драйверов новых устройств нижнего уровня. Сами драйверы разрабатываются с использованием стандартных языков программирования. Вопрос, однако, в том, достаточно ли только спецификаций доступа к ядру системы, поставляемых фирмой-разработчиком в штатном комплекте (система Trace Mode), или для создания драйверов необходимы специальные пакеты (системы FactoryLink, InTouch), или же вообще разработку драйвера нужно заказывать у фирмы-разработчика.
Многие компании занимаются разработкой драйверов, ActiveXобъектов и другого программного обеспечения для SCADA-систем. Этот факт очень важно оценивать при выборе SCADA-пакета, поскольку это расширяет область применения системы непрофессиональными программистами (нет необходимости разрабатывать программы с использованием языков С или Basic).
Стоимостные характеристики. При оценке стоимости SCADA-
систем нужно учитывать следующие факторы:
1)стоимость программно-аппаратной платформы;
2)стоимость системы;
3)стоимость освоения системы;
4)стоимость сопровождения.
Эксплуатационные характеристики. Показатели этой группы критериев наиболее субъективны. Это тот самый случай, когда лучше один раз увидеть, чем семь раз услышать. К этой группе можно отнести:
1)удобство интерфейса среды разработки «Windows-подобный интерфейс», полнота инструментария и функций системы;
2)качество документации ее полнота, уровень русификации;
3)поддержка со стороны создателей количество инсталляций, дилерская сеть, обучение, условия обновления версий и т. д.
После осуществления выборы конкретной SCADA-системы, начинается непосредственно разработка системы контроля и управления, которая включает следующие этапы:
1.Разработка архитектуры системы автоматизации в целом. На этом этапе определяется функциональное назначение каждого узла системы автоматизации.
2.Решение вопросов, связанных с возможной поддержкой распределенной архитектуры, необходимостью введения узлов с «горячим резервированием» и т.п.
3.Создание прикладной системы управления для каждого узла. На этом этапе специалист в области автоматизируемых процессов наполня-
41
ет узлы архитектуры алгоритмами, совокупность которых позволяет решать задачи автоматизации.
4.Приведение в соответствие параметров прикладной системы с информацией, которой обмениваются устройства нижнего уровня (например, программируемые логические контроллеры ПЛК) с внешним миром (датчики технологических параметров, исполнительные устройства и др.).
5.Отладка созданной прикладной программы в режиме эмуляции.
Контрольные вопросы
1.Поясните сущность характеристики «Программно-аппаратные платформы для SCADA-систем».
2.Поясните сущность характеристики «Имеющиеся средства сетевой поддержки».
3.Поясните сущность характеристики «Встроенные командные языки».
4.Поясните сущность характеристики «Поддерживаемые базы данных».
5.Поясните сущность характеристики «Графические возможности».
6.Поясните сущность характеристики «Открытость системы».
7.Поясните сущность характеристики «Разработка собственных программных модулей».
8.Поясните сущность характеристики «Драйверы ввода-вывода».
9.Поясните сущность характеристики «Стоимостные характеристики». Какие факторы нужно учитывать при использовании данной характеристики?
10.Поясните сущность группы характеристик «Эксплуатационные характеристики». Какие три показателя относят к этой группе?
11.Назовите пять этапов разработки системы контроля и управления после осуществления выбора конкретной SCADA-системы или после создания (программной реализации) собственной SCADA-системы.
Раздел 4. СТРУКТУРА SCADA-СИСТЕМ. ФУНКЦИИ ПОДСИСТЕМ
4.1. Графический интерфейс
Главной задачей графического интерфейса SCADA-систем является создание простой, легко читаемой и не утомляющей визуализации технологического процесса, которую называют мнемосхемой.
При создании мнемосхем стараются использовать следующие пра-
вила:
42
1.Изображение технологического оборудования не должно полностью соответствовать реальному объекту, но должно легко узнаваться человеком, хотя бы один раз видевшим реальную установку.
2.Размер надписей на мнемосхеме не должен быть чересчур большим, чтобы не отвлекать внимание, но и достаточно большим для чтения с заданного расстояния (влияет также разрешение и размер экрана).
3.Числовые показатели (индикаторы), стрелочные и иные имитаторы не должны быть разбросаны по схеме. Их рекомендуется собирать
водном месте экрана. При этом наиболее важные параметры выделяются в отдельную зону и поблизости к ним располагают анимационные вставки для непроизвольного привлечения внимания.
4.Для расцветки мнемосхемы не рекомендуется использовать яркие, броские («кричащие») тона. Это чересчур утомляет зрение оператора. Кроме того, рекомендуется использовать более холодные тона.
5.Для выделения аварийных ситуаций рекомендуется использовать динамические вставки, реализованные яркими теплыми тонами.
Средства визуализации – одно из базовых свойств SCADA-систем. В каждой из них существует графический объектно-ориентированный редактор с определенным набором анимационных функций. Используемая векторная графика дает возможность осуществлять широкий круг операций над выбранным объектом. Объекты могут быть простыми (линии, прямоугольники, текстовые объекты и т.д.) и сложными. Возможности агрегирования сложных объектов в разных SCADAсистемах различны.
Графический интерфейс любой SCADA-системы содержит следующие обязательные компоненты:
- средства работы с окнами; - средства рисования примитивов;
- средства агрегирования (объединения) примитивов; - библиотеку стандартных графических символов; - библиотеку сложных графических объектов; - средства выравнивания; - средства анимации (динамизации).
Но, тем не менее, каждая SCADA-система по-своему уникальна и, несмотря на поддержание стандартных функций, обладает присущими только ей особенностями.
43
Контрольные вопросы
1.Назовите главную задачу графического интерфейса SCADA-системы.
2.Назовите пять правил, соблюдаемых при создании мнемосхем.
3.Назовите семь основных (обязательных) компонентов SCADA-системы.
4.2.Организация взаимодействия с контроллерами
Современные SCADA-системы не ограничивают выбора аппаратуры нижнего уровня (контроллеров), так как предоставляют большой набор драйверов или серверов ввода/вывода и имеют хорошо развитые средства создания собственных программных модулей или драйверов новых устройств нижнего уровня.
Для подсоединения драйверов ввода/вывода к SCADA-системе в настоящее время используются следующие механизмы:
1)ставший стандартом динамический протокол обмена данными
(DDE);
2)собственные протоколы фирм-производителей SCADA-систем, реально обеспечивающие самый скоростной обмен данными;
3)новый OPC-протокол, который, с одной стороны, является стандартным и поддерживается большинством SCADA-систем, а с другой стороны, лишен недостатков протоколов DDE.
Изначально протокол DDE применялся в первых человекомашинных интерфейсах в качестве механизма разделения данных между прикладными системами и устройствами типа ПЛК (программируемые логические контроллеры). Для преодоления недостатков DDE, прежде всего для повышения надежности и скорости обмена, разработчики предложили свои собственные решения (протоколы), такие как AdvancedDDEили FastDDE-протоколы, связанные с пакетированием информации при обмене с ПЛК и сетевыми контроллерами. Но такие частные решения приводят к ряду проблем:
1)для каждой SCADA-системы пишется свой драйвер для поставляемого на рынок оборудования;
2)в общем случае два пакета не могут иметь доступ к одному драйверу в одно и то же время, поскольку каждый из них поддерживает обмен именно со своим драйвером.
Основная цель OPC стандарта (OLE for Process Control) заключается в определении механизма доступа к данным с любого устройства из приложений. OPC позволяет производителям оборудования постав-
44
лять программные компоненты, которые стандартным способом обеспечат клиентов данными с ПЛК. При широком распространении OPCстандарта появятся следующие преимущества:
1)OPC позволят определять на уровне объектов различные системы управления и контроля, работающие в распределенной гетерогенной среде;
2)OPC устранят необходимость использования различного нестандартного оборудования и соответствующих коммуникационных программных драйверов;
3)у потребителя появится больший выбор при разработке прило-
жений.
С OPC-решениями интеграция в гетерогенные (неоднородные) системы становится достаточно простой. Применительно к SCADAсистемам OPC серверы, расположенные на всех компьютерах системы управления производственного предприятия, стандартным способом могут поставлять данные в программу визуализации, базы данных и т.п., уничтожая в некотором смысле само понятие неоднородной системы.
Аппаратная реализация связи с устройствами ввода/вывода.
Для организации взаимодействия с контроллерами могут быть использованы следующие аппаратные средства:
COM-порты. В этом случае контроллер или объединенные сетью контроллеры подключаются по протоколам RS-232, RS-422, RS-485.
Сетевые платы. Использование такой аппаратной поддержки возможно, если соответствующие контроллеры снабжены интерфейсным выходом на Ethernet.
Вставные платы. В этом случае протокол взаимодействия определяется платой и может быть уникальным и называется прикладным. В настоящее время предлагаются реализации в стандартах ISA, PCI, CompactPCI.
Особенности построения коммуникационного программного обеспечения. Типовая архитектура интегрированной системы управле-
ния (ИСУ) представлена на рис. 6. Коммуникационное программное обес-
печение является многоуровневым. Количество уровней зависит от используемой операционной системы. Так, Applicom предлагает поддержку для следующих ОС: MS-DOS, UNIX SCO, HP-UX V10, OS/2, MS Windows 3.x, Windows 95/98, Windows NT4 на Intel - и Alpha-платформах. Для Windows-
платформ ПО включает следующие типы программных объектов:
45