользователям от следующих источников:
- ODBC;
- IEC (МЭК) 60870-5-101/104;
- OPC;
- ручной ввод данных.

Сбор и передача в Application Server информации из автоматизированных систем, где способом внешнего доступа к данным является программный интерфейс ODBC, будут реализованы посредством программного обеспечения Wonderware Kepware ODBC Client Driver OPC Server.

Драйвер Wonderware Kepware ODBC Client, работающий совмест­но с сервером ОРС KEPServerEX, обеспечивает единую точку доступа к многопараметрическим источникам данных ODBC. Цель ODBC Client Driver OPC Server – собрать любые данные из любого приложения вне зависимости от того, какая система управления базами данных (СУБД) их обрабатывает. Используя скорость ОРС, KEPServerEX способен предложить данные ODBC любому допущенному OPC/DDE клиенту. Целостность данных обеспечивается всесторонней обработкой ошибок.

Рис.2.png

Рис. Структура подсистемы сбора технологической информации


Сбор и передача в  Application Server информации из автоматизированных систем, где способом внешнего доступа к данным является протокол обмена по стандарту МЭК 60870-5-104 (101) (IEC 60870-5-104 (101)), будут реализованы посредством программного шлюза-конвертора OPC-IEC 60870-5-104 (101) компании «Прософт-Системы». Программный шлюз-конвертор OPC-IEC 60870-5-104 (101) является полнофункциональным OPC-сервером, обеспечивающим доступ, согласно спецификации OPC DA 2.0, к данным и командам телемеханики, поступающим в формате IEC 60870-5-104 (101). При этом он позволяет производить преобразование из одного формата в другой в режиме реального времени.

В филиалах ОАО «Квадра» существует ряд локальных точек учета, оснащенных средствами измерения без возможности автоматического сбора данных. Система должна допускать ручной ввод показаний для объектов, которые либо не подключены к сети передачи данных, либо для них по каким-то причинам не может быть организован автоматический сбор информации.

Ручной ввод данных реализуется посредством программного пакета InTouch и используется персоналом, ответственным за ввод и контроль информации энерго­учета. Для запуска программы пользователь должен быть зарегистрирован в системе и иметь право на ввод данных энергоучета.

Ручной ввод данных реализует следующие возможности:
- выбор формы для ввода данных из числа заранее разработанных;
- ввод показаний счетчиков с указанием даты и времени;
- верификация данных и запись информации в архив;
- ведение подробного журнала операций ввода данных.


Технические преимущества, полученные в результате применения новых продуктов Wonderware

Графика ArchestrA и объекты приложения – мощные компонент­ные объекты системной платформы System Platform 3.1, которые согласуют графику ArchestrA с логикой приложения, вводом/выводом, архивацией данных, а также делают возможным применение функции drag-and-drop для тиражирования инженерных решений. С их помощью обеспечивается значительная экономия времени, а также повышается согласованность и удобство сопровождения приложений.

Рис.3.png

Рис. Архитектура Wonderware System Platform


Единая производственная модель – шаг вперед по сравнению с простыми базами тэгов традиционных HMI. Как логическое представление физического оборудования и процессов, единая модель предприятия в системной платформе System Platform 3.1 абстрагирует оборудование и системы в мощной и производительной среде разработки приложений и дает ряд преимуществ, включая возможность многократного использования и уменьшение стоимости жизненного цикла.

Интегрированная среда разработки и управления приложениями обеспечивает простое и надежное централизованное управление и развертывание приложений на удаленных объектах, включая распространение изменений по всей сети в целом.

Универсальная расширяемая платформа для разработки приложений основывается на широких графических возможностях InTouch 10.1 HMI, охватывая все типы предприятий и промышленных приложений.

Автоматическая конфигурация общесистемных функций обеспечивается таким образом, что информация может быть сконфигурирована один раз централизованно и затем многократно использоваться по необходимости в любом приложении, включая функции графики, обработки событий, архивирования данных, алармов, безопасности, логики, сценариев, ввода/вывода.

Общее пространство имен. В системной платформе Wonderware System Platform 3.0 код приложения отделен от конкретных устройств, что позволяет осуществлять легкое управление и обновление и того, и другого, допускает многократное использование на любой машине и в любом приложении.

Расширенные безопасность данных и индикация состояния. Данное преимущество основано на возможностях программного обеспечения InTouch. Системная платформа Wonderware System Platform 3.1 повышает степень структурирования, что обеспечивает безопасность данных и индикацию состояния в сис­теме.

Рис. Мнемомсхема «Тепловая схема ТЭЦ» (см. в новом окне)

Wonderware P&PM модули. Для расширения системной платформы Wonderware System Platform 3.1 предназначен большой набор модулей. Они помогают пользователям в решении задач по оптимизации эксплуатации оборудования, повышению уровня качества продукции, организации производства и процессов дозирования и смешения, а также интеграции производственных приложений в системы масштаба предприятия.

Wonderware Application Server (WAS) – программный продукт, реализованный на основе технологии ArchestrA. Он образует ядро системной платформы. 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, которые обеспечиваются благодаря компонентному подходу к созданию приложений автоматизации, компилируемых из библиотеки стандарт­ных элементов, а также благодаря введению корпоративных стандартов для тиражирования успешного опыта на предприятии в целом.

Рис. Стандартные просмотровщики на фоне основного видеокадра УРЗ или РАС (см. в новом окне)

С помощью использования объектной модели предприятия и общего пространства имен WAS позволяет существенно снизить инженерные затраты. 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.


Коммерческие преимущества, полученные в результате применения новых продуктов Wonderware

Благодаря использованию продуктов Wonderware объем технических проблем, возникающих на каждой ТЭЦ, снизился на 80 %, а уровень обслуживания ТЭЦ значительно повысился. При выборе продуктов Wonderware учитывались следующие пункты:
- высокая надежность;
- 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);
- простота разработки;
- возможность расширения функ­циональности системы путем включения в состав нового оборудования и ПО;
- наличие технической поддерж­ки и распространенность в России.


Статья опубликована в журнале «ИСУП», № 5(41)_2012

П.В. Мякишев, главный инженер проекта,
Г.Б. Илюшечкин, зам. директора по продажам,
ООО «Сумма технологий», г. Санкт-Петербург,
А.И. Иванов, руководитель службы технической поддержки, 
тел.: (812) 327-37-52,