103 Проектирование SCADA-системы на базе пакета GENIE и контроллеров ADAM-4000

1.      SCADA – система

АСУ ТП в большинстве случаев являются системами организационно-техническими, что означает наличие функций, выполняемых человеком (оператором). Взаимодействие между оператором и технологическим процессом осуществляется с помощью программного обеспечения, получившего общее назначение SCADA.

«SCADA – система» (Supervisory Control And Data Acquisition System) – система сбора данных и оперативного диспетчерского управления. В названии присутствуют две основные функции, возлагаемые на SCADA – систему:

-         сбор данных о контролируемом технологическом процессе;

-         управление технологическим процессом.

Функции, которые возлагаются на любую SCADA – систему, независимо от того, является она широко тиражируемым продуктом известной компании  или создана специалистами отдела АСУ ТП предприятия для своих конкретных нужд, следующие:

-         прием информации о контролируемых технологических параметрах от контроллеров нижних уровней и датчиков;

-         сохранение принятой информации в архивах;

-         вторичная обработка принятой информации;

-         графическое представление хода технологического процесса, а также принятой и архивной информации в удобной для восприятия форме;

-         прием команд оператора и передача их в адрес контроллеров нижних уровней и исполнительных механизмов;

-         регистрация событий, связанных с контролируемым технологическим процессом и действиями персонала ответственного за эксплуатацию и обслуживание системы;

-           оповещение эксплуатационного и обслуживающего персонала об обнаруженных  аварийных событиях, связанных с контролируемым технологическим процессом и функционированием программно-аппаратных средств АСУ ТП с регистрацией действий персонала в аварийных ситуациях;

-         формирование сводок и других отчетных документов на основе архивной информации;

-         обмен информацией с автоматизированной системой управления предприятием или с так называемой, комплексной автоматизированной системой (КАС);

-         непосредственное автоматическое управление технологическим процессом в соответствии с заданными алгоритмами.

Таким образом SCADA-система собирает информацию о технологическом процессе, обеспечивает интерфейс с оператором, сохраняет историю процесса и осуществляет автоматическое управление процессом в том объеме, в котором это необходимо.

Перечисленные ранее функции могут выполняться набором прикладных программ, разработанных на практически любом языке высокого уровня общего назначения. Причем, по быстродействию, ресурсоемкости и другим показателям эффективности программного обеспечения такие программы могут даже опережать аналогичное ПО, созданное с помощью специализированных инструментальных SCADA-систем. Но инструментальные SCADA-системы позволяют значительно ускорить процесс создания ПО верхнего уровня АСУ ТП, не требуя при этом от разработчика знаний современных процедурных языков программирования общего назначения.

Помимо этого SCADA-системы имеют набор специфических механизмов обмена данными с аппаратурой ввода-вывода и встроенную поддержку устройств ввода-вывода, что упрощает реализацию поддержки как имеющихся на объекте, так и вновь появившихся, контроллеров и устройств связи с объектом (УСО).

 

2. Состав и архитектура пакета GENIE

 

Пакет GENIE является инструментальным средством для создания программного обеспечения сбора данных и оперативного диспетчерского управления (SCADA), исполняющегося в среде Windows95 и Windows98.

Пакет GENIE состоит из двух основных программных модулей: Построитель стратегий GENIE (GENIE.EXE) и Исполнительная среда GENIE (GWRUN.EXE). Построитель стратегий используется для проектирования и тестирования проектов, называемых стратегиями, а Исполнительная среда – только для исполнения стратегий.

Кроме того, в составе пакета имеется программа установки и настройки устройства ввода/вывода и различных УСО, а также набор динамически компонуемых библиотек (DLL), выполняющих различные функции в процессе разработки и выполнения программного обеспечения.

GENIE имеет модульно-ориентированную и открытую интегрированную архитектуру. Открытость архитектуры позволяет легко реализовывать взаимодействие GENIE с другими приложениями для совместного доступа к данным во время исполнения стратегий.

Под стратегией понимается это совокупность одной или нескольких задач вместе с одной или большим количеством экранных форм. Задача, экранная форма являются основными элементами, используемыми при проектировании стратегий.

Задача представляет собой набор функциональных блоков, отображаемых в окне задачи в виде пиктограмм. Экранная форма представляет собой набор элементов отображения и элементов управления. Пиктограммы функциональных блоков и элементов отображения управления являются стандартными “кирпичиками” для построения стратегий (программного обеспечения АСУ ТП).

Соединение между функциональными блоками в процессе разработки стратегии могут устанавливаться посредством  видимых и невидимых связей. Соединения между пиктограммами блоков являются видимыми в окне Редактора задач. Соединения между пиктограммами блока и элементами отображения невидимы. Поэтому они называются связями. Каждая задача и экранная форма имеют собственные параметры. В первые созданная новая задача или новая экранная форма имеют заданные по умолчанию параметры, которые могут быть изменены пользователем в соответствии с требованиями алгоритма. К параметрам задачи относятся как период сканирования (интервал времени между текущим и следующим вызовом задач на исполнение), эффективный интервал исполнения (абсолютное время выполнения задачи), метод запуска и метод завершения. Минимальный период сканирования задачи, а значит, и связанных с ней параметров составляет 55 мс. Экранная форма имеет такие параметры, как имя, стиль отображения окна, состояние и др. (рис.1).

Построитель стратегий GENIE предоставляет в распоряжение пользователя  редактор задач, форм отображения и редактор отчета. Указанные редакторы используются для создания, отладки и модификации задач и экранных форм. Поскольку в рамках одной стратегии может присутствовать несколько задач, то имеется возможность создания множества окон в Редакторе задач. По той же самой причине возможно создавать множество окон в Редакторе форм отображения для редактирования множества экранных форм.

ПРИМЕЧАНИЕ. Запуск пакета GENIE ведется исполнением Пуск / Программы / Advantech GENIE DEMO / Построитель стратегий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1

2.1. Редактор задач

 

При разработке приложения сбора данных и управления пользователем создается блок-схема стратегии. Для этого необходимо  выбрать объекты (пиктограммы функциональных блоков) из набора инструментов Редактора задач и соединить их проводниками для передачи данных от одного блока к другому.

В Редакторе задач (TASK) имеется набор инструментов, который содержит базовые функциональные блоки. Каждый функциональный блок предназначен для выполнения соответствующей встроенной функции обработки данных, поступающих от аппаратуры или вводимых пользователем.

Набор инструментов Редактора задач помимо пиктограмм функциональных блоков, с помощью которых строится алгоритм создаваемой стратегии, содержит инструменты для редактирования стратегии и установления связей между функциональными блоками.

Меню Редактора задач содержит набор команд, предназначенных для выполнения файловых операций, редактирования стратегии, настройки устройств ввода-вывода, запуска стратегии на исполнение, просмотра стратегии и манипуляций с окнами.

Меню Редактора задач содержит следующее: Файл, Правка, Настройка, Вид, Окно, Запуск, Порядок.

Меню Файл содержит команды, позволяющие открывать, сохранять, закрывать, печатать и создавать файлы стратегии GENIE.

Меню Правка содержит команды, позволяющие выполнять операции редактирования функциональных блоков стратегии GENIE. Перед выполнением любой команды меню Правка функциональные блоки, подлежащие редактированию, должны быть выделены.

Меню Настройка содержит команды, позволяющие выполнять установку, настройку или удаление устройств ввода-вывода, настройку параметров задач, входящих в стратегию, а также настройку параметров исполнительной среды GENIE. Для установки и настройки устройства ввода-вывода с помощью программы Device Installation, выберите строку Устройства... в меню Настройка. На экране монитора появится диалоговая панель Установка и настройка устройств ввода-вывода (рис.2).

Рис.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выберите в списке Установленные устройства диалоговой панели Установка и настройка устройств ввода-вывода название ранее установленного устройства и нажмите кнопку Настройка... На экран монитора будет выведена диалоговая панель, предназначенная для настройки параметров выбранного устройства (рис.3).

 

Рис.3

Выберите в списке Подключенные устройства название нужного модуля и нажмите кнопку Порт… для настройки параметров последовательного порта.

Кнопка Настройка… позволяет установить параметры модуля.

Кнопка Удалить производит удаление модуля из списка подключенных устройств.

Для добавления нового модуля нажмите кнопку Далее>> и выберите из списка Список устройств (рис.4) название добавляемого модуля и нажмите кнопку Добавить.

 

 

Рис.4