Разработка АСУТП в SCADA-системе Trace Mode презентация

Разработка АСУТП в SCADA-системе Trace Mode 6

АСУТП - это система, которая на базе высокоэффективной вычислительной и управляющей техники обеспечивает автоматизированное (автоматическое) управление технологическим комплексом с использованием централизованно обработанной информации по заданным технологическим и технико-экономическим критериям, определяющим качественные и количественные результаты выработки продукта, и подготавливает информацию для решения организационно-экономических задач. АСУТП - это система, которая на базе высокоэффективной вычислительной и управляющей техники обеспечивает автоматизированное (автоматическое) управление технологическим комплексом с использованием централизованно обработанной информации по заданным технологическим и технико-экономическим критериям, определяющим качественные и количественные результаты выработки продукта, и подготавливает информацию для решения организационно-экономических задач.

Этапы развития АСУТП Первый этап – внедрение систем автоматического регулирования (САР) Объекты управления – отдельные параметры, установки, агрегаты; Решение задач стабилизации программного управления, слежения переходит от человека к САР.

Второй этап – автоматизация технологических процессов Второй этап – автоматизация технологических процессов Объекты управления - с помощью САУ рассредоточенные в пространстве системы управления ТП Реализация задач оптимального и адаптивного управления, идентификация объекта и состояния системы, массовое внедрение средств телемеханики в управлении ТП

Третий этап- автоматизированные системы управления технологическими процессами с внедрением средств ВТ, микропроцессоров, вычислительных систем Третий этап- автоматизированные системы управления технологическими процессами с внедрением средств ВТ, микропроцессоров, вычислительных систем Активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, использование методов и моделей исследования операций Создание систем диспетчерского управления на основе использования информационных систем сбора,передачи, обработки, отображения и представления информации

Современные системы управления производством Современные интегрированные системы управления производством строятся по принципу пирамиды и охватывают весь цикл работы предприятия от систем управления нижнего уровня до систем управления предприятия в целом

Ядром системы является корпоративная ERP-система ((Enterprise Resource Planning – планирование ресурсов предприятия), состоящая из модулей продаж, закупок, управления запасами, управления персоналом, управления производством, планирования и бухгалтерского учета. Ядром системы является корпоративная ERP-система ((Enterprise Resource Planning – планирование ресурсов предприятия), состоящая из модулей продаж, закупок, управления запасами, управления персоналом, управления производством, планирования и бухгалтерского учета. Система предоставляет руководству предприятия следующие информационные материалы: информацию о заказах, информацию о закупках, данные о запасах, численность, з/плата, технические отчеты, планы, календари, финансовую отчетность.

MES-системы (Manufacturing Execution System или Manufacturing Enterprise Solutions) – это система управления производством продукции. MES-системы (Manufacturing Execution System или Manufacturing Enterprise Solutions) – это система управления производством продукции. Её основное назначение – оперативное планирование/перепланирование, оптимизация производственных графиков, оперативное управление процессом производства, управление сроками поставок, качеством в реальном масштабе времени. Имея оперативные данные, MES-системы активно взаимодействуют с ERP-системами.

SCADA-системы решают следующие задачи: визуализация технологического процесса; сбор данных с различных источников измерительной информации, например, с использованием протоколов DDE (Dynamic Data Exchange), OPC (OLE for Process Control) и фирменным протоколам; поддержка языка SQL для создания, удаления, чтения, записи, модификации информации в таблицах БД. В SCADA-системах принципиально важной является работа в реальном масштабе времени. SCADA-системы решают следующие задачи: визуализация технологического процесса; сбор данных с различных источников измерительной информации, например, с использованием протоколов DDE (Dynamic Data Exchange), OPC (OLE for Process Control) и фирменным протоколам; поддержка языка SQL для создания, удаления, чтения, записи, модификации информации в таблицах БД. В SCADA-системах принципиально важной является работа в реальном масштабе времени.

Особенности современных систем Дистанционного управления Реализация современных систем ДУ имеет ярко выраженный динамический характер Необходимость построения эффективного человеко-машинного интерфейса, ориентированного на человека-диспетчера От диспетчера требуется глубокое знание как технологического процесса, так и опыт работы в информационных системах Умение диспетчера принимать решение в нештатных и аварийных ситуациях в диалоге с ЭВМ Повышенная надежность систем ДУ

Указанные выше особенности и требования к системам ДУ явились предпосылкой для появления нового подхода к разработке таких систем, ориентированных на оператора/диспетчера и его задачи- концепция SСADA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) Указанные выше особенности и требования к системам ДУ явились предпосылкой для появления нового подхода к разработке таких систем, ориентированных на оператора/диспетчера и его задачи- концепция SСADA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) Дружественность человеко-машинного интерфейса, предоставляемого SСADA-системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность рычагов управления, удобство пользования подсказками и справочной системой.

Функциональные возможности SCADA систем Сбор первичной информации от устройств нижнего уровня Обработка первичной информации Визуализация параметров технологического процесса и оборудования с помощью мнемосхем, графиков, таблиц Вызов необходимых данных на экран дисплея

Функциональные возможности SCADA систем Дистанционное управление технологическими процессами и объектами Сообщение персоналу о аварийных и предаварийных ситуациях (световая и звуковая сигнализация) Регистрация внештатных ситуаций и накопление архивных данных Предоставление текущих, накопленных данных в виде графиков(трендов)

Функциональные возможности SCADA систем Хранение информации с возможностью ее постобработки Автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования Изменение всех функций SCADA-системы (масштабирование) Передача-прием необходимых данных в систему верхнего уровня

Функциональные возможности SCADA систем Обеспечение диагностических процедур, их протоколирование и автоматическое сообщение о них оператору Обеспечения надежного ведения технологических процессов и всей системы (горячее резервирование) Защита от несанкционированного доступа Определение участков и уровней для пользователя (с учетом приоритета)

SCADA-системы на рынке России

Архитектура SCADA-системы Trace Mode 6

Основные компоненты SCADA-систем Программные компоненты: база данных РВ, ввода-вывода, предыстории (архив), аварийных ситуаций. Административная компонента: доступа, управления, сообщений.

Средства сетевой поддержки Стандартные сетевые среды (Arcnet, Ethernet) Cтандартные протоколы (NetBios, TCP/IP и др.) Стандартные промышленные интерфейсы (Profibus, Modbus и др.)

Языки программирования Большинство SCADA-систем имеют встроенные языки высокого уровня – Visual Basic- подобные языки с ориентацией на программиста- системного интегратора. Язык визуального программирования FDB – программный алгоритм строится в виде связей между элементами блочной диаграммы – блоками.

Поддерживаемые базы данных Практически все SСADA-системы для своего функционирования используют СУБД реального времени В базах данных отражается вся информация о параметрах и состоянии объектов управления

Графические возможности Средства визуализации- одно из базовых свойств SCADA- систем Функционально все графические интерфейсы схожи, используют объектно-ориентированный редактор с набором анимационных средств

Тренды и архивы в SCADA-системах Тренд – массив точек переменных, каждая из которых записывается в память ПК через определенные интервалы времени. Различают тренды реального времени (Real Time) – динамические и тренды исторические (архивные)- не динамические- обновляются только по команде.

Алармы и события в SCADA-системах Аларм (Alarm) – сообщение оператору о возникновении нештатных ситуаций и требующего его внимания, а часто и вмешательства События – статусные сообщения системы, не требующие реакции оператора

Уровень АСУП Система ERP (Enterprise Resource Planning) – планирование ресурсов предприятия Система MRP (Manufacturing Resource Planning) – планирование ресурсов производства Система MES (Manufacturing Execution Systems) – управление производственными и людскими ресурсами, управление качеством, техническое обслуживание производственным оборудованием, отвечает за связь SCADA-систем и ERP

Уровни АСУ ТП Первый уровень – датчиков и исполнительных механизмов Второй уровень – устройства связи с объектами (УСО) Третий уровень – промышленные ПЛК Четвертый уровень – диспетчерские станции на базе ПК. Основу ПО этого уровня составляют SСADA-системы

Ввод-вывод в SСADA-системах Для подсоединения драйверов ввода-вывода в SСADA-системах используются следующие механизмы: динамический обмен данными (DDE – Dynamic Data Exchange) собственные протоколы фирм производителей SСADA-систем OPC-протокол – стандартный протокол, поддерживаемый большинством SСADA-систем

Технология ОРС ОРС (OLE for Process Control) –промышленный стандарт, созданный консорциумом OPC Foundation в1994 г. В основе лежит технология Microsoft OLE (Object Linking and Embedding) - технология связывание и встраивание объектов для систем промышленной автоматизации.

OPC vs Drivers

Причины распространения OPC Довольно много программ-клиентов может получать данные из различных источников и делать их доступными для драйверов независимых разработчиков. Но при этом возникают следующие проблемы: Каждая программа диспетчеризации должна иметь драйвер для конкретного устройства АСУ. Возникают конфликты между драйверами различных разработчиков, что приводит к тому, что какие-то режимы или параметры работы оборудования не поддерживаются всеми разработчиками ПО. Модификации оборудования могут привести к потере функциональности драйвера. Конфликты при обращении к устройству – различные программы диспетчеризации не могут получить доступ к одному устройству одновременно из-за использования различных драйверов.

Технология OPC OPC предназначена для обеспечения универсального механизма обмена данными между датчиками, исполнительными механизмами, контроллерами, УСО и системами представления технологической информации оперативного диспетчерского управления, а также управления базами данных.

Архитектура OPC

Типы спецификаций OPC Стандарт OPC был создан на базе спецификаций OPC. В настоящее время получили наибольшее распространение следующие спецификации: OPC Data Access 1.0 и 2.0 – обеспечивает доступ к данным в режиме "реального времени". OPC Alarm & Events – обеспечивает OPC-клиента информацией о специальных происшествиях и тревогах. OPC Historical Data Access – обеспечивает доступ к протоколам и хроникам, хранящимся в базах данных. OPC Batch – отправляет рецепты дозирования в технологический процесс и отслеживает их выполнение.

В спецификации OPC для обмена данными определены два компонента: В спецификации OPC для обмена данными определены два компонента: OPC-сервер – программа, получающая данные во внутреннем формате устройства или системы и преобразующая эти данные в формат OPC. OPC-сервер является источником данных для OPC-клиентов. OPC-клиент – программа принимающая от OPC- серверов данные в формате OPC и преобразующая их во внутренний формат устройства или системы.

OPC- клиент общается с OPC-сервером посредством строго определенных в спецификации интерфейсов, что позволяет любому OPC- клиенту общаться с любым OPC- сервером. OPC- клиент общается с OPC-сервером посредством строго определенных в спецификации интерфейсов, что позволяет любому OPC- клиенту общаться с любым OPC- сервером. Однажды созданный OPC- сервер может подключать устройство к широкому кругу ПО поддерживающего спецификацию OPC (SСADA системам, HMI и др.)