XIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2021

SCADA-системы.

Современные SCADA-системы имеют схожие возможности и принципы функционирования, которые позволяют решить типовые задачи, такие как: диспетчерский мониторинг и сбор данных о протекании технологического процесса, управление при наличии четких алгоритмов и полной формализованной модели объекта управления. Однако, в случае, когда объектом мониторинга и управления является сложная динамическая многопараметрическая система, средств, предоставляемых традиционными SCADA-системами, становится недостаточно.

Необходимость в дальнейшем развитии SCADA-систем при управлении сложными техническими объектами и процессами обуславливается непрерывным возрастанием сложности управляемых объектов и процессов с одновременным сокращением времени, отводимого лицам оперативно-диспетчерского персонала на анализ проблемной ситуации, идентификацию возникшего отклонения от нормального (штатного) режима функционирования объекта, поиск возможных корректирующих решений по воздействию на объект, прогнозирование ситуаций, оценку последствий принимаемых решений и, наконец, выдачу команд на отработку необходимых управляющих воздействий.

Этот процесс требует много времени и высокой квалификации для того, чтобы точно и объективно оценить обстановку. При таком большом объеме информации, одновременно обрушивающейся на оператора, могут возникать ошибки. Анализ мирового опыта показывает, что при совершенствовании технологических процессов и автоматизации процесса принятия решений наиболее перспективным является использование информационных систем, основанных на знаниях, формализуемых в рамках технологии искусственного интеллекта и опыте высококвалифицированных специалистов, накапливаемом в базах знаний экспертных систем. 

Концепция систем поддержки принятия исполнения решений

Актуальной задачей при построении автоматизированных систем реального времени является перенос функций диспетчера по анализу данных, прогнозированию ситуаций и принятию соответствующих решений на компоненты интеллектуальных систем поддержки принятия и исполнения решений (СППИР). Концепция систем поддержки принятия и исполнения решений включает целый ряд средств, объединенных общей целью - способствовать принятию и реализации рациональных и эффективных управленческих решений. СППИР - это диалоговая автоматизированная система, выступающая в качестве интеллектуального посредника, поддерживающего естественно-языковый интерфейс пользователя со SCADA-системой, использующая правила принятия решений и соответствующие модели с базами знаний. Она организует удобный диалог SCADA-системы с пользователем, “ведет” его по этапам анализа информации, распознавания и прогнозирования ситуаций, анализирует параметры технологического процесса, помогает выбрать наилучшие решения в зависимости от возникшей ситуации, реализует их путем выдачи управляющих воздействий, корректируя тем самым ход технологического процесса и оптимизируя его параметры по заданному критерию.

Основными структурными составляющими СППИР являются база знаний и механизм логического вывода. База знаний предназначена для хранения совокупности фактов, закономерностей, отношений (знаний), описывающих проблемную область, и правил, описывающих целесообразные формы структурирования, формализации и преобразования знаний в этой области. 

Механизм логического вывода представляет собой совокупность способов применения правил вывода. Используя текущие или промежуточные исходные данные (факты) и знания из базы знаний, формирует последовательность правил, которые, будучи применены к исходным данным (фактам), полученным от SCADA-системы в результате контроля состояния технологического процесса, приводят к решению конкретной задачи диагностики, прогнозирования и регулирования параметров технологического процесса.

Гибкая открытая структура СППИР позволяет расширять функциональные возможности системы и круг задач, решаемых в процессе ее эксплуатации, а также постоянно повышает точность анализа, прогнозирования, планирования, организации, координации и контроля принимаемых решений за счет использования накапливаемого в базе знаний опыта.

Наличие достаточно полных моделей знаний в конкретной предметной области и постоянный контроль тенденции изменения параметров объекта управления обеспечивает диагностику и прогноз его поведения с высокой степенью достоверности и заданной точности. Существенным отличием предлагаемого подхода является то, что СППИР содержит универсальные программные средства, способные перенастраивать систему на другие объекты управления без изменения ядра программ.

Предлагаемая авторами концепция предполагает не просто создание обособленной экспертной системы обработки данных протекания технологического процесса, а интеграцию интеллектуальной СППИР с АСУ ТП на базе SCADA-системы Trace Mode, что существенно расширяет ее возможности, позволяет получить новый эффект от ее использования и удовлетворить возрастающие запросы разработчиков систем управления.

В новой версии Trace Mode 6 наблюдается расширение функций SCADA от системы диспетчерского контроля и управления технологическими процессами до более дорогостоящего программного продукта - системы управления предприятием с учетом финансового анализа, что согласуется с последними тенденциями на рынке промышленной автоматизации с интеграцией корпоративных функций и выражается в появлении соответствующих исполнительных модулей. 

При этом также возрастает эффект от использования СППИР, интеллектуальные функции по принятию и исполнению решений которой распространяются на все уровни автоматизированной системы управления предприятием (менеджеры нижнего, среднего и высшего звена управления).

Автоматизированная система электрохимической защиты магистральных газопроводов

ООО “Unis trans” предлагает комплексное решение для повышения эксплуатационной надежности и уровня автоматизации средств электрохимической защиты газотранспортной системы в виде автоматизированной системы электрохимической защиты магистральных газопроводов (АС ЭХЗ) “Икар”. АС ЭХЗ предназначена для повышения оперативности сбора, обработки, прогнозирования, планирования и анализа информации о защищенности объектов магистральных газопроводов (МГ) от коррозии и, прежде всего, для обеспечения дистанционного мониторинга и регулирования защитных параметров установок катодной защиты (УКЗ), а также дистанционного мониторинга защитного потенциала “труба-земля” на стационарных электродах равнения (СЭС).

Рис. 1. Структура АС  ЭХЗ магистральных газопроводов

АС ЭХЗ предполагает:

- установку автоматизированных рабочих мест (АРМ) на трех уровнях системы ЭХЗ (линейно-производственные управления (ЛПУ), управления магистральными газопроводами (УМГ) - региональный уровень и административный уровень управления системой ЭХЗ газотранспортной системы) с программным обеспечением, включающем SCADA-систему Trace Mode со встроенной СППИР по диагностике и управлению системой ЭХЗ;

- установку на УКЗ блоков дистанционного контроля и регулирования (БДКР) для повышения уровня автоматизации процессов измерения, сбора, обработки, дистанционного мониторинга и регулирования параметров защиты, диагностики коррозийного состояния трубопроводов;

- развертывание системы передачи данных в составе АС ЭХЗ на основе технических средств GSM-технологии, УКВ-станций и проводной связи.

Структура АС ЭХЗ представлена на рис. 1. БДКР размещаются непосредственно на УКЗ (или в сооружении рядом с УКЗ) и осуществляют измерение защитных параметров УКЗ и стационарных электродов сравнения, связанных с данной УКЗ, а также регулируют значения защитного тока (напряжения, потенциала) по команде непосредственно с АРМ-ЛПУ. 

С нижнего уровня данные измерений параметров ЭХЗ (защитного тока и напряжения УКЗ, защитных потенциалов “труба-земля” на СЭС, дополнительные параметры состояния УКЗ (несанкционированного доступа, температуры, энергозатрат, работоспособности модулей УКЗ и БДКР) поступают на уровень ЛПУ, где расположен АРМ инженера службы ЭХЗ с установленным монитором реального времени (МРВ) Trace Mode, обеспечивающим оперативный уровень представления информации.

Связь АРМ-ЛПУ с БДКР осуществляется с использованием GSM-технологии, УКВ-радиосети или проводной связи. При этом настройка GSM-модемов и УКВ-станций, а также управление потоками сообщений между средствами связи и базой каналов МРВ осуществляется специально разработанным программным обеспечением. 

Вся информация архивируется в локальный архив МРВ и базу данных. В АРМ высшего уровня установлена база данных Oracle, где осуществляется хранение всей технологической информации. Для организации интерфейса построения запросов к данным уровня ЛПУ, а также обеспечения доступа к технологической информации пользователям административного уровня (АРМ-Ц) разработаны специализированные серверы приложений.

АРМ всех уровней завязаны в общую локальную сеть, а количество рабочих мест на каждом уровне может наращиваться. Оперативная (эксплуатационная) и архивная (ретроспективная) технологическая база данных позволяет разработать рекомендации по управлению средствами диагностики и контроля, периодичности контроля, определению мест и участков усиленного контроля, определению участков, требующих первоочередного технического обслуживания или текущего ремонта, выявлению необходимых условий для обеспечения электрохимической защиты трубопровода от коррозии, оптимизации режимов УКЗ в реальном масштабе времени и др.

Этапы разработки и реализации проекта

Исходя из архитектуры системы ЭХЗ и состава решаемых задач, согласно которым необходимо организовать на нижнем уровне АС ЭХЗ автоматический сбор, обработку и архивацию информации о защитных параметрах, было принято решение использовать SCADA-систему в качестве базового программного обеспечения для построения подсистемы решения оперативных задач. 

Выбор был сделан в пользу Trace Mode, в первую очередь, по ценовому критерию, наличию развитых средств визуального представления информации, возможностью встраивания пользовательских ActiveX-компонентов, а также возможности получения постоянной технической поддержки непосредственно от фирмы “АдАстра” и ее представителей в Украине. Критерий обмена данными, который выражался в поддержке Trace Mode GSM-технологий связи, не оказывал особого влияния, поскольку специалистами ООО “Unis trans” ранее уже были разработаны собственные специализированные средства.

Использование Trace Mode позволило значительно сократить финансовые средства на разработку АС ЭХЗ “Икар” ввиду их ограниченности в рамках пилотного проекта, реализация которого проходила в Национальной акционерной компании “Нефтегаз Украина” дочерней компании “Укртрансгаз”, а также сэкономить время и труд программистов для усиления программного обеспечения административного уровня и интеллектуальной поддержки всех уровней АС ЭХЗ.

Рис.2. Мнемосхема АС ЭХЗ нижнего уровня для участка газопровода

На рис. 2 представлена мнемосхема для отдельного участка газопровода. На мнемосхеме показан схематический план расположения МГ, который разделен на контрольные цепи в соответствии с установленными УКЗ. На этом экране отображается обобщенная информация по всем УКЗ, установленным на участке газопровода.

Рис. 3. Мнемосхема для оперативного контроля и управления УКЗ

На рис. 3 показана мнемосхема оперативного контроля и дистанционного регулирования параметров УКЗ. На данной мнемосхеме отображаются значения следующих параметров: защитного тока и напряжения УКЗ, защитных потенциалов с СЭС, полученных от БДКР, а также рассчитанные значения мощности, загруженности по току, загруженности по мощности, рекомендуемые максимальные и минимальные предельные значения защитного потенциала.

Эти же параметры можно наблюдать в графическом виде. С экрана осуществляется выдача команд управления на БДКР для регулирования параметров защиты: тока (напряжения) УКЗ или потенциала “труба-земля” на СЭС.

Основным режимом диалогового взаимодействия пользователей с АС ЭХЗ является режим поддержки принятия и исполнения решений при выработке диагноза и общих рекомендаций (рис. 4).

Рис. 4. Рекомендации по управлению УКЗ, выдаваемые СПСПИР, интегрированной в Trace Mode

Интеграция СППИР в Trace Mode осуществляется с использованием технологии ActiveX и спецификации TMX, которая позволяет получить легкий доступ к базе каналов проекта автоматизации. СППИР используется для поддержки принятия решений ряда конкретных задач по диагностике, мониторингу коррозии газопровода, мониторингу и управлению средствами ЭХЗ и других, например: диагностика и мониторинг коррозии газопровода; мониторинг и выработка рекомендаций по управлению средствами ЭХЗ; определение диапазона значений защитного потенциала и т.п.

Для каждой из задач разработаны соответствующие модели знаний, которые отражают закономерности, нормативную базу и опыт решения данных задач. Использование СППИР осуществляется в трех режимах: автоматическом, вопросно-ответном (диалоговом), алгоритмы действий. В вопросно-ответном режиме оператор может получить ответ на естественном языке на любые заданные системе вопросы из предлагаемого списка по каждой из задач. В диалоговом режиме могут быть получены диагнозы, сформированы рекомендации, выданы экстренные сообщения.

В автоматическом режиме логический вывод запускается автоматически с заданным периодом по выбранным пользователем вопросам (запросам), формируя таким образом отчет.

Поддержка исполнения решений СППИР реализована в режиме алгоритма действий, в котором система в зависимости от возникшей ситуации (например, нештатной) предлагает пользователю алгоритм соответствующих действий, “ведет” его по этапам реализации, осуществляя необходимую информационную и интеллектуальную поддержку решений, заключающуюся в оперативной выдаче необходимой информации и запуску расчетных и логико-аналитических задач. Фактически СППИР синтезирует алгоритм решения задачи в каждой конкретной ситуации, на основе анализа реальных данных.

Кроме того, СППИР имеет режим объяснения, в котором выдается исчерпывающая информация о причинах получения данного ответа: фактов и правил, которые были задействованы в процессе логического вывода.

Главным преимуществом СППИР является ее открытость, которая обеспечивает быструю настройку, адаптацию и модификацию системы к новым условиям применения и задачам.

Вид экрана АРМ-Ц АС ЭХЗ показан на рис. 5, где пользователю предоставляется возможность выбирать любую из задач: просмотр и редактирование данных по объектам системы ЭХЗ и данных обследований; просмотр ситуационного плана трассы МГ с привязкой к цифровой карте, используя геоинформационную подсистему; комплексная оценка степени защищенности МГ по различным аспектам анализа; работа с СППИР и др.

Рис.5. Вид АРМ-Ц АС ЭХЗ административного уровня

Состав комплекса программ АС ЭХЗ для верхних уровней включает:

· подсистему сбора, обработки и отображения информации о результатах дистанционного мониторинга защитных параметров, детальных обследований защитных параметров, состояния изоляционного покрытия, коррозийной агрессивности грунта в потенциально опасных точках и др., для анализа и оценивания состояния защиты объектов МГ от коррозии;

· подсистему поддержки принятия и исполнения решений для системы ЭХЗ;

· подсистему оценивания важности и рисков (опасности) объектов МГ и средств ЭХЗ;

· подсистему планирования и оптимизации выполнения комплексов работ по техническому обслуживанию, ремонту и проектов модернизации объектов МГ.

Рис. 6. Вид подсистемы планирования и оптимизации выполнения комплексов работ

Подсистема планирования и оптимизации выполнения комплексов работ (рис. 6) обеспечивает реализацию следующих функций: определение комплекса работ и формирование сетевого графика; формирование организационной структуры и состава исполнителей работ; имитационное моделирование сетевого графика с учетом параллельно выполняющихся работ и проектов, а также ограниченности ресурсов (исполнителей, технических средств, финансов); детальный анализ план-графика выполнения работ; формирование фактического профиля финансирования; анализ рисковых работ.

Рис. 7. Вид подсистемы оценивания важности и опасности объектов МГ и средств ЭХЗ

Подсистема оценивания важности и рисков (опасности) объектов МГ (рис. 7) предназначена для формирования классов сравниваемых объектов, определения состава значимых свойств для сравнительной оценки объектов между собой и определения векторов важности свойств и важности (приоритета) сравниваемых объектов.

Первым этапом явилась реализация пилотного проекта АС ЭХЗ для НАК “Нефтегаз Украина” дочерней компании “Укртрансгаз” на базе Боярского ЛПУ МГ (УМГ “Киевтрансгаз”).

Специалистами компании ООО “Unis trans” была произведена установка пяти установок катодной защиты с блоками дистанционного контроля и регулирования. Разработанные автоматические УКЗ “Мрия” удовлетворяют разнообразным условиям эксплуатации магистральных газопроводов и промышленных объектов (рис. 8).

Рис. 8. Внешний вид УКЗ "Мрия"

Контроллер БДКР построен на базе процессора C8051F020 (Signal), написание и отладка программ производилась с использованием языка C++ (стандарт IEC 1131-3). Разработка БДКР производилась исходя их требований надежности, компактности и встраиваемости в корпусе УКЗ, а также универсальности для возможности использования для УКЗ других типов. Кроме этого, были развернуты АРМ всех трех уровней с программным обеспечением АС ЭХЗ. За время опытной эксплуатации произведена окончательная отладка комплекса программ оперативного уровня на базе Trace Mode, организовано рабочее место инженера по ЭХЗ ЛПУ МГ “Боярское”, развернуты АРМ в УМГ “Киевтрансгаз” и ДК “Укртрансгаз” с соответствующими программными компонентами АС ЭХЗ.

Внедрение АС ЭХЗ уже на данном этапе позволило достичь эффективности в решении важных задач мониторинга, диагностики и прогнозирования коррозийного состояния газопроводов с целью повышения их эксплуатационной надежности за счет новых технических и программных средств. 

SCADA система TRACE MODE

SCADA TRACE MODE - это высокотехнологичная российская программная система для автоматизации технологических процессов (АСУ ТП), диспетчеризации, телемеханики,  учета ресурсов (АСКУЭ, АСКУГ) и автоматизации зданий.

TRACE MODE работает под Windows ® и Linux ®, используется в более чем в 30-и странах мира, в 48-ми отраслях и имеет наибольшее ( 49000 шт.) число реальных инсталляций в России.

По своей  функциональности давно уже переросла  рамки традиционной SCADA, и тем не менее SCADA это по-прежнему наиболее востребованная ее часть. Помимо обязательных для любой SCADA системы функций TRACE MODE® 6 имеет ряд особенностей, которые выделяют ее из общей массы аналогичных программных продуктов класса SCADA/HMI.

Прежде всего, это единая интегрированная среда разработки, объединяющая в себе более 10 различных  редакторов проекта АСУ ТП и АСУП. Интегрированная среда разработки имеет бесплатную версию. Функции SCADA/HMI в TRACE MODE 6 так органично слиты  с SOFTLOGIC системой программирования контроллеров и экономическими модулями T-FACTORY (MES-EAM-HRM), что зачастую трудно провести между  ними четкую грань. Незаменимым инструментом создания проекта в SCADA системе TRACE MODE 6 является уникальная технология автопостроения. Она позволяет несколькими движениями мыши создать связи между узлами распределенной системы управления (РСУ), между источниками данных SCADA и каналами, создать источники данных по известной конфигурации контроллера и т.п. В состав системы входят бесплатные драйверы для 2502 контроллеров и УСО.

Принцип единого проекта  для распределенной АСУ позволяет  осуществлять прямые привязки между  компонентами разных узлов. Например, можно отобразить значение канала одного узла SCADA на экране другого, не создавая дополнительного канала для связи  между ними. Для программирования алгоритмов управления технологическими процессами в SCADA системе TRACE MODE 6 поддержаны все 5 языков международного стандарта IEC 61131-3. Среди  них есть и визуальные языки - Techno FBD, Techno LD, Techno SFC и процедурные - Techno ST, Techno IL. Такой широкий диапазон средств программирования позволяет специалисту любого профиля выбрать для себя наиболее подходящий инструмент реализации любых задач АСУ ТП и АСУП. Все языки программирования снабжены мощными средствами отладки.

SCADA/HMI система TRACE MODE 6 поддерживает  практически любые форматы данных, в этом она стала более похожа  на универсальную среду визуального  программирования. Помимо привычных  форматов хранения дискретных  сигналов и значений с плавающей  точкой, в этой версии SCADA реализована  поддержка строк, переменных двойной  точности (doublefloat, hex32), а также меток времени (как самостоятельных каналов). Формат отображения значений каналов на мнемосхемах теперь можно указывать в нотации функции printf языка Си, хорошо знакомой всем программистам.

Великолепная трехмерная графика SCADA системы TRACE MODE 6 не оставит  равнодушными даже профессиональных дизайнеров. В то же время графический редактор SCADA удобен и прост в освоении. Графика SCADA уровня TRACE MODE 6 не только эстетична, но и функциональна: любой графический  элемент может менять свои свойства, размеры и положение на экране в реальном времени в зависимости  от параметров, а также служить  кнопкой.

Фотореалистичная графика  в SCADA системе TRACE MODE 6 основана на использовании  OpenGL, поэтому она обладает массой недоступных ранее возможностей.

Объемные фигуры обладают рядом новых свойств:

полупрозрачность;

наложение текстур;

произвольный базовый  цвет;

настраиваемое расположение источника света;

коэффициенты отражения  и рассеивания света;

поворот на произвольный угол (в том числе в реальном времени);

фигурные срезы цилиндров  и труб;

отображение внутренних поверхностей для рисования разрезов емкостей.

Разработчик АСУ ТП на базе SCADA системы TRACE MODE 6 не ограничен в выборе цвета – к стандартной  палитре добавилась возможность  использования пользовательских цветов. Причем цвета можно задавать с помощью палитры RGB или HSV. Для удобства редактирования сложных мнемосхем в графическом редакторе SCADA системе TRACE MODE 6 поддерживаются слои, видимостью которых можно управлять. Более того, видимостью слоев можно управлять в реальном времени. Это позволяет на одной мнемосхеме отображать по желанию пользователя те или иные подсистемы технологического объекта. Например, можно создать поверх плана сооружения несколько схем-слоев: канализация, отопление, электроснабжение, вентиляция, пожарная сигнализация и т.д.; а отображать только то, что нужно в данный момент. В SCADA системе TRACE MODE 6 существенно расширена поддержка внешних графических форматов, анимация и растровые рисунки могут подвергаться произвольной трансформации (поворот, растяжение), причем не только в редакторе, но и динамически. Поддерживается прозрачность фона. Оригинальная технология 3D Fast+ обеспечивает быструю загрузку мнемосхем SCADA/HMI в реальном времени.

 Работать с трендами в SCADA системе TRACE MODE стало значительно проще: тренд сам определяет, откуда брать данные – из архива SIAD/SQL6 или  временного буфера, то есть деления  на архивный тренд и тренд реального  времени больше нет, как нет и  деления на дискретный и аналоговый тренды, все они успешно реализованы  в рамках одного универсального тренда.

 Глубина тренда ограничивается только объемом накопленного архива встроенной промышленной СУБД SIAD/SQL™ 6 по данному параметру. Удобная система навигации позволяет просматривать состояние технологического процесса за произвольный временной интервал, увеличивать выделенный участок тренда, добавлять в процессе работы со SCADA новые перья. На одном тренде с общей полосой прокрутки времени может отображаться неограниченное количество дискретных и аналоговых параметров АСУТП. Для каждого параметра настраивается не только цвет линии, но и ее стиль. Интервалы недостоверности значения параметра, возникающие, например, в случае потери связи SCADA с датчиком, могут отображаться особым цветом и стилем. Точное значение контролируемых параметров в определенный момент времени можно узнать с помощью визира одним нажатием мыши. Внешний вид и набор доступных элементов навигации настраивается индивидуально для каждого тренда. 

В SCADA системе TRACE MODE 6 стал возможен принципиально новый подход к созданию мнемосхем – поддержка всплывающих (Pop-Up) окон. Всплывающие окна SCADA TRACE MODE 6 располагаются поверх окна основной мнемосхемы и служат вспомогательными элементами. Одновременно может быть открыто несколько всплывающих окон, причем с ними можно работать, как с обычными окнами Windows: перемещать, изменять размер, закрывать, переводить на передний план или перекрывать другим Pop-Up окном.  SCADA-TRACE MODE обладает собственным генератором отчетов, позволяющим в реальном времени быстро создавать ясные и полнофункциональные HTML-отчеты. Генератор отчетов встроен в некоторые исполнительные модули (ДокМРВ+), а также существует в качестве выделенного сервера (Сервер документирования). Шаблоны отчетов создаются в Редакторе шаблонов Интегрированной среды разработки SCADA TRACE MODE. Редактор шаблонов - это WYSIWYG инструмент, обладающий широкими возможностями иллюстрирования отчетов, и глубоко интегрированный с системой программирования SCADA TRACE MODE.

 SCADA TRACE MODE 6

Обладает собственной высокопроизводительной промышленной СУБД реального времени SIAD/SQL™ 6 оптимизированной на быстрое сохранение данных. Архивные данные SIAD/SQL™ 6 не только быстро сохраняются, но и подвергаются статистической обработке в реальном времени, а также могут отображаться на мнемосхемах SCADA и использоваться в программах наравне с данными реального времени.

В шестой версии SCADA TRACE MODE технологии горячего резервирования поднялись на новую высоту. Теперь в проекте SCADA можно автоматически создавать не только дублированные (DoubleForce), но и троированные (TriForce) узлы.

Особое внимание в SCADA TRACE MODE 6 уделено возможностям интеграции с базами данных и другими приложениями. Поэтому в эту SCADA встроена поддержка наиболее популярных программных интерфейсов: ODBC, OPC, DDE. Для облегчения настройки взаимодействия с внешними базами данных в интегрированную среду разработки TRACE MODE встроен редактор SQL-запросов. Кроме того, существует возможность подключения компонентов ActiveX, что свидетельствует о высокой степени открытости SCADA-системы TRACE MODE 6. Компания AdAstrAResearchGroup, Ltd уделяет максимум внимания качеству своих программных продуктов, поэтому TRACE MODE стала первой в СНГ и второй в мире SCADA/HMI системой, система разработки и технической поддержки которой сертифицирована на соответствие ISO 9001:2000.

TRACE MODE (произносится «Трэ́йсмо́уд» или «Трэ́йсмо́д») — инструментальный программный комплекс класса SCADA HMI, разработан компанией AdAstraResearchGroup, Москва в 1992 году. Предназначен для разработки программного обеспечения АСУТП, систем телемеханики, автоматизации зданий, систем учёта электроэнергии (АСКУЭ, АИИС КУЭ), воды, газа, тепла, а также для обеспечения их функционирования в реальном времени. Начиная с версии 4.20 (1995) TRACE MODE обладает функциями для программирования промышленных контроллеров. Состоит из инструментальной системы и из набора исполнительных модулей (ран таймов). В Инструментальной системе создается набор файлов, который называется «проектом TRACE MODE». С помощью исполнительных модулей TRACE MODE проект АСУ запускается на исполнение в реальном времени на рабочем месте диспетчера или оператора. Особенностью TRACE MODE является «технология единой линии программирования», то есть возможность разработки всех модулей АСУ при помощи одного инструмента. Технология единой линии программирования позволяет в рамках одного проекта создавать средства человеко-машинного интерфейса, системы учёта ресурсов, программировать промышленные контроллеры и разрабатывать web-интерфейс. Для этого в инструментальную систему TRACE MODE встроены специализированные редакторы.

Среди них:

Редактор графических мнемосхем;

Редактор экранных панелей;

Редактор программ на визуальном языке FBD (стандарт МЭК 6-1131/3);

Редактор программ на визуальном языке SFC (стандарт МЭК 6-1131/3);

Редактор программ на визуальном языке LD (стандарт МЭК 6-1131/3);

Редактор программ на процедурном  языке ST (стандарт МЭК 6-1131/3);

Редактор программ на процедурном  языке IL (стандарт МЭК 6-1131/3);

Редактор шаблонов документов;

Построитель связей с СУБД;

Редактор паспортов оборудования (EAM);

Редактор персонала (HRM);

Редактор материальных ресурсов (MES);

SCADA TraceMode - Это мощный программный комплекс для управления системами автоматизации технологических процессов и производств любой степени сложности и сферы деятельности где возможна автоматизация процессов производства, объединившая в себе продукты класса SOFTLOGIC-SCADA/HMI-MES-EAM-HRM. Масштаб систем автоматизации, создаваемых в TRACE MODE, может быть любым – от автономно работающих управляющих контроллеров и рабочих мест операторов (АРМ), до территориально распределенных систем управления, включающих десятки контроллеров и АРМ, обменивающихся данными с использованием различных коммуникаций – локальная сеть, интранет/интернет, последовательные шины на основе RS-232/485, выделенные и коммутируемые телефонные линии, радиоканал и GSM-сети. Причем, благодаря наличию в составе TRACE MODE 6 компонентов T-Factory, появляется возможность комплексной автоматизации управления как технологическими, так и бизнес-процессами производства для достижения высокой экономической эффективности и быстрого возврата инвестиций.

 TRACE MODE 6 располагает встроенными драйверами, позволяющими подключать более двух тысяч наименований устройств ввода/вывода – программируемых логических контроллеров, удаленного УСО, плат ввода/вывода и промышленных сетей. Поддержка спецификаций OPC DA и HDA, протоколов DDE и NetDDE, а также открытый формат драйвера ввода/вывода и возможность прямого обращения к динамическим библиотекам (DLL) средствами языка программирования ST определяют беспрецедентные возможности по включению в состав систем автоматизации, разрабатываемых в TRACE MODE, разнообразного оборудования и обмену данными с внешними приложениями.

 Классы систем, создаваемых в TRACE MODE 6, могут быть как информационно-измерительные (мониторинга), так и управляющие (НЦУ). Архитектура таких систем в свою очередь может быть, как централизованная, так и распределенная – в зависимости от заданных требований.

Особое место отводится системам, использующих свободно программируемые контроллеры (PC-based и/или PAC-контроллеры), поскольку в этом случае в TRACE MODE 6 применяется единый инструмент создания информационного и математического обеспечения, как для АРМ верхнего уровня, так и для контроллеров, реализующих нижний уровень в иерархии систем автоматизации. Использование технологии авто построения и подход к разработке проекта распределенной системы автоматизации как единого проекта существенно повышают производительность труда разработчиков систем, значительно уменьшая долю рутинных ручных операций и снижая количество ошибок, неизбежных в больших проектах.

Надежный и высокопроизводительный обмен данными между контроллерами и АРМ в TRACE MODE 6 обусловлен использованием логического сетевого протокола I-Net (поверх TCP/IP), или M-LINK – в случае использования последовательных коммуникаций. Хранение и доступ к накапливаемой информации реализуется через мощную систему архивирования технологических параметров СУБД РВ SIAD 6.

 Динамические характеристики и надежность создаваемого в TRACE MODE 6 программного обеспечения АРМ и контроллеров позволяют применять разработанные системы автоматизации в таких отраслях промышленности как нефтехимия, металлургия, энергетика, машиностроение, коммунальное хозяйство, пищевая промышленность, транспорт, а также при проведении научных  исследований.

 К основным достоинствам новой версии следует отнести:

- простота освоения;

- разнообразие подходов к проектированию;

- интегрированная среда разработки;

- насыщенность готовыми решениями;

- мощные механизмы тиражирования готовых решений;

- расширенное авто построение проекта;

- многопользовательская система разработки.

Основные возможности и технологии пакета SCADA TraceMode 6.06:

- единый механизм обмена данными всех модулей системы;

- расширенные возможности создания систем с горячим резервом – дублированные и триерованные системы создаются и настраиваются автоматически;

- поддержка большинства существующих типов данных;

- полная поддержка всех языков стандарта МЭК 61131-3;

- единый вычислитель для всех языков и всех исполнительных модулей;

- поддержка исполнения программ в графических клиентских модулях;

- новый архив SIAD6. На порядок увеличена скорость выборки, сокращен объем, увеличено число архивируемых параметров;

- мощный построитель запросов к базам данных;

- поддержка нейтив-драйверов основных СУБД;

- специализированные типы объектов для MES, EAM, HRM;

- новая фотореалистичная объемная графика с функцией прозрачности;

- огромные библиотеки готовых решений;

- поддержка цветовых схем;

- встроенные статистические функции на основе архивных данных (на стороне сервера);

- обмен по GSM – поддержка GPRS.

SCADA PcVue

Архитектура SCADA-пакета PcVue ориентирована на создание систем диспетчерского контроля и управления различного масштаба, начиная от автономных операторских мест и кончая распределенными АСУ, в которых задействованы сразу несколько рабочих станций, объединенных в сеть. Архитектура клиент-сервер и обмен данными между станциями являются  базисными для PcVue. Как результат этого, версия  PcVue v8.1 (последняя на сегодняшний день) является гибким решением для диспетчеризации в области АСУ ТП и централизованного управления зданием или инфраструктурой. Достигая промышленных стандартов надежности и производительности, это решение удовлетворяет запросы как приложений для простых одиночных станций, так и клиент-серверных приложений с возможностями избыточности и безопасности (рис. 1). 

Рис. 1. Пример архитектуры PcVue: резервирование серверов, клиентов и промышленных сетей

Когда PcVue используется в сетевом многостанционном приложении, он использует базу данных с поддержкой удаленного доступа. Переход от автономной конфигурации к распределенной архитектуре в сети Ethernet TCP/IP с избыточными серверами данных столь же прост, как и регистрация в сети. Используя встроенную поддержку избыточности, PcVue позволяет гарантировать непрерывность сбора данных в случае отказа отдельных системных компонент. PcVue также поддерживает дублированные сети и для оборудования, подключенного  к полевым шинам, и для станций PcVue. Пример реализованной распределенной системы с дублированием элементов и двухэкранными рабочими местами операторов показан на рис. 2. Каждый компонент и каждая станция в конфигурации имеют признак состояния достоверности, который позволяет упростить диспетчеризацию работоспособности системы в режиме реального времени. 

Рис. 2. Пример применения PcVue: распределенная система

целлюлозно-бумажного комбината Condat (Франция)

Централизованное и динамическое конфигурирование

Управление многостанционными системами требует, чтобы современные инструменты гарантировали когерентность данных конфигурации и развертывания на всех станциях, особенно для географически распределенных приложений. Централизованное конфигурирование PcVue гарантирует управление и трассируемость различных версий приложений и их модификаций. Также поддерживается автоматическое обновление станций, которые составляют управляющую систему. При каждом запуске станции в сети PcVue автоматически выполняет проверки непротиворечивости версий в использовании. Все аспекты конфигурации, включая графический интерфейс, структурированную базу данных и даже промышленные и межстанционные коммуникации, могут быть изменены и введены в действие в режиме онлайн, в то время как SCADA-система продолжает работать. Можно изменять представление процесса одновременно с управлением установкой, обнаружением тревог и организацией исторических данных. Как только изменения введены в действие, они могут быть широковещательно переданы всем станциям, выполняющим приложение.  

Библиография

Лопатин А.Г., Киреев П.А. Методика разработки систем управления на базе SCADA системы Trace Mode.

Андреев Е.Б. Современные технологии автоматизации.

Пачкин С.Г. Интегрированные системы проектирования и управления.

Федорович О.Е., Прохоров А.В., Головань К.В. Системы промышленной автоматизации на основе технологии SCADA.

Маркарян Л.В. Компьютерные технологии управления с применением SCADA-системы TRACE MODE 6.

Код для цитирования: Скопировать