3.2. Технические средства автоматизации производственных процессов

3.2.1. Назначение и принцип действия технических средств автоматизации производственных процессов

Современная сеть КИС включает разнообразные технические средства автоматизации производственных процессов, которые выполняют роль устройств регистрации данных, обеспечивают сбор данных в сети для принятия решений. Благодаря каналам связи выполняется территориально удаленное управление этими устройствами.

Технические средства автоматизации производственных процессов, как и средства автоматизации бытовых процессов (стиральная машина, микроволновая печь и др.), основаны на использовании микропроцессорной техники. Это станки с программным управлением, автоматические линии, заводы-автоматы, аппаратно-программные комплексы и т. д.

Например, SCADA-системы применяют принцип модульного построения и являются по сути компьютерными сетями.

Модули удаленного сбора данных и управления ADAM (одно- и многоканальные) объединяются в сеть и управляют ведущим компьютером сети на основе стандарта EIA RS-485 (стандарт двунаправленной последовательной передачи данных по симметричной двухпроводной линии связи).

3.2.2. Scada-системы

Современные SCADA-системы имеют модульную структуру и представляют собой готовые к применению и согласованные по функциям и интерфейсам наборы программных продуктов и вспомогательных компонентов. Их назначение:

 автоматическое регулирование и программно-логическое управление;

 управление производством;

 диспетчерское управление производством.

В сетевых системах управления средствами SCADA реализуются станции разного функционального назначения, взаимодействующие между собой в автоматизированных системах управления технологическим производством (АСУ ТП). Они имеют различную номенклатуру: станции-серверы и станции-клиенты, взаимодействующие в структуре «сервер-клиент»; станции наблюдения (мониторинга) для руководящих работников; специальные станции архивирования и документирования данных и событий и др.

В SCADA-системах широко применяется принцип модульного построения, реализуемого в двух основных вариантах:

1. Для системы, обеспечивающей полный набор базовых функций, создаются дополнительные пакеты-опции, реализующие необязательные в применении функции контроля и управления, например, SPC, Batch Control.

2. Система создается из функциональных модулей, реализующих отдельные функции контроля и управления. Модули в определенной степени независимы и могут применяться на отдельных функциональных станциях или свободно компоноваться в разных сочетаниях при разработке станций. Таким образом, создаются станции наблюдения, станции «слепой узел» (концентратор данных в сети), станции со свободно формируемым набором функций и т. д.

База данных реального времени. Структура базы данных реального времени в сетевой системе может быть определена как централизованная либо децентрализованная. Эти основные структуры в SCADA-системах реализуются разными разработчиками по-разному. Реализация влияет на способы и эффективность обеспечения единства целостности БД, ее надежность, возможности модификации.

SCADA-системы являются масштабируемыми. Они выпускаются в вариантах, которые при сохранении функционального профиля поддерживают от десятков или сотен до десятков тысяч входов-выходов.

Вертикальная интеграция управления. SCADA-системы ведущих производителей обеспечивают расширение в иерархии уровней управления производством «по вертикали» – в направлении непосредственного управления процессом (автоматическое регулирование и программно-логическое управление) и в направлении управления производством. Это мощные программные комплексы, обеспечивающие интегрированные автоматизированные системы управления (ИАСУ) производством в целом. В системах разных уровней использован единый стиль оформления, терминологии, инструментария, служебных средств и т. д. Это облегчает проектантам и системным интеграторам разработку систем, а организациям – их освоение и эксплуатацию. Функции непосредственного управления реализуются в пакетах прикладных программ для контроллеров, построенных на основе персональных компьютеров (Soft PLC), и для компьютерной реализации функций непосредственного управления (Soft Control).

На уровне управления производством для диспетчерского управления (Manufacturing Executing System-MES) применяют SCADA/HMI-системы для АСУ ТП. Их функции: сбор, отображение, архивирование данных и протоколирование хода производства.

Созданы специальные программные продукты для уровня управления производством. Реализована функция поддержки принятия решений перед перераспределением материальных и энергетических потоков в технологической схеме производства путем оценки результатов предполагаемых решений средствами моделирования.

Соблюдение принципа открытых систем облегчает создание программных систем, освоение систем и переход от одной к другой.

Инструментарий SCADA-систем. Использованы новейшие информационные технологии, обеспечены интеграция приложений, встраивание стандартных языков программирования. Технологии распределенной межсетевой архитектуры для корпоративных систем DNA (Distributed inter Net Architecture) в среде MS Windows, комплексирование продуктов для управления технологией создают новые технологии и новые возможности ИАСУ и обеспечивают перераспределение функций между ними. В списке поддерживаемых технологий и интерфейсов дополнительно к известным DDE, DLL, OLE, ODBC/SQL подключены объектные компонентные модели COM/DCOM с ActiveX, технологии Java, универсальный интерфейс связи с внешними устройствами ОРС, языки стандарта IEC 61131-3, языки описаний на основе Visual Basic for Applications (VBA), Internet/Intranet и др.

SCADA-системы используют инструментарий, поддерживаемый средствами ОС и сетевых архитектур. Реализованы возможности распределения функций между станциями, формирования функциональных нагрузок станций, подключения внешних средств обработки данных (электронных таблиц, БД и др.) – статистической обработки, контроля технико-экономического планирования и т. д.

Ориентация на пользователя. SCADA-системы поддерживают соответствующие функциональные и коммуникационные возможности. Например, можно приобрести через Интернет необходимый фрагмент для разрабатываемой станции и «вставить» его в проект; руководство фирмы может «заглянуть» на экраны операторских станций дальней организации и убедиться в соблюдении технологии; программист по просьбе заказчика может проверить работу своей программы в системе управления и после исправлений переслать новый вариант, а также устранить «проблему драйверов» средствами ОРС-интерфейса.

Новации в SCADA-системах обеспечивают значительное снижение затрат труда на разработку и обслуживание операторских станций, повышение скорости и дальности (в Интернете) обмена данными в системах управления и многое другое.