книги / Проектирование систем управления технологическими процессами и производствами

- обеспечивать возможность выполнения крупных проектов в виде подсистем (т.е. возможность декомпозиции проекта на составные части, разрабатываемые группами исполнителей ограниченной численности с последующей интеграцией составных частей). Реали­ зация подсистем должна выполняться отдельными группами специа­ листов. При этом необходимо обеспечить координацию ведения общего проекта и исключить дублирование результатов работ каждой проектной группы, которое может возникнуть в силу наличия общих данных и функций;

- обеспечивать возможность ведения работ по проектированию отдельных подсистем небольшими группами разработчиков ( 3 - 7 человек). Это обусловлено принципами управляемости коллектива и повышения производительности за счет минимизации числа внешних связей;

- обеспечивать минимальное время получения работоспо­ собной АСУ. Речь идет не о сроках готовности всей СУ, а о сроках реализации отдельных подсистем. Реализация АС в целом в короткие сроки может потребовать привлечения большого числа разработ­ чиков, при этом эффект может оказаться ниже, чем при реализации в более короткие сроки отдельных подсистем меньшим числом раз­ работчиков;

- предусматривать возможность управления конфигурацией проекта, ведения версий проекта и его составляющих, возможность автоматического выпуска проектной документации и синхронизацию

ееверсий с версиями проекта;

-обеспечивать независимость выполняемых проектных реше­ ний от средств реализации АСУ (систем управления базами данных (СУБД), операционных систем, языков и систем программирования);

-должна быть поддержана комплексом согласованных CASE- средств, обеспечивающих автоматизацию процессов, выполняемых на всех стадиях ЖЦ.

С4&Е-технология поддерживает следующие этапы процесса разработки:

-моделирование и анализ деятельности пользователей в рамках предметной области. Перечень информационных объектов, которыми манипулируют функции, передается на следующий этап проектирования;

-концептуальное моделирование - создание модели “сущ­ ность-связь” на основе перечня объектов, полученного на пред­ ыдущем этапе;

-реляционное моделирование - преобразование модели “сущ­ ность-связь” в соответствии с требованиями реляционной модели, которая допускает только бинарные связи, не разрешает существо­ вание атрибутов у связей, не поддерживает связи типа п : т);

-генерация схемы базы данных. Результатом выполнения дан­ ного этапа является набор 507,-операторов, описывающих создание схемы базы данных {CREATE TABLE, CREATE INDEX,...) с учетом особенностей целевой СУБД;

-генерация прототипов программных модулей по иерархии функций и потокам данных. Для каждого модуля автоматически подготавливается описание используемых им фрагментов данных (таблицы, атрибуты, индексы), а также создаются заготовки экранных форм или отчетов.

Реальное применение любой технологии проектирования, разра­ ботки и сопровождения АС на конкретном производстве и конкретном проекте невозможно без выработки ряда стандартов (правил, согла­ шений), которые должны соблюдаться всеми участниками проекта.

Стандарт проектирования с использованием СЛЖ-технологий должен устанавливать:

-набор необходимых моделей (диаграмм) на каждой стадии проектирования и степень их детализации;

-правила фиксации проектных решений на диаграммах, в том числе: правила наименования объектов (включая соглашения по терминологии), набор атрибутов для всех объектов и правила их заполнения на каждой стадии, правила оформления диаграмм,

включая требования к форме и размерам объектов, и т. д.;

-требования к конфигурации рабочих мест разработчиков, включая настройки операционной системы, настройки CASE-средств, общие настройки проекта и т. д.;

-механизм обеспечения совместной работы над проектом, в том числе: правила интеграции подсистем проекта, правила поддержания проекта в одинаковом для всех разработчиков состоянии (регламент обмена проектной информацией, механизм фиксации общих объектов и т.д.), правила проверки проектных решений на непротиворечивость и т. д.

-иметь доступ с любого рабочего места к любой информации, имеющейся в системе.

2.Раздельное конф игурирование структуры АСУТП и логической структуры объекта - дает возможность:

-разрабатывать эти структуры параллельно;

-независимо работать специалистам различных профилей;

-решить проблему перехода от одной технической структуры системы к другой.

3.Открытость и следование стандартам - обеспечивает:

-взаимодействие с другими программами с помощью современ­

ных технологий (ОРС, OLE, DCOM\ ActiveX, OLE DB, ODBC и др.);

-использование в операторском интерфейсе документов любого типа;

-обмен данными с системами управления других раз­ работчиков;

-связь с АСУ производством;

-создание разработчиком АСУ ТП любых базовых элементов

сиспользованием открытых интерфейсов.

4. Интуитивная легкость освоения технологии проектирования систем управления технологическими процессами - включает:

-удобство инструментария:

-простой и понятный русскоязычный интерфейс реализации большинства действий разработчиком систем управления методом “перетащи и брось”;

-подробный справочный материал в виде интерактивного мультимедийного обучающего курса;

-учебный проект;

-запоминание всех индивидуальных настроек;

-организацию контекстной справки;

-всплывающие подсказки;

-разбиение библиотек на определяемые разработчиком категории контроля допустимости вводимой информации;

- удобство методики разработки, которое заключается:

-в нераздельном единстве соответствие проекта логике восприятия системы и объекта разработчиком;

-в возможности разработки проекта в удобном порядке;

7. Объектный подход - направлен на работу с объектом - основной единицей разрабатываемой системы, соответствующей реальному технологическому объекту (цеху, участку, аппарату, насосу, задвижке, датчику и т.п.).

Объект имеет набор свойств и документов, которые жестко свя­ заны с ним. Свойства объекта-это, например, период опроса и способ обработки сигналов от его датчиков. Документы объекта - его изображение, описание, чертеж, перечень сообщений и т.п.

Объектный подход обеспечивает возможность:

- ограничения области видимости. Ограничение области види­ мости - это возможность задания ограничения области видимости. В этом случае для объекта не допускается использование в документах “чужих” данных. “Своими” считаются только собственные входы и выходы или входы-выходы подчиненных объектов. Благодаря этому при сохранении объекта в библиотеке или переносе его в другой про­ ект ничего, кроме внешних связей, настраивать не требуется;

- наследования, т.е. все настройки наследуются от “родитель­ ского” объекта. Каждый объект имеет множество настроек. Все на­ стройки необходимо делать только один раз, при этом все подчи­ ненные объекты автоматически воспринимают настройки роди­ тельского элемента, то есть “унаследуют” их. Исключение будут со­ ставлять только те настройки и только у тех элементов, которые разра­ ботчик изменил сам;

- типизации и тиражирования. Под типизацией и тиражирова­ нием понимается многократное использование одного и того же объ­ екта со всеми созданными для него документами, в том числе при разработке различных систем. При копировании объекта или сохра­ нении его в библиотеке все его настройки и документы, настройки документов и внутренние связи сохраняются. Внешние связи с ис­ точниками данных восстанавливаются при наличии источников с такими именами, внешние связи с приемниками данных восста­ навливаются, если эти приемники данных свободны, то остальные отображаются в общем списке. Благодаря этому управление и кон­ троль за типовым технологическим объектом (насосом, задвижкой, реактором, фильтром и т.п.) создаются один раз для всех проектов. Это позволяет создавать объекты для одной системы параллельно независимыми разработчиками.

8. ОРС-серверы - предназначены для сбора данных от контроллера и предоставления их ОРС-клиентам. Любой ОРС-клиент может обмениваться данными с любым ОРС-сервером вне зави­ симости от специфики устройства, для которого разрабатывался кон­ кретный ОРС-сервер.

Использование ОРС-серверов предоставляет:

-расширенную функциональность создания произвольной иерархии групп переменных;

-удаленную индивидуальную настройку контроллеров групп

ипеременных с других компьютеров, с использованием доступа к серверу поддержки расширителей портов и 8-канальных адаптеров;

-ведение мониторинга значений переменных, первичной обработки и преобразования типов переменной, присвоение значений переменным, обеспечение возможности защиты от записи и временной блокировки опроса переменных;

-использование гибкого пользовательского интерфейса, кон­ фигурирование с наследованием настроек, импорт списков пере­ менных из систем программирования контроллеров, имитацию зна­ чений переменных в целях отладки по одному из нескольких законов;

-использование общей оболочки для нескольких ОРС-серве­ ров, упрощающей эксплуатацию и настройку серверов, а также сни­ жающей затраты на их приобретение, возможность ввода коммен­ тариев ко всем элементам конфигурации, экспорт конфигурации в файл документации для печати;

-средства повышения надежности системы;

-развитую диагностику и автоматическое восстановление соединения в случае разрыва связи с контроллером, вывод сообщений

онарушениях работы сервера;

-возможность формирования признаков качества каждого значения, передаваемого программе-клиенту, и отображения их в таблице значений ОРС-сервера, вывод содержимого передаваемых по каналу связи пакетов данных в специальное окно и сохранение их в файле, наличие специальной программы для резервирования получаемых данных;

-средства работы через Интернет, возможность доступа ОРС- клиентов к 0/*С-серверам через Интернет, просмотр и анализ данных из ОРС-серверов с помощью обычных браузеров.

9. Автоматическое горячеерезервирование - дает возможность создания систем с горячим резервированием.

Работа резервированных систем в реальном времени полностью автоматизирована. Встроенная система автоматического горячего резервирования самостоятельно контролирует работу дублированных узлов и в случае отказа одного из них, автоматически переключает информационные потоки на резервный, а также производит автома­ тическое выравнивание и синхронизацию накопленных архивов.

Обычно в SCADA-системах имеют место следующие виды автоматического горячего резервирования.

Резервирование контроллеров:

- автоматическое резервирование сигнальных цепей от датчиков;

-автоматическое резервирование плат УСО;

-автоматическое отслеживание работоспособности сетевых линий и переключение на резервную;

-автоматическое отслеживание работоспособности шин RS-

232/485 и переключение на резервные;

-автоматическое переключение на RS232/485 при сбое сети;

-поддержка сторожевого таймера;

-автоматическое горячее резервирование контроллеров (ведо­ мый-ведущий) с переключением по таймауту либо по любому определяемому пользователем критерию;

-ведение дампа для безударного рестарта системы;

-автоматическое горячее резервирование пользовательских вычислительных алгоритмов (FSD-программ).

Резервирование серверов операторских станций:

-автоматическое резервирование сигнальных цепей от дат­

чиков;

-автоматическое резервирование плат УСО;

-автоматическое отслеживание работоспособности сетевых линий и переключение на резервную;

-автоматическое отслеживание работоспособности шин RS232/485 и переключение на резервные;

-автоматическое переключение на RS-232/485 при сбое сети;

-автоматическое горячее резервирование серверов (ведомыйведущий) с переключением по таймауту либо по любому опреде­ ляемому пользователем критерию;

-ведение дампа для безударного рестарта системы;

-автоматическое горячее резервирование архивных трендов

имнемосхем;

-автоматическое горячее резервирование пользовательских вычислительных алгоритмов (AAD-программ);

-автоматическая синхронизация архивов на резервированных серверах.

Резервирование операторских станций-клиентов:

-автоматический поиск в сети и автоматическое переключение клиента на резервный сервер в случае отказа основного.

Время срабатывания систем автоматического резервирования обычно программируется разработчиком АС самостоятельно в зави­ симости от производительности используемых аппаратных средств.

10.Управление тревогами. Система управления тревогами обеспечивает автоматическое генерирование следующих сигналов тревоги:

-аналоговых (отклонение величины от заданной);

-цифровых (изменение состояния);

-составных (сочетание нескольких событий);

-генерируемых пользователем.

Все сигналы тревоги разбиваются по приоритетам и записыва­ ются в специальном отчете тревог. Обеспечивается возможность рассылки тревожных сообщений по электронной почте. Функции просмотра отчета тревог встраиваются в любой монитор реального времени. В реальном времени пользователь может осуществлять группирование сигналов тревог, их фильтрацию, маскирование и вывод на печать.

9.2.1.Методы повышения надежности АСУТП

сиспользованием SCADA-систем

Рассмотрим методы повышения надёжности систем диспет­ черского управления и сбора данных (SCADA) на примере SCADA-

пакета Citect для ОС Windows компании С/ Technologies.

Современные методы управления производственным процессом на основе компьютерных технологий получили широкое распро­ странение на большинстве промышленных предприятий. Все успеш­ но работающие системы обеспечивают контроль и управление, вклю-