ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И...

В.А. Глушец, А.А. Руппель, Р.В. Сухарев

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Учебное пособие

Омск 2009

2

Федеральное агентство по образованию ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная

академия (СибАДИ)»

В.А. Глушец, А.А. Руппель, Р.В. Сухарев

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Омск СибАДИ

2009

3

УДК 681.324 ББК 32.988я22

Г 55

Рецензенты:

д-р техн. наук, проф. В.Г. Хомченко (ОмГТУ);

канд. техн. наук, доц. А.А. Руппель (ИФ НГАВТ)

Работа одобрена редакционно-издательским советом академии в качестве учебного пособия для студентов специальности 220301 «Автоматизация техноло-гических процессов и производств (строительство)» изучающих дисциплину «Ин-тегрированные системы проектирования и управления».

Глушец В.А., Руппель А.А., Сухарев Р.Ю. Г 55 Интегрированные системы проектирования и управления: Учебное

пособие для студентов специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (строительство)». – Омск: СибАДИ, 2009. 153с.

ISBN 978-5-93204-527-5

Учебное пособие предназначено для студентов всех форм обучения по спе-циальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (строительство)», изучающих дисциплину «Интегрированные системы проектиро-вания и управления».

Разработано в соответствии с требованиями Государственного образователь-ного стандарта по направлению 657900 «Автоматизированные технологии и произ-водства».

Табл.:11. Ил.:68. Библиогр.: 8 назв.

ISBN 978-5-93204-527-5 © ГОУ «СибАДИ», 2009

© В.А. Глушец, 2009

4

Оглавление

Раздел 1. ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И

УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВАМИ ОТРАСЛИ .................................................6

1.1. Основные понятия интегрированной системы проектирования и

управления (ИСПиУ)...........................................................................................6

1.2. Основные достоинства применения ИСПиУ.............................................7

1.3. Базовые составляющие ИСПиУ и их функции..........................................8

1.4. Структура типовой ИСПиУ ......................................................................11

1.5. Маршрут движения проектируемого изделия по ИСПиУ ......................12

Раздел 2. CALS-ТЕХНОЛОГИЯ КАК СРЕДСТВО ИНТЕГРАЦИИ СИСТЕМ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ...............................................................16

2.1. Основные понятия CALS-технологий......................................................16

2.2. Структура CALS-системы математическое, организационное и

программное обеспечение.................................................................................21

2.3. Основные этапы жизненного цикла промышленных изделий и системы их

автоматизаций....................................................................................................23

2.4. Принципы построения информационных объектов ................................24

Раздел 3. SCADA-СИСТЕМЫ, ИХ ФУНКЦИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ

ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ,

ДОКУМЕНТИРОВАНИЯ, КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ

ПРОИЗВОДСТВАМИ ОТРАСЛИ ..........................................................................29

3.1. АСУ ТП и диспетчерское управление......................................................29

3.2. Компоненты систем контроля и управления и их назначение................32

3.3. Разработка прикладного программного обеспечения СКУ. Выбор пути и

инструментария .................................................................................................36

3.4. Характеристики существующих СКУ......................................................38

Раздел 4. СТРУКТУРА SCADA-СИСТЕМ. ФУНКЦИИ ПОДСИСТЕМ..............42

4.1. Графический интерфейс............................................................................42

4.2. Организация взаимодействия с контроллерами........................................44

5

4.3. Алармы и события ......................................................................................48

4.4. Тренды в SCADA-системах........................................................................52

4.5. Встроенные языки программирования ......................................................53

4.6. Базы данных................................................................................................55

4.7. IndustrialSQL Server компании Wonderware ..............................................60

4.8. Характеристика РБД IndustrialSQL Server. Функциональные возможности

………………………………………………………………………………..63

4.9. Сетевые решения .... ………………………………………………………..68

4.10. Стратегия клиентских приложений от Wonderware................................75

Раздел 5. ОПИСАНИЕ ПАКЕТА GraphWorX32 SCADA-СИСТЕМЫ GENESIS84

5.1. Основные сведения.....................................................................................83

5.2. Создание и редактирование объектов........................................................90

5.3. Библиотека символов .................................................................................93

5.4. Установление соединений с источниками данных ...................................98

5.5. Динамизация объектов .............................................................................117

Библиографический список...................................................................................153

6

Раздел 1. ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВА-

НИЯ И УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВАМИ ОТРАСЛИ

1.1. Основные понятия интегрированной системы проектирования

и управления (ИСПиУ)

Интегрированной системой проектирования и управления (ИС-ПиУ) называется система, объединяющая в себе систему проектирова-ния новой и модернизации существующей продукции предприятия и систему управления созданием и реализацией этой продукции.

Общая концепция ИСПиУ состоит в том, что все виды систем управления предприятия, как например: экономической деятельности (анализа рынка, закупки материалов, сбыта продукции и т.д.); процесса изготовления определенного вида продукции предприятия; проектиро-вания продукции или технологического процесса ее изготовления, об-ращаются к единой базе данных для получения информации, необходи-мой для принятия решения на конкретном уровне управления.

Например, система автоматизированного проектирования (САПР), функционирующая в рамках отдела проектирования, обращается в базу данных групповых технологий при появлении технического задания от-делу на проектирование новой марки продукции или совершенно ново-го вида продукции. Суть такого обращения сводится к поиску аналогичных по свойствам и характеристикам деталей или даже целых узлов и устройств, ранее спроектированных в процессе создания некой продукции. При совпа-дении требований к новой детали и характеристик существующей детали по-является возможность использовать проектную документацию на эту деталь и не тратить время на ее проектирование вновь.

Пример из несколько иной области: для того чтобы иметь возмож-ность проектировать и изготовлять продукцию, используя преимущест-ва новейших технологий и в соответствии с ограничениями производст-венных мощностей и возможностей предприятия, конструкторская группа или отдел имеют доступ в оперативном режиме к самым свежим данным о новейших технологиях производства, испытаний, проектиро-вания и моделирования, а также к данным о возможностях производст-венного оборудования предприятия. При возможности применения но-вых технологий производства и при отсутствии необходимых для реа-лизации этих методов, производственного оборудования конструктор-ская группа или отдел может оформить заявку на покупку нового обо-

7

рудования с пояснительной запиской, обосновывающей необходимость такой покупки. Также в процессе проектирования появляются трех- и двухмерные модели деталей и их сборок, различные виды математиче-ских и имитационных моделей и т.д., которые вносятся в общую базу данных предприятия.

Еще пример из технологической подготовки производства: после завершения процесса проектирования новой продукции группа техноло-гической подготовки к производству может использовать модели про-дукции, полученные в процессе ее проектирования, при проектировании технологического процесса ее производства для станков с ЧПУ и об-служивающего их оборудования (транспортных систем и роботов-манипуляторов).

Пример для систем управления производством: для систем управ-ления производством самого низкого (локального) уровня программных систем управления, реализующих определенные алгоритмы изменения технологических параметров производства и задающие их текущие зна-чения для систем, обеспечивающих стабилизацию этих параметров, не-обходима определенная информация о технологическом процессе про-изводства, которую они могут получать из общей базы данных пред-приятия.

В приложении к задаче строительства дорог может быть приведен такой пример: карта дороги из технического задания делится на типо-вые участки. При этом технология изготовления таких типовых участ-ков уже прописана в базе данных групповых технологий, известны ви-ды, марки и количество соответствующих дорожных машин, применяе-мые материалы и т.п.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение ИСПиУ. 2. В чем состоит концепция ИСПиУ? 3. Дайте один пример применения ИСПиУ.

1.2. Основные достоинства применения ИСПиУ

Обмен информацией между различными составляющими автома-тизированных систем проектирования и управления имеет место и при несоблюдении основных принципов ИСПиУ, но при их применении

8

обеспечиваются наибольшая гибкость, повышение скорости и умень-шение, вплоть до исключения, ошибок и потерь при передаче информа-ции между системами проектирования и управления. Также существен-но увеличивается объем перерабатываемой информации, особенно для систем автоматизированного проектирования продукции и технологии ее изготовления.

Таким образом, основными достоинствами применения ИСПиУ являются:

1. Гибкость протекания информационных процессов в системе автоматизированного проектирования и автоматизированного или (если это возможно) автоматического управления производством, заключаю-щаяся в простоте организации информационных каналов – при сущест-вовании единой базы данных предприятия достаточно создать лишь корректный запрос этой базе данных.

2. Повышение скорости обмена информацией – скорость процес-са протекания электрического сигнала по проводам неизмеримо выше, чем скорость передвижения курьера с папкой бумаг, и более эффектив-но, чем осуществление телефонного разговора, поскольку системы се-тевого общения позволяют передавать зрительные образы.

3. Уменьшение количества ошибок при передаче информации, вплоть до их полного отсутствия, при исключении человеческого фак-тора при организации информационного обмена.

4. Также следствием трех предыдущих достоинств является по-вышение объема перерабатываемой системой проектирования инфор-мации, обусловленное увеличением скорости ее передачи и уменьшени-ем количества ошибок при ее передаче.


1. Назовите четыре достоинства применения ИСПиУ. 2. Обоснуйте одно из четырех достоинств применения ИСПиУ.

1.3. Базовые составляющие ИСПиУ и их функции Базовыми составляющими ИСПиУ являются: 1. Система автоматизированного проектирования (САПР), основ-

ной задачей которой является автоматизированное проектирование с

9

использованием ЭВМ, которое невозможно без имитационного модели-рования деталей и их сборок в цифровом представлении.

Эта составляющая включает в себя следующие основные возмож-ности:

- параметрическое программирование, целью которого является автоматизация процесса создания детали с определенными (требуемы-ми) параметрами;

- трехмерное поверхностное и каркасное представление (модели-рование), а также твердотельное моделирование (которое является на настоящий момент основным при геометрическом трехмерном модели-ровании).

2. Автоматизированная система инженерного обеспечения (АСИО), основной задачей которой являются анализ и имитация, с ис-пользованием моделей, полученных в процессе моделирования в рамках САПР, а также обеспечение анализа технологических моделей произ-водства продукции.


- прочностной анализ методом конечных элементов, включая учет нелинейности характеристик материалов;

- кинематический и динамический анализ движущихся сборок любой сложности;

- тепловой и электромагнитный анализ; - анализ электронных и электрических силовых схем; - анализ литейных форм; - анализ технологических процессов; - испытание опытных образцов; - поддержка заказных данных по новейшим технологиям. 3. Система автоматизированной подготовки чертежной и тексто-

вой проектной документации (САПЧ), основной задачей которой явля-ется автоматизированная подготовка двухмерной чертежной и тексто-вой проектной документации, используя модели, разработанные в САПР.


- двухмерное черчение с использованием трехмерных моделей, разработанных в САПР;

10

- подготовка и коррекция существующей текстовой проектной документации, отвечающей требованиям соответствующих стандартов;

- распечатка проектной документации; - архивирование готовой проектной документации; - подготовка материальных ведомостей. 4. Автоматизированная система технологической подготовки

производства (АСТПП), основной задачей которой является разработка или подготовка технологического процесса изготовления конкретных деталей с учетом возможностей существующего оборудования.


- расчет траекторий движения инструмента для станков с ЧПУ; - постпроцессирование; - программирование роботов-манипуляторов; - проектирование процесса движения изготавливаемой детали че-

рез ГПС (точки перекладки с транспортных лент на станки с ЧПУ робо-тами-манипуляторами).

5. Гибкая производственная система (ГПС), основной задачей ко-торой является производство продукции различной номенклатуры.


- транспортирование материалов; - системы роботов-манипуляторов; - конвейерные линии (транспортные системы цеха); - станки с ЧПУ; - систему контроля качества производства (может быть станок с

ЧПУ, оборудованный измерительным инструментом). 6. Автоматизированная система управления предприятием

(АСУп), основной задачей которой являются: экономически обоснован-ное производство (и при необходимости – проектирование) определен-ное требуемым сбытом объема конкретной продукции с обеспечением необходимого для этого процесса объемом материала.


- систему поддержки материальных ведомостей; - контроль материальных запасов; - поддержку заказов на сбыт;

11

- анализ рынка с выводом о необходимости изготовления той или иной продукции или, при необходимости, проектирования новой про-дукции;

- календарное планирование производства; - систему оптимизации ресурсов.


1. Назовите шесть базовых составляющих ИСПиУ. 2. Назовите основные возможности одной из базовых составляющих ИСПиУ.

1.4. Структура типовой ИСПиУ Структуру типовой ИСПиУ можно представить (рис.1) в виде

шести основных подсистем, взаимодействующих между собой с помо-щью взаимосвязей: 1 – трехмерная модель (твердотельная, каркасная или поверхностная – в зависимости от назначения модели); 2 – требова-ние на перепроектирование (при невозможности изготовления – от АСТПП к САПР или при непрохождении одного из видов анализа – от АСИО к САПР); 3 – данные о новейших средствах и методиках проек-тирования, моделирования и технологиях производства; 4 – проектные сообщения о необходимых коррекциях в проектной документации; 5 – проектная документация; 6 – сведения о технологическом процессе; 7 – материальные ведомости; 8 – информация о состоянии рынка; 9 – ка-лендарное планирование производства и работы оборудования; 10 – данные о используемом в ГПС оборудовании; 11 – технологический процесс; 12 – данные для автоматов проверки качества производимой продукции; 13 – требование на разработку новой продукции или новой марки уже существующей продукции, обладающей новыми функциями и возможностями; 14 – выпускаемая продукция.

12

Рис. 1. Структура типовой ИСПиУ

Контрольные вопросы 1. Приведите структуру типовой ИСПиУ. 2. В каких базовых составляющих используется трехмерная модель объекта? 3. Что является входом, а что выходом для типовой ИСПиУ?

1.5. Маршрут движения проектируемого изделия по ИСПиУ Ключевые позиции при движении проектируемого изделия по

ИСПиУ: 1. Требование на разработку новой продукции или модернизацию

уже существующей продукции (в АСУп). На этом этапе происходит «рождение» идеи новой продукции и

описываются основные ее характеристики, возможности и присущие ей функции. Вывод о необходимости разработки новой продукции делает-ся на основании анализа рынка аналогичной продукции, часто – с осу-ществлением технико-экономического расчета, обосновывающего эко-номическую эффективность производства этого вида или типа продук-ции.

Например: при анализе рынка mp-3 плееров делается вывод о том, что в данный момент на рынке не достает модели с широкоформатным

САПР

АСИО

САПЧ

АСТПП

ГПС

АСУп

1

1

1

2

2

3

3 4

5

6

6

7

9 8

10 11 12

13

14

13

экраном, позволяющим поддерживать технологии плэй-листа (play-list). При этом анализ прессы показал, что такая же идея начинает вопло-щаться в жизнь еще двумя фирмами, причем выпуск таких моделей mp-3 плееров начнется, по их анонсам, через 6 месяцев. Специалисты АСУп связываются со специалистами отделов САПР и АСИО, которые прихо-дят к выводу о возможности начать изготовление требуемой продукции уже через 4 месяца, используя информацию о том, что осуществление похожей задачи применительно к сотовым телефонам заняло 5 месяцев, но LCD-экран, применяемый для сотовых телефонов и применение ко-торого возможно и для mp-3 плеера, уже освоен всеми отделами проек-тирования и производства ИСПиУ фирмы.

Ускорение процедуры проектирования в этом случае было воз-можно при применении ИСПиУ. Идея оформляется в виде технического задания на проектирование в результате обсуждения со специалистами САПР, которые в свою очередь задействуют специалистов других отде-лов.

2. Моделирование нового изделия, его узлов, устройств, меха-низмов и деталей (в САПР).

Здесь первоначальная идея реализуется специалистами САПР в виде трехмерных моделей (как правило, твердотельных, в редких случа-ях – каркасных, как наименее ресурсоемких по отношению к ЭВМ). Ли-цевые и декоративные элементы изделия доводятся дизайнерами, при этом также появляются поверхностные модели этих элементов изделия. Также здесь проектируются принципиальные схемы и производится разводка печатных плат.

В процессе моделирования идет активный обмен информацией с отделом АСИО по новейшим способам и средствам моделирования и проектирования. Главным достоинством применения интегрированных систем здесь можно назвать использование базы данных групповых технологий, т.е. использование ранее разработанных моделей, которые подходят по определенным характеристикам, параметрам и геометриче-ским размерам.

3. Анализ и имитация средствами АСИО.

Здесь производится анализ разработанных САПР узлов, устройств, механизмов и деталей проектируемого изделия следующих видов:

- кинематический анализ на работоспособность механических и др. узлов, механизмов и устройств;

14

- динамический анализ для определения динамических нагрузок на узлы, детали и их соединения;

- проверка на прочность нагруженных деталей (методом конеч-ных элементов);

- влияния электронных и электрических устройств друг на друга и на проводники между ними;

- анализ принципиальных схем; - других специфических видов анализа. При отрицательных выводах из анализа выдается требование на

перепроектирование конкретной детали, узла и т.д. отделу САПР. После перепроектирования деталь снова передается отделу АСИО на анализ. После положительной оценки по всем анализам модель передается в АСТПП.

4. Разработка технологического процесса (в АСТПП). На этом этапе проектируется технологический процесс изготовле-

ния деталей с учетом возможностей оборудования ГПС и сведений о новейших производственных возможностях и программах проектирова-ния технологического процесса (из АСИО). В исключительных случаях может подаваться заявка на приобретение нового оборудования в ГПС.

Здесь разрабатываются маршруты движения деталей по конвейер-ным лентам между станками с ЧПУ и движения роботов-манипуляторов, перемещающих детали с конвейеров на станки с ЧПУ и обратно. Также разрабатываются программы движения органов для станков с ЧПУ и движений манипуляторов для роботов-манипуляторов (постпроцессирование) и программы контроля качества для проекти-руемой продукции.

В случае невозможности изготовления данной детали (анализ про-изводится средствами АСИО или иногда средствами самой АСТПП вы-дается требование отделу САПР на ее перепроектирование, после чего деталь опять проходит через анализы в АСИО и передается обратно в АСТПП. После успешной разработки технологического процесса про-изводства новой продукции средствами ГПС по согласованию с АСУп (для определения момента времени, когда ГПС свободна) производится опытный образец, который испытывается средствами АСИО, которые могут в свою очередь давать требования на разработку специальных ис-пытательных стендов и устройств отделами САПР, АСТПП и ГПЧ.

В случае успешного прохождения испытаний опытного образца (как правило, так и происходит) модель и технологический процесс пе-

15

редаются в САПЧ. В обратном случае выдается требование на перепро-ектирование и этапы 2, 3 и 4 повторяются.

5. Оформление проектной документации отделом САПЧ (с соблю-дением требований действующих государственных стандартов).

На этом этапе производится оформление всей требуемой проект-ной документации, одной из важной для изготовления продукции явля-ется материальная ведомость, показывающая перечень материалов и их количество для изготовления единицы продукции. После ее изготовле-ния результат архивируется и заносится в базу данных групповых тех-нологий. Теперь процесс проектирования новой продукции может счи-таться полностью завершенным, а она – готовой к изготовлению сред-ствами ГПС.

6. Сбор заявок на поставку продукции силами АСУп и календар-ное планирование производства.

В системе АСУп производится календарное планирование на по-ставку продукции потребителю по имеющимся заявкам с учетом дли-тельности изготовления продукции в ГПС, присутствующее в проект-ной документации (она уже хранится в базе данных и легкодоступна АСУп). При этом календарный план включает в себя график работы оборудования ГПС с возможностью перекрестного изготовления раз-личной продукции в одном цеху ГПС, а также график поставок мате-риалов на склад.

Такая схема рассчитана на уменьшение размеров складов, и следо-вательно, уменьшение потерь на хранение материалов и готовой про-дукции, за счет практически моментального обеспечения заказов от по-ставщика. Также обязательно должны соблюдаться требования оптими-зации материальных ресурсов – отрезки от размерных материалов ис-пользуются для производства другой продукции (по возможности – ин-формация из базы данных предприятия).

7. Производство продукции и опытных ее образцов в ГПС. По календарным планам осуществляется производство продукции

и опытных образцов для проектных отделов. Для производства используются технологические карты и данные

для оборудования из базы данных предприятия. При производстве про-изводится автоматический контроль качества каждой единицы продук-ции (снижаются потери на брак за счет анализа каждой единицы про-дукции), станками с ЧПУ, оснащенными измерительным инструментом. Данные для этой операции берутся также из базы данных предприятия.

16

В случае отсутствия необходимости разработки новой продукции про-цесс производства проходит по пунктам 6 и 7.


1. Какие базовые составляющие и функции задействуются на этапе формиро-вания требования на разработку новой продукции или модернизацию уже су-ществующей продукции? Приведите пример. 2. Какие базовые составляющие и функции задействуются на этапе моделиро-вания нового изделия, его узлов, устройств, механизмов и деталей? 3. Какие базовые составляющие и функции задействуются на этапе анализа и имитации средствами АСИО? 4. Какие базовые составляющие и функции задействуются на этапе разработ-ки технологического процесса? 5. Какие базовые составляющие и функции задействуются на этапе оформле-ния проектной документации (с соблюдением требований действующих госу-дарственных стандартов)? 6. Какие базовые составляющие и функции задействуются на этапе сбора зая-вок на поставку продукции и календарное планирование производства? 7. Какие базовые составляющие и функции задействуются на этапе производ-ства продукции и опытных ее образцов? 8. В каких случаях выдается требование на перепроектирование? Приведите один пример. 9. Как работает ИСПиУ в случае отсутствия необходимости разработки новой продукции?

Раздел 2. CALS-ТЕХНОЛОГИЯ КАК СРЕДСТВО ИНТЕГРАЦИИ

СИСТЕМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

2.1. Основные понятия CALS-технологий

Растущая конкуренция на современном мировом рынке товаров и

услуг заставляет производителей заботиться о конкурентоспособности своей продукции. Помимо традиционных способов ее повышения снижения стоимости, улучшения качества, повышения надежности и эффективности, расширения функциональных возможностей все большую актуальность стали приобретать следующие способы:

- снижение затрат на эксплуатацию, ремонт и утилизацию; - обеспечение простоты и удобства эксплуатации и обслужива-

ния;

17

- быстрота реакции на потребности рынка; - доступность необходимой документации и простота ее обработ-

ки; - снижение временных и материальных затрат на обучение персо-

нала по эксплуатации. Современный уровень развития компьютерной техники, инфор-

мационных технологий, математического и программного обеспечения САПР разных предметных областей, средства математического моде-лирования и анализа, АСУ, информационная АСУ (ИАСУ) и т.д.] по-зволяет компьютеризировать практически любой вид деятельности че-ловека, связанный с обработкой информации. Поэтому в каждом отделе предприятия в процессе работы создавались свои средства автоматиза-ции, а также свои базы данных. В дальнейшем оказывалось, что сведе-ния одного отдела становились необходимы другому отделу и так далее. Таким образом, образовалась задача интеграции баз данных различных отделов одного производства. Классически эта задача решалась за счет простого физического объединения баз данных (БД), однако при этом полностью отсутствовали согласование и привязка их логических структур, что приводило к таким негативным явлениям, как фрагмента-ция информации, многократное дублирование данных, несовместимость различных форм представления об одном и том же изделии, не-возможность интеграции разных ИАСУ.

Для решения указанных проблем необходимо провести работы по интеграции в следующих направлениях:

- согласование информационных представлений об изделиях и процессах;

- организация активного обмена согласованной информацией об изделиях и процессах между деловыми партнерами, в том числе по-ставщиками первичных материалов;

- исчерпывающий анализ всех факторов, влияющих на конкурен-тоспособность изделий в современном представлении.

Все эти подходы были объединены в рамках концепции CALS (Continuous Acquisition and Life-cycle Support непрерывное обес-печение и поддержка жизненного цикла изделий). Жизненный цикл из-делия состоит из отдельных этапов (рис.2), из которых одни могут час-тично перекрывать другие. Неоднозначность выделения отдельных эта-пов жизненного цикла обусловлена многообразием самих выпускаемых

18

изделий, множественностью их целевого назначения, многовариантно-стью способов производства и т.д.

Рис. 2. Этапы жизненного цикла изделия Под CALS-технологией понимают компьютеризацию сфер про-

мышленного производства. Основная ее задача – унификация и стан-дартизация спецификаций промышленной продукции на всех этапах ее жизненного цикла. Применение CALS-технологии позволяет резко со-кратить объемы проектных работ, такие как описания деталей, узлов, сборок, за счет использования ранее спроектированных изделий маши-ностроения, которые хранятся в единой базе данных (сетевые сервера), всегда доступной пользователю технологии CALS. В системах CALS предусмотрены: хранение, обработка и передача информации в компь-ютерных средах, оперативный доступ к данным в нужное время и в нужном месте.

CALS-технология позволяет обеспечить единое информационное пространство, в котором смогут решать свои задачи все специалисты, имеющие отношение к данным об изделии на всех этапах его жизненно-го цикла. При обеспечении и поддержке жизненного цикла изделия ре-шаются две основные задачи: поддержка материально-технического обеспечения производства изделия; развитие и эксплуатация этого из-делия путем использования информационной модели, отражающей все этапы его жизненного цикла. Наличие такой модели позволяет опреде-лить отсутствие необходимых связей или нерациональность их структу-ры, т.е. недостаточность упорядоченности организации жизненного цикла изделия.

К ключевым областям использования CALS-технологии можно отнести: реорганизацию предпринимательской деятельности, па-раллельное проектирование, электронный обмен данными, ин-тегрированную логистическую поддержку, многопользовательскую ба-зу данных и международные стандарты. Существенно, что ни одну из

19

областей концепции CALS нельзя рассматривать в отрыве от других об-ластей.

С момента разработки концепции CALS, в отличие от известных традиционных подходов, предполагалось использование для целей ана-лиза организационной деятельности единой и широко используемой ме-тодологии системного (структурного) анализа и проектирования (SADT) использование единой системы описания и интерпретации данных, применяемых при проектировании организационной деятель-ности на всех этапах жизненного цикла изделия. Это сместило акцент с решения локальных задач для отдельных этапов жизненного цикла из-делий на процесс проектирования организационной деятельности в рамках всего жизненного цикла конкретного изделия.

В системах СALS-технологии создаются CALS-стандарты, ко-торые необходимо рассматривать в соответствии со следующими доку-ментами:

- существующими стандартами Российской Федерации, ISO International Organization for Standardization (Международная организа-ция по стандартизации)] и IES (Международные экологические стан-дарты), которые могут быть использованы без изменений;

- существующими документами, которые могут быть исполь-зованы для частичного выполнения требований CALS-стандартов;

- стандартами, находящимися в настоящее время в стадии разра-ботки в Госстандарте России, ISO, IES;

- техническими заданиями по разработке стандартов для орга-низаций, способных их реализовать в областях, где в настоящее время не ведутся работы по стандартизации.

Расширение областей внедрения CALS-стандартов тесно связано со стремительно изменяющимися возможностями информационных технологий. Они требуют от организаций динамичного и гибкого про-цесса, включающего:

- широкое согласование промышленных коммерческих требо-ваний;

- утверждение результатов этого согласования; - активное привлечение поставщиков инструментальных средств

CALS-технологии. Развитие систем CALS-технологии должно привести к появлению

так называемых виртуальных производств, при которых создание тех-нологического обеспечения оборудования с ЧПУ для изготовления из-

20

делий может быть распределено во времени и пространстве между мно-гими проектными организациями и промышленными предприятиями, в том числе из разных стран.

Построение открытых распределенных автоматизированных си-стем для проектирования и управления в машиностроении составляет основу современной CALS-технологии. При этом структура проектной, технологической и эксплуатационной документации, языки ее пред-ставления должны быть стандартными. В этом случае реальной стано-вится успешная работа над общим проектом разных коллективов, ис-пользующих неодинаковые системы CAD/CAM. Таким образом, ин-формационная интеграция является неотъемлемым свойством CALS-систем. Конкретные задачи в области стандартизации должны базиро-ваться на архитектуре стандартов, охватывающих диапазон бизнес-процессов на протяжении всей цепочки «поставщик - заказчик» и всего жизненного цикла изделия, а также различных взглядов на совместно используемую информацию, необходимую для поддержки каждого из этих процессов.

Данные задачи должны быть сформулированы с учетом: - единого понимания данных и взаимосвязей, совместно ис-

пользуемых на протяжении жизненного цикла, включая процессы управления конфигурацией изделия;

- управления данными об изделии на протяжении всего жиз-ненного цикла, включая описание требований;

- извлечения и передачи информационных продуктов; - требований по поддержке проведения и управления бизнес-

процессами, включая коммерческие транзакции и управление про-ектами.


1. Назовите пять способов повышения конкурентоспособности продукции, производимой с применением CALS-технологий. 2. Назовите три направления работ по интеграции систем предприятием. 3. Назовите определение CALS-технологии, с точки зрения интеграции сис-тем предприятия. 4. Что дает применение CALS-технологий системе проектирования? 5. Назовите две основные задачи поддержки жизненного цикла изделия в CALS-пространстве. 6. Назовите пять ключевых областей использования CALS-технологий. 7. В соответствии с какими документами создаются CALS-стандарты?

21

2.2. Структура CALS-системы математическое,

организационное и программное обеспечение

CALS-технология (рис.3) основана на ряде стандартов и прежде

всего STEP (Standard for Exchange of Product data – стандарт обмена данными о продукции), SGML (Standard Generalized Markup Language – стандарт языков верхнего уровня для описания процессов), P-LIB (Parts Library – библиотека типовых деталей и технологических процессов) и др. CALS-стандарты покрывают весь спектр потребностей пользовате-лей, обеспечивая единое представление текста, графики, информацион-ных структур и данных о проекте, сопровождении и производстве, включая звуковые, видео-, мультимедийные средства, передачу и хра-нение данных, документацию и многое другое для всех приложений и задач.

CAE/CAD/CAM, PDM автоматизированные системы, с которы-ми интегрируется система CALS, в область пересечения этих систем (область обмена представлениями различной формы для деталей и сбо-рок) попадает PDM (Product Data Manager – менеджер данных о проек-те).

CALS-технология связана на входе с заказами, а на выходе - с го-товой продукцией с учетом прохождения всего жизненного цикла изде-лия. Несоблюдение CALS-стандартов приводит к ухудшению потреби-тельских свойств продукции по сравнению с предприятиями, ее исполь-зующими, а также к увеличению себестоимости и сроков проектирова-ния новой продукции. CALS-технология служит средством, интегри-рующим промышленные автоматизированные системы в единую мно-гофункциональную систему. Интеграция повышает эффективность ис-пользования сложной техники.

Факторами повышения эффективности являются: - улучшение качества изделий при полном учете имеющейся ин-

формации при проектировании и принятии управленческих решений; - сокращение материальных и временных затрат на проектиро-

вание и изготовление изделий. Применение CALS-технологии по-зволяет значительно уменьшить объем проектных работ;

22

Рис. 3. Структурная схема использования CALS-технологий

- снижение затрат на эксплуатацию благодаря реализации фун-кций интегрированной логической поддержки. Облегчается решение за-дач ремонтопригодности, интеграции продукции, адаптации к меняю-щимся условиям и т.п.;

- CALS-технология не отвергает существующие САПР и системы управления, а является средством их эффективного взаимодействия. Поэтому интеграция автоматизированных систем должна быть основана на CALS-технологии.


1. Назовите три стандарта, на основе которых основана CALS-технология. 2. Какая система обеспечивает интеграцию процессов проектирования и сис-тем автоматизации проектирования (CAE/CAD/CAM-систем)? 3. Что является входом, а что выходом системы «предприятие», процессы которого построены в соответствии с CALS-технологиями? 4. Назовите четыре фактора повышения эффективности использования сложной техники.

23

2.3. Основные этапы жизненного цикла промышленных

изделий и системы их автоматизаций Основные этапы жизненного цикла промышленных изделий

(рис.2) связаны с действием соответствующих автоматизированных систем. Используемые в жизненном цикле изделий автоматизированные системы поддерживают следующие этапы и процедуры в жизненном цикле изделий (рис.4): САЕ – автоматизированные расчеты и анализ; CAD – автоматизированное проектирование; SCM – управление цепоч-ками поставок; САМ – автоматизированное изготовление изделий и подготовка производства; PDM – управление проектными данными; FRP – планирование и управление предприятием; MRP-2 – планирова-ние производства; MES – производственная исполнительная система; SCADA – диспетчерский контроль и управление производственными процессами; CNC – компьютерное числовое управление (локальные системы управления и СУ низкого уровня); CRM – управление взаимо-отношениями с заказчиками; S&SM – управление продажами и обслу-живанием; СРС – совместный электронный бизнес.

Перечисленные автоматизированные системы могут работать ав-тономно. Однако эффективность автоматизации будет значительно вы-ше, если данные, генерируемые в одной из систем, будут легко дос-тупны (в цифровом виде) и в других системах. Для этого требуется соз-дание единого информационного пространства (единой базы данных) посредством унификации сферы и содержания информации о конкрет-ных изделиях на всех этапах их жизненного цикла.

24

Рис. 4. Основные этапы жизненного цикла промышленных изделий и системы их автоматизации в разрезе CALS-технологий


1. Поясните, что такое CPC-система. Какие этапы жизненного цикла изделия она интегрирует? 2. Поясните, что такое PDM-система. Какие этапы жизненного цикла изде-лия она интегрирует? 3. Поясните, что такое SCM-система. Какие этапы жизненного цикла изде-лия она интегрирует? 4. Через какую систему связан этап жизненного цикла изделия «Подготовка и производство» и PDM-система? 5. Поясните, что такое CRM- и S&SM-система. Какие этапы жизненного цикла изделия они интегрирует? 6. Поясните, что такое MES-система. Какие этапы жизненного цикла изделия она интегрирует? 7. Через какие две системы связан этап жизненного цикла изделия «Произ-водство и реализация» и CPC- и PDM-системы?

2.4. Принципы построения информационных объектов

Информация, создаваемая на этапах проектирования деталей и их

сборок, а также на этапе технической подготовки производства, состав-ляет большую часть общей информации о жизненном цикле изделия.

25

Эта информация создается в разных системах пользователей разными методами, и при создании электронной модели изделия возникает про-блема интеграции результатов деятельности многих специалистов. Ре-шение данной проблемы возможно с использованием PDM-систем, обеспечивающих, в свою очередь, решение ряда задач:

1) быстрое освоение методик проектирования, установившихся на предприятии, за счет оперативного получения информации о ранее разработанных изделиях (в виде нужной документации), заим-ствование типовых решений;

2) объективная оценка новых решений за счет электронного обмена информацией между всеми специалистами предприятия и быстрое ее распространение для других специалистов;

3) эффективное использование информационных БД технической информации;

4) оперативная постановка задач, в электронном виде (с исполь-зованием электронного документооборота) соответствующих структу-рам предприятий, и автоматизированный контроль результатов выпол-нения поставленных задач;

5) анализ сроков выполнения проектов с использованием стати-стических данных, в том числе о уже произведенной продукции, и ав-томатизированное диспетчерское наблюдение за производственными процессами;

6) унификация перечней и наименований сущностей, атрибутов и отношений в машиностроении является основой для единого электрон-ного описания изделия в CALS-пространстве.

Информационные технологии предусматривают функциониро-вание на основе STEP – единой информационной модели изделия, раз-работанной в соответствии с ISO 10303 «Системы промышленной авто-матизации и интеграция. Представление данных о продукции и обмен данными».

Общая структура STEP включает: архитектуру и представление для структур изделия, определение, идентификацию и некоторые свой-ства изделия. При создании информационной модели в соответствии с международными CALS-стандартами особая роль отводится словарю понятий. При этом, если каждому понятию поставить в соответствие за-благовременно выявленную информационную структуру, определен-ную в ISO 10303 (STEP), то можно осуществить, причем параллельно созданию концептуальной модели (модель, содержащая ровно столько

26

информации, сколько необходимо для обсуждения основных понятий с заказчиком, – классическое техническое задание), создание единой ин-формационной модели.

Классификация понятий играет основную роль как логическое средство целостного описания функционально-структурной модели жизненного цикла изделия. Основные принципы построения информа-ционных объектов основаны на наличии в информационной модели производственных систем таких обобщающих объектов, как операции и унифицированные производственные элементы, и требуют введения специального формального описания дискретных производственных процессов, для которых общепринятые методы описания процессов и их элементов были бы частным случаем.

Дискретный производственный процесс можно представить мно-жествами информационных объектов, в числе которых:

1) множество ресурсов производственной системы (станков, ро-ботов, деталей, оснастки, рабочих и т.д.);

2) действия, выполняемые ресурсами и над ними (обработка, транспортирование, хранение, настройка, ремонт и т.д.);

3) прогнозируемые и непрогнозируемые событий (поломка стан-ка, отказ робота, несвоевременное поступление заготовок и т.п.).

В информационной модели: 1. Раздел «Процессы» предназначен для описания комплексных

производственных процессов всех видов: технологических процессов производства, проектирования, управления и их реализации.

2. Раздел «Ресурсы» служит для описания всех материальных, тру-довых, информационных и прочих ресурсов, которыми оперируют при работе с комплексными производственными процессами.

3. Раздел «Организационно-производственная структура» не-обходим для описания иерархической взаимосвязи отдельных ресурсов и процессов в единое производство.

В указанных разделах информационной модели созданы базовые информационные объекты, которые являются основой для построения всех остальных информационных объектов и отражают основные прин-ципы, заложенные при ее создании. Производственный процесс пред-ставляет собой параллельное выполнение действий, реализуемое огра-ниченным множеством ресурсов. Описание технологических процессов – структура, объединяющая отдельные операции.

27

Весь процесс проектирования и управления можно представить как движение от информационного представления возможных операций унифицированного производственного элемента (неупорядоченного множества отдельных элементов процесса, обладающего максимальной неопределенностью) к информационному образу фактической реализа-ции этих операций (множеству действий для создания конкретного объ-екта унифицированного производственного элемента с использованием некоторого множества материальных элементов в конкретное время), в котором отсутствует неопределенность производственного процесса.

Можно выделить ряд моментов принятия решений об упорядо-чении процесса, последовательно уменьшающих первоначальную неоп-ределенность, в частности, выделить этапы:

- выбор схемы обработки; - ограничение множества возможных вариантов обработки; - проектирование из отдельных переходов, отдельных технологи-

ческих операций; - формирование определенной взаимосвязи этих операций; - принятие решения об окончательном выборе последовательно-

сти операций; - конкретизация параметров обработки; - назначение конкретных ресурсов для реализации каждой опера-

ции или действия; - назначение времени выполнения действий. Первоначально взаимосвязь операций описывают предусловиями

их выполнения, которые содержатся в пооперационной технологиче-ской документации. Сформированный технологический процесс пред-ставляет собой четкую структуру деталей и операций, необходимых для изменения существующих деталей и получения из них новых деталей.

Связи между элементами процессов описываются структурами типа «action relationship – относительные действия», в которых элемент связи операций может быть:

- упорядоченным множеством (последовательный процесс); - неупорядоченным множеством; - множеством операций, предшествующих данной (общий вид); - произвольными условными связями между операциями. Принципиальная особенность использования CALS-технологий

при проектировании технологических процессов – наличие специально-го раздела информационной модели унифицированной производствен-

28

ной сети. Эта модель описывает организационно-производственную структуру производственной системы и представляет иерархическую сеть, состоящую из узлов – унифицированных производственных эле-ментов, предназначенных для выполнения этапов комплексного произ-водственного процесса – обобщенных операций, которые являются со-вокупностью разных производственных процессов, взаимодействующих в рамках одного унифицированного производственного элемента.

Основными характеристиками модели являются: - состав и структура процесса, необходимого для преобразования

внутренних ресурсов; - преобразование и изменение состояния унифицированного про-

изводственного элемента в этом процессе; - правила согласования отдельных процессов при реализации

обобщенной операции. В качестве информационных объектов должны рассматриваться

все основные объекты, характеризующие жизненный цикл изделия в рамках организационно-производственной структуры.


1. Назовите пять задач, с помощью которых решается проблема интеграции систем проектирования предприятия, работающего над электронной моделью проектируемого изделия. 2. Что включает в себя общая структура STEP? 3. Назовите три основные объекта, с помощью которых обычно представля-ется производственный процесс. 4. Что содержит раздел «Процессы» информационной модели? 5. Что содержит раздел «Ресурсы» информационной модели? 6. Что содержит раздел «Организационно-производственная структура» ин-формационной модели? 7. Назовите восемь этапов принятия решений об упорядочении производст-венного процесса. 8. Что описывает информационная модель унифицированной производст-венной сети? 9. Назовите три основные характеристики информационной модели унифи-цированной производственной сети.

29

Раздел 3. SCADA - СИСТЕМЫ, ИХ ФУНКЦИИ И ИСПОЛЬЗОВА-

НИЕ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ

СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ, ДОКУМЕНТИРОВАНИЯ, КОНТРОЛЯ

И УПРАВЛЕНИЯ СЛОЖНЫМИ ПРОИЗВОДСТВАМИ

ОТРАСЛИ

3.1. АСУ ТП и диспетчерское управление Непрерывную во времени картину развития АСУТП можно разде-

лить на три этапа, обусловленные появлением качественно новых науч-ных идей и технических средств. В ходе истории меняется характер объектов и методов управления, средств автоматизации и других ком-понентов, составляющих содержание современной системы управления.

Первый этап отражает внедрение систем автоматического регу-лирования (САР). Объектами управления на этом этапе являются от-дельные параметры, установки, агрегаты; решение задач стабилизации, программного управления, слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчета задания и параметры настройки регуляторов.

Второй этап – автоматизация технологических процессов. Объек-том управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью систем автоматического управления (САУ) реализуются все более сложные законы управления, решаются задачи оптимального и адаптивного управления, проводится идентификация объекта и состоя-ний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедре-ние систем телемеханики в управление технологическими процессами. Человек все больше отдаляется от объекта управления, между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем, испол-нительных механизмов, средств телемеханики, мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ).

Третий этап – автоматизированные системы управления техноло-гическими процессами характеризуется внедрением в управление тех-нологическими процессами вычислительной техники. Вначале приме-нение микропроцессоров, использование на отдельных фазах управле-ния вычислительных систем; затем активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, методов и мо-

30

делей исследования операций и, наконец, диспетчерское управление на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.

От этапа к этапу менялись и функции человека (операто-ра/диспетчера), призванного обеспечить регламентное функционирова-ние технологического процесса. Расширяется круг задач, решаемых на уровне управления; ограниченный прямой необходимостью управления технологическим процессом набор задач пополняется качественно но-выми задачами, ранее имеющими вспомогательный характер или отно-сящиеся к другому уровню управления.

Диспетчер в многоуровневой автоматизированной системе управ-ления технологическими процессами получает информацию с монитора ЭВМ или с электронной системы отображения информации и воздейст-вует на объекты, находящиеся от него на значительном расстоянии с помощью телекоммуникационных систем, контроллеров, интеллекту-альных исполнительных механизмов.

Основой, необходимым условием эффективной реализации дис-петчерского управления, имеющего ярко выраженный динамический характер, становится работа с информацией, т.е. процессы сбора, пере-дачи, обработки, отображения, представления информации. От диспет-чера уже требуется не только профессиональное знание технологиче-ского процесса, основ управления им, но и опыт работы в информаци-онных системах, умение принимать решение (в диалоге с ЭВМ) в не-штатных и аварийных ситуациях и многое другое. Диспетчер становит-ся главным действующим лицом в управлении технологическим про-цессом.

Говоря о диспетчерском управлении, нельзя не затронуть пробле-му технологического риска. Технологические процессы в энергетике, нефтегазовой и ряде других отраслей промышленности являются по-тенциально опасными и при возникновении аварий приводят к челове-ческим жертвам, а также к значительному материальному и экологиче-скому ущербу. Статистика говорит, что за тридцать лет число учтенных аварий удваивается примерно каждые десять лет. В основе любой ава-рии за исключением стихийных бедствий лежит ошибка человека.

В результате анализа большинства аварий и происшествий на всех видах транспорта, в промышленности и энергетике были получены ин-тересные данные. В 60-х годах ошибка человека была первоначальной причиной аварий лишь в 20% случаев, тогда как к концу 80-х доля «че-

31

ловеческого фактора» стала приближаться к 80 %. Одна из причин этой тенденции – старый традиционный подход к построению сложных сис-тем управления, т.е. ориентация на применение новейших технических и технологических достижений и недооценка необходимости построе-ния эффективного человекомашинного интерфейса, ориентированного на человека (диспетчера).

Таким образом, требование повышения надежности систем дис-петчерского управления является одной из предпосылок появления но-вого подхода при разработке таких систем ориентация на операто-ра/диспетчера и его задачи.

Концепция SCАDA (Supervisory Control And Data Acquisition диспетчерское управление и сбор данных) предопределена всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического про-гресса. Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации. Дружественность человекомашинного интерфейса (HMI/MMI), предос-тавляемого SCADA-системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность «рычагов» управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т.д. повышает эф-фективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.

Следует отметить, что концепция SCADA, основу которой состав-ляет автоматизированная разработка систем управления, позволяет ре-шить еще ряд задач, долгое время считавшихся неразрешимыми: сокра-тить сроки разработки проектов по автоматизации и прямые финансо-вые затраты на их разработку. В настоящее время SCADA является ос-новным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами).

Управление технологическими процессами на основе систем SCADA стало осуществляться в передовых западных странах в 80-е го-ды. Область применения охватывает сложные объекты электро- и водо-снабжения, химические, нефтехимические и нефтеперерабатывающие производства, железнодорожный транспорт, транспорт нефти и газа и др.

В России диспетчерское управление технологическими процесса-ми опиралось главным образом на опыт оперативно-диспетчерского персонала. Поэтому переход к управлению на основе SCADA-систем

32

стал осуществляться несколько позднее. К трудностям освоения в Рос-сии новой информационной технологии, какой являются SCADA-системы, относится как отсутствие эксплуатационного опыта, так и не-достаток информации о различных SCADA-системах. В мире насчиты-вается не один десяток компаний, активно занимающихся разработкой и внедрением SCADA-систем. Каждая SCADA-система – это «know-how» компании и поэтому данные о той или иной системе не столь обширны.

Большое значение при внедрении современных систем диспетчер-ского управления имеет решение следующих задач:

1) выбора SCADA-системы (исходя из требований и особенно-стей технологического процесса);

2) кадрового сопровождения. Выбор SCADA-системы представляет собой достаточно трудную

задачу, аналогичную принятию решений в условиях многокритериаль-ности, усложненную невозможностью количественной оценки ряда критериев из-за недостатка информации.


1. Что включает в себя первый этап развития автоматизированных систем управления технологическим процессом? 2. Что включает в себя второй этап развития автоматизированных систем управления технологическим процессом? 3. Что включает в себя третий этап развития автоматизированных систем управления технологическим процессом? 4. Поясните роль человека-оператора в системе диспетчерского управления. 5. Какие опасности стоят за применением систем диспетчерского управле-ния? 6. Что такое SCADA-система (перевод сокращения)? 7. Что скрывает за собой понятие HMI/MMI? 8. Назовите две задачи, которые решаются при построении современных систем диспетчерского управления (SCADA-систем)?

3.2. Компоненты систем контроля и управления и их назначение

Многие проекты автоматизированных систем контроля и управле-ния (СКУ) для большого спектра областей применения позволяют вы-делить обобщенную схему их реализации, представленную на рис. 5. Как правило, это двухуровневые системы, так как именно на этих уров-нях реализуется непосредственное управление технологическими про-

33

цессами. Специфика каждой конкретной системы управления определя-ется используемой на каждом уровне программно-аппаратной платфор-мой.

Рис. 5. Схема реализации обобщенной СКУ Нижний уровень – уровень объекта (контроллерный), включает

различные датчики для сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализа-ции регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным программируемым логическим контроллерам (PLC Programming Logical Controoller), которые могут выполнять сле-дующие функции:

- сбор и обработку информации о параметрах технологического процесса;

- управление электроприводами и другими исполнительными ме-ханизмами;

- решение задач автоматического логического управления и др. Так как информация в контроллерах предварительно обрабатыва-

ется и частично используется на месте, существенно снижаются требо-вания к пропускной способности каналов связи. В качестве локальных

34

PLC в системах контроля и управления различными технологическими процессами в настоящее время применяются контроллеры как отечест-венных, так и зарубежных производителей. На рынке представлены многие десятки и даже сотни типов контроллеров, способных обрабаты-вать от нескольких переменных до нескольких сот переменных.

К аппаратно-программным средствам контроллерного уровня управления предъявляются жесткие требования по надежности, времени реакции на исполнительные устройства, датчики и т.д. Программируе-мые логические контроллеры должны гарантированно откликаться на внешние события, поступающие от объекта, за время, определенное для каждого события. Для критичных с этой точки зрения объектов реко-мендуется использовать контроллеры с операционными системами ре-ального времени (ОСРВ). Контроллеры под управлением ОСРВ функ-ционируют в режиме жесткого реального времени.

Разработка, отладка и исполнение программ управления локаль-ными контроллерами осуществляются с помощью специализированного программного обеспечения, широко представленного на рынке. К этому классу инструментального ПО относятся пакеты типа ISaGRAF (CJ International France), InConrol (Wonderware, USA), Paradym 31 (Intellution, USA), имеющие открытую архитектуру.

Информация с локальных контроллеров может направляться в сеть диспетчерского пункта непосредственно, а также через контроллеры верхнего уровня (см. рис.5). В зависимости от поставленной задачи кон-троллеры верхнего уровня (концентраторы, интеллектуальные или ком-муникационные контроллеры) реализуют различные функции. Некото-рые из них перечислены ниже:

- сбор данных с локальных контроллеров; - обработка данных, включая масштабирование; - поддержание единого времени в системе; - синхронизация работы подсистем; - организация архивов по выбранным параметрам; - обмен информацией между локальными контроллерами и верх-

ним уровнем; - работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним

уровнем; - резервирование каналов передачи данных и др. Верхний уровень – диспетчерский пункт (ДП), включает прежде

всего одну или несколько станций управления, представляющих собой

35

автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера/оператора. Здесь же может быть размещен сервер базы данных, рабочие места (компью-теры) для специалистов и т.д. Часто в качестве рабочих станций исполь-зуются ПЭВМ типа IBM PC различных конфигураций. Станции управ-ления предназначены для отображения хода технологического процесса и оперативного управления. Эти задачи и призваны решать SCADA-системы. SCADА – это специализированное программное обеспечение, ориентированное на обеспечение интерфейса между диспетчером и сис-темой управления, а также коммуникацию с внешним миром.

Спектр функциональных возможностей определен самой ролью SCADA в системах управления и реализован практически во всех паке-тах:

- автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования;

- средства исполнения прикладных программ; - сбор первичной информации от устройств нижнего уровня; - обработка первичной информации; - регистрация алармов и исторических данных; - хранение информации с возможностью ее постобработки (как

правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);

- визуализация информации в виде мнемосхем, графиков и т.п.; - возможность работы прикладной системы с наборами парамет-

ров, рассматриваемых как «единое целое» («recipe» или «установки»). Рассматривая обобщенную структуру систем управления, следует

ввести и еще одно понятие – MicroSCADA. MicroSCADA – это системы, реализующие стандартные (базовые) функции, присущие SCADA-системам верхнего уровня, но ориентированные на решение задач авто-матизации в определенной отрасли (узкоспециализированные). В про-тивоположность им SCADA-системы верхнего уровня являются уни-версальными.


1. Какие компоненты входят в обобщенную схему системы контроля и управления? 2. Как функционирует нижний уровень систем контроля и управления? 3. Назовите три функции локальных программируемых логических кон-троллеров, используемых в составе систем контроля и управления.

36

4. К какому классу инструментального программного обеспечения относятся пакеты ISaGRAF, InControl, Paradym 31? 5. Какие восемь основных функций реализуют контроллеры верхнего уров-ня? 6. Как функционирует верхний уровень систем контроля и управления? 7. Назовите восемь функциональных возможностей SCADA-систем. 8. Что такое Micro-SCADA системы?

3.3. Разработка прикладного программного обеспечения СКУ.

Выбор пути и инструментария

Приступая к разработке специализированного прикладного про-

граммного обеспечения (ППО) для создания системы контроля и управ-ления, системный интегратор или конечный пользователь обычно вы-бирает один из следующих путей:

Программирование с использованием «традиционных» средств (традиционные языки программирования, стандартные средства отлад-ки и пр.).

Использование существующих, готовых – COTS (Commercial Of The Shelf) – инструментальных проблемно-ориентированных средств.

Процесс разработки ППО важно упростить, сократить временные и прямые финансовые затраты на разработку ППО, минимизировать затраты труда высококлассных программистов, по возможности привлекая к разра-ботке специалистов-технологов в области автоматизируемых процессов. При такой постановке задачи второй путь может оказаться более предпочтитель-ным.

Для сложных распределенных систем процесс разработки собст-венного ППО с использованием «традиционных» средств может стать недопустимо длительным, а затраты на его разработку неоправданно высокими. Вариант с непосредственным программированием относи-тельно привлекателен лишь для простых систем или небольших фраг-ментов большой системы, для которых нет стандартных решений (не написан, например, подходящий драйвер) или они не устраивают по тем или иным причинам в принципе.

После определения пути создания СКУ следует сделать и второй шаг – «определиться» с инструментальными средствами разработки ППО. Программные продукты класса SCADA широко представлены на

37

мировом рынке. Это несколько десятков SCADA - систем, многие из ко-торых нашли свое применение и в России. Наиболее популярные из них приведены в табл. 1.

Таблица 1. Наиболее популярные готовые SCADA-системы

SCADA Фирма-изготовитель Страна Factory Link United States DATA Co. США

InTouch Wonderware США Genesis Iconics США Citect CI Technology Австралия

WinCC Siemens Германия RealFlex BJ Software Systems США

Sitex Jade Software Англия FIX Intellution США

TraceMode AdAstra Россия САРГОН НВТ-Автоматика Россия Simplicity GE Fanuc Automation США RSView Rockwell Software Inc. США

При таком многообразии SCADA-продуктов на российском рынке

естественно возникает вопрос о выборе конкретной системы для созда-ния на ее базе системы контроля и управления. Выбор SCADA-системы представляет собой достаточно трудную задачу, аналогичную поиску оптимального решения в условиях многокритериальности. В следую-щем подразделе приводится примерный перечень критериев оценки SCADA-систем, которые в первую очередь должны интересовать ко-нечного пользователя. Этот перечень не является авторским и давно уже обсуждается в специальной периодической прессе. В нем можно выделить три большие группы показателей:

1) технические характеристики; 2) стоимостные характеристики; 3) эксплуатационные характеристики.


1. На какие две группы можно разделить специализированное прикладное программное обеспечение, используемое в системах контроля и управления? 2. В каком случае стоит самостоятельно разрабатывать прикладное про-граммное обеспечение в системах контроля и управления? 3. Назовите шесть готовых SCADA-систем из числа наиболее популярных.

38

4. Назовите две готовые SCADA-системы российского производства. 5. Назовите три группы критериев, по которым можно оценить целесообраз-ность использования конкретной готовой SCADA-системы при создании сис-темы контроля и управления.

3.4. Характеристики существующих СКУ

Программно-аппаратные платформы для SCADA-систем.

Анализ перечня таких платформ необходим, поскольку от него зависит ответ на вопрос, возможна ли реализация той или иной SCADA-системы на имеющихся вычислительных средствах, а также оценка стоимости эксплуатации системы (будучи разработанной в одной опе-рационной среде, прикладная программа может быть выполнена в лю-бой другой, которую поддерживает выбранный SCADA-пакет). В раз-личных SCADA-системах этот вопрос решен по-разному. Так, Factory Link имеет весьма широкий список поддерживаемых программно-аппаратных платформ (табл. 2).

В то же время в таких SCADA-системах, как RealFlex и Sitex, ос-нову программной платформы принципиально составляет единственная операционная система реального времени QNX. Подавляющее боль-шинство SCADA-систем реализовано на MS Windows платформах. Именно такие системы предлагают наиболее полные и легко наращи-ваемые MMI-средства. Учитывая позиции Microsoft на рынке операци-онных систем (ОС), следует отметить, что даже разработчики много-платформных SCADA-систем, такие как United States DATA Co (разра-ботчик FactoryLink), приоритетным считают дальнейшее развитие своих SCADA-систем на платформе Windows NT. Некоторые фирмы, до сих пор поддерживавшие SCADA-системы на базе операционных систем реального времени (ОСРВ), начали менять ориентацию, выбирая систе-мы на платформе Windows NT. Все более очевидным становится при-менение ОСРВ в основном во встраиваемых системах, где они действи-тельно хороши. Таким образом, основным полем, где сегодня развора-чиваются главные события глобального рынка SCADA-систем, стала MS Windows NT/2000 на фоне всё ускоряющегося сворачивания актив-ности в области MS DOS, MS Windows 3.xx/95.

39

Таблица 2. Программно-аппаратные платформы SCADA-системы Factory Link

Операционная сис-тема Компьютерная платформа

DOS/MS Windows IBM PC OS/2 IBM PC

SCO UNIX IBM PC VMS VAX AIX RS6000

HP-UX HP 9000

MS Windows/NT Системы с реализованным Windows/NT, в основном на РС-платформе

Имеющиеся средства сетевой поддержки. Одной из основных

черт современного мира систем автоматизации является их высокая степень интеграции. В любой из них могут быть задействованы объекты управления, исполнительные механизмы, аппаратура, регистрирующая и обрабатывающая информацию, рабочие места операторов, серверы баз данных и т.д. Очевидно, что для эффективного функционирования в этой разнородной среде SCADA-система должна обеспечивать высокий уровень сетевого сервиса. Желательно, чтобы она поддерживала работу в стандартных сетевых средах (ARCNET, ETHERNET и т.д.) с исполь-зованием стандартных протоколов (NETBIOS, TCP/IP и др.), а также обеспечивала поддержку наиболее популярных сетевых стандартов из класса промышленных интерфейсов (PROFIBUS, CANBUS, LON, MODBUS и т.д.). Этим требованиям в той или иной степени удовлетво-ряют практически все рассматриваемые SCADA-системы, с тем только различием, что набор поддерживаемых сетевых интерфейсов, конечно же, разный.

Встроенные командные языки. Большинство SCADA-систем имеют встроенные языки высокого уровня, VBasic-подобные языки, по-зволяющие генерировать адекватную реакцию на события, связанные с изменением значения переменной, с выполнением некоторого логиче-ского условия, с нажатием комбинации клавиш, а также с выполнением некоторого фрагмента с заданной частотой относительно всего прило-жения или отдельного окна.

Поддерживаемые базы данных. Одной из основных задач систем диспетчерского контроля и управления является обработка информа-ции: сбор, оперативный анализ, хранение, сжатие, пересылка и т.д. Та-

40

ким образом, в рамках создаваемой системы должна функционировать база данных. Практически все SCADA-системы, в частности Genesis, InTouch, Citect, используют ANSI SQL синтаксис, который является не-зависимым от типа базы данных. Таким образом, приложения виртуаль-но изолированы, что позволяет менять базу данных без серьезного из-менения самой прикладной задачи, создавать независимые программы для анализа информации, использовать уже наработанное программное обеспечение, ориентированное на обработку данных.

Графические возможности. Для специалиста-разработчика сис-темы автоматизации, так же как и для специалиста-технолога, чье рабо-чее место создается, очень важен графический пользовательский интер-фейс. Функционально графические интерфейсы SCADA-систем весьма похожи. В каждой из них существует графический объектно-ориентированный редактор с определенным набором анимационных функций. Используемая векторная графика дает возможность осущест-влять широкий набор операций над выбранным объектом, а также бы-стро обновлять изображение на экране, используя средства анимации. Крайне важен также вопрос о поддержке в рассматриваемых системах стандартных функций GUI (Graphic Users Interface). Поскольку боль-шинство рассматриваемых SCADA-систем работают под управлением Windows, это и определяет тип используемого GUI.

Открытость системы. Система является открытой, если для нее оп-ределены и описаны используемые форматы данных и процедурный интер-фейс, что позволяет подключить к ней «внешние», независимо разрабо-танные компоненты.

Разработка собственных программных модулей. Перед фирма-ми-разработчиками систем автоматизации часто встает вопрос о созда-нии собственных (не предусмотренных в рамках систем SCADA) про-граммных модулей и включении их в создаваемую систему автоматиза-ции. Поэтому вопрос об открытости системы является важной характе-ристикой SCADA-систем. Фактически открытость системы означает доступность спецификаций системных (в смысле SCADA) вызовов, реализующих тот или иной системный сервис. Это может быть и доступ к графическим функциям, функциям работы с базами данных и т.д.

Драйверы ввода-вывода. Современные SCADA-системы не огра-ничивают выбора аппаратуры нижнего уровня, так как предоставляют большой набор драйверов или серверов ввода-вывода и имеют хорошо развитые средства создания собственных программных модулей или

41

драйверов новых устройств нижнего уровня. Сами драйверы разрабаты-ваются с использованием стандартных языков программирования. Во-прос, однако, в том, достаточно ли только спецификаций доступа к ядру системы, поставляемых фирмой-разработчиком в штатном комплекте (система Trace Mode), или для создания драйверов необходимы специ-альные пакеты (системы FactoryLink, InTouch), или же вообще разра-ботку драйвера нужно заказывать у фирмы-разработчика.

Многие компании занимаются разработкой драйверов, ActiveX-объектов и другого программного обеспечения для SCADA-систем. Этот факт очень важно оценивать при выборе SCADA-пакета, посколь-ку это расширяет область применения системы непрофессиональными программистами (нет необходимости разрабатывать программы с ис-пользованием языков С или Basic).

Стоимостные характеристики. При оценке стоимости SCADA-систем нужно учитывать следующие факторы:

1) стоимость программно-аппаратной платформы; 2) стоимость системы; 3) стоимость освоения системы; 4) стоимость сопровождения. Эксплуатационные характеристики. Показатели этой группы

критериев наиболее субъективны. Это тот самый случай, когда лучше один раз увидеть, чем семь раз услышать. К этой группе можно отнести:

1) удобство интерфейса среды разработки «Windows-подобный интерфейс», полнота инструментария и функций системы;

2) качество документации ее полнота, уровень русификации; 3) поддержка со стороны создателей количество инсталляций,

дилерская сеть, обучение, условия обновления версий и т. д. После осуществления выборы конкретной SCADA-системы, начи-

нается непосредственно разработка системы контроля и управления, ко-торая включает следующие этапы:

1. Разработка архитектуры системы автоматизации в целом. На этом этапе определяется функциональное назначение каждого узла сис-темы автоматизации.

2. Решение вопросов, связанных с возможной поддержкой распре-деленной архитектуры, необходимостью введения узлов с «горячим ре-зервированием» и т.п.

3. Создание прикладной системы управления для каждого узла. На этом этапе специалист в области автоматизируемых процессов наполня-

42

ет узлы архитектуры алгоритмами, совокупность которых позволяет решать задачи автоматизации.

4. Приведение в соответствие параметров прикладной системы с информацией, которой обмениваются устройства нижнего уровня (на-пример, программируемые логические контроллеры ПЛК) с внешним миром (датчики технологических параметров, исполнительные устрой-ства и др.).

5. Отладка созданной прикладной программы в режиме эмуляции.

Контрольные вопросы 1. Поясните сущность характеристики «Программно-аппаратные платфор-мы для SCADA-систем». 2. Поясните сущность характеристики «Имеющиеся средства сетевой под-держки». 3. Поясните сущность характеристики «Встроенные командные языки». 4. Поясните сущность характеристики «Поддерживаемые базы данных». 5. Поясните сущность характеристики «Графические возможности». 6. Поясните сущность характеристики «Открытость системы». 7. Поясните сущность характеристики «Разработка собственных программ-ных модулей». 8. Поясните сущность характеристики «Драйверы ввода-вывода». 9. Поясните сущность характеристики «Стоимостные характеристики». Ка-кие факторы нужно учитывать при использовании данной характеристики? 10. Поясните сущность группы характеристик «Эксплуатационные характе-ристики». Какие три показателя относят к этой группе? 11. Назовите пять этапов разработки системы контроля и управления после осуществления выбора конкретной SCADA-системы или после создания (про-граммной реализации) собственной SCADA-системы.

Раздел 4. СТРУКТУРА SCADA-СИСТЕМ. ФУНКЦИИ ПОДСИСТЕМ

4.1. Графический интерфейс

Главной задачей графического интерфейса SCADA-систем является

создание простой, легко читаемой и не утомляющей визуализации техноло-гического процесса, которую называют мнемосхемой.

При создании мнемосхем стараются использовать следующие пра-вила:

43

1. Изображение технологического оборудования не должно полно-стью соответствовать реальному объекту, но должно легко узнаваться человеком, хотя бы один раз видевшим реальную установку.

2. Размер надписей на мнемосхеме не должен быть чересчур большим, чтобы не отвлекать внимание, но и достаточно большим для чтения с заданного расстояния (влияет также разрешение и размер экра-на).

3. Числовые показатели (индикаторы), стрелочные и иные имита-торы не должны быть разбросаны по схеме. Их рекомендуется собирать в одном месте экрана. При этом наиболее важные параметры выделяют-ся в отдельную зону и поблизости к ним располагают анимационные вставки для непроизвольного привлечения внимания.

4. Для расцветки мнемосхемы не рекомендуется использовать яр-кие, броские («кричащие») тона. Это чересчур утомляет зрение опера-тора. Кроме того, рекомендуется использовать более холодные тона.

5. Для выделения аварийных ситуаций рекомендуется использо-вать динамические вставки, реализованные яркими теплыми тонами.

Средства визуализации – одно из базовых свойств SCADA-систем. В каждой из них существует графический объектно-ориентированный редактор с определенным набором анимационных функций. Исполь-зуемая векторная графика дает возможность осуществлять широкий круг операций над выбранным объектом. Объекты могут быть просты-ми (линии, прямоугольники, текстовые объекты и т.д.) и сложными. Возможности агрегирования сложных объектов в разных SCADA-системах различны.

Графический интерфейс любой SCADA-системы содержит сле-дующие обязательные компоненты:

- средства работы с окнами; - средства рисования примитивов; - средства агрегирования (объединения) примитивов; - библиотеку стандартных графических символов; - библиотеку сложных графических объектов; - средства выравнивания; - средства анимации (динамизации). Но, тем не менее, каждая SCADA-система по-своему уникальна и,

несмотря на поддержание стандартных функций, обладает присущими только ей особенностями.

44


1. Назовите главную задачу графического интерфейса SCADA-системы. 2. Назовите пять правил, соблюдаемых при создании мнемосхем. 3. Назовите семь основных (обязательных) компонентов SCADA-системы.

4.2. Организация взаимодействия с контроллерами

Современные SCADA-системы не ограничивают выбора аппара-

туры нижнего уровня (контроллеров), так как предоставляют большой набор драйверов или серверов ввода/вывода и имеют хорошо развитые средства создания собственных программных модулей или драйверов новых устройств нижнего уровня.

Для подсоединения драйверов ввода/вывода к SCADA-системе в настоящее время используются следующие механизмы:

1) ставший стандартом динамический протокол обмена данными (DDE);

2) собственные протоколы фирм-производителей SCADA-систем, реально обеспечивающие самый скоростной обмен данными;

3) новый OPC-протокол, который, с одной стороны, является стандартным и поддерживается большинством SCADA-систем, а с дру-гой стороны, лишен недостатков протоколов DDE.

Изначально протокол DDE применялся в первых человеко-машинных интерфейсах в качестве механизма разделения данных меж-ду прикладными системами и устройствами типа ПЛК (программируе-мые логические контроллеры). Для преодоления недостатков DDE, прежде всего для повышения надежности и скорости обмена, разработ-чики предложили свои собственные решения (протоколы), такие как AdvancedDDE- или FastDDE-протоколы, связанные с пакетированием информации при обмене с ПЛК и сетевыми контроллерами. Но такие частные решения приводят к ряду проблем:

1) для каждой SCADA-системы пишется свой драйвер для по-ставляемого на рынок оборудования;

2) в общем случае два пакета не могут иметь доступ к одному драйверу в одно и то же время, поскольку каждый из них поддерживает обмен именно со своим драйвером.

Основная цель OPC стандарта (OLE for Process Control) заключа-ется в определении механизма доступа к данным с любого устройства из приложений. OPC позволяет производителям оборудования постав-

45

лять программные компоненты, которые стандартным способом обес-печат клиентов данными с ПЛК. При широком распространении OPC-стандарта появятся следующие преимущества:

1) OPC позволят определять на уровне объектов различные сис-темы управления и контроля, работающие в распределенной гетероген-ной среде;

2) OPC устранят необходимость использования различного не-стандартного оборудования и соответствующих коммуникационных программных драйверов;

3) у потребителя появится больший выбор при разработке прило-жений.

С OPC-решениями интеграция в гетерогенные (неоднородные) системы становится достаточно простой. Применительно к SCADA-системам OPC серверы, расположенные на всех компьютерах системы управления производственного предприятия, стандартным способом могут поставлять данные в программу визуализации, базы данных и т.п., уничтожая в некотором смысле само понятие неоднородной систе-мы.

Аппаратная реализация связи с устройствами ввода/вывода. Для организации взаимодействия с контроллерами могут быть исполь-зованы следующие аппаратные средства:

COM-порты. В этом случае контроллер или объединенные сетью контроллеры подключаются по протоколам RS-232, RS-422, RS-485.

Сетевые платы. Использование такой аппаратной поддержки возможно, если соответствующие контроллеры снабжены интерфейс-ным выходом на Ethernet.

Вставные платы. В этом случае протокол взаимодействия опре-деляется платой и может быть уникальным и называется прикладным. В настоящее время предлагаются реализации в стандартах ISA, PCI, CompactPCI.

Особенности построения коммуникационного программного обеспечения. Типовая архитектура интегрированной системы управле-ния (ИСУ) представлена на рис. 6. Коммуникационное программное обес-печение является многоуровневым. Количество уровней зависит от исполь-зуемой операционной системы. Так, Applicom предлагает поддержку для следующих ОС: MS-DOS, UNIX SCO, HP-UX V10, OS/2, MS Windows 3.x, Windows 95/98, Windows NT4 на Intel - и Alpha-платформах. Для Windows-платформ ПО включает следующие типы программных объектов:

46

1) статическая библиотека, используемая с традиционными язы-ками программирования, такими как C, C++, Pascal;

2) DLL (динамическая библиотека), применяемая со всеми Windows языками программирования (Visual Basic, Visual C/C++, Borland C/C++, Delphi, LabWindows CVI, LabView);

3) DDE-сервер (имеет 16 - и 32 - битные реализации); 4) пакетные реализации DDE протокола – FastDDE для продуктов

линии Wonderware и AdvancedDDE для Rockwell линии; 5) SuiteLink сервер, реализующий механизм обмена по SuiteLink

протоколу, используемому компонентами пакета FactorySuite (Wonderware);

6) OPC-сервер, поддерживающий интерфейс, определенный OPC- спецификацией.

Рис. 6. Типовая архитектура ИСУ

На рис. 7 показаны программные интерфейсы для Windows-

приложений (в том числе и SCADA-систем) и спектр широко распро-страненных промышленных протоколов. Использование этих протоко-лов позволяет организовать взаимодействие с контроллерами, устройст-вами, объединенными промышленными (fieldbuses) и обычными сетя-ми. Предлагаемая схема решения позволяет конечному пользователю, системному интегратору, единообразным способом организовать взаи-

47

модействие между ПО верхнего уровня и платами, специфичными для каждого типа промышленных сетей.

Рис. 7. Набор интерфейсов для SCADA-систем и спектр поддерживаемых протоколов

DDE, OPC-компоненты являются серверами по отношению к

SCADA-системам. По отношению к ПО нижнего уровня (fieldbus) воз-можна организация Master/Slave и Client/Server. Внешние устройства способны посылать и принимать данные через плату. Когда вставная в персональный компьютер плата является Master/Client, то именно плата с поддерживаемым ПО является инициатором опроса промышленных устройств. В случае применения плат типа Slave/Server они реагируют на запросы внешних устройств. На некоторых вставных платах имеется разделяемая область памяти. Эта память доступна как приложению в ПК, так и встраиваемому ПО. На рис. 8 показана обобщенная схема ор-ганизации коммуникационного ПО для Windows NT. На предлагаемой схеме отражены как традиционные решения на базе стандартных Windows NT-драйверов, так и с использованием библиотек, реализован-ных в расширении реального времени RTX от VenturCom.

Серверы ввода/вывода. При функционировании SCADA-системы в реальном времени информация обо всех переменных технологическо-го процесса хранится в базе данных. К такой информации относятся имя переменной, ее тип, минимальное и максимальное значения, уставки, способ отображения (дисплей, журнал) и т.д., а также информация о коммуникационных каналах, по которым происходит обмен данными между технологическим процессом и приложением.

48

Рис. 8. Схема организации коммуникационного ПО для Windows NT


1. Назовите три механизма (протокола) подсоединения драйверов вво-да/вывода к SCADA-системе. 2. Назовите два недостатка применения AdvancedDDE- или FastDDE-протоколов. 3. Назовите основную цель OPC-стандарта. 4. Назовите три преимущества применения OPC-стандарта. 5. Какие аппаратные средства (три варианта) обычно используются для ор-ганизации взаимодействия программного обеспечения SCADA-систем с кон-троллерами ввода/вывода? 6. Какие компоненты входят в типовую схему интегрированной системы управления? 7. Какие шесть типов программных объектов включает в себя программное SCADA обеспечение для Windows-платформ? 8. Назовите основное назначение серверов ввода/вывода в SCADA-системах.

4.3. Алармы и события

Состояние тревоги, в дальнейшем аларм (Alarm), – это некоторое

сообщение, предупреждающее оператора о возникновении определен-ной ситуации, которая может привести к серьезным последствиям, и по-тому требующее его внимания, а часто и вмешательства. Чтобы снять эти сомнения в том, что оператор воспринял появление аларма, в систе-мах контроля и управления принято различать неподтвержденные и

49

подтвержденные алармы. Аларм называется подтвержденным после то-го, как оператор отреагировал на сообщение об аларме. До этого аларм оставался в состоянии неподтвержденного.

Наряду с алармами в SCADA-системах существует понятие собы-тий. События представляют собой обычные статусные сообщения сис-темы и не требуют реакции оператора. Обычно событие генерируется при возникновении в системе определенных условий, а также от типа регистрации оператора в системе, т.е. к какой группе относится опера-тор, что определяет, к каким процессам он имеет допуск. От эффектив-ности подсистемы алармов зависит скорость идентификации неисправ-ности, возникшей в системе, или технологического параметра, вышед-шего за установленные регламентом границы. Быстродействие и надеж-ность этой подсистемы могут существенно сократить время простоя технологического оборудования. Например, если оператор не получит вовремя информацию о том, что двигатель насоса перегрелся, это может привести в лучшем случае к выходу насоса из строя, а то и к крупной аварии.

Причины, вызывающие состояние аларма, могут быть самыми разными. Неисправность может возникнуть в самой SCADA-системе, в контроллерах, каналах связи, в технологическом оборудовании. Может выйти из строя датчик или нарушатся его метрологические характери-стики. Параметры технологического процесса могут выйти за границы, установленные регламентом, и т.д.

Типовые алармы. Подсистема алармов – это обязательный компо-нент любой SCADA-системы. Но возможности подсистем алармов раз-личных SCADA-систем, вероятно, разные. С другой стороны, когда речь идет о типах алармов, то все SCADA-системы поддерживают такие типы алармов, как дискретные и аналоговые.

Дискретные алармы срабатывают при изменении состояния дис-кретной переменной. При этом для срабатывания аларма можно исполь-зовать любое из двух состояний: TRUE / ON (1) или FALSE / OFF (0). По умолчанию дискретный аларм может срабатывать на ON или OFF, в зависимости от конкретной SCADA-системы.

Аналоговые алармы базируются на анализе выхода значений пе-ременной за указанные верхние и нижние пределы. Аналоговые алармы могут быть заданы в нескольких комбинациях:

1) High и High High (верхний и выше верхнего); 2) Low и Low Low (нижний и ниже нижнего);

50

3) Deviation (отклонение от нормы); 4) Rate of Change - ROC (скорость изменения). Из рис. 9 видно, что алармы Hi и HiHi срабатывают при достиже-

нии переменной заданных для каждого аларма пределов (High Alarm, High High Alarm). Для выхода переменной из состояния аларма (HiHi или Hi) необходимо, чтобы ее значение стало меньше порогового на величину, назы-ваемую зоной нечувствительности (Deadband). Аналогично можно интерпре-тировать алармы типов Lo и LoLo.

Рис. 9. Графическая интерпретация алармов типов Hi и HiHi Все вышеизложенное справедливо и для аларма типа Deviation

(рис.10), только речь в этом случае идет об отклонении значения пере-менной от заданного значения (Setpoint), причем это заданное значение в ходе технологического процесса может изменяться либо оператором, либо программно (автоматически). Аларм сработает при выходе значе-ния переменной за границу предельно допустимого отклонения.

Алармы типа ROC срабатывают, когда скорость изменения пара-метра становится больше предельно допустимой. Понятие «зона нечув-ствительности» (Deadband) к алармам этого типа не применяется. Для всех алармов задаются приоритеты, а также они объединяются в груп-пы, что позволяет легко создать определенные условия и отделить кри-

51

тические условия функционирования контролируемых процессов от не-критических.

Информация о возникновении алармов может быть: 1) выдана на экран и выделена соответствующим образом (дина-

мика, яркий цвет и т.п.); 2) выдана на печать на принтеры; 3) передана посредством электронной почты, средств сетевого

общения (ICQ, MIRc, AOL, MSN, Jabber и т.п.), SMS-сообщений и т.п.; 4) проиграна посредством ранее записанного аудио сообщения в

телефонную линию (после предварительного прозвона), средствами оповещения предприятия и т.п.

Рис. 10. Графическая интерпретация алармов типа Deviation


1. Дайте определение понятию «аларм» (Alarm) в SCADA-системах. 2. Зачем введены понятия подтвержденного и неподтвержденного алармов? 3. Дайте определение понятию «событие» в SCADA-системах. 4. Что зависит от эффективности функционирования системы алармов? 5. Назовите два типовых аларма. Дайте определение каждому. 6. Поясните сущность Hi и HiHi алармов. 7. Поясните сущность аларма Deviation. 8. Поясните сущность ROC аларма. 9. Какие основные способы оповещения о возникновении аларма использу-ются в настоящее время?

52

4.4. Тренды в SCADA-системах

Графическое представление значений технологических парамет-

ров во времени способствует лучшему пониманию динамики техноло-гического процесса предприятия. Поэтому подсистема создания трендов и хранения информации о параметрах с целью ее дальнейшего анализа и использования для управления является неотъемлемой частью любой SCADA-системы. Тренды реального времени (Real Time) отображают динамические изменения параметра в текущем времени. При появлении нового значения параметра в окне тренда происходит прокрутка графи-ка справа налево. Таким образом, текущее значение параметра выводит-ся всегда в правой части окна.

Тренды обязательно архивируются и становятся историческими (Historical) после того, как данные будут записаны на диск и можно бу-дет использовать режим прокрутки предыдущих значений назад с це-лью посмотреть прошлые значения. Отображаемые данные тренда в та-ком режиме будут неподвижны и будут отображаться только за опреде-ленный период.

Система распределенных архивов. В любой SCADA-системе имеется система распределенных архивов, обеспечивающая поиск ар-хивных данных в любом приложении. Данная система расширяет воз-можности стандартных архивов, позволяя одновременно получать ин-формацию из нескольких удаленных баз данных, которые в этом случае называются провайдерами архивов. Кроме того, создание распределен-ных архивов диктуется простой необходимостью при функционирова-нии SCADA-системы в условиях больших расстояний между производ-ственными корпусами.

Обычно одновременно можно обращаться к нескольким провайде-рам (по одному на каждое перо). Каждый узел, выполняющий функцию регистрации, может писать только в один архив. Система, приведенная на рис. 11, имеет два провайдера архивов. Левый провайдер регистриру-ет информацию только из узла, расположенного слева внизу. Правый провайдер регистрирует информацию из узла, расположенного справа вверху. Остальные три узла (вверху слева) лишь используют архивные данные. Читать информацию из архивных файлов может каждый из уз-лов системы.

53

Рис. 11. Распределенная система архивов

Создание такой системы предполагает следующие действия: - создание списка провайдеров архивов; - создание и определение параметров объекта «архивный тренд»; - конфигурирование приложения на удаленное архивирование

данных; - копирование приложения на все узлы.


1. Что такое «тренд» в SCADA-системе? 2. Поясните сущность системы распределенных архивов в SCADA-системе. 3. Какие действия производятся для создания системы распределенных ар-хивов?

4.5. Встроенные языки программирования Встроенные языки программирования – мощное средство SCADA-

систем, предоставляющее разработчику гибкий инструмент для разра-ботки сложных приложений. Первые версии SCADA-систем либо не имели подобных языков, либо эти языки реализовывали небогатый на-бор функций. В современных версиях SCADA-систем функциональные возможности языков становятся существенно богаче. Явно выделяются два подхода:

1. Ориентация встроенных языков программирования на техноло-гов. Функции в таких языках являются высокоуровневыми, не требую-

54

щими профессиональных навыков программирования при их использо-вании. Количество таких функций в базовых поставках не исчисляется сотнями, хотя существуют свободно распространяемые библиотеки до-полнительных функций.

2. Ориентация на системного интегратора. В этом случае в каче-стве языков чаще всего используются VisualBasic - подобные языки.

В каждом языке допускается расширение набора функций. В язы-ках, ориентированных на технологов, это расширение достигается с по-мощью дополнительных инструментальных средств (Toolkits). Разра-ботка дополнительных функций выполняется обычно программистами-профессионалами. Разработка новых функций при втором подходе выпол-няется обычно разработчиками приложений (как и в традиционных языках программирования).

Полнота использования возможностей встроенных языков (осо-бенно при втором подходе) требует соответствующего уровня квалифи-кации разработчика, если, конечно, в этом есть необходимость. Требо-вания при решении конкретных задач могут быть не столь высокими, чтобы применять всю «мощь» встроенного языка. Во всех языках функ-ции разделяются на группы, часть из которых присутствует практически во всех языках: математические функции, функции работы со строками, обмен через базы SQL, DDE-обмен и т. д.

В разрабатываемом приложении создаются программные фраг-менты, состоящие из операторов и функций языка, которые выполняют некоторую последовательность действий. Эти программные фрагменты связываются с разнообразными событиями в приложении, такими как нажатие кнопки, открытие окна, выполнение логического условия (на-пример: a+b>c). Каждое из событий ассоциируется с графическим объ-ектом, окном, таймером, открытием/закрытием приложения. Когда при-ложение содержит сотни окон, тысячи различных графических объек-тов, а с каждым из них связано несколько событий, в приложении мо-жет «работать» огромное количество отдельных программных фрагмен-тов. При этом велика вероятность их «одновременной» активизации.

Для разграничения таких случаев каждая из функций во встроен-ном языке может выполняться в синхронном или асинхронном режиме. В синхронном режиме выполнение следующей функции не начинается до тех пор, пока не завершилось исполнение предыдущей. При запуске асинхронной функции управление переходит к следующей, не дожида-ясь завершения исполнения предыдущей функции. В связи с этим воз-

55

никает несколько вопросов. С каким приоритетом исполняется каждый из фрагментов, допускается ли рекурсия при обработке событий и если да, то каков уровень вложенности? В SCADA-системах уровень вло-женности пока не стандартизован, но оговаривается особо в рамках ка-ждой из них.


1. Назовите два основных подхода в использовании встроенных в SCADA-систему языков программирования. 2. Каким образом расширяются возможности встроенных языков програм-мирования? 3. Зачем нужен встроенный в SCADA-систему язык программирования?

4.6. Базы данных

В самом общем смысле база данных (БД) – это система хранения информации, обращение к которой осуществляется через средство управления базой данных (СУБД). На практике это данные, рассортиро-ванные по уникальным идентификаторам и организованные в виде таб-лиц. Основное назначение БД – предоставить пользователю нужную информацию в нужном месте и в нужное время. Надо сказать, что по мере своего развития БД справлялись с этой задачей все лучше и лучше. Тем не менее первые БД не совсем соответствовали ожиданиям. Орга-низации и предприятия должны были бороться с огромными объемами дублированной и иногда противоречивой информации, предоставляе-мой, к тому же, различными и зачастую несовместимыми друг с другом способами.

Можно сказать, что путь развития БД – это путь все большего и большего отстранения программного обеспечения от физических струк-тур данных. До появления БД информация хранилась в отдельных фай-лах. Самые первые системы управления файлами позволяли программи-стам создавать, записывать, обновлять и читать эти файлы. Файловая система имеет органический недостаток: программы должны точно «знать», где расположены данные. Как следствие, для определения ад-ресов в развитых системах хранения данных необходимо применение довольно сложных труднооптимизируемых и модифицируемых алго-ритмов.

56

Первыми попытками абстрагирования программ от физических структур данных были индексные файлы, обеспечивающие доступ к информации посредством индексных ключей, т. е. для поиска записей в файле использовалась совокупность указателей. Такой подход решал определенный круг проблем, но индексным файлам по-прежнему были присущи многие ограничения, характерные для простых структур с единственной точкой входа. Сюда можно отнести, в частности, и неоп-тимальное хранение информации (дублирование, недостаточное струк-турирование), и значительное время поиска в больших файлах.

В качестве возможного решения этих проблем явились иерархиче-ские БД. В таких базах элементы данных строго упорядочены, причем так, что данные одного уровня подчиняются (являются подмножеством) данным другого, более высокого уровня. В такой модели связи данных могут быть отражены в виде дерева-графа, где допускаются только од-носторонние связи от старших вершин к младшим. Иерархические БД не получили широкого распространения. Реальный мир отнюдь не явля-ется иерархическим. Перспективнее оказались сетевые СУБД, учиты-вающие более сложные взаимосвязи между элементами, составляющи-ми БД (в таких базах, по крайней мере теоретически, допускаются связи «всех-со-всеми»). Управляющие программы для таких СУБД станови-лись все более и более независимыми от физических структур данных. Но все равно необходимо знать, как управлять этими структурами. По-прежнему для таких моделей характерна сложность реализации СУБД, а сами программы остаются весьма чувствительными к модификациям. Поскольку каждый элемент данных должен содержать ссылки на другие элементы, требуются значительные объемы памяти, как дисковой, так и оперативной. Дефицит последней может приводить к замедлению дос-тупа к данным, лишая сетевую БД основного ее достоинства – быстро-действия.

Процесс отделения программ от структур данных в конечном ито-ге завершили реляционные базы данных (РБД). В РБД все данные пред-ставлены исключительно в формате таблиц или, по терминологии реля-ционной алгебры, отношений (relation). Таблица в реляционной алгебре – это неупорядоченное множество записей (строк), состоящих из одина-кового набора полей (столбцов). Каждая строка характеризует некий объект, каждый столбец – одну из его характеристик. Совокупность та-ких связанных таблиц и составляет БД, при этом таблицы полностью равноправны – между ними не существует никакой иерархии. Реляци-

57

онная модель является простейшей и наиболее привычной формой представления данных. РБД позволили моделям данных отражать взаи-мосвязи прикладной области, а не методы программного доступа к дан-ным и структурам данных. Это огромный шаг вперед по нескольким причинам:

- отражающие прикладную область знаний модели данных явля-ются интуитивно понятными конечному пользователю;

- реорганизация данных на физическом уровне совершенно не влияет на выполнение прикладных программ. Одним из важнейших по-бочных эффектов данного преимущества является появление клиент-серверных архитектур, сохраняющих все достоинства централизованно-го администрирования и управления данными, с одной стороны, и дру-жески настроенных по отношению к пользователю клиентских про-грамм с другой;

- благодаря нормализации удается избежать чрезмерного дублиро-вания данных.

Индустрия РБД в настоящее время вполне созрела. Условия на рынке сейчас диктует «большая пятерка»: IBM, Informix, Microsoft, Oracle и Sybase. На нее падает львиная доля всех расходов на разработ-ку БД. Можно выделить две категории приложений в БД: оперативная обработка транзакций (OLTP – Online Transaction Processing) и системы поддержки принятия решений (DSS – Decision Support System).

OLTP-системы используются для создания приложений, поддер-живающих ежедневную активность организации. Обычно это критиче-ские для деятельности приложения, требующие быстроты отклика и же-сткого контроля над безопасностью и целостностью данных.

DSS (Decision Support System) – системы поддержки принятия ре-шений, как правило, крупнее, чем OLTP-системы. Обычно они исполь-зуются с целью анализа данных и выдачи отчетов и рекомендаций. Пользователи должны иметь возможность конструировать запросы раз-личной степени сложности, осуществлять поиск зависимостей, выво-дить данные на графики и использовать информацию в других прило-жениях типа электронных таблиц, текстовых процессорах и статистиче-ских пакетов. Еще более широкую поддержку в процессе принятия ре-шений обеспечивают системы оперативной аналитической обработки (OLAP – Online Analytical Processing).

Критерии оценки БД. Базы данных будут продолжать развивать-ся, а объемы информации в компьютерах расти. Усложнение производ-

58

ственных процессов, «интеллектуализация» контрольно-измерительных приборов, требования конечного пользователя относительно повыше-ния объемов и качества информации делают это предположение осо-бенно справедливым для промышленных условий.

Однако наиболее важные критерии оценки БД останутся теми же самыми, а именно:

- Повышает ли БД возможности конечных пользователей путем предоставления доступа к нужной информации в нужном месте и в нужное время?

- Обеспечивает ли БД требуемый уровень открытости и гибкости запросов?

- Легко ли сопровождать и использовать БД? надежна ли она? - Широко ли распространена БД и хорошо ли поддерживается ее

технология большим числом независимых производителей программно-го обеспечения?

- Легко ли интегрировать БД с широким спектром иного про-граммного обеспечения?

- Широк ли спектр возможных применений БД? - Доступны ли по цене большинству пользователей аппаратные

платформы, поддерживаемые БД? - Приемлема ли сама БД по цене для большинства пользователей? Клиент-серверные технологии. Модель «клиент сервер» в на-

стоящее время стала доминирующей компьютерной архитектурой после того, как предприятия осознали преимущество объединения удобных персональных компьютеров с централизованными, надежными и отка-зоустойчивыми мэйнфреймами. Клиент-серверные системы одновремен-но используют вычислительную мощь как клиента, так и сервера, возлагая интенсивную обработку данных на сервер и оптимизируя сетевой трафик так, чтобы повысить общую эффективность работы (рис.12).

Для интерфейса в клиент-серверных системах используется SQL – язык структурированных запросов (Structured Query Language). Он представляет собой средство организации, управления и поиска инфор-мации в РБД. Широкое признание SQL приобрел благодаря таким сво-им характеристикам, как:

- независимость от поставщика; - переносимость на разные компьютерные платформы; - опора на реляционные принципы хранения информации; - высокоуровневая англоязычная структура;

59

- интерактивное выполнение запросов; - полнофункциональный язык БД; - поддержка со стороны IBM, Oracle, Sybase, Microsoft и др. Кроме того, язык SQL поддерживается всеми крупными постав-

щиками серверов БД и огромным большинством производителей раз-личных прикладных средств разработки и языков.

Рис. 12. Клиент-серверная организация БД

Базы данных в промышленной автоматизации. С точки зрения

организации информации заводская автоматизация несколько отстает от автоматизации офисной деятельности, при этом многие технологиче-ские и производственные БД основываются на устаревших и довольно негибких технологиях.

Как правило производственному персоналу всегда не хватает ин-формации. Операторам, специалистам, ремонтному персоналу, началь-никам – всем нужен доступ к текущим и архивным производственным данным, статистической и итоговой информации и т.д. Все они хотели бы иметь какое-то единое средство доступа к информации, например, с мощью и открытостью РБД однако традиционные БД не всегда приме-нимы в системах промышленной автоматизации. Можно выделить не-сколько основных ограничений:

60

- производственные процессы генерируют данные очень быстро. Чтобы хранить производственный архив системы, например с 7500 ра-бочими переменными, в БД каждую секунду необходимо вставлять 7500 строк. Обычные БД чаще всего не могут выдержать подобную нагрузку;

- производственная информация не вмещается! Многомесячный архив завода с 7500 рабочими переменными требует под БД дисковой памяти объемом около 1 Терабайта. Сегодняшние технологии такими объемами, конечно, манипулируют, но сколько это стоит?

- SQL как язык не подходит для обработки временных или перио-дических данных, типичных для производственных систем. В частно-сти, чрезвычайно трудно указать в запросе периодичность выборки воз-вращаемых данных.


1. Поясните основное назначение использования баз данных в SCADA-системах. 2. Назовите основные виды баз данных, используемых в SCADA-системах. 3. Что такое OLTP-системы? 4. Что такое DSS-системы? 5. Что такое OLAP-системы? 6. Назовите восемь критериев оценки баз данных с точки зрения их приме-нения в SCADA-системах. 7. Для чего применяются в SCADA-системах клиент-серверные технологии? 8. Что такое SQL? 9. Назовите семь достоинств применения SQL-языка в SCADA-системах. 10. Назовите три ограничения в применении традиционных баз данных в со-ставе SCADA-систем.

4.7. IndustrialSQL Server компании Wonderware

IndustrialSQL Server компании Wonderware позволяет преодолеть

перечисленные ограничения, впервые превращая реляционную техноло-гию в разумное решение для систем промышленной автоматизации.

IndustrialSQL Server – внутризаводской хранитель архивной ин-формации, включая данные о событиях и соответствующих реакциях. IndustrialSQL Server представляет собой РБД, в которой учтены ско-рость поступления и объемы производственной информации. Он позво-ляет осуществлять сбор и запись данных в сотни раз быстрее, чем это

61

делают обычные БД на аналогичной платформе, при этом еще и занима-ет значительно меньше дискового пространства.

IndustrialSQL Server – опора пакета промышленной автоматизации Wonderware FactorySuite200. Несмотря на то, что IndustrialSQL Server поставляется компанией Wonderware как самостоятельный продукт, он в то же время является одним из главных компонентов пакета FactorySuite2000, являясь, можно сказать, его «сердцем». Будучи интег-рированным со SCADA-системой, IndustrialSQL Server способен накап-ливать при помощи серверов ввода/вывода информацию практически от любых измерительных приборов и устройств сбора данных.

IndustrialSQL Server – система управления РБД реального времени, использующая язык SQL. Выступая в качестве сервера БД, IndustrialSQL Server представляет собой расширение Microsoft SQL Server. При этом он обеспечивает скорость накопления данных более чем на порядок выше, характеризуется снижением размеров простран-ства хранения и реализует расширение языка SQL в области обработки данных, имеющих временные ярлыки (метки).

Объединение серверов IndustrialSQL Server и Microsoft SQL Server незаметно для пользователя. Можно сказать, что IndustrialSQL Server превращает Microsoft SQL Server в сервер РБД реального времени. При этом клиенты могут напрямую обращаться к IndustrialSQL Server при помощи тех же утилит, что и используются сервером Microsoft SQL Server.

Выбор Microsoft SQL Server в качестве основы для IndustrialSQL Server объясняется несколькими причинами. Во-первых, в мире сущест-вует более 200 миллионов пользователей Microsoft SQL Server. Во-вторых, Microsoft SQL Server является самой продаваемой БД для Windows-совместимых систем. В-третьих, SQL поддерживается всеми крупными производителями серверов БД и большинством средств раз-работки и языков программирования.

IndustrialSQL Server с точки зрения взаимодействия IndustrialSQL - MS SQL:

- сохраняет некритичную во времени информацию в БД Microsoft SQL Server. Вся технологическая информация сохраняется в специаль-ных таблицах расширения;

- поддерживает пропускную способность, т.е. обеспечивает со-хранение огромных потоков информации с высокой разрешающей спо-собностью;

62

- поддерживает целостность данных, т.е. обеспечивает запись больших объемов информации без потерь;

- добавляет в Microsoft SQL Server свойства сервера реального времени.

На рис. 13 показаны информационные потоки в системе управле-ния. С одной стороны, это данные, поступающие из различных источ-ников для сохранения в БД, с другой – данные, запрашиваемые потре-бителями через интерфейс SQL сервера.Стандартным механизмом поиска информации на сервере IndustrialSQL Server является SQL, что гарантирует доступность данных самому широкому кругу приложений. В подмножество языка SQL входит расширение, служащее для получения динамических про-изводственных данных из IndustrialSQL Server и позволяющее строить запро-сы на базе временных отметок. Все приложения, работающие с Microsoft SQL Server, могут также подключаться и к IndustrialSQL Server.

Рис. 13. IndustrialSQL Server на основе MS SQL Server

Используемая в IndustrialSQL Server архитектура «клиент-сервер» позволяет заполнить промежуток между промышленными системами контроля и управления реального времени, характеризующимися боль-шими объемами информации, и открытыми гибкими управленческими информационными системами. Благодаря наличию мощного и гибкого процессора запросов пользователи имеют возможность осуществлять поиск любой степени сложности для выявления зависимостей и связей между физическими характеристиками, оперативными условиями и технологическими событиями.

63


1. Что такое IndustrialSQL Server? зачем он применяется? 2. Назовите четыре основных достоинства от применения IndustrialSQL Server в составе SCADA-систем по отношению к классическому SQL-серверу. 3. Может ли применяться стандартный запрос, сформированный в среде SQL, при обращению к серверу IndustrialSQL?

4.8. Характеристика РБД IndustrialSQL Server.

Функциональные возможности

Высокопроизводительный сервер. IndustrialSQL Server обеспечи-

вает сбор данных в сотни раз быстрее, чем любые другие РБД, и сохра-няет их на гораздо меньшем дисковом пространстве. Многоуровневая клиент-серверная архитектура служит мостом между управленческими и производственными сетями, предоставляя вышележащему уровню всю информацию в реальном масштабе времени. Опирающаяся на Windows NT Server многоуровневая архитектура представляет собой масштабируемое решение любых пользовательских требований. IndustrialSQL Server может использоваться как в небольших цехах с сотней регистрируемых технологических параметров, так и на крупных промыш-ленных предприятиях с сотнями тысяч параметров.

Уменьшение объема хранения. IndustrialSQL Server позволяет хранить данные на пространстве, составляющем небольшую долю от соответствующего объема обычной РБД. Фактический размер требуе-мого для хранения производственной информации дискового простран-ства определяется размером и сущностью операций предприятия, а так-же интервалом хранения предыстории его функционирования. Напри-мер, двухмесячный архив предприятия с 4000 параметров, опрашивае-мых с периодичностью от нескольких секунд до нескольких минут, бу-дет занимать около 2 Мб дискового пространства. Используемый алго-ритм упаковки информации является алгоритмом сжатия без потерь, со-храняющим высокое разрешение и качество данных.

Достоверность информации. Будучи сервером БД в составе па-кета FactorySuite 2000, IndustrialSQL Server хранит наиболее полную информацию о производственных процессах. Сервер может накапли-вать производственную информацию с высокой разрешающей способ-ностью, получая ее при помощи серверов ввода/вывода от более чем 600

64

различных контрольных и регистрирующих устройств (через интерфей-сы SCADA-системы). Все эти данные объединяются сервером с конфи-гурационной, аварийной, итоговой информацией, сведениями о событи-ях, архивом данных, информацией системы контроля перемещения и прочими технологическими данными.

Объединение данных предоставляет пользователю множество преимуществ, выводя его на новый уровень представления о состоянии и ходе производственного процесса. Такой объем информации может быть полезен лишь тогда, когда пользователь имеет на руках мощный процессор запросов, позволяющий обрабатывать и фильтровать необхо-димые данные. IndustrialSQL Server обладает всей мощью Microsoft SQL Server со всеми его средствами фильтрации, объединения и обработки данных.

Конфигурационные параметры, как и вся предыстория модифика-ций, хранятся в «чисто» Microsoft SQL-таблицах, доступных через SQL. В процессе функционирования предприятия могут добавляться новые и удаляться существующие параметры, меняться описания и диапазоны измерений. Сохранение предыстории модификаций гарантирует соот-ветствие конфигурационных параметров возвращаемым сервером ар-хивным данным.

Сервер реального времени. В язык запросов IndustrialSQL Server включены средства работы с временными характеристиками данных. Входящие в состав Wonderware FactorySuite серверы ввода/выводы ис-пользуют новый протокол SuiteLink. В этом протоколе впервые была введена концепция отметок времени и качества информации, выстав-ляемых серверами ввода/вывода. Кроме того, благодаря протоколу SuiteLink удалось еще более повысить скорость накопления информа-ции.

Система регистрации событий. Непрерывные данные наиболее полезны в контексте событий. Событие может представлять собой все, что угодно – завершение серии действий, изменение значения перемен-ной, операции SQL по вставке, обновлению или удалению, заступление новой смены либо запуск оборудования и т.д., а также комбинации все-го перечисленного. IndustrialSQL Server может различать и соответст-вующим образом реагировать на события. События могут инициировать определенные предписанные действия. Например, завершение очеред-ного этапа может приводить к записи конечных значений этапа в табли-цу серии, начало новой смены может запустить выдачу сменного отче-

65

та, запуск двигателя может привести к посылке определенного сообще-ния в ремонтную службу и т.д. Функции копирования облегчают тира-жирование сводных данных и информации о событиях, что особенно важно при принятии различных управленческих решений.

Гибкий открытый доступ. Большая доля производственной ин-формации имеет такие же характеристики, как и обычные деловые дан-ные (например, конфигурационные или сводные данные). Информация подобного рода поддерживается средствами Microsoft, встроенными в IndustrialSQL Server, а именно сервером Microsoft SQL Server. В произ-водственных отчетах, как правило, содержится сводная (статистическая) информация. IndustrialSQL Server может автоматически обновлять сводные таблицы с заданной периодичностью, записывая в них средние величины, суммы, а также максимальные и минимальные значения.

Имеющиеся клиентские приложения дают пользователям возмож-ность выбирать именно те средства, которые наилучшим образом по-зволяют решать поставленные задачи. Хотя методы доступа и являются стандартными, безопасность данных никоим образом не ущемляется. IndustrialSQL Server опирается на средства ограничения несанкциони-рованного доступа систем Microsoft SQL Server и Windows NT, гаранти-руя тем самым требуемый уровень защиты информации. IndustrialSQL Server представляет собой единственное место доступа к производст-венной информации и единую платформу разработки прикладных при-ложений для производства и связи с управленческими системами. Реги-страция в системе, поддержание групп пользователей и управление дос-тупом к БД упрощается благодаря Microsoft SQL Enterprise Manager.

SQL с поддержкой временных параметров. Обычный язык SQL не поддерживает временные характеристики данных. В частности, в нем нет никаких средств контроля времени поступления данных и никакого способа предоставления клиенту незапрошенных данных. IndustrialSQL Server расширяет возможности Transact-SQL, являющегося реализацией SQL для Microsoft SQL Server, обеспечивая управление разрешением и обновлениями, а также предоставляя основу таким временным функци-ям, как частота изменения и интегральные вычисления на сервере.

Простота конфигурирования. Одними из достоинств IndustrialSQL Server являются наличие готового набора функциональ-ных возможностей и быстрота его установки в рабочей системе. Все выполняется простым нажатием на кнопку мыши, при этом сервер оп-

66

ределяет собственные параметры с учетом существующего InTouch-приложения.

Открытая и гибкая база данных. Мощная и гибкая БД IndustrialSQL Server поддерживает доступ к информации реального времени, архивным и конфигурационным данным любыми программ-ными средствами. Для хранения информации доступны следующие ти-пы данных (рис.14):

- реального времени; - архивные; - конфигурационные; - сводные; - текущие (нужные для текущих запросов); - сопутствующие учрежденческие. Идеология построения таблиц РБД, интегрирующих столь разно-

образные типы данных из различных источников, имела ориентацию на улучшение характеристик производительности, качества и стоимости в таких ключевых областях, как:

- анализ протекания процесса, диагностика, оптимизация; - управление запасами, потребление сырья; - техническое обслуживание (предупредительные и превентивные

ремонты); - продукция и контроль качества (SPC/SQC); - функционирование в качестве системы управления производст-

венным процессом.

Рис. 14. Типы данных, регистрируемых IndustrialSQL Server

67

Простота использования. Для установки, конфигурирования и использования IndustrialSQL Server от пользователя не требуется ника-кого знания языка SQL. Особенностью IndustrialSQL Server является его ориентация на готовые наборы функций. IndustrialSQL Server разраба-тывался как не требующая никакого администрирования система управ-ления БД. Резервные копирования базы могут выполняться средствами Microsoft BackOffice. Наличие сотен клиентских приложений позволяет выбирать из них именно то, которое соответствует требованиям пользо-вателя по простоте и функциональным возможностям.

Интеграция с другими компонентами пакета FactorySuite 2000. Будучи БД в составе FactorySuite 2000, IndustrialSQL Server тесно связан с любым компонентом этого пакета на любом уровне. Конфигурацион-ные данные SCADA-системы InTouch хранятся вместе с конфигураци-онными данными IndustrialSQL Server. IndustrialSQL Server получает данные от серверов ввода/вывода, DDE, FastDDE и SuiteLink, а также хранит архивы компонентов SCADA-системы InTouch. Для просмотра данных и построения аналитических графиков InTouch может использо-вать как собственные архивы, так и архивы IndustrialSQL Server. Кроме того, для построения графиков в нем может использоваться новый ActiveX-объект ActiveTrend, а для извлечения данных IndustrialSQL Server и ActiveX-объекты доступа к базам данных, разработанные сто-ронними производителями. Браузер Scout имеет возможность читать данные IndustrialSQL Server. Для работы с IndustrialSQL Server были разработаны средства FactoryOffice и IndustrialWorkbook. Компоненты InControl и InTouch имеют возможность выступать в качестве постав-щиков информации для IndustrialSQL Server.

Области применения. В перечень обязанностей производственно-технического персонала предприятия входят повышение качества про-дукции, повышение эффективности производства, а также повышение коэффициента полезного действия используемого оборудования. Все эти цели недостижимы без владения оперативной и архивной информа-цией о состоянии производства и характеристиках выпускаемой про-дукции.

Специалисты по контрольно-измерительным средствам должны иметь полную информацию о структуре и функционировании всей сис-темы контрольно-измерительных приборов. IndustrialSQL Server может предоставить им всю необходимую конфигурационную информацию типа значений контрольных параметров, допустимых ошибок и пре-

68

дельных границ, а также осуществлять регистрацию функционирования всей системы, записывая информацию типа отклонений рабочих пара-метров от установленных, ошибок измерения и выходов за предельные границы, тем самым позволяя находить ответы на вопросы типа: явля-ется ли значение данной контрольной точки оптимальным для данного контура регулирования? не привело ли срабатывание блокировочного узла к генерации ложной ошибки? достаточен ли объем информации, выдаваемой оператору данным алармом? и т.п.

Технологический персонал должен иметь информацию о поведе-нии процесса в установившемся и неустановившемся режимах. IndustrialSQL Server хранит всю информацию о параметрах и событиях процесса, предоставляя специалистам возможность анализировать пере-ходные и аварийные состояния процесса. Обслуживающий персонал дол-жен иметь информацию о текущем состоянии оборудования и условиях его эксплуатации. IndustrialSQL Server хранит как производственный архив, так оперативные данные.

Руководители производственных отделов нуждаются в итоговой информации о ходе производственного процесса и основных событиях. IndustrialSQL Server может предоставлять требуемые данные как в ито-говом, так и сгруппированном виде, а также записывать информацию о произошедших событиях. С его помощью руководители смогут полу-чать точные ответы на такие вопросы: каков объем дневного выпуска продукции? каковы причины и длительность простоев оборудования в этом месяце? соответствует ли выпуск продукции плановым показате-лям? и т.п.

Работники службы контроля качества должны иметь полную ин-формацию о качестве выпускаемой продукции, несоответствиях и от-клонениях от заданных параметров. IndustrialSQL Server может осуще-ствлять запись всех измеряемых технологических параметров и связы-вать их с конкретной продукцией либо партией, помогая находить отве-ты на вопросы типа: не повлияло ли изменение технологической карты на качество продукции? какова вероятность появления дефектов в про-дукции данного типа? существует ли взаимосвязь между данным темпе-ратурным профилем и отклонениями данного параметра от заданного значения? и т.д.

Операторы технологического оборудования должны иметь воз-можность сравнивать текущие условия эксплуатации с существовавши-ми ранее и выявлять аномальное поведение процесса. IndustrialSQL

69

Server хранит как оперативные, так и архивные данные и позволяет сравнивать их.


1. Какие преимущества раскрывает характеристика сервера IndustrialSQL «Высокопроизводительный сервер»? 2. Какие преимущества раскрывает характеристика сервера IndustrialSQL «Уменьшение объема хранения»? 3. Какие преимущества раскрывает характеристика сервера IndustrialSQL «Достоверность информации»? 4. Какие преимущества раскрывает характеристика сервера IndustrialSQL «Сервер реального времени»? 5. Зачем нужна система регистрации событий в IndustrialSQL Server? назо-вите достоинства ее применения. 6. Какие преимущества раскрывает характеристика сервера IndustrialSQL «Гибкий открытый доступ»? 7. Какие преимущества раскрывает характеристика сервера IndustrialSQL «SQL с поддержкой временных параметров»? 8. Какие преимущества раскрывает характеристика сервера IndustrialSQL «Простота конфигурирования»? 9. Назовите шесть типов данных, применяемых в базе данных IndustrialSQL Server. 10. Для каких ключевых областей была разработана номенклатура типов данных IndustrialSQL Server? 11. Какие преимущества раскрывает характеристика сервера IndustrialSQL «Простота использования»? 12. Какие преимущества раскрывает характеристика сервера IndustrialSQL «Интеграция с другими компонентами пакета FactorySuite 2000»? 13. Для каких областей деятельности предприятия может применяться база данных IndustrialSQL Server?

4.9. Сетевые решения

Тема обеспечения доступности данных производственного техно-

логического процесса с любого компьютера предприятия, с любой под-системы стала актуальной. SCADA-приложения должны быть источни-ком технологических данных, с одной стороны, и их потребителем с другой. Кроме того, различного типа клиентские приложения могут предоставлять соответствующие производственному процессу в огром-ном объеме данные в приемлемом для пользователя виде.

70

Самым простым и распространенным клиентским приложением являются клиенты в локальной сети (рис.15).

Клиент-серверная организация SCADA-систем предполагает при-менение наряду с серверными конфигурациями клиентских компонент двух типов: с возможностью передачи управляющих воздействий с кли-ентского приложения и чисто мониторинговые приложения. Такие кли-ентские компоненты SCADA-системах традиционно объединяются с серверными приложениями протоколами локальных сетей (TCP/IP, NetBIOS). Но Internet/Intranet-технологии не оставили безучастными разработчиков SCADA-систем, баз данных реального времени и др. и привели к появлению следующих типов клиентских приложений:

- клиентские приложения в режиме сервер/терминал; - бедные и богатые Internet/Intranet-клиенты. Основой рассматриваемых решений для клиентских приложений

являются новые технологии Microsoft, реализованные в структуре Windows DNA (Distributed Internet Architecture).

Структура Windows DNA. Cтруктура Windows DNA – это в пер-вую очередь реализация трехуровневой модели приложения, включаю-щей (рис.16):

- уровень представления; - уровень бизнес-логики; - уровень доступа к данным.

Рис. 15. Традиционное решение организации сети

71

Рис. 16. Структура Windows DNA

Кроме технологий, «привязанных» к уровням, применяются и тех-

нологии, представляющие общие сервисы и «склеивающие» техноло-гии. В программном обеспечении Microsoft роль «склеивающих» техно-логий играют COM и COM+. COM (Component Object Model, архитек-тура компонентных объектов) – это объектно-ориентированная техно-логия. С компонентной организацией приложение конструируется из COM-объектов, используя готовые наборы этих объектов.

Слои Windows DNA. Технологии Microsoft и относящийся к ним инструментарий предназначены для разработки и реализации трехуров-невых приложений.

Уровень представления. Есть два обширных вида клиентов: «бед-ный» (thin) и «богатый» (rich).

«Богатый» клиент в большей степени ссылается на используемые при создании пользовательского интерфейса технологии, чем на то, ка-кое количество кода выполняется на стороне клиента. «Богатые» клиен-ты похожи на обычные приложения Win32, но они представляют собой клиентскую часть трехуровневого приложения.

«Бедные» клиенты не одинаково бедны. Примером «бедного» кли-ента служит давно известный терминал. Microsoft предложил техноло-гию Windows Terminal Server, в которой приложение Windows работает на центральном сервере и передает графический интерфейс пользовате-лю-клиенту.

Но при этом требуется дорогостоящий сервер, широкая полоса пропускания между клиентом и сервером. Чаще всего понятие «бед-ный» клиент обозначает приложение, работающее на Web-сервере и пе-

72

редающее пользовательский интерфейс с помощью HTML-страниц на Web-броузер.

Далее появилась идея обогащения Web-приложений различными компонентами, которые могут использоваться браузером – управляю-щие элементы ActiveX, апплеты Java и т.д. Различной оснащенности «бедные» клиенты предлагаются и компаниями-поставщиками SCADA-систем.

Уровень бизнес-логики. Три сервиса свойственны этому уровню: сервисы компонентов (COM), Microsoft Message Queue (MSMQ) и Internet Information Server (IIS). IIS – полнофункциональный Web-сервер Microsoft, интегрированный в Windows 2000 Server. IIS является серве-ром приложений, поддерживающим «бедных» клиентов, которые под-ключаются к нему через протокол HTTP.

Microsoft Transaction Server и COM+. Транзакция является фун-даментальной структурной концепцией, которая обеспечивает разработ-ку сложных многопользовательских приложений для работы с данными. Главное свойство транзакции в атомарности, т.е. каждая операция об-мена данными в одном направлении рассматривается как уникальная и называется транзакцией.

Именно концепция транзакции обеспечивает выполнение ряда операций получения данных из разных СУБД и позволяет рассматри-вать их как единую операцию (рис.17).

Рис. 17. Трехуровневое приложение

73

Microsoft Message Queue – асинхронная однонаправленная связь, ориентированная на сообщения. Как DCOM, так и HTTP – синхронные протоколы, которые возвращают результат, до получения ответа от сер-вера работа клиента блокируется. В случае асинхронного MSMQ вызов сервиса осуществляется помещением сообщения в очередь.

При этом возврат клиенту происходит немедленно (и возврат сви-детельствует о постановке в очередь) и клиент продолжает работать (нет блокировки).

Уровень доступа к данным. Фундаментальной технологией дос-тупа к данным является OLE DB – гибкий низкоуровневый интерфейс COM. Структура Windows DNA, особенно уровня представления дан-ных, является основой клиентских приложений, предлагаемых постав-щиками SCADA-систем.

Новая реализация клиентского приложения в режиме сер-вер/терминал. С появлением Windows NT/2000 Terminal Services вновь стала доступной организация клиентских сессий, когда каждый клиент функционирует независимо от других. В этом случае каждый пользова-тель получает свой ресурс: память, время центрального процессора, доступ к дискам сервера и приложениям.

Когда клиент запускается, терминальный сервер регистрирует его, предоставляя доступ к ресурсам сервера. Windows создает также вирту-альный дисплей. Затем он передается клиенту и отображается на ло-кальном мониторе.

Операции ввода, активизируемые клиентом с клавиатуры, мыши также обслуживаются сервером. Добавление новых клиентов сводится к встраиванию нового терминала.

Для организации взаимодействия между сервером и клиентом ис-пользуются стандартные протоколы Microsoft RDP (Remote Desktop Pro-tocol) и Citrix ICA (Independent Computing Achitecture), что допускает реализацию клиентов в виде супертонких бездисковых рабочих станций на платформах Linux/CE от Windows 3.11, 95, 98 и XP до рабочих стан-ций Windows NT или 2000. Используя новые архитектурные возможно-сти, компании-разработчики SCADA-систем имеют возможность пред-ложить терминальные сервисы, поддерживающие выполнение SCADA-приложений в режиме сессии.

Так, компания Wonderware уже поставляет Terminal Services (тер-минальные сервисы) для SCADA-системы InTouch версии 7.1, что по-зволяет установить исполняющую систему InTouch один раз на цен-

74

тральном сервере и затем запускать InTouch-приложения много раз. Клиентские узлы необходимо подключать в режиме терминальной сес-сии InTouch. Бедный клиент может быть в этом случае терминалом пер-сонального компьютера или встроенным терминальным устройством с вышеперечисленными операционными системами (рис.18).

Терминальные пользователи имеют доступ к данным, графиче-ским мнемосхемам с возможностью обмена информации в реальном времени без необходимости установки InTouch на локальном клиент-ском компьютере.

Применение терминал/серверной модели позволяет создавать бо-лее экономичные решения за счет того, что приложение устанавливает-ся и поддерживается инженерами только на сервере, клиентские же уз-лы могут быть реализованы на различных платформах, в том числе бес-платных. Следует заметить, что на различных клиентских узлах можно просматривать как одно и то же, так и различные приложения одновре-менно, с перекрещиванием и без перекрещивания доступа.

Рис. 18. Архитектура «терминал сервер»


1. Охарактеризуйте стандартное решение организации сети в системе кон-троля и управления. 2. Поясните суть структуры Windows DNA. 3. Дайте понятие «богатого» (rich) клиента сети. 4. Дайте понятие «бедного» (thin) клиента сети.

75

5. Какие сервисы свойственны уровню бизнес-логики в сети системы кон-троля и управления? 6. Поясните концепцию транзакций в сети.

7. Что такое Microsoft Message Queue? поясните суть и особенности ее рабо-ты. чем она отличается от DCOM- и HTTP-протоколов? 8. Охарактеризуйте архитектуру сети «терминалсервер».

4.10. Стратегия клиентских приложений от Wonderware «Бедные» и «богатые» Internet/Intranet-клиенты. В

Internet/Intranet решениях в обмене данными, кроме технологического сервера как поставщика данных и клиента как получателя информации задействован Web-сервер (рис.19). Информация на сервере хранится в виде страниц, на которых кроме текста могут находиться разные объек-ты: графические изображения, аудио- и видеоролики, формы для ввода данных, интерактивные приложения и т.д.

Рис. 19. Клиенты и серверы Web

Страницы сервера WWW могут содержать не только статическую,

но и динамическую информацию. Страница может содержать формы для выполнения запросов к базе данных. Результат такого запроса будет динамически сформирован в виде страницы, которая появится на экране пользователя. Сервер WWW может решать любую задачу, принимая любые данные от удаленного пользователя, обрабатывая их и передавая обратно. Для обработки на сервере WWW запросов, поступающих от клиентских приложений SCADA и требующих получения данных из БД

76

или других источников информации, разрабатывается специальное сер-верное расширение, которое, с одной стороны, получает и обрабатывает динамические запросы от Web-клиентов, а с другой - обеспечивает взаимодействие с Microsoft Internet-серверами. Взаимодействие между Web-сервером и клиентами осуществляется на основе протокола HTTP (HyperText Transfer Protocol протокол передачи гипертекста). Так, компанией Wonderware предлагается FactorySuite (FS) Web-сервер, ко-торый обеспечивает динамическими данными клиента Web, реализо-ванного в виде SCADA-приложения InTouch.

Рис. 20. Web-сервер для обмена данными между приложениями InTouch На рис. 20 показаны возможности разработки Internet-приложений

и запуск их в реальном времен на примере SCADA-системы InTouch. Причем следует отметить, что процедура публикации (publishing) SCADA-приложений является дружественной и не требует специальной подготовки и знания специфических языков программирования и вы-полняется, как правило, с помощью специальных средств SCADA-системы «нажатием одной кнопки». Навигатор Microsoft Internet Explorer (MIE) или исполняющая система InTouch могут использоваться для просмотра приложения Web-клиентом. Интернет-приложение по-зволяет собирать данные с многих FS Web-серверов (рис. 21). В таких случаях каждый Web Server адресуется специально именем или IP-адресом. Чтобы подписаться на приложение, необходимо загрузить его из текущего FS Web-сервера и выделить его в локальную директорию на клиентской машине.

77

Рис. 21. Получение данных от нескольких Web-серверов

Публикация приложения обычно возможна в двух режимах: с ис-

ходными файлами, так что приложение может модифицироваться в дальнейшем в среде разработки, или только в режиме исполнения. Та-ким образом, приложения некоторых SCADA-систем могут поддержи-вать функцию богатого Internet-клиента. Преимущество применения та-кого клиента в том, что способ разработки клиентского приложения ос-тается традиционным (обычное SCADA-приложение), возможно ис-пользование режима управления. Недостатком, безусловно, является то, что для каждого клиентского узла оплачивается лицензия. Если клиент является бедным, то обработка любого запроса клиентского приложения выполняется на сервере. Только Web-страница предоставляется клиен-ту.

Базы данных реального времени (БДРВ) и Internet-решения. По-скольку БДРВ поддерживают язык SQL-запросов, то для организации доступа к технологической информации возможен стандартный подход как к обычным реляционным БД. Традиционный подход позволяет по-лучать данные из БД и БДРВ, используя уже ставшие стандартными SQL-объекты, доступные практически из любого браузера. Этот подход требует программистского опыта разработки Web-сайтов и использова-ния специальных SQL-объектов, но является типичным примером «бед-ного» клиента. Рассмотрим сейчас более простую, с точки зрения поль-зователя-разработчика сайта, процедуру доступа к БДРВ на примере IndustrialSQL Server от Wonderware. IndustrialSQL Server использует трехуровневую клиент-серверную архитектуру (рис.22), которая позво-ляет создавать Интернет/интранет-приложения.

78

AD

O

Provider

Рис. 22. Трехуровневая клиент-серверная архитектура

Обработка запроса на получение данных, сделанного клиентским

объектом к IndustrialSQL Server, поддерживается с помощью специаль-ных объектов Business Objects. Специальные объекты являются COM (Component Object Model) объектами, которые размещается либо на ло-кальном компьютере, либо на Microsoft Internet Information Server (IIS), в этом случае он доступен через Интернет и отвечает за получение дан-ных из БДРВ.

Клиентские приложения. Формат таблиц базы данных в БДРВ в

основном предопределен. Клиентские приложения, учитывая предопре-деленный формат таблиц, обеспечивают доступ к данным для визуали-зации и анализа. Клиентские приложения не требуют от пользователя знания языка SQL-запросов, что расширяет класс пользователей. Так, для IndustrialSQL Server различные компании предлагают специальные приложения, ориентированные на получение данных из БДРВ. С техно-логической точки зрения часть приложений реализована как независи-мые приложения, другая часть представляет ActiveX объекты.

Как независимые приложения, встроенные в программы Microsoft Office и ActiveX-объекты предназначены для создания текущих и ар-хивных трендов, для создания параметрических графиков X-Y и для табличного отображения текущих и архивных данных.

ActiveX-объекты могут встраиваться в приложения SCADA-системы, Visual Basic, Visual C и в HTML-страницы Internet Explorer. Специальные серверные компоненты Business Objects обеспечат полу-

79

чение данных запрошенных в ActiveX объекте или SQL-запросе. Ис-пользование ActiveX-технологии с точки зрения клиентских приложе-ний сводится к настройке на Интернет-обмен при конфигурировании соответствующего ActiveX-объекта: для этого активизируется свойство Use Internet Server (Использовать Internet сервер) и определяется имя или IP-адрес сервера в форме HTTP: // имя сервера.

Использование ActiveX-объектов оснащает «бедных» клиентов новыми возможностями, т.е. «бедные» клиенты не одинаково бедны.

Специальный инструментарий для создания Internet/Intranet – клиентов. Если вы не используете готовые приложения – клиенты Web, то для того чтобы создать свой Web-сайт и при этом разрабатывать не просто «бедного» клиента, а оснащенного ActiveX-объектами, Java-апплетами и др., целесообразно рассмотреть используемый для этого инструментарий. Инструментарий является разноуровневым: традици-онный инструментарий общего назначения и ориентированный на осо-бенности механизмов обмена, используемых в АСУТП.

Специализированный инструментарий характеризуется тем, что его поставляют:

- независимые компании (Intuitive Technology), предлагающие поддержку характерных для АСУТП протоколов (DDE, OPC, OLE DB), таким образом обеспечивая клиентские приложения и данными в реаль-ном времени;

- компании-разработчики SCADA-систем. Их инструментарий поддерживает не только ставшие стандартными протоколы обмена, но частнофирменные протоколы, конвертацию приложений SCADA в HTML, XML-языки.

Создание собственного или редактирование существующего Web-сайта. Пользователь устанавливает соединение с сервером WWW через сеть c помощью специальной программы просмотра страниц WWW-браузера, например навигатор MIE и Netscape Navigator. При ус-тановке соединения пользователь указывает адрес сервера WWW. До-полнительно он может указать путь к файлу страницы WWW, которая должна быть отображена сразу после подключения к серверу. К серверу может подключаться несколько Web-сайтов. Web-сайт – это не просто набор отдельных Web-страниц, а иерархическая система HTML доку-ментов, файлов, графических изображений, апплетов на языке Java, тек-стовых видео- и аудиофайлов, а также сценариев на CGI или ином язы-

80

ке. Для обеспечения целостности сайта используются гипертекстовые связи (hyperlink).

Для создания сайтов на рынке в настоящее время предлагается достаточно большое разнообразие инструментальных средств и их вы-бор зависит в первую очередь от решаемых задач. Для создания сайтов, ориентированных на мониторинг и управление технологическим про-цессом, предлагается использовать пакеты Microsoft InterDev, Macrome-dia Dream или FrontPage. Например, FrontPage используется как:

- визуальное средство, позволяющее непрограммистам реализо-вать Web-публикацию в среде клиент/сервер;

- FrontPage используется для обслуживания Web-сервера и Web-сайтов на этом сервере;

- Web-страница с FrontPage поставляется с 16-и 32-разрядными версиями собственного сервера Personal Web Server, который может ис-пользоваться с ОС Windows 3.11, Windows 95, Windows NT.

Программное обеспечение Web-сервера, ответственное за обра-ботку полученных от клиента данных, динамическое формирование HTML документа и возврат его пользователю, должно быть установле-но перед установкой пакета FrontPage. Серверные расширения FrontPage поддерживают стандарты HTTP и CGI, обеспечивая совместимость с существующими HTML-документами и CGI-сценариями.

Текстовые файлы страниц готовятся с использованием специаль-ного языка разметки гипертекста HTML (Hyper Text Markup Language). Взаимодействие пользователя с сервером WWW осуществляется через формы. Сервер, получив данные из полей формы, запустит созданное специально для этой формы программное расширение для обработки полученных данных, динамически сформирует документ HTML и воз-вратит его пользователю (нет ограничений на вид выполняемой обра-ботки или вид сформированного документа HTML).

Сервер, содержащий наряду со статическими динамические доку-менты, называют активным Интернет-клиентом. Активные серверы соз-даются с использованием программных расширений сервера WWW- приложений CGI, ISAPI. Данные, полученные через запросную форму, передаются программному расширению CGI или ISAPI. Эти расшире-ния могут обратиться, например, к СУБД через интерфейс ODBC или через интерфейс этой СУБД, а результат запроса оформить в виде доку-мента HTML и вернуть удаленному пользователю.

81

Возможности языка HTML ограничены. Часто требуется обраба-тывать содержимое локальных файлов, отображать данные в графиче-ском виде или выполнять другую нетривиальную работу. Создав орган управления ActiveX и расположив его на сервере WWW, можно сделать ссылку на этот орган в документе HTML.

Код ActiveX загружается из сервера WWW в адресное пространст-во удаленного компьютера и поэтому имеет доступ ко всем его ресур-сам. Это позволяет организовать сложные алгоритмы обработки и ото-бражения любых локальных данных, что невозможно при использова-нии программных расширений CGI и ISAPI. Но ActiveX представляет и потенциальную угрозу в смысле распространения вирусов. Для умень-шения угрозы MS предложила сертификацию органов управления ActiveX. Когда пользователь попадает на страницу со ссылкой на ActiveX, ему выдается изображение сертификата фирмы-разработчика. Если пользователь доверяет сертификату, он может согласиться на за-грузку и запуск ActiveX, если нет – можно отказаться.

Язык HTML допускает использование языков программирования Java, JavaScript и VBScript Язык программирования Java разработан фирмой Sun на основе языка Oak, как платформно-независимый интер-претируемый объектно-ориентированный язык. Создаются программы Java и размещаются ссылки на них в документах HTML. Такие Java-программы называются апплетами (applets). Программы Java, располо-женные на сервере WWW, обладают большими возможностями по об-работке и отображению данных. По сравнению с ActiveX-объектами они более безопасны, поскольку не могут выполнять запись на локаль-ные диски и читать с них.

Исходный текст программ, составленных на языках программиро-вания JavaScript и VBScript, вставляется непосредственно в документ HTML, поэтому для их разработки не нужны специальные средства. Интерпретатор JavaScript и VBScript встроен непосредственно в навига-тор Microsoft Internet Explorer (Netscape не работает с языком VBScript). Страницы сервера WWW содержат ссылки на другие страницы, реали-зованные в виде специальных текстовых строк, либо в виде графиче-ских объектов или органов управления. Страницы могут ссылаться на страницы, расположенные и на других серверах в сети Интернет, вклю-чая серверы FTP, Gopher, конференции, электронные почтовые адреса.

Следует сказать и о языке XML (Extensible Markup Language), имеющем общего предка с HTML – стандартным обобщенным языком

82

описания документов SGML (Standard Generalized Mark-up Language), но XML имеет более строгий синтаксис. Отмечается тенденция: HTML – язык для представления данных, а не для обмена ими, в то время как публикация данных происходит в формате XML. Производители Oracle, Sybase, Informix уже начали поддерживать возможность выдачи резуль-татов запросов в формате XML и импортирование XML-данных в свои таблицы.

Таким образом, используя инструментальные средства, подобные FrontPage, вы можете создать собственные, ориентированные на реше-ние ваших задач, Web-сайты. Предлагаемые технологии Microsoft по-зволяют применять как ActiveX-технологию, так и технологию доступа к реляционным базам данных. Их использование допускает встраива-ние:рассмотренных ранее ActiveX-объектов для доступа к данным IndustrialSQL Server (ActiveTagBrowser, ActiveDataGrid, ActiveGraph, ActiveTimeSelector); стандартных форм SQL-запросов ряда навигаторов (прежде всего Microsoft Internet Explorer).

Сервер WWW может решать любую задачу, принимая любые дан-ные от удаленного пользователя, обрабатывая их и передавая обратно.

Пакет SuiteVoyager. Специальный пакет от Wonderware SuiteVoyager поставляет масштабируемое, расширяемое средство разра-ботки информационных порталов. Портал является просто Web-сайтом, который предоставляет пути доступа к дополнительной информации по определенным темам. SuiteVoyager является набором интегрированных программ, поддерживающих удобный способ для получения технологи-ческой информации (рис.23).

Рис. 23. Структура портала SuiteVoyager

83

Пакет представляет набор средств для просмотра, подготовки от-четов на основе технологических данных. Традиционно передача гра-фической информации требует доставки файлов большого размера и длительных периодов времени для загрузки. Чтобы преодолеть это ог-раничение, SuiteVoyager поставляет интерактивные HTML-страницы, преобразуя существующие графические окна SCADA-системы (и ассо-циированную с ними анимацию) в XML (рис.24).

Использование XML-технологии уменьшает объем передаваемой между клиентом и сервером информации почти на 80%. SuiteVoyager позволяет пользователям визуализировать технологическую информа-цию, поступающую из серверов ввода-вывода, SCADA-приложений, БДРВ через Internet/Intranet, используя Internet Explorer версии 5+ и вы-ше. Пакет поддерживает новые «made-for-the-Web» технологии, напри-мер, такую, как XML (eXtensible Mark-up-Language).

Рис. 24. Решение на основе SuiteVoyager


1. При взаимодействии типа Internet/Intranet с каким сервером обменивается данными Web-клиент? 2. Какие действия позволяет проделывать Web-сервер с компонентами сис-темы контроля и управления? 3. Поясните использование баз данных реального времени в Internet-решениях систем контроля и управления. 4. Зачем нужно использовать Internet-решения в системах контроля и управ-ления?

84

5. Поясните зачем нужны клиентские приложения при работе с базами дан-ных реального времени? 6. Какими двумя способами может быть создана Web-страница в рамках применения SCADA-системы? поясните кратко каждый способ. 7. Поясните суть технологии «порталов» при создании Web-страниц в рам-ках применения SCADA-системы.

Раздел 5. ОПИСАНИЕ ПАКЕТА GraphWorX32

SCADA-СИСТЕМЫ GENESIS

5.1. Основные сведения

Назначение GraphWorX32

GraphWorX32 является программным пакетом, который предна-

значен для представления параметров технологических процессов на графических мнемосхемах.

Главное окно GraphWorX32

Внешний вид главного окна GraphWorX32 с его основными ком-

понентами, включая панель цветовой палитры, главную панель инстру-ментов, набор инструментов рисования, упорядочивания, шрифтов и динамики, показан на рис. 25.

85

Рис. 25. Главное окно GraphWorx32

Панели инструментов GraphWorX32 Инструменты GraphWorX32, используемые для создания экранных

форм, объединены в функциональные группы и доступны в соответст-вующих меню главного окна, а также в панелях инструментов, описание которых приведено ниже.

Главная панель инструментов (Main)

Внешний вид главной панели инструментов показан на рис. 26

Данная панель инструментов по умолчанию располагается в верхней части окна GraphWorX32 под заголовками меню и обеспечивает воз-

86

можность быстрого доступа к основным операциям над объектами эк-ранной формы с помощью мыши. К указанным операциям относятся: создание нового файла экранной формы, открытие файла существую-щей экранной формы, сохранение экранной формы в файле, экспорт эк-ранной формы в HTML страницу, печать файла экранной формы, опе-рации удаления объектов с помещением в универсальный буфер обмена (операция Вырезать), вставки и дублирования объектов. Кроме того, в данной панели инструментов доступны операции отмены последнего действия по редактированию графических объектов экранной формы, повторения последней отмененной операции, а также вызова справоч-ной системы GraphWorX32.

Рис. 26. Внешний вид панели инструментов Главная (Main)

Панель инструментов Динамика (Dynamics)

Внешний вид панели инструментов Динамика показан на рис. 27.

87

Рис. 27. Внешний вид панели инструментов Динамика (Dynamics) Панель инструментов Динамика предназначена для установления

динамических связей между графическими объектами экранной формы и переменными в серверах OPC, представляющими контролируемые технологические параметры.

Панель инструментов Рисование (Draw)

Внешний вид панели инструментов Рисование показан на рис. 28. Данная панель инструментов предназначена для рисования стати-

ческих графических объектов, выбора (выделения) ранее нарисованных объектов, заливки графических объектов и текстовых строк, для вставки в экранную форму векторных изображений в формате WMF/EMF и рас-тровых изображений (BMP), а также для библиотечных символов GraphWorX32.

88

Рис. 28. Внешний вид панели инструментов Рисование

Рис. 29. Внешний вид панели инструментов Расположение

89

Панель инструментов Расположение (Arrange)

Внешний вид панели инструментов Расположение показан на рис. 29. Данная панель инструментов используется для объединения не-скольких выделенных графических объектов в один символ, а также для разбиения символов на отдельные графические объекты, для выравни-вания и вращения объектов, а также для изменения их взаимного распо-ложения.

Панель инструментов Вид (View)

Внешний вид панели инструментов Вид показан на рис. 30. Данная

панель инструментов предназначена для изменения масштаба отобра-жения, переключения слоев экранной формы, а также для включе-ния/отключения отображения привязочной сетки в области отображе-ния.

Рис. 30. Внешний вид панели инструментов Вид

90

5.2. Создание и редактирование объектов

Введение Настоящий раздел содержит указания по созданию и редактирова-

нию графических объектов в экранных формах GraphWorX32. Рисова-ние графических объектов, таких как линии, круги, эллипсы, прямо-угольники и т.д., выполняется при помощи панели инструментов Рисо-вание или команд меню Графика. Имеется возможность выбора различ-ных свойств и параметров графических примитивов, таких как стиль и тол-щина линий, цвета тени, заливки и фона, а также тип шрифта, которым ото-бражается текстовая информация, для чего используется меню Формат.

Режим Разработка

Режим Разработка предназначен для создания экранных форм. В

данном режиме создаются статические и динамические графические объекты, устанавливаются параметры приложения и экранных форм и т.д. Статические объекты обычно рисуются в рабочей области экранной формы, после чего их параметры (свойства) настраиваются в Инспекто-ре свойств. Динамические объекты также настраиваются при помощи Инспектора свойств.

Инспектор свойств

Двойной щелчок левой клавишей мыши на выделенном графиче-

ском объекте приводит к появлению Инспектора свойств. Инспектор свойств является диалоговой панелью, которая содержит набор страниц свойств объекта. Основная страница представляет свойства выбранного статического объекта (на рис. 31 показана страница свойств графиче-ского объекта Текст).

Инспектор свойств также может содержать дополнительные страницы, представляющие параметры динамических действий, приме-ненных к статическому объекту (к объекту Текст, Инспектор свойств которого показан на рис. 31, применены действия Скрыть/Блокировать и Указание и щелчок). Данные страницы свойств открываются путем щелчка левой клавишей мыши на соответствующих закладках диалого-вой панели.

91

Рис. 31. Диалоговая панель Инспектор свойств

Функции рисования Функции рисования позволяют создавать графические объекты с

помощью инструментов рисования. Имеется возможность создания сложных графических объектов путем группировки (объединения) бо-лее простых. Функции рисования находятся в меню Графика (рис. 32) и в панели инструментов Рисование (аналогична панели Графика).

Форматирование объектов

Для форматирования объектов необходимо воспользоваться соот-

ветствующими командами меню Формат. Внешний вид меню Формат показан на рис. 33.

92

Рис. 32. Меню Графика Рис. 33. Команды меню Формат

Изменение расположения объектов

Меню Расположение (рис. 34) и панель инструментов Располо-

жение позволяют объединять графические объекты в символы, раз-группировывать символы, устанавливать одинаковые промежутки меж-ду объектами, выравнивать объекты и выполнять другие операции над графическими объектами.

Рис. 34. Меню Расположение

93

5.3. Библиотека символов

Введение Библиотека символов является отдельным независимым от

GraphWorX32 приложением. Символ – это группа графических изобра-жений, рассматриваемых в виде одного объекта. Символы могут как создаваться пользователем, так и загружаться из библиотек символов (рис. 35).

Структура Библиотеки символов

Рис. 35. Внешний вид Библиотеки символов

Главное окно Библиотеки символов разделено на две области. Ле-вая область содержит список каталогов и категорий символов. В правой области расположены символы, находящиеся в данной категории. Каж-дый каталог библиотеки может включать в себя неограниченное коли-чество категорий. Категория – это файл, который содержит изображе-ния символов.

94

Запуск Библиотеки символов производится путем нажатия кнопки (Import Symbol) в панели инструментов Рисование, расположенной в

левой части экрана.

Меню Библиотеки символов

Меню Файл (File) Данное меню содержит команды, позволяющие установить корне-

вой каталог, добавить категорию и подкаталог текущего каталога, пере-именовать библиотечный символ, выбранный в правой области окна Библиотеки символов, удалить библиотечный символ, установить па-роль доступа к категориям символов и завершить работу приложения.

1. Команда Корневой каталог (Root Directory): Для выбора корневого каталога выберите строку Корневой ката-

лог (Root Directory) в меню Файл (File), в появившемся диалоговом окне выберите нужный каталог и нажмите кнопку ОК. В древовидном списке Библиотеки символов будут отображаться только подкаталоги и катего-рии символов выбранного корневого каталога.

2. Подменю Добавить (Add): Данное подменю содержит команды добавления подкаталога [ко-

манда Подкаталог (Subdirectory)] и категории [команда Категория (Category)] в текущий корневой каталог Библиотеки символов. Указан-ным операциям также соответствуют кнопки в панели инструментов Библиотеки символов.

3. Команда Переименовать (Rename): Данная команда позволяет изменить имя подкаталога или катего-

рии текущего корневого каталога. Для выполнения этой операции необ-ходимо выделить категорию или подкаталог, выбрать строку Переиме-новать (Rename) в меню Файл (File), ввести новое имя и нажать кнопку ОК.

4. Команда Удалить (Delete): Данная команда предназначена для удаления категорий или под-

каталогов в текущем корневом каталоге. Для удаления необходимо вы-делить категорию или подкаталог (подкаталог можно удалить только при отсутствии в нем категорий), выбрать строку Удалить (Delete) в меню Файл (File) и нажать ОК.

95

5. Команда Установить пароль (Set Password): Для каждой категории символов имеется возможность установить

пароль. Для этого необходимо выделить категорию, выбрать команду Установить пароль (Set Password) меню Файл (File), ввести Пароль (Password) и Подтверждение (Confirm) и нажать кнопку ОК.

6. Команда Выход (Exit): Данная команда предназначена для завершения работы приложе-

ния Библиотека символов.

Меню Правка (Edit) 1. Команда Вырезать (Cut): Для того чтобы вырезать выделенный символ и поместить его в

буфер обмена, выберите строку Вырезать (Cut) в меню Правка (Edit) или нажмите соответствующую кнопку в панели инструментов.

2. Команда Копировать (Copy): Для того чтобы поместить символ в буфер обмена, выберите стро-

ку Копировать (Copy) меню Правка (Edit) или нажмите соответствую-щую кнопку панели инструментов.

3. Команда Вставить (Paste): Для вставки символа из буфера обмена в выбранную категорию

выберите строку Вставить (Paste) меню Правка (Edit). Операции копи-рования и вставки могут использоваться для переноса символов между экранными формами GraphWorX32 и категориями библиотеки симво-лов.

4. Команда Удалить (Delete): Команда предназначена для удаления символов из категории. 5. Команда Отменить (Undo): Команда Отменить и соответствующая кнопка панели инстру-

ментов предназначены для отмены последней выполненной операции. 6. Команда Изменить надпись (Edit Label): Данная команда предназначена для изменения названия выделен-

ного символа в выбранной категории. Переименовать символ также возможно путем двойного щелчка левой клавиши мыши на текущем имени символа.

96

Меню Вид (View) 1. Команда Панель инструментов (Toolbar): Для того чтобы включить изображение панели инструментов Биб-

лиотеки символов, следует отметить строку Панель инструментов (Toolbar) меню Вид (View).

2. Команда Строка состояния (Status Bar): Для того чтобы включить изображение строки состояния в нижней

части окна Библиотеки символов, следует отметить строку Строка со-стояния (Status Bar) меню Вид (View).

3. Команда Разделить (Split): Команда позволяет изменить размеры правой и левой частей окна

Библиотеки символов. 4. Команда Выбор языка (Select Language): Команда позволяет выбрать язык интерфейса приложения.

Меню Сервис (Options) 1. Подменю Размер изображений (Image Size): Данное подменю содержит команды, позволяющие уменьшить

или увеличить изображения символов, расположенные в правой области окна Библиотеки символов. Командам подменю соответствуют кнопки панели инструментов крупно, мелко.

2. Строка Рельефно (3D Effect): Для того чтобы изображения символов в правой области окна Биб-

лиотеки символов приняли вид рельефных кнопок, отметьте строку Рельефно (3D Effect) меню Сервис (Options).

3. Строка Всегда наверху (Always on Top): Для того чтобы окно Библиотеки символов всегда располагалось

поверх остальных окон, отметьте строку Всегда наверху (Always on Top) или нажмите соответствующую кнопку панели инструментов .

Категории символов

1. Изображения трубопроводов (3-D Dynamic-Pipes).

97

2. Трехмерные (объемные) символы согласно ISA (3-D ISA Symbols).

3. Символы трехмерных резервуаров согласно ISA (3-D ISA Tanks).

4. Другие трехмерный элементы (3-D ISA). 5. Символы трехмерных резервуаров (3-D Tanks). 6. Трехмерные изображения трубопроводной арматуры и кон-

трольно-измерительной аппаратуры (вентили, задвижки, краны, изме-ряющие приборы и т.п.) (3-D Valves).

7. Изображения средств вычислительной техники (Computer Hardware). В категории представлен набор изображений средств вычис-лительной техники, не обладающих динамикой (компьютер, модем, сервер, принтер, дискета).

8. Изображения контроллеров (Controllers). 9. Демонстрационные символы (Demo). 10. Электрические объекты (Electrical). 11. Элементы автоматики, изображенные с помощью специальной

объемной процедуры (Extruders). 12. Строительная техника (HVAC). 13. Категория различных символов общего применения (Misc). В

данной категории собраны различные символы без динамики. 14. Моторы и помпы (Motors & Pumps). В данной категории пред-

ставлен набор моторов и помп различного визуального исполнения. Все эти символы не обладают динамикой и представляют собой только кар-тинки для составления схем.

15. Роботы (Robot). Робот – это группа символов со встроенной динамикой, объединенная в один символ (их можно разбить и исполь-зовать по частям). Все роботы похожи друг на друга и имеют одинако-вый набор функций (рука вправо-влево, рука вверх-вниз, клешни от-крыть-закрыть), которые могут быть осуществлены с помощью соответ-ствующей панели управления. Отличаются роботы только по размерам и внешнему виду отдельных составных частей. Всего в категории 4 вида роботов:

1) Abb Robot – этот вид представлен двумя идентичными робота-ми, которые отличаются только тем, что один нарисован двухмерно, а другой объемно;

2) Fanuc Robot – в этом виде также два робота, как и в первом;

98

3) Kuka Robot – для этого робота имеются две панели управления. Первая панель похожа на другие, но обладает также встроенными авто-матическими режимами, а вторая реализована с помощью средствVBA;

4) Robot Hand – данному роботу соответствует панель управления с названием «This is a control that changes the values for the robot object», которая идентична панелям первых двух видов.

16. Динамические устройства (Smart Devices). 17. Динамические устройства, связанные с водными объектами

(Smart Water Treatment). 18. Статические устройства, связанные с водными объектами

(Static Water Treatment). 19. Изображения переключателей (Switches). В данной категории

представлены семь символов переключателей. Все они имеют по два положения («Включено» и «Выключено»), но разное исполнение (вверх-вниз, влево-вправо, красный-зеленый).

20. Динамизированные объекты, связанные с передачей материи между емкостями (Tank-Dynamic-Cut-Ways).

21. Тестовые объекты (TrainingClass). 22. Мастер создания элементов VBA (VBA Wizard Symbols).

5.4. Установление соединений с источниками данных

Введение Настоящий раздел содержит информацию о способах установле-

ния связи между графическими объектами GraphWorX32 и источниками данных. Под источниками данных понимаются входные и выходные сигналы, передаваемые между GraphWorX32 и устройствами ввода вывода автоматизированной системы управления технологическим про-цессом. Ниже приведено описание следующих основных понятий и операций:

1. Установление соединений с источниками данных с помощью средства поиска и просмотра тегов OPC «Универсального навигатора тегов OPC» фирмы ICONICS (краткое название – навигатор тегов OPC).

2. Использование выражений. 3. Использование констант и локальных переменных. 4. Использование технологии альтернативных имен связей с ис-

точниками данных (технологии псевдонимов).

99

Динамизация графических объектов основана на изменении их ви-зуальных свойств в зависимости от значений, связанных с этими свой-ствами источников данных. Каждому графическому объекту может быть поставлен в соответствие ряд зависимостей его визуальных свойств от значений нескольких технологических параметров или ис-точников данных. При этом для некоторых зависимостей могут быть переопределены диапазоны изменения визуальных свойств, причем границы диапазонов изменения в свою очередь могут быть связаны с источниками данных. Источниками данных в GraphWorX32 могут быть, как указано выше, входные и выходные сигналы устройств ввода вы-вода (элементы данных в серверах OPC), локальные переменные GraphWorX32, константы, выражения, операндами в которых могут быть другие источники данных, а также альтернативные (переопреде-ляемые) имена источников данных, далее называемые псевдонимами. Имена связей с источниками данных могут быть непосредственно вве-дены или вставлены из универсального буфера обмена Clipboard в поле Источник данных в страницах динамических свойств графических объ-ектов, которые представлены в Инспекторе свойств, как показано на рис. 36.

Рис. 36. Поле Источник данных в Инспекторе свойств

Справа от поля Источник данных расположены кнопки Теги OPC и Меню тегов. Первая кнопка предназначена для вызова Навигатора тегов OPC, который позволяет выбрать необходимый тег OPC в тре-буемом OPC сервере. Вторая кнопка предназначена для вызова Редак-тора выражений, таблицы локальных переменных GraphWorX32, таб-лицы имитаторов сигналов, а также Редактора псевдонимов. На рис. 37 показана группа полей переопределения диапазона изменения для визу-альных свойств графического объекта.

100

Рис. 37. Поля переопределения диапазона

Назначение кнопок OPC и “…” аналогично назначению кнопок Теги OPC и Меню тегов соответственно.

Теги

Тегом называется текстовая строка (описатель), уникальным обра-

зом идентифицирующая структуру данных, которая связана с одним (входным, выходным или внутренним) сигналом в системе сбора дан-ных и управления. Любая текстовая строка, определяющая источник данных и не являющаяся числовым значением, а также не обозначенная специальными символами идентификации, описание которых приведе-но ниже, интерпретируется в GraphWorX32 в качестве тега. Если требу-ется использовать имена тегов, целиком состоящие из цифр, следует применять следующий синтаксис:

{{имя_тега}} Все теги GraphWorX32, для которых не определены или отсутст-

вуют реальные источники данных, в режиме Исполнение отмечаются как недействительные.

Навигатор тегов

Щелчок левой клавишей мыши на кнопке Теги OPC или OPC в

Инспекторе свойств выводит на экран монитора Навигатор тегов OPC, внешний вид которого показан на рис. 38. Навигатор тегов пред-назначен для поиска, просмотра и выбора требуемого тега для установ-ления соединения клиентского приложения GENESIS32 с соответст-вующим источником данных.

101

Рис. 38. Навигатор тегов OPC

Константы Константой в GraphWorX32 является число или строка, которые

остаются неизменными в режиме Исполнение. GraphWorX32 автомати-чески определяет, что введенная строка, идентифицирующая источник данных, является числовым значением и интерпретирует такую строку, как константу. При необходимости ввода строковой константы следует использовать следующий синтаксис:

$”строковая_константа”$ Применение данного синтаксиса приводит к тому, что

GraphWorX32 не воспринимает введенную строку как имя тега.

Локальные переменные GraphWorX32 Локальной называется такая переменная GraphWorX32, непосред-

ственный доступ к значению которой возможен только в пределах эк-ранной формы, в которой она объявлена. Значения локальных перемен-ных GraphWorX32 не могут передаваться в другие экранные формы или в другие приложения GENESIS32 без принятия специальных мер. Ло-кальные переменные GraphWorX32 обозначаются следующим образом:

102

~~имя_локальной_переменной~~ Как правило, Локальные переменные используются в качестве ис-

точников данных для различных анимационных эффектов в экранных формах GraphWorX32. Редактирование локальных переменных выпол-няется в соответствующей диалоговой панели, для вызова которой сле-дует выбрать строку Локальные переменные меню Динамика. Диалого-вая панель Редактирование локальных переменных показана на рис. 39.

Поле Тип данных диалоговой панели позволяет установить тип значения выделенной в списке локальной переменной. Поле Начальное значение предназначено для ввода начального значения выбранной в списке локальной переменной. Поля Минимум и Максимум диапазона предназначены для ввода нижнего и верхнего пределов диапазона изме-нения выбранной локальной переменной. GraphWorX32 содержит ряд встроенных локальных переменных, значения которых имитируют сиг-налы, изменяющиеся по следующим законам:

Таблица 3. Имена локальных переменных

Gfwsim.ramp.long Сигнал пилообразной формы, изменяющийся в диапазоне

от 0 до 1000. Тип значения переменной – длинное целое

Gfwsim.ramp.float

Сигнал пилообразной формы, изменяющийся в диапазоне

от 0 до 1000. Тип значения переменной – действительное

(float)

Gfwsim.random.long Случайный сигнал, изменяющийся в диапазоне от 0 до

1000. Тип значения переменной – длинное целое

Gfwsim.random.bool Случайный сигнал, принимающий значения 0 и 1. Тип

значения переменной – булево

Gfwsim.toggle.bool Периодический сигнал, принимающий значения 0 и 1 с

периодом около 3 с. Тип значения переменной – булево

Gfwsim.sine.double Синусоидальный сигнал, изменяющийся в диапазоне от –1

до 1. Тип значения переменной – длинное целое

103

Рис. 39. Диалоговая панель Редактирование локальных переменных

Диалоговая панель Имитация сигналов, содержащая имена встроенных имитаторов сигналов, вызывается с помощью строки Имитация сигналов в меню, появляющемся в Инспекторе свойств после нажатия кнопки Меню тегов.

Выражения

Выражения, в которых выполняются различные вычисления перед

присвоением результата связанным визуальным свойствам графических объектов GraphWorX32, представляют собой строки, начинающиеся с символов “x=”. Имеются следующие категории выражений:

1. Арифметика. 2. Сравнения (условные). 3. Логические. 4. Битовые. 5. Функции. Доступ к категориям выражений может быть получен в Редакторе

выражений, внешний вид которого показан на рис. 40. Для вызова Ре-дактора выражений выберите строку Редактор выражений в меню,

104

появляющемся в Инспекторе свойств после нажатия кнопки Меню те-гов.

Рис. 40. Редактор выражений

Использование переменных в выражениях

Для использования тегов в качестве операндов выражений приме-

няется следующий синтаксис: {{имя_тега}} Для использования локальных переменных в качестве операндов

выражений применяется следующий синтаксис: ~~имя_локальной_переменной~~ Для использования псевдонимов в качестве операндов выражений

применяется следующий синтаксис: <<имя_псевдонима>>

Арифметические операции

Рис. 41. Арифметические операции

105

Меню арифметических операций показано на рис. 41. Для вызова меню символов арифметических операций следует

нажать кнопку Арифметика диалоговой панели Редактор выражений. Используется следующий формат для символов арифметических

операций: Выражение :: Операнд1 Символ Операнд2,

где Операнд 1, 2 – локальные переменные, псевдонимы, константы или другие выражения; Символ – символ операции: + , – , / , * , %

Результатом выражения является значение любого типа (действи-тельное, целое и т.п.).

Примеры:

Символ Описание Пример Результат + Сложение ~~var1~~ + ~~var2~~ 9+3=12 – Вычитание ~~var1~~ – ~~var2~~ 9–3=6 * Умножение ~~var1~~ * ~~var2~~ 9*3=27 / Деление ~~var1~~ / ~~var2~~ 9/3=3

% Деление по модулю ~~var1~~ % ~~var2~~ 9%4=1

( .. ) Определяет приоритет вы-числения для выражения,

заключенного в скобки

~~var1~~ /(~~var2~~ + ~~var3~~) 8/(3+2)=1,6

Операции сравнения

Меню операций сравнения показано на рис. 42.

Рис. 42. Меню операций сравнения

Для вызова меню символов операций сравнения следует нажать кнопку Условные диалоговой панели Редактор выражений. Результа-том выражений сравнения является булево значение (0 или 1).

Примеры:

106

Символ Описание Пример Результат < Меньше чем ~~var1~~ < ~~var2~~ 9<3 = 0 > Больше чем ~~var1~~ > ~~var2~~ 9>3 = 1

<= Меньше или равно ~~var1~~ <= ~~var2~~ 9<=3 = 0 >= Больше или равно ~~var1~~ >= ~~var2~~ 9>=3 = 1 == Равно ~~var1~~ == ~~var2~~ 9==4 = 0 != Не равно ~~var1~~ != ~~var2~~ 8!=2 = 1

Логические операции Меню логических операций показано на рис. 43.

Рис. 43. Меню логических операций

Для вызова меню символов логических операций следует нажать кнопку Логические диалоговой панели Редактор выражений.

Используются следующие форматы для символов логических опе-раций:

Выражение :: Операнд1 Символ Операнд2, где Символ – символ операции: && , ||

Для операции НЕ используется следующий формат: Выражение :: Символ Операнд1,

где Символ – символ операции: !. Результатом выражения является булево значение (0 или 1).

Таблица истинности логических операций: ~~var1~~ 0 1 ~~var2~~ 0 1 0 1

~~var1~~ && ~~var2~~ 0 0 0 1 ~~var1~~ || ~~var2~~ 0 1 1 1

! ~~var1~~ 1 0 1 0 Примеры:

Символ Описание Пример Результат && Логическое И ~~var1~~ && ~~var2~~ 9&&3 = 1

|| Логическое ИЛИ ~~var1~~ || ~~var2~~ 9||3 = 1 ! Логическое НЕ ! ~~var1~~ !9 = 0

107

Битовые операции

Меню битовых операций показано на рис. 44.

Рис. 44. Меню битовых операций

Для вызова меню символов битовых операций следует нажать

кнопку Битовые диалоговой панели Редактор выражений. Используются следующие форматы для символов битовых опера-

ций: Выражение :: Операнд1 Символ Операнд2,

где Символ – символ операции: & , | , ^. Для операции НЕ используется следующий формат: Выражение :: Символ Операнд1,

где Символ – символ операции: ~. Для операции сдвига влево и вправо используется следующий

формат: Выражение :: Символ (Операнд1, Сдвиг), где Символ – символ операции: shl, shr; Сдвиг – количество бит, на ко-торое требуется выполнить сдвиг.

Результатом выражения является целое значение.

108

Таблица примеров использования битовых операций ~~var1~~ 0000 0000 0000 1000 (8) 0000 0000 0110 0000 (96)

~~var2~~ 0000 0000 0000 1010 (10) 0000 0000 0000 1000 (8)

~~var1~~ & ~~var2~~ 0000 0000 0000 1000 (8) 0000 0000 0000 0000 (0)

~~var1~~ | ~~var2~~ 0000 0000 0000 1010 (10) 0000 0000 0110 1000 (104)

~~var1~~ ^ ~~var2~~ 0000 0000 0000 0010 (2) 0000 0000 0110 1000 (104)

~ (~~var2~~) 1111 1111 1111 0101 (-11) 1111 1111 1111 0111 (-9)

Shr(~~var1~~,3) 0000 0000 0000 0001 (1) 0000 0000 0000 1100 (12)

Shl(~~var1~~,3) 0000 0000 0100 0000 (64) 0000 0011 0000 0000 (768)

Примеры:

Символ Описание Пример Результат & Поразрядное И ~~var1~~ & ~~var2~~ 8&3 = 0 | Поразрядное ИЛИ ~~var1~~ | ~~var2~~ 8|3 = 11 ^ Исключающее ИЛИ ~~var1~~ ^ ~~var2~~ 8^3 = 11

shl Поразрядный сдвиг влево Shl(~~var1~~, 3) Shl(8,3) = 64 shr Поразрядный сдвиг вправо Shr(~~var1~~, 3) Shr(8,3) = 1 ~ Поразрядное НЕ ~(~~var1~~) ~ 8 = 9

Функциональные операции

Рис. 45. Меню функциональных операций

109

Меню функциональных операций показано на рис. 45. Операторы функциональных операций sin, asin, cos, acos, tan, atan,

log, ln, exp, sqrt, abs, ceil, floor используются в выражениях следующим образом:

Выражение :: Оператор (Аргумент), где Аргумент – локальная переменная, псевдоним, тег OPC, константа или другие выражения.

Операторы функциональных операций pow, min, max используют-ся в выражениях следующим образом: где Выражение :: Оператор (Аргумент1, Аргумент2), где Аргумент1, 2 – локальная переменная, псевдоним, тег OPC, кон-станта или другие выражения.

Оператор if используется следующим образом: Выражение :: Оператор (Аргумент1, Аргумент2, Аргумент3),

где Аргумент 1, 2, 3 – локальная переменная, псевдоним, константа или другие выражения.

Результатом вычисления описанных выше выражений является числовое значение.

Оператор like используется следующим образом: Выражение: like (Аргумент1, Шаблон, Регистр),

где Аргумент1 – строка, тег OPC (типа String) или псевдоним, состав которой анализируется на наличие строки, задаваемой шаблоном; Шаб-лон – строка, тег OPC (типа String) или псевдоним, поиск которого вы-полняется в анализируемой строке. Могут быть использованы следую-щие символы ввода шаблона поиска: «», «?». Символ «» применяется вместо группы символов в анализируемой строке. Символ «?» исполь-зуется вместо одного символа; Регистр – ненулевое значение.

В результате при обнаружении совпадений возвращается 1 (true) и 0 (false) – в противном случае.

Примеры:

Символ Описание Пример Результат

Sin Синус угла в радианах Sin(~~var1~~) Sin(0.785)=0.71

Cos Косинус угла в радианах Cos(~~var1~~) Cos(0.785)=0.71

Tan Тангенс угла в радианах tan(~~var1~~) tan(0.785)=1.00

110

Продолжение


Asin Арксинус величины с возвратом результата в радианах

asin(~~var1~~) asin(0.5)=0.52

Acos Арккосинус величины с возвратом результата в радианах

acos(~~var1~~) acos(0.5)=1.05

atan Арктангенс величины с возвратом результата в радианах

atan(~~var1~~) atan(1)=0.785

Sqrt Квадратный корень sqrt(~~var1~~) Sqrt(100)=10

Pow

Возведение первого ар-гумента в степень, значе-ние которой, равно вто-рому аргументу

pow(~~var1~~, ~~var2~~) Pow(100,1.5)=1000

Log Десятичный логарифм аргумента log(~~var1~~) Log(100)=2

Ln Натуральный логарифм аргумента ln(~~var1~~) Ln(7.389)=2

Exp

Экспонента с показате-лем, значение которого равно аргументу

exp(~~var1~~) Exp(2)=7.389

Abs Абсолютное значение ар-гумента abs(~~var1~~) Abs( 1)=1

Ceil Округление до большего целого ceil(~~var1~~) Ceil(7.39)=8

Floor Округление до меньшего целого floor(~~var1~~) Floor(7.39)=7

min Минимальное значение из двух аргументов

min(~~var1~~, ~~var2~~) Min(10,5)=5

max Максимальное значение из двух аргументов

max(~~var1~~, ~~var2~~) Max(10,5)=10

if Условное выражение

If(~~var1~~ < ~~var2~~, ~~var1~~, ~~var2~~)

If(5<8,5,8)=5

111

Окончание


like({{ICONICS.DataWorX32.1\R002}},

$"здравствуй-те*"$,0)

= 1, если значение ре-гистра R002

DataWorX32 типа STRING в начале со-держит слово "здрав-ствуйте", и 0 – в про-

тивном случае. Регистр значения не имеет.

like Сравнение строк по шаб-лону

like($"test"$,$"*es*"$,1)

= 1

Альтернативные имена (псевдонимы) связей с источниками данных

Общие сведения

Технология псевдонимов основывается на том, что для представ-

ления одной строки, являющейся частью или целым именем тега, ис-пользуется другая, более короткая строка. Применение псевдонимов по-зволяет изменять связи объектов с различными физическими источни-ками данных в режимах Разработка и Исполнение. Команда Псевдони-мы, вызывающая редактор альтернативных имен, находится в меню Ди-намика GraphWorX32. Вызов редактора альтернативных имен для вы-деленного объекта может также осуществляться выбором команды Псевдонимы контекстного меню, которое появляется после щелчка пра-вой клавишей мыши на графическом объекте. При вводе альтернатив-ного имени в поле Источник данных в Инспекторе свойств для какого-либо динамического действия с графическим объектом следует исполь-зовать специальные символы обозначения псевдонима:

<<имя_псевдонима>> Символы ‘<<’ и ‘>>’ служат для идентификации псевдонима. На-

пример: [opcserver].<<tank>>.out В данном случае ‘tank’ является альтернативным именем.

112

Псевдонимы уровня объектов Каждый объект, который связан с источниками данных, может

иметь собственную таблицу псевдонимов. Указанная таблица создается автоматически, как только в поля Источник данных в Инспекторе свойств объекта вводятся альтернативные имена. Записи в таблице со-держат все альтернативные имена источников данных, связанных с объ-ектом. По умолчанию определения (то, вместо чего используется псев-донимы) всех альтернативных имен совпадают с самими альтернатив-ными именами. Подстановка определений для псевдонимов не произво-дится до тех пор, пока определения совпадают с альтернативными име-нами (псевдоним указывает сам на себя). Изменение определений псев-донимов уровня объектов (подстановка строк, соответствующих именам или частям имен реальных источников данных) выполняется в соответ-ствующей таблице с помощью редактора псевдонимов.

Для редактирования псевдонимов уровня объектов в GraphWorX32 следует выделить один или несколько видимых объектов перед вызовом редактора псевдонимов. При выделении нескольких объ-ектов все связанные с ними альтернативные имена объединяются в одну таблицу. Для идентификации принадлежности различных псевдонимов различным объектам следует использовать имена объектов, которые вводятся в основной странице Инспектора свойств в поле Имя объек-та. Если в экранной форме присутствует множество графических объ-ектов, с которыми связаны псевдонимы, и ни один из объектов не выде-лен, при вызове редактора псевдонимов в таблицу будут помещены все псевдонимы всех объектов экранной формы.

Интерфейс пользователя таблицы редактирования псевдонимов

Таблица псевдонимов уровня объектов, позволяющая переопреде-

лять определения альтернативных имен, показана на рис. 46. Для переопределения псевдонима: 1. Щелкните левой клавишей мыши на имени объекта, располо-

женного слева в строке альтернативного имени, которое требуется пе-реопределить. Выбранный псевдоним появится в поле Альтернативное имя.

113

Рис. 46. Таблица псевдонимов

2. Введите строку определения псевдонима в поле Определение.

Привязка к локальным переменным, результатам вычисления выраже-ний или тегам OPC выполняется с помощью кнопок Меню тегов и Теги OPC.

3. Для того чтобы подстановка определений была выполнена сра-зу после закрытия диалоговой панели Редактирование псевдонимов на-жатием кнопки OK, отметьте флажок Разрешить подстановку опреде-лений после нажатия OK. В противном случае подстановка будет вы-полнена после перевода GraphWorX32 в режим Исполнение.

Имеется возможность выделения множества элементов списка и одновременного определения для всех выделенных псевдонимов одного источника данных. Для выделения нескольких одинаковых альтерна-тивных имен следует выполнить двойной щелчок левой клавишей мы-ши на имени объекта, связанного с одним из них. Флажок Разрешить подстановку определений после нажатия OK в отмеченном состоянии приводит к тому, что подстановка определений псевдонимов выполня-ется сразу после нажатия кнопки OK диалоговой панели. В противном случае подстановка выполняется только после перевода GraphWorX32 в режим Исполнение.

114

Строки, идентифицирующие имена реальных источников данных, на которые указывают псевдонимы, могут заменяться в режиме Испол-нение из других приложений Windows, а также из сценарных процедур VBA через соответствующие методы OLE Automation.

Замена определений псевдонимов в режиме Исполнение

Имеется несколько способов переопределения псевдонимов эк-

ранной формы в режиме Исполнение. Заданный набор псевдонимов мо-жет быть переопределен при выполнении одного действия типа Указа-ние и щелчок. Например, при использовании данного действия для за-грузки экранной формы в момент загрузки указанной экранной формы может быть произведено переопределение заданного набора псевдони-мов. Причем переопределение будет выполнено до того, как экранная форма обратится за значениями к реальным источникам данных. Пере-определение псевдонимов может выполняться непосредственно в GraphWorX32 или из текстового файла, в котором альтернативные име-на и их определения расположены в два столбца и разделены символами табуляции. Действия, с которыми может быть связана операция переоп-ределения псевдонимов, включают:

- Указание и щелчок – Загрузка экранной формы: переопределе-ние псевдонимов во вновь загружаемой экранной форме;

- Указание и щелчок – Загрузка экранной формы в стиле Перене-сти и Оставить: переопределение псевдонимов в переносимой экран-ной форме;

- Указание и щелчок – Всплывающее окно: переопределение псевдонимов во всплывающем окне экранной формы;

- Указание и щелчок – Встроенное окно: переопределение псев-донимов во встроенном окне экранной формы;

- Указание и щелчок – Настройка псевдонимов: переопределение псевдонимов для отдельных объектов или всей текущей экранной фор-мы;

- Указание и щелчок – Диалог настройки псевдонимов: переоп-ределение псевдонимов оператором в диалоговой панели, содержащей списки возможных определений псевдонимов для отдельных объектов или всей текущей экранной формы;

- Загрузка экранной формы по щелчку на экранных закладках, устанавливаемых в диалоговых панелях Свойства экранной формы и

115

Параметры приложения: переопределение псевдонимов во вновь за-гружаемой экранной форме;

- Запуск GraphWorX32 из командной строки: текстовый файл, содержащий определения псевдонимов, может быть использован в ка-честве одного из параметров запуска.

Для настройки переопределения псевдонимов в режиме Исполне-ние одним из перечисленных выше способов следует выполнить типо-вые операции, которые будут рассмотрены на примере действия Указа-ние и щелчок – Загрузка экранной формы. Страница Инспектора свойств, относящаяся к действию Указание и щелчок – Загрузка экран-ной формы, показана на рис. 47.

Рис. 47. Страница свойств Указание и щелчок – Загрузка экранной формы

Нажмите кнопку Псевдонимы. На экран монитора будет выведена диалоговая панель Настройка конфигурации псевдонимов, внешний вид которой показан на рис. 48.

116

Рис. 48. Диалоговая панель Настройка конфигурации псевдонимов

Таблица 4. Описание полей диалоговой панели

Поле Описание

Определение

Содержит строку, идентифицирующую имя реального ис-точника данных, на которую указывает псевдоним. Дан-ное поле может содержать другой псевдоним, тем самым обеспечивая возможность использования псевдонимов второго уровня

Кнопка Добавить Предназначена для добавления псевдонима, выбранного в диалоговой панели Псевдонимы, в текущую редактируе-мую конфигурацию

Кнопка Удалить Предназначена для удаления псевдонима, выбранного в списке

Кнопка Изменить Предназначена для изменения определения текущего псевдонима, выбранного в списке

Кнопка Импорт Предназначена для загрузки конфигурации псевдонимов из текстового файла

Кнопка Экспорт Предназначена для сохранения созданной конфигурации псевдонимов в текстовом файле

117

Окончание табл. 4

Поле Описание

Кнопка Меню тегов Предназначена для вызова Навигатора тегов OPC, Ре-дактора выражений, таблицы имитаторов сигналов и таблицы локальных переменных

Кнопка Псевдонимы

Предназначена для вызова диалоговой панели Псевдони-мы, содержащей полный список псевдонимов текущей экранной формы, а также обеспечивающей доступ к псев-донимам в других экранных формах

Поле Имя файла Содержит путь и имя текстового файла, в котором содер-жится информация о привязке псевдонимов

Настройка из файла Настройка псевдонимов при выполнении действия Указа-ние и щелчок в режиме Исполнение осуществляется из файла, указанного в поле Имя файла

Непосредственная на-стройка

Настройка псевдонимов при выполнении действия Ука-зание и щелчок в режиме Исполнение осуществляется с использованием конфигурации псевдонимов, содержа-щейся в списке

5.5. Динамизация объектов

Введение

Настоящий раздел содержит указания по установлению одного

или нескольких динамических соединений между графическими объек-тами и значениями тегов в серверах OPC. Визуальные свойства объек-тов после установления динамических соединений в режиме Исполне-ние будут изменяться в зависимости от значений связанных с ними те-гов OPC. К одному графическому объекту может быть применено не-сколько динамических действий, которые являются потребителем ин-формации от динамического соединения.

Подменю Действия Динамические действия позволяют изменять визуальные свойства

графического объекта, к которому они применены, в зависимости от значений тегов OPC, имена которых содержатся в полях Источник дан-ных соответствующих страниц Инспектора свойств объекта. Внешний вид подменю Действия меню Динамика показан на рис. 49.

118

Рис. 49 - Подменю Действия меню Динамика

Инструменты динамизации панели инструментов показаны на рис. 50.

Динамическое изменение размера

Рис. 50. Панель инструментов Динамика

Для установления динамического соединения Размер выделите

графический объект, выберите строку Размер подменю Действия меню Динамика или нажмите кнопку Размер набора инструментов Динамика.

119

Рис. 51. Инспектор свойств – страница Размер

На экран монитора будет выведена диалоговая панель Инспектор

свойств с выбранной страницей Размер, внешний вид которой показан на рис. 51. Введите имя тега, локальной переменной или псевдонима в поле Источник данных или воспользуйтесь кнопками Теги OPC или Меню тегов для указания имени источника данных. Выберите тип из-менения размера нажатием кнопки с изображением способа изменения размера.

120

Таблица 5. Описание полей Инспектора свойств страницы Размер

Наименование дейст-вия или изображение

кнопки Описание

Изменение размера в одном направлении. Начальному значению размера соответствует точка объекта, нахо-дящаяся напротив стрелки

Изменение размера вдоль одной из осей. Начальным

значением размера является линия посредине объекта

Объект делится на две части воображаемой прямой ли-нией, проведенной параллельно вертикальной (горизон-тальной) оси экранной формы через точку, расположен-ную в центре воображаемого прямоугольника, в кото-рый вписан объект. Увеличение значения сначала приводит к уменьшению горизонтального (вертикального) размера объекта слева (снизу) до координаты, расположенной в центре вооб-ражаемого прямоугольника, а затем к увеличению раз-мера от центра вправо (вверх)

Увеличение размеров в двух направлениях. Начальная точка находится в углу объекта, напротив стрелок

Увеличение размеров объекта в трех направлениях. На-чальная точка находится на середине стороны, которая не подвергается изменению

Одновременное увеличение размеров объекта во всех направлениях

Переопределить диа-пазон

Установка данного флажка позволяет установить от-личный от используемого по умолчанию диапазон зна-чений связанного источника данных

Мин. Макс. После установки флажка Переопределить диапазон данное поле позволяет установить границы значений связанного источника данных

ОРС

Кнопки, расположенные справа от полей Мин. и Макс., позволяют установить в качестве нижней и верхней границ источника данных значения тегов OPC путем вызова Навигатора тегов OPC

121


Наименование дейст-вия или изображение

кнопки Описание

... Назначение данных кнопок аналогично назначению кнопки Меню тегов по отношению к полям Мин. и Макс

Начальный размер

Конечный размер

Данное поле предназначено для ввода начального (ко-нечного) значения (в процентах от текущих размеров), с которого начинается увеличение (уменьшение) размера объекта при увеличении (уменьшении) значения связан-ного источника данных в процессе выполнения назна-

ченного действия Размер

Масштаб При выборе данной опции изменение размеров выполня-ется прямо пропорционально изменению значения свя-занного источника данных

Усечение При выборе данной опции изменение размеров имеет вид «раскрытия»/«усечения»

Имя объекта Предназначено для идентификации объекта при про-граммном доступе к его свойствам через OLE Automation

Описание Может содержать краткое описание объекта, которое по-сле ввода будет выводиться в виде подсказки (Tooltip)

Динамическое изменение положения

Для установления динамического соединения Положение выдели-

те графический объект, выберите строку Положение подменю Действия меню Динамика или нажмите кнопку Положение набора инструментов Динамика. На экран монитора будет выведена диалоговая панель Ин-спектор свойств с выбранной страницей Положение, внешний вид ко-торой показан на рис. 52. Введите имя тега, локальной переменной или псевдонима в поле Источник данных или воспользуйтесь кнопками Теги OPC или Меню тегов для указания имени источника данных. Выберите тип траектории нажатием кнопки с изображением способа перемеще-ния. Нажмите кнопку Установить пределы. Объект и его траектория будут выделены пунктирными линиями. С помощью мыши переместите объект из начальной точки траектории в требуемую конечную, после чего нажмите клавишу Esc или выполните двойной щелчок левой кла-вишей мыши.

122

Рис. 52. Инспектор свойств – страница Положение

Таблица 6. Описание полей Инспектора свойств страницы Размер

Наименование действия или изображение кнопки Описание

Перемещение по прямой горизонтальной или верти-кальной траектории

Перемещение по прямой траектории с произвольным углом наклона

Переопределить диапа-зон

Установка данного флажка позволяет установить от-личный от используемого по умолчанию диапазон

значений связанного источника данных

Мин. Макс. После установки флажка Переопределить диапазон

данное поле позволяет установить границы значений связанного источник данных

ОРС


123

Продолжение табл. 6



Произвольная траектория в виде ломаной. Для ввода вершин ломаной: 1. Нажмите данную кнопку, задайте произвольную прямую траекторию, для чего нажмите кнопку Уста-новить пределы и переместите объект в конечную точку траектории с помощью мыши. 2. Поместите курсор на траекторию, отображаемую прямой пунктирной линией, соединяющей центры на-чального и конечного положений объекта. Курсор примет форму креста. 3. Щелкните левой клавишей мыши в точке траекто-рии, в которой требуется создать вершину ломаной, после чего перемещайте курсор, удерживая левую клавишу мыши в нажатом состоянии

Движок

Установка данного флажка позволяет реализовать на базе объекта движковый регулятор, перемещаемый пользователем по выбранной траектории. Для пере-мещения движка в режиме Исполнение щелкните на нем мышью и перемещайте курсор, удерживая левую клавишу мыши в нажатом состоянии. Значение свя-занного источника данных будет изменяться в преде-лах установленного диапазона прямо пропорциональ-но длине отрезка траектории, по которой передвинут регулятор

Привязка к параметру

При установке данного флажка положение движкового регулятора будет не только зависеть от действий поль-зователя, но и от значения связанного с ним источника данных

Непрерывное обновление При установке данного флажка значение связанного с движковым регулятором источника данных будет об-новляться с периодом обновления экранной формы


Удалить Кнопка предназначена для удаления динамического соединения Положение

124



Установить пределы

Данная кнопка предназначена для задания траектории объекта. По завершении задания траектории следует выполнить двойной щелчок левой клавишей мыши вне прямоугольной области, охватывающей траекторию, или нажать клавишу Esc

Дискретно

При установке данного флажка диапазон значений, передаваемых от движкового регулятора связанному источнику данных, будет разбит на дискретные уров-ни, количество которых определяется целым числом в поле ввода Дискретно. Например, при установке Мин.=0, Макс.=10, Дискретно=5 движковый регулятор будет иметь 5 фиксированных положений в пределах траектории: 0,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0

Описание Может содержать краткое описание объекта, которое после ввода будет выводиться в виде подсказки (Tooltip)

Специальные данные Используется для ввода произвольных данных пользо-вателя

Динамическое вращение

Инструмент Динамическое вращение (Вращение. Вызывается на-

жатием кнопки ) позволяет установить динамическое соединение объекта с источником данных, при котором графический объект в ре-жиме Исполнение будет вращаться вокруг заданной оси. Мгновенное значение угла поворота объекта относительно своего первоначального положения будет пропорционально значению источника данных. Диа-пазон изменения значений источника данных может быть переопреде-лен в соответствующих полях группы параметров Переопределить диа-пазон страницы свойств (рис. 53). Имеется возможность использования графического объекта, к которому применено данное динамическое действие, в качестве круговой шкалы, когда угол поворота объекта, из-меняемый пользователем в пределах заданного диапазона углов, опре-деляет значение связанного источника данных. Перемещение регулято-ра созданной круговой шкалы выполняется путем помещения курсора на объект с последующим перемещением при одновременном удержа-нии левой клавиши мыши в нажатом состоянии.

125

Рис. 53. Инспектор свойств – страница Вращение

Для установления динамического соединения Вращение выделите

графический объект, выберите строку Вращение подменю Действия ме-ню Динамика или нажмите кнопку Вращение набора инструментов Ди-намика. На экран монитора будет выведена диалоговая панель Инспек-тор свойств с выбранной страницей Вращение, внешний вид которой показан на рис. 53. Введите имя тега, локальной переменной или псев-донима в поле Источник данных или воспользуйтесь кнопками Теги OPC или Меню тегов для указания имени источника данных. Нажмите кнопку Установить углы и ось. Ось вращения будет выделена симво-лом в виде креста, заключенного в круг. Начальное положение объекта будет выделено пунктирными линиями. С помощью мыши переместите ось вращения в требуемую точку экранной формы. Выберите направление вра-щения, установив соответствующий переключатель в положение По часовой стрелке или Против часовой стрелки. С помощью мыши переместите объект в точку, соответствующую верхнему предельному углу поворота, после чего

126

нажмите клавишу Esc или выполните двойной щелчок левой клавишей мы-ши. Установка диапазона углов поворота объекта относительно выбранного положения оси вращения может быть произведена вводом соответствующих значений в поля Углы (в градусах): Начало, Конец. Закройте диалоговую па-нель Инспектора свойств.

Таблица 7. Описание полей Инспектора свойств страницы Вращение


Углы (в градусах) Начало Конец

Начальное значение угла поворота вокруг вы-бранной оси вращения. Конечное значение конеч-ного угла поворота вокруг выбранной оси враще-ния

Установить углы и ось

Данная кнопка позволяет задать с помощью мыши положение оси вращения в пределах экранной формы, а также начальное и конечное значения углов поворота объекта

Направление вращения Переключатель определяет направление вращения объекта (по или против часовой стрелки)

Переопределить диапазон Установка данного флажка позволяет установить отличный от используемого по умолчанию диапа-зон значений связанного источника данных

Мин. Макс.

После установки флажка Переопределить диапа-зон данное поле позволяет установить границы значений связанного источника данных

ОРС


... Назначение данных кнопок аналогично назначе-нию кнопки Меню тегов по отношению к полям Мин. и Макс

Привязка к параметру При установке данного флажка положение будет

не только зависеть от действий пользователя, но и от значения связанного с ним источника данных

Непрерывное обновление При установке данного флажка значение связан-ного со шкалой источника данных будет обнов-ляться с периодом обновления экранной формы

127



Удалить Кнопка предназначена для удаления динамического соединения Вращение

Круговая шкала

Установка данного флажка позволяет реализовать на базе объекта круговую шкалу, нониус которой может перемещаться пользователем в пределах выбранных углов, а также отображать значение связанного источ-ника данных в виде стрелочного индикатора. Для пе-ремещения нониуса в режиме Исполнение щелкните на нем мышью и перемещайте курсор, удерживая ле-вую клавишу мыши в нажатом состоянии. Значение связанного источника данных будет изменяться в пре-делах установленного диапазона прямо пропорцио-нально углу поворота нониуса

Дискретно

При установке данного флажка диапазон значений, передаваемых от шкалы связанному источнику дан-ных, будет разбит на дискретные уровни, количество которых определяется целым числом в поле ввода Дискретно. Например, при установке Мин.=0, Макс.=10, Дискретно=5 движковый регулятор будет иметь 5 фиксированных положений в пределах траек-тории: 0,0; 2,5; 5,0; 7,5; 10,0

Установить пределы

Данная кнопка предназначена для задания траектории объекта. По завершении задания траектории следует выполнить двойной щелчок левой клавишей мыши

вне прямоугольной области, охватывающей траекто-рию, или нажать клавишу Esc



Специальные данные Используется для ввода произвольных данных поль-зователя

Динамическое соединение Скрыть/Блокировать

Инструмент Скрыть/Блокировать (вызывается нажатием кнопки

) позволяет установить динамическое соединение объекта с булевым

128

значением источника данных, при котором графический объект в режи-ме Исполнение будет исчезать с экрана, если связанное булево значение равно ИСТИНА (True) или ЛОЖЬ (False). Если переключатель Скрыть или Блокировать страницы Скрыть в Инспекторе свойств установлен в положение Блокировать, то при выполнении условия Скрыть/Блокировать, то False/True на экране останется только контур объекта, отображаемый тонкой линией серого цвета, и пользователь не будет иметь возможности выполнения всех операций, связанных с вво-дом значений с помощью объекта (например, если объектом является кнопка, то при блокировке пользователь не сможет ее нажать).

Для установления динамического соединения Скрыть/Блокировать выделите объект, выберите строку Скрыть/Блокировать подменю Действия меню Динамика или нажмите кнопку Скрыть/Блокировать набора инструментов Динамика. На экран монитора будет выведена диалоговая панель Инспектор свойств с вы-бранной страницей Скрыть, внешний вид которой показан на рис. 54.

Рис. 54. Инспектор свойств – страница Скрыть/Блокировать

129

Введите имя тега, локальной переменной, псевдонима или кон-станту в поле Источник данных или воспользуйтесь кнопками Теги OPC или Меню тегов для указания имени источника данных. Следует ис-пользовать источники данных с булевыми значениями. Установите в требуемое положение переключатель Скрыть или блокировать в зави-симости от того, какое действие должно выполняться в режиме Испол-нение. С помощью переключателя Скрыть/Блокировать, если False/True, выберите булево значение источника данных, при котором будет выполняться целевое действие. Для завершения работы с Ин-спектором свойств нажмите кнопку OK.

Дискретное изменение цвета

Инструмент Цвет (вызывается нажатием кнопки ) позволяет

установить динамическое соединение объекта с источником данных, при котором цвет графического объекта в режиме Исполнение будет ди-намически изменяться. Изменение цвета происходит дискретно в зави-симости от событий, определяемых в поле Источник данных. Имеется возможность назначения нескольких событий, возникновение которых будет приводить к соответствующему изменению цвета объекта. Собы-тия имеют приоритет, который означает, что при одновременном воз-никновении нескольких событий цвет объекта будет изменен на задан-ный для события, находящегося ниже остальных событий в списке Ис-точник данных. Изменение приоритета события производится в режиме Разработка с помощью кнопок Изменить порядок страницы Цвет в Инспекторе свойств, показанной на рис. 55.

Для установления динамического соединения Цвет выделите объ-ект. Выберите строку Цвет подменю Действия меню Динамика или на-жмите кнопку Цвет набора инструментов Динамика. На экран монитора будет выведена диалоговая панель Инспектор свойств с выбранной страницей Цвет (см. рис. 55). Введите имя тега, локальной переменной или псевдоним в поле Источник данных или воспользуйтесь кнопками Теги OPC или Меню тегов для указания имени источника данных. Сле-дует использовать источники данных с булевыми значениями.

По завершении ввода нажмите кнопку Добавить. Имя источника дан-ных или выражение будет помещено в начало списка событий, по которым выполняется динамическое действие.

130

Рис. 55. Инспектор свойств – страница Цвет

В группе параметров Изменение цвета установите флажки для

цветов графического объекта, которые должны изменяться. Выберите условие, по которому будет происходить изменение цветов объекта, ус-тановив в соответствующее положение переключатель Изменить цвет, если True/False. В группе параметров Изменение цвета щелкните левой клавишей мыши на символе квадратной формы, расположенном справа от флажка Цвет заливки. В появившейся палитре цветов выберите цвет, который будет применен к цвету заливки объекта при возникновении события с параметрами, определенными выше. Назначьте приоритеты событиям, выделяя каждое из них в списке и нажимая кнопки Изменить порядок.

Наивысший приоритет имеет событие, расположенное ниже ос-тальных в списке. Закройте Инспектор свойств нажатием кнопки OK.

131

Таблица 8. Описание полей Инспектора свойств страницы Цвет


Изменение цвета Данная группа параметров позволяет выбрать свойства объекта, к которым будет применяться действие в режиме Исполнение

Цвет заливки

При установке данного флажка возникновение события приведет к дискретному изменению на-чального цвета заливки объекта на цвет, установ-ленный правее флажка

Цвет линии

При установке данного флажка возникновение события приведет к дискретному изменению на-чального цвета линии, изображающей контур объекта, на цвет, установленный правее флажка

Цвет тени

При установке данного флажка возникновение события приведет к дискретному изменению на-чального цвета тени объекта на цвет, установ-ленный правее флажка

Добавить

Данная кнопка предназначена для добавления условия в список существующих из верхней час-ти поля Источник данных

Изменить

Данная кнопка позволяет отредактировать ранее введенное условие изменения цвета

Исключить Данная кнопка предназначена для удаления од-ного из имеющихся условий изменения цвета

Изменить порядок Данные кнопки служат для изменения взаимного расположения установленных событий в списке Источник данных

Удалить Кнопка предназначена для удаления динамиче-ского соединения Цвет

Имя объекта Предназначено для идентификации объекта при программном доступе к его свойствам через OLE Automation

Описание Может содержать краткое описание объекта, ко-торое после ввода будет выводиться в виде под-сказки (Tooltip)

Специальные данные Используется для ввода произвольных данных пользователя

132

Плавное изменение цвета Инструмент Плавное изменение цвета (вызывается нажатием

кнопки ) позволяет установить динамическое соединение объекта с источником данных, при котором цвет графического объекта в режиме Исполнение будет динамически изменяться. Изменение цвета происхо-дит плавно в заданном диапазоне цветов в зависимости от значения, оп-ределяемого полем Источник данных.

Для установления динамического соединения Плавное изменение цвета выделите объект. Выберите строку Плавное изменение цвета подменю Действия меню Динамика или нажмите кнопку Плавное изме-нение цвета набора инструментов Динамика. На экран монитора будет выведена диалоговая панель Инспектор свойств с выбранной страни-цей Цвет плавно, внешний вид которой показан на рис. 56.

Рис. 56. Инспектор свойств – страница Цвет плавно

133

Введите имя тега, локальной переменной или псевдоним в поле Источник данных или воспользуйтесь кнопками Теги OPC или Меню тегов для указания имени источника данных. Установите флажки для цветов графического объекта, которые должны изменяться. При необ-ходимости переопределите диапазон значений Источника данных. Вы-берите начальный и конечный цвета для заливки, линии и тени объекта. При необходимости установите флажки Выше/Ниже диапазона в груп-пе Цвет по умолчанию. Цвет по умолчанию может быть изменен на ос-новной странице свойств статического объекта. Таким образом, если значение связанного источника данных будет выходить за пределы диа-пазона, установленного в группе параметров Переопределить диапазон, к объекту будут применены цвета по умолчанию.

Таблица 9. Описание полей Инспектора свойств страницы Цвет плавно


Цвет заливки

При установке данного флажка попадание значений источника данных в диапазон, установленный в груп-пе параметров Переопределить диапазон, приведет к плавному изменению цвета заливки от установленного в поле Начальный цвет до цвета в поле Конечный цвет

Цвет линии

При установке данного флажка попадание значений источника данных в диапазон, установленный в груп-пе параметров Переопределить диапазон, приведет к плавному изменению цвета линии контура объекта от установленного в поле Начальный цвет до цвета в по-ле Конечный цвет

Цвет тени

При установке данного флажка попадание значений источника данных в диапазон, установленный в груп-пе параметров Переопределить диапазон, приведет к плавному изменению цвета тени объекта от установ-ленного в поле Начальный цвет до цвета в поле Ко-нечный цвет

Цвет по умолчанию Флажки данной группы позволяют указать, что при выходе значения источника данных за установленные пределы объект будет иметь цвета по умолчанию

Удалить Кнопка предназначена для удаления динамического соединения Цвет

134



Переопределить диапазон Установка данного флажка позволяет установить от-личный от используемого по умолчанию диапазон значений связанного источника данных

Мин. Макс.

После установки флажка Переопределить диапазон данное поле позволяет установить границы значений связанного источника данных

ОРС





Специальные данные Используется для ввода произвольных данных пользо-вателя

Прерывистое отображение

Графический объект, для которого установлено динамическое со-

единение Прерывистое отображение (вызывается нажатием кнопки ), в режиме Исполнение отображается прерывисто («мигает») с уста-

новленным периодом в зависимости от логического состояния связан-ного источника данных или имеет альтернативные цвета заливки, линии и тени (находится в альтернативном состоянии). По умолчанию при вы-полнении заданного условия Прерывисто, если True/False, объект исче-зает и вновь появляется с периодом, установленным в поле Период (мс). Например, установка переключателя Прерывисто, если False, иниции-рует в режиме Исполнение прерывистое отображение объекта, если зна-чение связанного с ним источником данных равно ЛОЖЬ (False). Если в группе параметров Альтернативное состояние установлен переключа-тель Изменить цвет, то при выполнении заданного условия будет про-

135

исходить смена цветов заливки, линии и тени объекта. Например, если исходным цветом объекта является зеленый и установлен переключа-тель Изменить цвет, а также флажки Цвет заливки (красный) и Цвет линии (красный), то при выполнении заданного условия будет происхо-дить периодическое изменение цвета заливки и линии контура объекта с зеленого на красный.

Как указывалось выше, период прерывистого отображения уста-навливается в поле Период (мс). Если установлен переключатель Аль-тернативное состояние пока не прерывисто, то при выполнении усло-вия, противоположного заданному для прерывистого отображения, объект будет переходить в альтернативное состояние. Например, если исходным цветом объекта является зеленый и установлены переключа-тель Изменить цвет, а также флажки Цвет заливки (красный), Цвет ли-нии (красный) и Альтернативное состояние, пока не прерывисто, то при выполнении заданного условия будет происходить периодическое изменение цвета заливки и линии контура объекта с зеленого на крас-ный. При выполнении условия, противоположного заданному для пре-рывистого отображения, заливка и контурная линия объекта будут не-прерывно отображаться красным цветом.

Для установления динамического соединения Прерывистое ото-бражение выделите объект. Выберите строку Прерывистое отображе-ние подменю Действия меню Динамика или нажмите кнопку Прерыви-стое отображение набора инструментов Динамика. На экран монитора будет выведена диалоговая панель Инспектор свойств с выбранной страницей Прерывистое отображение, внешний вид которой показан на рис. 57.

Введите имя тега, локальной переменной или псевдоним в поле Источник данных или воспользуйтесь кнопками Теги OPC или Меню тегов для указания имени источника данных. Источник данных должен представлять в качестве значения одно из двух логических состояний ИСТИНА (True) или ЛОЖЬ (False). Задайте условие, при выполнении которого в режиме Исполнение объект будет отображаться прерывисто, для чего установите в требуемое состояние переключатель Прерывисто, если True/False. Выберите альтернативное состояние объекта при пре-рывистом отображении в группе параметров Альтернативное состояние. При необходимости установите флажок Альтернативное состояние, ес-ли не прерывисто.

136

Рис. 57. Инспектор свойств – страница Прерывистое отображение

Подменю Индикаторы

Внешний вид подменю Индикаторы приведен на рис. 58.

Рис. 58. Подменю Индикаторы

Индикаторы предназначены для отображения графических объек-тов выбранной группы, когда значения связанного источника данных

137

равны заданным или находятся в установленных поддиапазонах. Име-ются 3 типа индикаторов:

1. Аналоговый индикатор – один из нескольких графических объ-ектов группы, к которым применен данный тип динамики, отображается в месте своего создания в рабочей области экранной формы, когда зна-чение связанного источника данных находится в пределах выбранного поддиапазона. При этом остальные объекты группы не отображаются. Переход значения источника данных в другой поддиапазон приводит к скрытию ранее отображаемого объекта и включению отображения дру-гого графического объекта группы, которому соответствует текущий поддиапазон. Количество поддиапазонов равно количеству графических объектов в группе. Единицы измерения в поддиапазонах – проценты от полной шкалы значения связанного источника данных.

2. Цифровой индикатор – графические объекты группы, к кото-рым применен данный тип динамики, отображаются в месте своего соз-дания в рабочей области экранной формы, когда связанные источники данных находятся в заданном логическом состоянии ИСТИНА (True) или ЛОЖЬ (False). Если источники данных принимают противополож-ное состояние, установленное во время создания индикатора, то это приводит к скрытию ранее отображаемого объекта. Количество источ-ников данных равно количеству графических объектов в группе.

3. Анимация – каждый графический объект группы, к которой применен указанный тип динамики, рассматривается в виде кадра с за-данным номером в последовательности отображения. Автоматическая смена кадров с заданным периодом осуществляется в режиме Исполне-ние, когда связанный источник данных находится в выбранном логиче-ском состоянии ИСТИНА (True) или ЛОЖЬ (False).

Цифровой индикатор

Динамическое соединение Цифровой индикатор (вызывается на-

жатием кнопки ) позволяет связывать отдельные графические объек-ты из объединенных в группу с соответствующими источниками дан-ных, имеющими булев тип. В режиме Исполнение переход значения свя-занного источника данных в состояние ИСТИНА (True) (или ЛОЖЬ (False)) приводит к появлению соответствующего графического объекта на экране. В каждый момент времени может отображаться только один графический объект из нескольких, связанных с одним и тем же источ-

138

ником данных. Например, если два объекта связаны с одним и тем же источником данных, то переход указанного источника в выбранное ло-гическое состояние приведет к появлению объекта, который находится ближе к вершине списка связанных объектов, чем второй объект.

Для создания цифрового индикатора выделите два или более гра-фических объектов, выберите строку Цифровой индикатор подменю Индикаторы меню Динамика или нажмите кнопку Цифровой индика-тор. На экран монитора будет выведена диалоговая панель Инспектор свойств с выбранной страницей Цифровой индикатор, внешний вид ко-торой показан на рис. 59.

Рис. 59. Инспектор свойств – страница Цифровой индикатор

Выполните настройку параметров цифрового индикатора. Устано-

вите динамические соединения для объектов, образующих цифровой индикатор.

139

Таблица 10. Описание полей Инспектора свойств страницы Цветовой индикатор


Источник данных

Данное поле предназначено для ввода имени источ-ника данных (тега OPC, локальной переменной, кон-станты или псевдонима), булево значение которого будет определять наличие на экране связанного гра-фического объекта. Верхняя область поля содержит вводимое или текущее редактируемое имя источни-ка данных или выражение. Нижняя область содер-жит список источников данных, номера элементов которого задают последовательность отображения связанных графических объектов

Изменить Данная кнопка предназначена для ввода или изме-нения существующего источника данных, выбран-ного в списке поля Источник данных

Удалить Данная кнопка предназначена для удаления текуще-го выбранного источника данных в списке

Номер объекта Данное поле содержит номер графического объекта в последовательности отображения, который связан с текущим выбранным источником данных в списке

Изменить порядок Данные кнопки служат для изменения нумерации объектов в последовательности отображения

Показать объект, если True

При установке данного переключателя выбранный объект будет появляться на экране, если связанный с ним источник данных находится в состоянии логи-ческой 1

Показать объект, если False

При установке данного переключателя выбранный объект будет появляться на экране, если связанный с ним источник данных находится в состоянии логи-ческого нуля

Аналоговый индикатор

Динамическое соединение Аналоговый индикатор (вызывается

нажатием кнопки ) позволяет связывать отдельные графические объ-екты из объединенных в группу со значением источника данных. В ре-жиме Исполнение каждый объект группы отображается в месте своего создания в рабочей области экранной формы, когда значение связанного с группой источника данных находится в пределах поддиапазона, соот-ветствующего данному объекту.

140

Для создания аналогового индикатора выделите два или более графических объектов. Выберите строку Аналоговый индикатор подме-ню Индикаторы меню Динамика или нажмите кнопку Аналоговый ин-дикатор панели инструментов Динамика. На экран монитора будет вы-ведена диалоговая панель Инспектор свойств с выбранной страницей Аналоговый индикатор, внешний вид которой показан на рис. 60.

Рис. 60. Инспектор свойств – страница Аналоговый индикатор

Введите имя тега, локальной переменной или псевдоним в поле

Источник данных или воспользуйтесь кнопками Теги OPC или Меню тегов для выбора источника данных. Количество поддиапазонов, на ко-торое разбивается полный диапазон значений связанного источника данных, равно количеству графических объектов группы. Выберите поддиапазон в списке %. Верхнее граничное значение диапазона будет отображено в поле, расположенном слева от символа ‘%’. С помощью кнопок Изменить порядок выберите графический объект группы, кото-рый должен появляться на экране при попадании значения связанного источника данных в пределы выбранного диапазона. Повторите описан-ные выше действия для связи остальных поддиапазонов с графическими

141

объектами группы. При необходимости переопределите диапазон зна-чений связанного источника данных, используя поля Мин., Макс. груп-пы параметров Переопределить диапазон. Установите флажок Скрыть, если ниже диапазона, или Скрыть, если выше диапазона, что приведет к скрытию всей группы объектов в случае, когда значение связанного источника данных меньше нижней границы или соответственно больше верхней границы диапазона, заданного в группе параметров Переопре-делить диапазон. По завершении настройки динамического соединения Анимация нажмите кнопку OK диалоговой панели.

Анимация

Каждый графический объект группы, к которой применен указан-

ный тип динамики, рассматривается в виде кадра с заданным номером в последовательности отображения. Автоматическая смена кадров с за-данным периодом осуществляется в режиме Исполнение, когда связан-ный источник данных находится в выбранном логическом состоянии ИСТИНА (True) или ЛОЖЬ (False). Последовательное отображение объектов (кадров) происходит до тех пор, пока связанный источник данных не примет противоположное заданному для анимации логиче-ское состояние.

Для создания динамического соединения Анимация выделите два или более графических объектов. Выберите строку Анимация подменю Индикаторы меню Динамика или нажмите кнопку Анимация панели инструментов Динамика. На экран монитора будет выведена диалоговая панель Инспектор свойств с выбранной страницей Анимация, внешний вид которой показан на рис. 61.

Введите имя тега, локальной переменной или псевдоним в поле Источник данных или воспользуйтесь кнопками Теги OPC или Меню тегов для указания имени источника данных. Источник данных должен иметь булевы значения. Установите порядок смены графических объек-тов в последовательности отображения, для чего воспользуйтесь кноп-ками Порядок смены кадров. Номер в последовательности, который присваивается текущему объекту, отображаемому в области предвари-тельного просмотра, выводится в поле Номер кадра. В поле Период смены кадров диалоговой панели введите период смены кадров при отображении последовательности. Установите в требуемое положение переключатель Анимация, если True/False. Определите режим отобра-

142

жения группы объектов, к которым применяется Анимация, когда свя-занный источник данных меняет свое логическое состояние на противо-положное.

Рис. 61. Диалоговая панель Инспектор свойств. Закладка Анимация

При установке переключателя Невидимый, если ВЫКЛ, смена «ак-

тивного» логического состояния на противоположное приведет к скры-тию всех графических объектов группы. Если установлен переключа-тель Видимый или ВЫКЛ, то объект группы, который будет статически отображаться при смене активного состояния на противоположное, вы-бирается с помощью переключателя Текущий кадр. Положение Текущий кадр, если ВЫКЛ, соответствует статическому отображению графиче-ского объекта, который в текущий момент времени выбран в области предварительного просмотра диалоговой панели. Положение Первый кадр, если ВЫКЛ, соответствует статическому отображению графиче-ского объекта, имеющему 1-й номер в последовательности отображе-ния.

143

Подменю Встроенные динамические объекты Встроенные динамические объекты предназначены для создания

элементов и органов управления в рабочей области экранных форм. В режиме Исполнение оператор, воздействуя на органы управления, вы-полненные на базе встроенных динамических объектов, может изменять значения и логические состояния связанных источников данных. Дос-туп к встроенным динамическим объектам в режиме Разработка осу-ществляется в подменю Встроенные объекты меню Динамика или в правой части панели инструментов Динамика. Внешний вид подменю Встроенные объекты и соответствующих кнопок панели инструментов Динамика показан на рис. 62 и 63.

Рис. 62. Подменю Встроенные объекты меню Динамика

Рис. 63 – Кнопки доступа к встроенным динамическим объектам панели инструментов Динамика

Значение параметра

Данный динамический объект позволяет создавать в экранных

формах алфавитно-цифровые индикаторы, на которых в режиме Испол-нение отображаются значения связанных источников данных. Кроме то-го, указанный динамический объект может одновременно являться по-лем, в которое оператор вводит требуемые значения, которые должны передаваться связанному источнику данных в режиме Исполнение. Об-новление значений, отображаемых динамическим объектом Параметр,

144

производится по извещению от OPC сервера об изменении связанного с ним тега OPC. Если объект одновременно используется в качестве поля ввода данных, то, помимо отображения значений связанного источника данных, имеется возможность ввода оператором и передачи значений соответствующему источнику данных.

Для создания объекта Значение параметра выберите строку Зна-чение параметра подменю Встроенные объекты меню Динамика или нажмите кнопку Значение параметра панели инструментов Динамика. Щелкните левой клавишей мыши в точке экранной формы, в которой требуется создать динамический объект Значение параметра. На экран монитора будет выведена диалоговая панель Инспектор свойств с вы-бранной закладкой Параметр, внешний вид которой показан на рис. 64.

Рис. 64. Инспектор свойств – страница Значение параметра

Введите имя тега, локальной переменной или псевдоним в поле Источник данных или воспользуйтесь кнопками Теги OPC или Меню тегов для указания имени источника данных. Если требуется использо-

145

вать объект в качестве поля ввода значений для передачи связанному источнику данных, установите флажок Ввод данных в группе Тип пара-метра. Если необходимо только вводить значения, одновременно не за-прашивая их у связанного источника данных, снимите отметку флажка Значение и установите флажок Ввод данных. Если каждый ввод значе-ния должен сопровождаться выводом сообщения о необходимости под-твердить намерение ввода, отметьте флажок Подтверждать. Если тре-буется вводить значения, а рабочая станция, на которой предполагается использовать GraphWorX32, не будет иметь клавиатуры для ввода зна-чений, но будет оснащена указательным устройством типа «мышь» (на-пример, сенсорным экраном), отметьте флажок Клавиатура. При этом в режиме Исполнение ввод данных может осуществляться при помощи указательного устройства с использованием управляющего элемента Клавишная панель.

Размеры клавишной панели определяются на странице Исполнение в диалоговой панели Параметры приложения GraphWorX32. В выпа-дающем списке Тип данных выберите тип отображаемых или вводимых значений. В поле Формат выберите формат представления значений или введите его вручную. Если объект используется в качестве поля ввода данных, имеется возможность установки начального значения и диапазона изменения в полях Начальное значение (после установки со-ответствующего флажка) и группе параметров Диапазон соответствен-но. Дополнительные визуальные свойства динамического объекта могут быть установлены на странице Текст в Инспекторе свойств.

146

Таблица 11. Описание полей Инспектора свойств страницы Значение параметра


Тип параметра Флажки данной группы предназначены для уста-новки режима работы динамического объекта Параметр

Обновление

При установке данного флажка в режиме Испол-нение происходит обновление отображаемых зна-чений. Обновление происходит асинхронно (пу-тем получения извещений от соответствующего сервера OPC об изменении значения связанного элемента данных)

Ввод данных При установке данного флажка появляется воз-можность ввода оператором значений для пере-дачи связанному источнику данных

Подтверждать

При отметке данного флажка каждая операция ввода данных будет сопровождаться выводом со-общения: «Вы уверены, что хотите записать зна-чение: значение в имя_переменной» Запись зна-чения будет произведена только при нажатии пользователем кнопки Да в диалоговой панели сообщения

Клавиатура

Если требуется вводить значения, а рабочая стан-ция, на которой предполагается использовать GraphWorX32, не будет иметь клавиатуры для ввода значений, но будет оснащена указательным устройством типа «мышь» (например, сенсорным экраном), отметьте флажок Клавиатура. При этом в режиме Исполнение ввод данных может осуществляться при помощи указательного уст-ройства с использованием управляющего элемен-та Клавишная панель. Размеры клавишной панели определяются на странице Исполнение в диалого-вой панели Параметры приложения GraphWorX32

Диапазон Поля данной группы предназначены для задания диапазона вводимых значений

Мин. Макс. Границы диапазона вводимых значений

Формат Данный выпадающий список предназначен для выбора или ввода представления отображаемых значений

147



Тип данных

Данный выпадающий список предназначен для вы-бора типа отображаемых значений из следующего перечня: Float (действительное), Double (действи-тельное двойной точности), Short (16-разрядное це-лое со знаком), Long (32-разрядное целое со знаком), Bool (булево), String (строка), Byte (байт)

Float

По умолчанию содержит 10 форматов представле-ния в виде xx.хxx, где символы ‘xxx’, расположен-ные справа от позиции плавающей запятой, пред-ставляют количество отображаемых знаков после запятой

Double Аналогично Float Short По умолчанию содержит 6 форматов представления Long Аналогично Short

Bool

Допускает ввод пользовательских названий логиче-ских состояний. Например, Норма/Не норма. Для отображения введенных названий состояний в ре-жиме Исполнение символами кириллицы, следует в режиме Разработка выбрать соответствующий на-бор символов

String Перед размещением объекта, с помощью которого предполагается отображать строковые сообщения, следует ввести максимальную длину строки

Byte Аналогично Short

Начальное значение Данное поле позволяет ввести значение, которое бу-дет передано связанному источнику данных в мо-мент перевода экранной формы в режим Исполнение

Состояния

Данная кнопка позволяет определить набор состоя-ний, которые будут передаваться связанному источ-нику данных при выборе оператором соответст-вующих строк в выпадающем списке, появляющи-мися под объектом Параметр в момент ввода дан-ных, как показано на рис. 65

Для определения строк состояний на странице свойств Параметр

в Инспекторе свойств нажмите кнопку Состояния.

148

Рис. 65. Использование строк состояния для ввода данных

На экран монитора будет выведена диалоговая панель Конфигура-ция поля состояния, показанная на рис. 66. В поле Строка для данного состояния введите текстовую строку, которая в режиме Исполнение бу-дет появляться в выпадающем списке. В поле Значение состояния вве-дите значение, которое должно передаваться в связанный источник дан-ных при выборе строки, соответствующей данному состоянию. Нажми-те кнопку Добавить после ввода значения и строки настраиваемого со-стояния. Выполните настройку остальных состояний аналогичным об-разом. Для начального состояния, определяемого в поле Начальное зна-чение в Инспекторе свойств, определите строку в поле Исходная стро-ка в диалоговой панели Конфигурация поля состояния. Сконфигуриро-ванный набор состояний может быть сохранен в текстовом файле нажа-тием кнопки Экспорт. Загрузка набора состояний из файла выполняется нажатием кнопки Импорт. Для изменения значения или строки для ка-кого-либо состояния следует выбрать соответствующую строку в таб-лице сконфигурированных состояний диалоговой панели Конфигурация поля состояния, изменить строку или значение в поле Значение состоя-ния или Строка для данного состояния и нажать кнопку Изменить. Для удаления всех сконфигурированных состояний нажмите кнопку Сбро-сить все.

149

Рис. 66. Диалоговая панель Конфигурация поля состояния

Время/Дата

Данный динамический объект предназначен для отображения

текущих времени и даты в режиме Исполнение. Возможны различные варианты представления времени и даты.

Для создания элемента отображения времени и даты выберите строку Время/Дата подменю Встроенные объекты меню Динамика или щелкните левой клавишей мыши на кнопке Время/Дата панели инст-рументов Динамика. Щелкните левой клавишей мыши в точке экранной формы, в которой требуется создать динамический объект Время/Дата. На экран монитора будет выведена диалоговая панель Инспектора свойств с выбранной закладкой Время/Дата, внешний вид которой по-казан на рис. 67.

В выпадающем списке Отобразить выберите содержание элемен-та отображения Время/Дата. В списках Формат времени и Формат даты выберите формат представления времени и даты. Дополнитель-ные визуальные свойства динамического объекта могут быть установ-лены на странице Текст в Инспекторе свойств. Для отображения сим-вольных представлений в режиме Исполнение символами кириллицы следует в режиме Разработка выбрать соответствующий набор симво-лов.

150

Рис. 67. Инспектор свойств страница Время/Дата

Кнопка

Данный динамический объект предназначен для создания изо-бражений кнопок в экранных формах GraphWorX32. Функционирование кнопки абсолютно идентично описанному выше динамическому соеди-нению Указание и щелчок за исключением того, что состояние кнопки Нажата/Отпущена соответствующим образом отображается в режиме Исполнение.

Для создания кнопки выберите строку Кнопка подменю Встроен-ные объекты меню Динамика или выберите соответствующий инстру-мент в панели инструментов Динамика. Щелкните левой клавишей мы-ши в точке экранной формы, в которой требуется создать динамический объект Кнопка. На экран монитора будет выведена диалоговая панель Инспектора свойств с выбранной закладкой. Параметры операции, вы-полняемой при нажатии и отпускании кнопки, соответствуют динами-ческому объекту Указание и щелчок.

151

Флажок

Данный встроенный объект позволяет создавать элемент управления Флажок таким же образом, каким создается объект Кнопка. В режиме Исполнение щелчок мышью на объекте Флажок приводит к его установке (отметка флажка). Флажок остается установленным (от-меченным) до следующего щелчка.

Переключатель/Радиокнопка

Данный встроенный объект позволяет создавать элемент

управления Переключатель таким же образом, каким создается объект Кнопка. Переключатель в режиме Исполнение функционально отличает-ся от обычной кнопки как внешним видом, так и логикой работы. Щел-чок мышью на переключателе приводит к его установке с одновремен-ным сбросом всех связанных с ним переключателей и радиокнопок, ко-торые объединяются в группу с одним именем. Переключатель остается в установленном состоянии до тех пор, пока не произведен щелчок на любом другом переключателе или радиокнопке, входящей в одноимен-ную группу.

Мастер для кнопки с экраном

Кнопка с экраном после настройки, выполняемой при помощи

Мастера кнопки с экраном, может выполнять одну из четырех функций: 1. Загрузка новой экранной формы. 2. Открытие экранной формы во всплывающем окне. 3. Открытие экранной формы во встроенном окне. 4. Работа в режиме объекта, ссылающегося на экранную форму,

которая может быть вставлена в контейнер GraphWorX32 ActiveX в стиле «Перенести и Оставить» (Drag and Drop).

Кнопки с экраном позволяют улучшить доступность пользова-тельского интерфейса и устранить излишнюю перегруженность экран-ных форм при создании больших проектов, поскольку различные эле-менты графических мнемосхем могут отображаться на экране только по мере надобности путем щелчка мышью на кнопках с экраном. Вызов Мастера кнопки с экраном осуществляется выбором строки Мастер

152

для кнопки с экраном подменю Встроенные объекты меню Динамика или щелчком мышью на кнопке панели инструментов Динамика GraphWorX32. На экран монитора выводится диалоговая панель, внеш-ний вид которой показан на рис. 68.

Рис. 68. Диалоговая панель Мастер для кнопки с экраном

- Область Предварительный просмотр показывает, каким обра-зом будет выглядеть поверхность кнопки после настройки ее парамет-ров.

- Выпадающий список Размер позволяет выбрать один из пяти размеров кнопки.

- Поле Надпись задает наличие и содержание надписи на по-верхности кнопки.

- Местоположение надписи определяется выпадающим списком Положение надписи.

153

Перед вводом надписи символами кириллицы следует предвари-тельно установить соответствующий набор символов для шрифта путем нажатия кнопки Шрифт.

После настройки параметров создаваемой кнопки с экраном по-вторный вызов Мастера для данной кнопки невозможен. Для измене-ния функциональности кнопки с экраном следует щелкнуть на ней пра-вой клавишей мыши, удерживая клавишу SHIFT в нажатом состоянии, после чего дважды щелкнуть на надписи кнопки. Это приведет к вызову Инспектора свойств объекта с возможностью настройки динамическо-го действия Указание и щелчок.

Поле Файл экранной формы с кнопкой Обзор предназначены для выбо-ра имени файла экранной формы, вызов которой будет происходить при вы-полнении действия, установленного в выпадающем списке Действие.

В выпадающем списке Действие может быть выбрано одно из сле-дующих действий:

1. Загрузка экранной формы. Закрывает текущую и загружает новую экранную форму в текущее окно GraphWorX32. Имя экранной формы указы-вается в поле Файл экранной формы

2. Встроенное окно. Загружает экранную форму во встроенное окно в пределах текущего окна GraphWorX32. Имя экранной формы указывается в поле Файл экранной формы.

3. Всплывающее окно. Загружает экранную форму во всплывающее окно, которое будет дочерним для текущего окна GraphWorX32. Имя экран-ной формы указывается в поле Файл экранной формы.

4. Загрузка в стиле Перенести/Оставить. Кнопка с экраном выполня-ет функцию объекта, который может быть «перенесен и отпущен» внутрь контейнера GraphWorX32 ActiveX. Роль объекта играет экранная форма, ука-занная в поле Файл экранной формы.

154

Библиографический список

1. Андреев Е.Б. SCADA-системы: взгляд изнутри [Электронный ресурс]. (Интернет сайт: www.scada.ru).

2. Евдокимов А.Д. Основы проектирования интегрированных автоматизи-рованных систем управления: учеб. пособие – М.: Изд-во МАИ, 1990. – 312 с.

3. Матвейкин В.Г., Фролов С.В., Шехтман М.Б. Применение SCADA-систем при автоматизации технологических процессов. – М: Машиностроение, 2000. – 176 с.

4. Энгельке У.Д. Как интегрировать САПР и АСТПП: Управление и техно-логия / Пер. с англ. В.В. Мартынюка, Д.Е. Веденееева; под ред. Д.А. Корягина. М.: Машиностроение, 1990. – 416 с.

5. Промышленные АСУ и контроллеры. Научтехмаш. Отечественные и за-рубежные средства автоматизации. АСУ промышленных предприятий. Системы управления на основе нечеткой логики. Международные стандарты. Программное обеспечение. Полевое оборудование. Индекс по каталогу Роспечати: 79216.

6. Современные технологии автоматизации. СТА-Пресс. Журнал посвящен техническим и программным средствам автоматизации технологических процессов и их применению в различных областях промышленности. Индекс по каталогу Роспечати: 72419. (Интернет сайт: http://www.cta.ru/).

7. www.industrialauto.ru [Электронный ресурс] / Промышленная автоматиза-ция в России.

8. www.simulators.narod.ru [Электронный ресурс] / Вопросы использования SCADA-систем.

155

Учебное издание

Виталий Алексеевич Глушец, Алексей Александрович Руппель

Роман Юрьевич Сухарев

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Учебное пособие

* * *

Подписано к печати __.__.2009 Формат 60х90 1/16. Бумага писчая

Оперативный способ печати Гарнитура Times New Roman

Усл. п. л. __,_, уч. изд. л. __,_ Тираж 150 экз. Заказ

Цена договорная

Издательство СибАДИ 644099, Омск, ул. П.Некрасова, 10

Отпечатано в подразделении ОП издательства СибАДИ 644099, Омск, ул. П.Некрасова, 10

ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И...

Documents

Transcript of ИНТЕГРИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И...