Программные средства

Виды и уровни программного обеспечения

Выделяют три вида программного обеспечения:

  • - системное - комплекс программ, которые обеспечивают управление компонентами компьютера, выступая как «межслойный интерфейс», с одной стороны которого компоненты компьютера, а с другой - приложения пользователя;
  • - прикладное - комплекс программ, предназначенных для выполнения определенных пользовательских задач и рассчитанных на непосредственное взаимодействие с пользователем;

- инструментальное - программы, обеспечивающие разработку, отладку и сопровождение создаваемых программ для компьютеров, ПЛК, микроконтроллеров.

Состав программного обеспечения компьютера называют программной конфигурацией. Между программами, как и между физическими узлами и блоками существует взаимосвязь - многие программы работают, опираясь на другие программы более низкого уровня, то есть существует межпрограммный интерфейс. Возможность существования такого интерфейса тоже основана на существовании технических условий и протоколов взаимодействия, а на практике он обеспечивается распределением программного обеспечения на несколько взаимодействующих между собой уровней.

Уровни программного обеспечения: базовый; системный; служебный; прикладной (пользовательский).

Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней. Такое членение удобно для всех этапов работы с компьютером, начиная с установки программ до практической эксплуатации и технического обслуживания. Каждый вышележащий уровень повышает функциональность всей системы.

Прикладное программное обеспечение АСУТП представлено SCADA-системами и системами управления базами данных (СУБД).

SCADA-системы

SCADA - supervisory control and data acquisition (диспетчерское управление и сбор данных) - программный пакет, предназначенный для разработки и обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, представления и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA может являться частью АСУТП, автоматизированных системах контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ), АСНИ, системы экологического мониторинга и т.д. SCADA-системы используются во всех отраслях экономики, где требуется обеспечивать оперативный контроль за технологическими и рабочими процессами в реальном времени. Данное программное обеспечение устанавливается на компьютеры и, для связи с объектом, использует драйверы ввода и вывода или OPC/DDEсерверы. Программный код может быть написан на языке программирования (например, C++), или сгенерирован в среде проектирования. Иногда SCADA-системы комплектуются дополнительным программным обеспечением для программирования ПЛК, такие SCADA-системы называются интегрированными и к ним добавляют термин SoftLogic.

Основные задачи, решаемые SCADA-системами:

  • - обмен данными с УСО, ПЛК, микроконтроллерами в реальном времени через драйверы;
  • - обработка информации в реальном времени;
  • - воспроизведение информации на экране монитора в понятной для человека форме;
  • - ведение базы данных с технологической информацией;
  • - аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями;
  • - подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса;
  • - обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т.д.).

SCADA-система обычно содержит следующие подсистемы:

  • - драйверы или серверы ввода и вывода - программы, обеспечивающие связь SCADA с ПЛК, микроконтроллерами, счетчиками, АЦП и другими устройствами ввода и вывода информации;
  • - система реального времени - программа, обеспечивающая обработку данных в пределах заданного временного цикла с учетом приоритетов;
  • - человеко-машинный интерфейс - инструмент, который представляет данные о ходе процесса оператору, что позволяет ему контролировать процесс и управлять им;
  • - программа-редактор для разработки человеко-машинного интерфейса;
  • - система логического управления - программа, обеспечивающая исполнение пользовательских программ (скриптов) логического управления в SCADA-системе, набор редакторов для их разработки;
  • - база данных реального времени - программа, обеспечивающая сохранение истории процесса в режиме реального времени;
  • - система управления тревогами - программа, обеспечивающая автоматический контроль технологических событий, отнесение их к категории нормальных, предупреждающих или аварийных, а также обработку событий оператором или компьютером;
  • - генератор отчетов - программа, обеспечивающая создание пользовательских отчетов о технологических событиях, набор редакторов для их разработки;
  • - внешние интерфейсы - стандартные интерфейсы обмена данными между SCADA и другими приложениями, обычно ОРС, DDE, ODBC, DLL ит.д.

Термин SCADA обычно относится к централизованным системам контроля и управления всей системой, или комплексами систем, осуществляемого с участием человека. Непосредственное управление процессом обычно обеспечивается ПЛК, a SCADA управляет режимами работы. Например, ПЛК может управлять потоком охлаждающей воды, а SCADA-система позволяет операторам изменять уставки для потока, менять маршруты движения жидкости, заполнять те или иные емкости, а также следить за тревожными сообщениями (алармами), такими как потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены, записаны, и на которые оператор должен своевременно реагировать. Цикл управления с обратной связью проходит через ПЛК, в то время как SCADA-система контролирует полное выполнение цикла.

На мировом рынке представлено более 50 продуктов, которые можно отнести к SCADA-системам, они различаются:

  • - по требуемой операционной системе, наиболее распространена Windows (Linux, Mac OS встречаются намного реже для данного продукта);
  • - по количеству поддерживаемого оборудования, протоколов (почти все SCADA поддерживают Modbus, LonWorks, BACnet, ОРС, DDE, реже протоколы специфического оборудования, со своим нестандартным протоколом типа счетчика электрической энергии Меркурий 230ART, климатического контроллера Danfoss ECL-300, приборы фирмы Овен и т.п.);
  • - по цене, по соотношению цена/качество, в общем случае на рынке представлены как полностью бесплатные SCADA, недорогие SCADA, так и дорогостоящие SCADA при максимальной комплектации и количестве тегов более 5000 (WinCC, InTouch, Citect); частный случай условно-бесплатные SCADA, с ограничением по времени работы без перезапуска (обычно 1 час), или по количеству тегов (обычно 8-50), или по количеству одновременно поддерживаемых протоколов (обычно 1);
  • - по наличию и типу ключа аппаратной защиты (программный ключ файл, аппаратный USB или LPT-ключ, программная «привязка» к оборудованию), среди прочих факторов ключ платной SCADA в любом случае замедляет первоначальное развертывание и замену вышедшего из строя сервера;
  • - по наличию прочих функций (поддержка резервирования, генераторы отчетов, удаленный доступ, web-интерфейс и т.п.).

Полностью бесплатные SCADA: OpenSCADA, Rapid SCADA, FreeSCADA, SCADA-ГИнЭС, Inductive automation ignition, Pvbrowser.

Условно-бесплатные SCADA, достаточные для автоматизации малого технологического процесса и изучения без покупки лицензии при возможности работы в течение неограниченного времени:

  • - Simp light free - ограничение 8 тегов;
  • - MasterSCADA - ограничения 32 тега для MasterSCADA RT32 без дополнительных возможностей или 1 час полнофункциональной работы для MasterSCADA Demo;
  • - IGSS FREE50 - ограничение 50 объектов (ориентировочно 150 тегов) и выбор одного протокола передачи данных;
  • - Контар АРМ - поддерживает только ПЛК Московского завода тепловой автоматики;
  • - IntegraXor свободна для 128 Modbus;
  • - Каскад - демо-версия имеет ограничение на 32 физических канала ввода/вывода и 2 часа непрерывной работы, включает в себя полную справочную систему, SQL-сервер Firebird 2.5, web-модуль (реализация WebSCADA) и ряд проектов, демонстрирующих возможности системы, интегрирована с SoftLogic-системой KLogic, и, как следствие, реализована сквозная технология программирования алгоритмов ПЛК и рабочих станций;

- Vijeo Citect - позволяет создать и отладить полноценный проект без приобретения лицензий, при отсутствии лицензий включается демо-режим, в котором проект запускается на ограниченное время, после истечения этого времени проект необходимо перезапустить; лицензируется только среда исполнения (runtime), среда разработки распространяется свободно, в комплекте идет стандартный набор драйверов для подключения к ПЛК разных производителей.

Прочие SCADA: Simatic WinCC, Intouch wonderware, Trace mode, Genesis, SCADA Infinity, Pc Vue solutions, RS View, ClearSCADA, DATA-Rate, Контур, Круг-2000, ZenOn, Winlog, iFix, InduSoft Web studio SCADA, Wizcon, Vijeo citect, Статус-4, Каскад, Энтек, Sitex, Elipse E3, Elvis, Real-flex RealWin SCADA, Broadwin (Advantech) WebAccess, General electric proficy cimplicity, WellinTech SCADA, Factory link, Monitor pro, Vijeo look.

Под термином WebSCADA, как правило, понимается реализация человеко-машинного интерфейса (HMI) SCADA-систем на основе web-технологий. Это позволяет осуществлять контроль и управление SCADA-системой через стандартный браузер, выступающий в этом случае в роли тонкого клиента. Архитектура таких систем включает в себя WebSCADA-сервер и клиентские терминалы или мобильные телефоны с web-браузером. Подключение клиентов к WebSCADA-серверу через Internet позволяет им взаимодействовать с прикладной задачей автоматизации как с простой web или wap-страницей, но существуют сложности с защитой передаваемой информации. Кроме этого, реализация функций управления через незащищенные каналы связи противоречит соображениям безопасности любого производственного объекта. В связи с этим, в большинстве случаев web-интерфейсы используются в качестве удаленных клиентов для контроля и сбора данных.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >