Диспетчерские пункты управления (MTU)

Главной тенденцией развития MTU (диспетчерских пунктов управления) является переход большинства разработчиков SCADA-систем на архитектуру «клиент-сервер», состоящую из следующих функциональных компонентов.

1. User (Operator) Interface (интерфейс пользователя/оператора) исключительно важная составляющая SCADA-систем. Для нее характерны:

1) поддержка нескольких наиболее распространенных платформ;

2) все более возрастающее влияние Windows NT/2000;

3) использование стандартных средств и возможностей графического интерфейса пользователя;

4) применение технологий объектно-ориентированного программирования: DDE, OLE, ActiveX, OPC, DCOM;

5) стандартные средства разработки приложений, наиболее популярным среди которых является Visual Basic for Applications (VBA), Visual C++;

6) появление коммерческих вариантов программного обеспечения класса SCADA для широкого спектра задач.

Применение технологий ActiveX и DCOM позволяет интерфейсу пользователя использовать виртуальные объекты, созданные сторонними разработчиками. В результате происходит расширение возможностей по построению и оптимизации человеко-машинного интерфейса.

2. Data Management (управление данными). Характерен отход от узкоспециализированных баз данных в сторону поддержки большинства корпоративных реляционных баз данных (Microsoft SQL Server, Oracle). Функции управления данными и генерации отчетов осуществляются стандартными средствами SQL. Эта независимость данных отделяет функции доступа и управления данными от целевых задач SCADA, что позволяет легко разрабатывать дополнительные приложения по анализу и управлению данными.

3. Networking & Services (сети и сетевые службы). Наблюдается переход к использованию стандартных сетевых технологий и протоколов. Службы сетевого управления, защиты и управления доступом, мониторинга транзакций, передачи почтовых сообщений, сканирования доступных ресурсов (процессов) могут выполняться независимо от системы SCADA, разработанной другим поставщиком.

4. Real-Time Services (службы реального времени). Их развитие характеризуется освобождением MTU от нагрузки перечисленных выше компонентов, что дает возможность сконцентрироваться на требованиях производительности для задач реального и квази-реального времени. Данные службы представляют собой быстродействующие процессы, которые управляют обменом информацией с RTU и SCADA, осуществляют управление резидентной частью базы данных, оповещение о событиях, выполняют действия по управлению системой, осуществляют передачу информации о событиях на интерфейс пользователя (оператора).

Операционные системы

Несмотря на продолжающиеся споры среди специалистов по системам управления на тему, что лучше - UNIX или Windows NT, рынок однозначно сделал выбор в пользу последней. Решающими для быстрого роста популярности Windows NT стала ее открытая архитектура и эффективные средства разработки приложений, что позволило многочисленным фирмам-разработчикам создавать программные продукты для решения широкого спектра задач.

Рост применения Windows NT в автоматизированных системах управления обусловлен в значительной степени появлением ряда программных продуктов, которые позволяют использовать ее в качестве платформы для создания приложений в системах реального времени, а также во встраиваемых системах, т.е. в качестве ОС контроллеров. Наиболее известными расширениями реального времени для Windows NT являются продукты компаний VenturCom, Nematron, RadiSys.

Решения фирмы VenturCom стали стандартом де-факто для создания ответственных приложений жесткого реального времени на платформе Windows NT. При разработке интерфейса для приложений реального времени разработчики фирмы пошли по пути модификации модуля Windows NT слоя аппаратных абстракций (HAL - Hardware Abstraction Layer), отвечающего за выработку высокоприоритетных системных прерываний, мешающих задаче осуществлять управление в жестком реальном времени. Программный продукт Component Integrator компании VenturCom является средством ускоренной разработки и внедрения приложений реального времени для Windows NT; он поставляется в виде интегрированного пакета, состоящего из инструментов для создания встраиваемых приложений (ECK - Embedded Component Kit) и собственно расширений реального времени (RTX 4.1), позволяющих приложениям, создаваемым для работы под Windows NT, работать в режиме реального времени.

Компания RadiSys применила другой подход к разработке расширений реального времени: Windows NT загружается как низкоприоритетная задача под хорошо проверенной и известной вот уже более двадцати лет операционной системой реального времени iRMX. Все функции обработки и управления реального времени выполняются как высокоприоритетные задачи под iRMX, изолированные в памяти от приложений и драйверов Windows NT механизмом защиты процессора.

Данный подход имеет преимущество по сравнению с решением VenturCom, связанное с тем, что задача реального времени не зависит от работы Windows NT. В случае сбоя или катастрофической системной ошибки в работе Windows NT управляющая задача реального времени будет продолжать работать. Это решение позволяет информировать основную задачу о проблемах, возникших в работе NT, и оставлять только за ней право продолжения работы или остановки всей системы (см. рис. 39).

Рис. 39. Разделение задач реального и квази-реального времени.

Следует отметить, что в SCADA-системах требование жесткого реального времени (т.е. способность отклика/обработки событий в четко определенные, гарантированные интервалы времени) относится, как правило, только к удаленным терминалам (RTU); в диспетчерских пунктах управления (MTU) происходит обработка данных и управление событиями (процессами, объектами) в режиме мягкого (квази- ) реального времени.