Обзор рынка SCADA-систем

Наиболее распространенные на сегодняшний день SCADA-системы приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1. SCADA-системы

SCADA-система InTouch

Программное обеспечение InTouch является объектно-ориентированным человеко-машинным интерфейсом (HMI — Human Machine Interface) для процессов сбора данных и управления и позволяет контролировать и управлять объектами и системами, используя графические объекты.

Основные функции SCADA-система InTouch: отображение параметров объекта управления, текущих и исторических трендов, отображение и регистрация аварий­ных сигналов (алармов).

Средства объектно-ориентированного проектирования позволяют создавать динамические изображения, поддерживают их вращение, дублирование, копирова­ние, вставку, стирание и др. операции. Анимационные связи поддерживают работу с дискретными, аналоговыми и строковыми переменными, горизонтальными и вер­тикальными движками и кнопками, а также связаны с размером и цветом текста, его местоположением, вращением и мерцанием.

InTouch содержит полную библиотеку мастер-объектов (Wizard), включающую предварительно сконфигурированные вспомогательные средства — переключатели, ползунковые регуляторы, счетчики и др. Возможно создание собственных мастер- объектов применительно к конкретной системе.

Приложение Productivity Pack, являющееся дополнением к InTouch, содержит би­блиотеку более чем 2000 мастер-объектов, универсальные средства просмотра на 200 файловых форматов, генератор мастер-объектов и пр. InTouch позволяет организовать взаимодействие с другими приложениями, используя следующие стандартные средства:

• DDE-обмен (Dynamic Data Exchange — динамический обмен данными). Боль­шинство серверов ввода/вывода (например, контроллеры) поддерживают DDE- обмен для передачи данных в InTouch-приложение. Приложение Excel также использует DDE-механизм. Используя NetDDE, поставляемый с InTouch, пользо­ватель получает возможность связи по DDE между задачами на разных PC через сеть. Поддерживается связь между Windows, VNS и UNIX с помощью протоколов NetBIOS, TCP/IP и DecNET, а также через последовательный канал.

• OLE-технология (Object Linking and Embedding — включение и встраивание объ­ектов). Используется для взаимодействия с другими пользовательскими приложе­ниями.

• ОРС-программы (OLE for Process Control — OLE для управления процессами). SCADA-система InTouch постоянно развивается в различных версиях. За послед­ние годы на рынке внедрены версии 7.11, 8.0, 9.5, 10.

InTouch 7.1 U поддерживаемая ОС Windows NT, является одним из компонентов интегрированного пакета программного обеспечения для полной автоматизации производства FactorySuite 2000.

Компоненты FactorySuite используются на трех уровнях автоматизации:

• на контроллерном уровне — управление процессом с помощью ПЛК и рабочих станций;

• на диспетчерском уровне (уровне SCADA-систем) — супервизорное управление технологическим процессом;

• на уровне MES-систем — оперативно-диспетчерское управление процессом. Пакет FactorySuite построен на открытых технологиях COM, DCOM, ОРС, Ac­tiveX и содержит большое число серверов ввода/вывода, обеспечивающих связь с оборудованием, приборами и устройствами связи. Вся информация накапливается в реляционной базе данных реального времени (БД РВ) IndustrialSQL Server. За счет ис­пользования протокола Suite l ink обеспечивается высокое быстродействие, компакт­ность хранения данных. IndustrialSQL Server использует возможности Microsoft SQL Server, в том числе его возможности фильтрации, объединения и обработки данных для удобства их запроса и выборки. IndustrialSQL Server может автоматически об­новлять статистические данные в виде сводных таблиц с заданной производитель­ностью, фиксируя средние, а также максимальные и минимальные значения пара­метров. Данные из SQL сервера в виде отчетов могут передаваться в Internet и далее удаленным пользователям, а также через GSM-модем запрашиваться и передаваться потребителям. Кроме IndustrialSQL Server в FactorySuite входят приложения-клиенты FactoryOffice, предназначенные для создания текущих и архивных трендов, графиков и таблиц.

Помимо объектно-ориентированной графики, анимационных связей и библио­теки мастер-объектов InTouch дает пользователям возможность удаленного доступа к ист очникам данных ввода/вывода (например, Microsoft Excel) без необходимости создания тэгов (тэг — это запись базы данных, содержащая информацию о параме­тре процесса) в локальной базе данных тэгов.

Другими функциями InTouch являются одновременная поддержка многочислен­ных источников алармов (поддержка от 1 до 999 приоритетов алармов). Алармы мо­гут быть выведены на экран, записаны на диск и выведены на печать. Также InTouch позволяет создавать исторические тренды и тренды реального времени с возможно­стью одновременного отображения до 8-ми переменных (тренд реального времени поддерживает работу с четырьмя переменными). При этом каждая переменная чи­тается из собственного файла. Возможен экспорт данных в Excel, файл данных или в канал DDE. Кроме того, пользователь имеет возможность генерирования рапорта напрямую из проекта InTouch путем прямого форматирования экрана, вывода на пе­чать или рассылки по электронной почте.

Благодаря наличию функции SPC (Statistical Process Control — Статистическое Управление Процессом) InTouch предоставляет возможность статистического управ­ления процессом на уровне оператора.

Система паролей InTouch предоставляет встроенную систему доступа на 10000 уровней, гарантирующую надежную защиту системы.

Пакет InControl — это система программирования и управления с открытой ар­хитектурой реального времени, позволяющая создавать архитектуру SoftPLC с за­меной традиционного ПЛК на PC, подключенный к устройствам ввода/вывода че­рез локальные сети Profibus, Modbus и др. InControl поддерживает языки релейной логики (LD), последовательных функциональных схем (SFC) и структурированного текста (ST) по стандарту IEC 61131-3. Поддерживается технология ActiveX (ПИ-,

ПИД-регуляторы, нечеткая логика и др.). Также допускается программирование с использованием традиционных языков программирования. InControl поддерживает различные промышленные интерфейсы и сети — Profibus, DeviceNet, Interbus, DDE, SDS, Internet и др. Подобно другим компонентам FactorySuite InControl через набор мастер-объектов интегрируется с InTouch.

Пакет InTrack — система управления производственными процессами — от за­купки сырья, материалов и комплектующих до выпуска готовой продукции. Раз­личные схемы производственных процессов создаются в специальном графиче­ском редакторе и включают мастер-объекты, среди которых есть производственные цепочки, материальные ресурсы, продукты и пр. Таким образом, в рамках одной прикладной программы совмещаются функции SCADA-системы и MES-системы (Manufacturing Execution System — производственная исполнительная система). Использование DDE-обмена и OLE-технологии позволяют организовать связь с устройствами ввода/вывода, а также с системами верхнего уровня MRP (Manage­ment and material Resource Planning — система планирования ресурсов предприя­тия). InTrack включает в себя, подобно InTouch, тэги, текущие и исторические трен­ды, алармы, сценарные функции и мастер-объекты. За счет встроенных функций открывается возможность автоматизации задач учета, планирования и диспетче­ризации производства.

InBatch — гибкая система управления процессами дозирования и смешения в металлургической, химической, пищевой и др. отраслях промышленности. Име­ется возможность моделировать процессы, создавать рецепты и имитировать их исполнение, а также управлять реальным процессом. InBatch тесно интегрирован с InTouch, что позволяет оператору вести мониторинг периодических процессов дозирования и смешения. Кроме того, InBatch имеет набор функций для интегра­ции с ERP-системами (Enterprise Resource Planning — система планирования про­изводства), в том числе осуществлять планирование сроков поставки материалов, выполнения заказов и пр.

FactorySuite Web Server с помощью утилиты Application Publisher выполняет функ­ции преобразования созданных InTouch приложений в вид, доступный для просмо­тра с любого удаленного узла и управления производственным процессом в режиме реального времени через Internet и Intranet.

Версия InTouch 8.0 пакета FactorySuite А2 на платформе ArchestrA компании Invensys объединяет все компоненты FactorySuite А2. В числе новых компонен­тов — сервер приложений Industrial Application Server (IAS). IAS включает БД Gal­axy со средой разработки приложений IDE (Integrated Development Environment) и средой исполнения. IAS обеспечивает сбор и обработку информации в режиме РВ, управление подсистемами алармов и событий, сервисы управления данными и может быть полнофункциональным или распределенным (БД, компоненты, среда разработки и среда исполнения разнесены по рабочим станциям). IAS в отличие от InTouch 7.11 оперирует не с тэгами, а с объектами («аналоговое устройство», «дис­кретное устройство», «платформа», «переключатель» и др.). Использование плат­формы ArchestrA обеспечивает интеграцию IAS, БД IndustrialSQL Server и SCADA- системы InTouch 8.0, сокращая время разработки приложений для автоматизации всего производства.

На технологии ArchestrA основана программная платформа Wonderware System Platform 3.0 для управления производством.

Новая версия In.Tou.ch 9.5 по итогам опроса читателей журналов Control Engineer­ing и Control Magazine признана лучшим программным пакетом в категории «НМ1 и SCADA» [5.3].

InTouch 9.5 имеет ряд преимуществ, среди которых возможность резервирова­ния, новые средства проектирования, дополнительные возможности алармов.

Графический интерфейс пользователя (GUI — Graphical User Interface) позволяет быстро и просто разрабатывать графическое представление процесса.

К числу новых возможностей создания графического интерфейса относится тех­нология SmartSymbols, позволяющая создавать шаблоны графических символов и связывать их с объектами приложения ArchestrA, локальными тегами InTouch с помо­щью удаленных ссылок (Remote Tag Referencing). Используя технологию SmartSymbols пользователь может создавать из набора графических объектно-ориентированных средств стандартизованные библиотеки объектов.

Редактор QuickScript позволяет настроить приложения InTouch в соответствии с требуемой спецификацией. Компонент InTouch Fast Switch предназначен для быстрого переключения из среды разработки в среду исполнения и наоборот простым нажатием клавиши. Для доступа к удаленным тегам или изменения источников данны х для объек­тов приложения ArchestrA введена новая функция сценариев IOSetRemoteReferences.

Архитектура InTouch 9.5 допускает установку SCADA-системы как на отдельном компьютере, так и в клиент-серверной среде. Механизм конфигурации сервера тегов позволяет разработчику назначать один или несколько компьютеров в качестве сер­веров тегов. Динамическая среда разработки сетевых приложений (NAD) позволяет с одного сервера обслуживать приложения InTouch. Для наблюдения за технологиче­ским процессом используется механизм InTouch View.

InTouch 9.5 имеет расширенные возможности визуализации алармов (функции):

• Функция отображения распределенных алармов (Distributed Alarm Display) позво­ляет оператору во время работы выбрать заранее сконфигурированные алармы.

• Функция управления просмотром БД (Database View Control) отображает алар­мы, зарегистрированные в БД.

• Функция управления просмотром алармов (Alarm Viewer Control) является эле­ментом управления ActiveX, позволя ющим просмотр как текущих, так и истори­ческих данных.

Программный пакет InTouch 9.5 является универсальным клиентом FactorySuite для любого программного обеспечения фирмы Wonderware. Он может использовать­ся совместно с Industrial Application Server, IndustrilSQL Server, InTrack, InBatch, DT Analist и другими приложениями.

Новая версия InTouch 10.0 имеет следующие новые достоинства:

• новые независимые от разрешения экрана графические объекты;

• многопользовательская разработка и редактирование разрабатываемого проекта;

• мощный набор графических символов с интегрированными сценариями и сред­ствами связи, графическая анимация и разнообразный инструментарий;

• интеграция с Wonderware System Platform 3.0 с возможностью масштабирова­ния — от одиночного узла с HMI до систем диспетчерского управления в мас­штабе предприятия (до 400 PC и до 1 млн точек ввода/вывода);

• полная совместимость с предыдущими версиями InTouch;

• встроенные средства для согласованной обработки и визуализации качества данных.

В InTouch 10.0 имеется встроенная библиотека символов ArchestrA, включаю­щая более 500 графических символов, которые могут быть модифицированы или ис­пользоваться без изменений. Каждый атрибут графики может быть индивидуально анимирован. ArchestrA символы предоставляют доступ к стандартным элементам управления, таким, как Web-браузеры, компоненты ERP-систем и другие приложе­ния, поддерживающие .NET.

Среда разработки Wonderware Development Studio обеспечивает общую интегри­рованную среду разработки (IDE) для Wonderware System Platform 3.0 и InTouch 10.0. Функция InTouch Fast Switch позволяет осуществить быстрое переключение из среды разработки в среду исполнения и наоборот.

InTouch 10.0 поддерживает мультиэкранный режим и позволяет создавать мно­гоэкранные HMI приложения.

Программное обеспечение InTouchlO.O включает следующий инструментарий по анализу и поиску неисправностей:

• Distributed Alarm Display — предоставляет суммарную информацию по текущим аварийным сигналам;

• Alarm Viewer Control — элемент управления ActiveX, отображающий текущие и исторические аварийные сигналы;

• Database View Control — отображает историческую информацию по аварийным сигналам для анализа событий.

InTouch 10.0 может работать как ОРС-клиент и как ОРС-сервер. Серверы ввода/ вывода от Wonderware предоставляют доступ к данным по технологии ОРС, прото­колу Wonderware SuiteLink или по протоколу Microsoft DDE. Также можно исполь­зовать инструментарий ArchestrA DA Server Toolkit для создания дополнительных серверов.

InTouch 10.0 включает несколько встроенных моделей и функций безопасности:

• систему безопасности с разделением уровней доступа по паролю;

• аутентификацию Microsoft Windows;

• защиту на уровне данных — при установке системной платформы Wonderware System Platform 3.0;

• программное обеспечение InTouch 10.0 Read Only, допускающее только чтение данных.

Предыдущие версии пакета InTouch русифицированы и адаптированы к рос­сийскому рынку. Благодаря программе технической поддержки имеется возмож­ность прохождения курсов обучения по Интернету с использованием обширной онлайновой базы знаний. Число внедрений программного обеспечения InTouch превышает 450 тыс на более чем 100000 объектах. Проекты с применением SCADA-системы InTouch широко используются в различных отраслях промыш­ленности.

Вопросам выбора SCADA-систем, а также описанию структуры, компонентов и характеристик SCADA-систем посвящены работы [5.1, 5.2, 5.4, 5.7, 5.10, 5.15].

SCADA-система PcVue компании ARC Informatique (Франция).

SCADA-система PcVue использует объектную технологию создания приложений и работает под управлением ОС Windows 2000/ХР, Server 2003 как в среде автоном­ной, так и клиент-серверной архитектуры.Среди возможностей PcVue отметим следующие: динамическое конфигуриро­вание, графический интерфейс с использованием архитектуры Document/ View, соз­дание 3D мнемосхем, резервирование сервера со структурированной БД, использо­вание объектно-ориентированной технологии и международных стандартов (DDE, ОРС, ODBC и др.).

Подобно другим SCADA-системам PcVue сохраняет возможности визуализации процесса, создания трендов, алармов, отчетов и расписаний. Возможно создание программ пользователя на языке VBA.

SCADA-система PcVue снабжена обучающей программой и примерами различ­ных проектов.

В состав компонентов ПО помимо SCADA-системы PcVue входят:

• Plant Vue — приложение для небольших производств. Графический интерфейс аналогичен SCADA-системе PcVue. Plant Vue имеет достаточно мощный инстру­мент работы с историческими данными, но в то же время имеет ограниченное число переменных (до 2000), устанавливается только на одной станции. Исполь­зуется, как правило, в локальных системах автоматизации при управлении от­дельными объектами.

• Lon Vue — ПО для управления интерфейсом сети Lon Works (работает под Win­dows). Данные в режиме РВ поступают в Lon Works через ОРС-серверы.

• Data Vue — инструментарий для получения исторических данных, трендов, фай­ла регистрации и отчетов данных от PcVue. Поддерживает форматы PcVue, Ac­cess, Oracle v.8, SQL Server.

• Web Vue — программный продукт, работающий с Web-браузером и обеспечи­вающий удаленное отображение и управление технологическими процессами через Internet или Intranet. Безопасная передача данных осуществляется через SSL-соединение. Последняя версия Web Vue 3.0 предусматривает Web-сервис си­стемы. При этом PcVue выступает в качестве Web-клиента, имеющего удаленный доступ через Internet к Web-серверу с Web Vue.

Графический интерфейс PcVue поддерживает векторные рисунки, импортируе­мые растры, допускает свободное вращение изображений, заливку, изменение цвета и масштаба изображений, копирование и др.

Диаграммы исторических трендов и трендов реального времени могут быть встроены в мнемосхему. При этом допускается масштабирование окна с трендами, одновременное масштабирование оси времени и оси значений, динамическое назна­чение переменных трассам и пр.

Генератор отчетов PcVue позволяет распечатывать отчеты в РВ или из БД. Также могут быть распечатаны или внесены в архив сообщения о тревогах.

Объектно-ориентированная технология использует объектные библиотеки, со­держащие несколько сотен двух- и трехмерных предварительно сконфигурирован­ных объектов (реакторы, вентили, трубопроводы и т. п.). Каждый объект может быть изменен и сохранен либо создан заново в соответствии с требованиями пользова­теля. Все созданные объекты распространяются на все мнемосхемы, в которых они используются.

Коммуникационные возможности PcVue определяются собственным коммуни­кационным менеджером, поддерживающим протокол TCP/IP Для обмена данными в реальном времени с устройствами независимых производителей PcVue действует, как ОРС-клиент. Для создания и выполнения структурированных программ исполь­зуются скрипты на языке Microsoft VBA. При этом имеется возможность обращения к свойствам объектов ActiveX и Java Beans. В мнемосхемы разработчик может встраи­вать компоненты от независимых производителей оборудования.

Интеграция данных от PcVue с MES-приложениями осуществляется с помощью СУБД по интерфейсам ODBC или ADO. Для автоматического конфигурирования БД применяется Smart Generator с использованием интерфейса XML. Генератор поддер­живает среду разработки Unity и CoDeSys.

К новым функциям PcVue 8.10 относятся функция сервера исторических данных (СИД). Новый СИД имеет более высокую производительность, большую безопас­ность, открытость и доступность. Высокая производительность означает сбор дан­ных по событиям со скоростью несколько сотен в секунду. При недоступности БД поток данных направляется в буфер (объем буфера — десятки тысяч переменных), откуда генерируется во временные файлы, которые затем направляются в освобо­дившуюся БД.

Данные СИД доступны различным клиентам благодаря функции репликации (механизм копирования данных из одной БД в другую). Таким образом, если недо­ступен первый сервер БД, то данные направляются во второй, а при освободившемся первом сервере в него направляются данные со второго сервера.

К другим новинкам относятся: возможность отправки через SMTP-сервер по электронной почте сообщений, в том числе тревожных сообщений, службе поддерж­ки компании; возможность представления нескольких мнемосхем в одном окне; им- порт/экспорт текстовых сообщений на разных языках и др.

SCADA-система PcVue используется в промышленности, строительстве, при ав­томатизации зданий и в других областях.