Лекция. SCADA-продукты на российском рынке. FactorySuite. In Touch

Рассматриваемые вопросы:

1. SCADA-продукты на российском рынке.

2.Интегрированный пакет комплексной автоматизации FactorySuite.

3. InTouch.

4.1. SCADA-продукты на российском рынке

В настоящее время на российском рынке представлено несколько десятков зарубежных и отечественных SCADA-продуктов. Некоторые зарубежные SCADA-системы, известные в мире, на российском рынке пока не представлены (например, Cube, Panorama, Cimview и др.). Но эта ситуация может в любой момент измениться, как это произошло, например, с австралийской SCADA-системой Citect: система завоевала рынок Юго-Восточной Азии и Америки, в Европе рост ее продаж составил 30% в год, а в России она была неизвестна, пока российская фирма-дистрибьютор RTSoft не начала распространение системы на российском рынке.

В России сегодня наиболее популярны следующие зарубежные SCADA-пакеты:

- In Touch (Wonderware, США)

- iFIX (Intellution, США)

- SIMATIC WinCC (Siemens, Германия)

- Citect (Ci technologies, Австралия)

- RTAP/plus (HP, Канада)

- Wizcon (PC Soft International, Израиль-США)

- Sitex и Phocus (Jade SoftWare, Великобритания)

- Real Flex (BJ Software Systems, США)

- Factory Link (US Data Corp., США)

- View Star 750 (AEG, Германия)

- PlantScape (SCAN 3000) (Honeywell, США)

Отечественные SCADA-программы для персональных компьютеров появились в нашей стране в начале 90-х годов с уже привычным 10-летним запаздыванием в этой области, особенно усиленным долго преодолевавшимся недоверием к надежности и «серьезности» этих систем. Вначале на ПК создавались программы под конкретный объект и лишь затем появились универсальные решения. В настоящее время имеется около десятка отечественных SCADA-пакетов. Вот наиболее известные из них:

- TRACE MODE (AdAstra, Москва))

- СКАТ (Центрпрограммсистем, Тверь)

- САРГОН (НВТ-Автоматика)

- VNS, GARDEN, Vis-a-Vis (ИнСАТ)

- VIORD («Фиорд»)

- RTWin (SWD - Системы Реального Времени)

- ЗОНД (АСУТП Программа).

4.2 Интегрированный пакет комплексной автоматизации FactorySuite

Главное направление развития современных программных технологий управления промышленным производством - органичное сочетание на новом техническом уровне, в рамках единого «глобального» инструментария, эффективного управления промышленным процессом как таковым и неразрывно связанным с ним общим бизнес-менеджментом предприятия.

Широко распространенные как на мировом, так и на отечественном рынке SCADA-системы в подавляющем большинстве ответственны лишь за тот уровень промышленной автоматизации, который связан с получением данных от различных датчиков и устройств ввода-вывода, визуализацией собранной информации и ее архивированием. Доступ же к этой информации со стороны руководителя предприятия, а также руководителей экономических подразделений до недавнего времени был лишь опосредованным. Для анализа производства в целом, моделирования его отдельных этапов, выявления критических участков и слабых звеньев важен доступ к производственной информации на всех уровнях в реальном времени.

Для решений подобных задач автоматизации промышленных предприятий в целом на рынке появился ряд новейших программных комплексов, в том числе пакет FactorySuite американской компании Wonderware.

FactorySuite состоит из следующих основных, хорошо интегрирующихся друг с другом компонентов:

InTouch - мощная SCADA-система (о ней будет более подробно рассказано ниже);

InControl - инструментальная система программирования контроллеров - ПО на базе Windows NT для управления контроллерным оборудованием и процессами. Поддерживает широкий набор устройств ввода-вывода, двигателей, датчиков и другого промышленного оборудования через устоявшиеся интерфейсы и открытые промышленные сети;

InTrack - система управления производством. Позволяет наблюдать и отслеживать в реальном времени незавершенное производство, материально-технические запасы, использование оборудования, простои и т.п. Система позволяет определять и моделировать производственные процессы, контролировать исполнение заказов на продукцию;

InBatch - система гибкого управления процессами дозирования и смешивания. При помощи InBatch пользователи в металлургической, химической, пищевой промышленности могут моделировать свои процессы, создавать рецепты, имитировать исполнение рецептов, сопоставляя их с моделью, управлять реальным процессом, пользуясь моделью;

InSupport - это программное средство для обнаружения и устранения неисправностей и ведения технической документации. InSupport позволяет разрабатывать процедуры нахождения и устранения неисправностей, которые выдают четкие инструкции по обслуживанию и ремонту оборудования для операторов и обслуживающего технического персонала.

IndustrialSQL Server - реляционная база данных реального времени для внутризаводского применения, является «сердцем» промышленного набора FactorySuite. IndustrialSQL Server собирает и хранит историю о производственном процессе, позволяя работать при этом с несколькими сотнями устройств ввода-вывода и управления, а также с множеством узлов InTouch и InControl. Он объединяет эту информацию с данными о конфигурации, аварийных ситуациях и событиях, с итоговыми и статистическими данными, с историей рецептов (из InBatch), с данными о ходе производства (от InTrack) и с данными о состоянии оборудования (из InSupport);

Scout - средство, позволяющее просматривать технологический процесс и данные автоматизированного производства, используя удаленный доступ через сети Internet/Intranet. Может использоваться руководителями и менеджерами для просмотра информации из любой географической точки.

Кроме перечисленных пакетов в FactorySuite входит несколько специализированных приложений-клиентов, объединенных под названием FactoryOffice. Они предназначены для создания текущих и архивных трендов, для создания параметрических графиков X-Y и для табличного отображения текущих и архивных данных.

4.3 InTouch

SCADA-система InTouch считается самой продаваемой в мире. Она имеет более 200 000 инсталляций.

Недавно появилась уже восьмая версия пакета – InTouch 8.0.

InTouch является первым продуктом, получившим сертификат соответствия на совместимость с Windows XP ("Designed for Windows XP”) от Microsoft.

Программный пакет InTouch, как любой SCADA-пакет, состоит из двух основных компонентов - среды разработки и среды исполнения. В среде разработки создаются мнемосхемы, определяются и привязываются к аппаратным средствам входные и выходные сигналы и параметры, разрабатываются алгоритмы управления и назначаются права операторов. Созданное таким образом приложение функционирует в среде исполнения.

Для того чтобы приложение могло обмениваться данными с аппаратурой, необходимо использование третьего компонента - отдельной программы, называемой сервером ввода-вывода. Как правило, сервер ввода-вывода ориентирован на использование с конкретным видом оборудования, таким как промышленные контроллеры. InTouch имеет большое число готовых серверов ввода-вывода - более 600. При необходимости можно также разработать новый сервер ввода-вывода с помощью инструментального средства FactorySuite Toolkit. Вместе с тем, используются также серверы ввода-вывода, рассчитанные на обмен данными согласно определенным промышленным стандартам, и которые могут работать со всеми контроллерами, удовлетворяющими этому стандарту (например, Modbus, ProfiBus, DeviceNet и др.).

4.3.1 Архитектура системы и базы данных реального времени.

InTouch можно использовать как на отдельных машинах, так и в распределенной клиент-серверной архитектуре.

База данных реального времени также имеет клиент-серверную архитектуру, Она ведется только на сервере и не копируется на клиентские станции.

Исполнительная система InTouch поддерживает базу данных текущих значений процесса. Эти значение могут отражать заданные точки контроля устройств, представляющие параметры физического объекта, или точки, представляющие расчетные значения. Значения параметров собираются и обрабатываются на одном или большем количестве компьютеров, использующих распределенную структуру программного обеспечения. Поддерживаются следующие типы данных: переменные ввода-вывода, вещественные числа, целые числа, дискретные числа, строковые переменные (представляет собой строку символов длиной до 131 символа), суперпеременные (некоторая структура, определяющая составную переменную; суперпеременная может содержать до 64 переменных и иметь до 2 уровней вложенности).

4.3.2 Особенности среды разработки.

1. Динамическая разработка сетевых приложений.

Динамическая разработка обеспечивает централизованное сопровождение основной копии приложения InTouch с помощью сетевого сервера. Каждый клиентский узел делает локальную копию разрабатываемого приложения. Это обеспечивает полное резервирование. Если сервер недоступен, клиентский узел продолжает работать, используя свою локальную копию приложения. Когда сервер становиться доступным, осуществление связи с ним происходит незаметно для пользователя или программы.

Другой возможностью сетевой распределенной разработки является то, что пользователи могут получать изменения на клиентских узлах без остановки запущенного приложения InTouch. Система сигнализирует оператору о доступности изменений в приложении, и оператор может принять их, когда это будет удобно. При приеме, только изменившиеся компоненты приложения будут загружены и обновлены на клиентских узлах.

2. Мощный редактор QuickScript

С помощью редактора QuickScript приложения InTouch можно расширить и настроить в соответствии со спецификацией системы. Скрипты могут быть сконфигурированы для исполнения с многочисленными параметрами, такими как специальные состояния процесса, изменения данных, события приложения, события окна, нажатие на клавиатуре, события ActiveX и другие. Среда QuickScript также поддерживает QuickFunctions, которые позволяют пользователям разработать библиотеку скриптов для дальнейшего использования.

Редактор QuickScript прост в использовании, и при этом позволяет пользователям полностью настраивать поведение приложения. При создании скриптов пользователь может использовать кнопки с наиболее часто используемыми выражениями и структурами, такими как “больше чем”, “меньше чем”, цикл, условные конструкции ("если-то-иначе"). Дополнительные функции, такие как, математические, строковые преобразования и другие, доступны посредством Мастера, который запрашивает необходимые аргументы и проверяет корректность синтаксиса функций. Встроенный механизм проверки корректности позволяет пользователям проверять правильность скриптов перед их развертыванием, тем самым, предотвращая появление ошибок исполнения.

3. Графический интерфейс пользователя.

InTouch предоставляет набор инструментов для графического отображения состояния процесса.

Во-первых, объектно-ориентированная графика. Мощные средства объектно-ориентированного проектирования облегчают рисование, расположение, выравнивание, разделение на слои, размещение в пространстве, вращение, инвертирование, дублирование, вырезание, копирование, вставку, стирание и многие другие операции. InTouch допускает неограниченное количество динамических изображений в каждом окне.

Во-вторых, анимационные связи. Эти связи обеспечивают возможность «оживления» любых объектов и их комбинаций для создания практически неограниченного набора мультипликационных характеристик, включая изменения размеров, цвета, перемещений, мигания, изменения уровня и т.д.

В-третьих, мастер-объекты. InTouch включает в себя обширную библиотеку мастер-объектов (Wizards), то есть предварительно сконфигурированных вспомогательных средств (таких как переключатели, ползунковые регуляторы и счетчики), позволяющих быстро создавать прикладные программы для конкретных условий производственного предприятия. При помощи дополнительного набора инструментальных средств (Extensibility Toolkit) возможно также создать свои собственные мастер-объекты, приспособленные к нуждам отрасли.

В-четвертых, ActiveX. InTouch является ActiveX контейнером, что позволяет пользователям InTouch устанавливать элементы управления ActiveX сторонних фирм и использовать их в любом окне приложения без всякого программирования с помощью простой технологии конфигурирования “укажи и кликни”.

InTouch позволяет организовать взаимодействие с другими приложениями, используя следующие средства:

- стандартный DDE-обмен (Dynamic Data Exchange - динамический обмен данными. Большинство разработанных серверов ввода/вывода поддерживают именно DDE-обмен для передачи данных в InTouch-приложение. Обычные приложения, самое популярное из которых Excel, также используют DDE-механизм.

- OLE-технологию (Object Linking and Embedding - включение и встраивание объектов). Используется для взаимодействия с некоторыми компонентами FactorySuite и другими пользовательскими приложениями.

- ОРС-программы (OLE for Process Control - OLE для управления процессами). ОРС применяется для обмена информацией с технологическими устройствами типа ПЛК. InTouch 8.0, и все другие FactorySuite компоненты могут быть OPC клиентом для работы с любым из OPC серверов.

SCADA-система InTouch имеет встроенные механизмы интеграции с другими компонентами FactorySuite. Эти механизмы используют как указанные стандартные протоколы, так и собственный, разработанный фирмой Wonderware, протокол SuiteLink. В этом протоколе введена концепция меток времени и качества информации, выставляемых серверами ввода-вывода.

В целом InTouch удовлетворяет практически всем требованиям, предъявляемым в настоящее время к SCADA-системам. В России InTouch применяется очень широко, особенно в нефтяной промышленности и, в частности, в компании Лукойл.