АСУ

Лев Анзимиров, Сергей Медведев, Владимир Айзин

Компания AdAstra Research Group (www.adastra.ru) готовит к выпуску новое поколение средств разработки систем автоматизации производственного предприятия. В него войдут пакеты Trace Mode 6 и T-Factory 6, основными чертами которых являются комплексный подход к задаче автоматизации и интеграция проектов АСУ ТП и АСУП.

Trace Mode 6 содержит набор средств программирования промышленных контроллеров (Softlogic), создания систем телемеханики и операторского интерфейса (SCADA) и цифрового управления технологическими процессами (АСУ ТП). T-Factory 6 относится к классу MES-систем (manufacturing execution system) и решает такие задачи управления производственным бизнесом, как планирование и контроль исполнения производственных заданий, учет производственных затрат, сырья, энергии, производственных и людских ресурсов, расчет себестоимости выпускаемой продукции, материальных балансов, контроль отклонения фактических значений этих параметров от нормативов, учет и техническое обслуживание производственного оборудования, снижение его простоев, учет персонала и т. д. В иерархии информационных систем предприятия T-Factory 6 заполняет пробел между SCADA- и ERP-уровнями.

Рис. 1. В Trace Mode 6 автоматически не только создается база каналов и выполняется настройка на контроллеры, но также автоматически строится графический интерфейс оператора и производится подбор алгоритмов управления оборудованием

Хочется подчеркнуть, что приложения Trace Mode 6 и T-Factory 6 разрабатываются в рамках единого проекта, который создается и поддерживается при помощи технологии автопостроения. Благодаря этому удается глубоко интегрировать задачи технологического и производственного управления предприятием. Любые изменения, сделанные в одном модуле, становятся доступными и в других.

Инструментальная система

Архитектура Trace Mode 6 оптимизирована для систем автоматики корпоративного уровня. Так как крупные системы создаются группами разработчиков, инструментальная система новой версии Trace Mode имеет клиент-серверную архитектуру и обеспечивает реальную многопользовательскую разработку проекта. Это значит, что системный интегратор может установить лишь одну копию Trace Mode 6 - сервер проекта, на котором можно одновременно разрабатывать несколько независимых проектов АСУ.

Предусмотрена возможность портировать при необходимости Trace Mode 6 на такие операционные системы, как Linux, UNIX, QNX и др. Многоплатформенность никак не снижает удобство работы программы на Windows-платформе, которая является основной для Trace Mode 6. При этом на Windows-платформе сохранилась поддержка всех популярных Windows-технологий - OPC, ActiveX, DDE и т. д.

Рис. 2. В Trace Mode 6 включены все пять языков программирования международного стандарта IEC61131-3

Новая версия Trace Mode не предъявляет особых требований к пользователю и может подстраиваться под его стиль работы, профессиональные навыки и квалификацию. При старте Trace Mode 6 предлагает выбрать один из трех способов проектирования - упрощенный, инженерный и технологический.

Начинающие разработчики смогут воспользоваться технологией упрощенного проектирования АСУ "от графики", реализующей лозунг "Не тратьте время на программирование - просто нарисуйте АСУ и запустите!". В новой версии системы значительно расширен набор технологий автопостроения проекта. Теперь не только автоматически создается база каналов и выполняется настройка на контроллеры, но также автоматически строится графический интерфейс оператора и даже производится подбор алгоритмов управления оборудованием (рис.1).

Инженерный стиль разработки хорошо известен пользователям предыдущей версии системы - Trace Mode 5. Он удобен инженерам по АСУ ТП и КИПиА. При использовании этого способа сначала описывается аппаратная структура системы управления, включающая компьютеры, контроллеры и средства коммуникации.

Инженерный способ проектирования позволяет структурировать базу данных проекта, легко тиражировать готовые решения - подключать к работающему проекту новые контроллеры и компьютеры (или удалять их), а также без особого труда масштабировать проект. Пользователь, решивший прибегнуть к тому или иному подходу, выбирает только общую стратегию разработки - он всегда может переходить от одного способа к другому уже в процессе работы.

Рис. 3. Распределенная многоуровневая АСУ ТП на базе Trace Mode

Третий способ проектирования - "от технологии" - является наиболее развитым методом создания систем управления. Он объединяет в себе оба предыдущих и добавляет в проект данные о производственном оборудовании, используемом на автоматизируемом предприятии. При применении этого метода в проекте задействуется не только информация о сигналах, контроллерах и операторских ПК, но также и об автоматизируемых технологических объектах: аппаратах, насосах, задвижках, моторах, резервуарах, мешалках и т. д.

Добавление технологической инфраструктуры в проект дает возможность достичь новых результатов.

Во-первых, появляется возможность применить технологию автопостроения технологических объектов, заключающуюся в том, что проект АСУ собирается не из отдельных сигналов или даже контроллеров и ПК, а из комплексных объектов, соответствующих автоматизируемой технологии. Таким объектом может быть насос, мотор, мельница, электрический трансформатор и др. Комплексный технологический объект включает в себя уже готовые алгоритмы управления, базу каналов, а также динамизированные графические изображения. Для автоматизации, скажем, насоса пользователю достаточно выбрать его изображение из библиотеки и перетащить на рабочее поле. Привязка техобъекта к контроллеру осуществляется путем совмещения его иконки с иконкой соответствующего контроллера методом перетаскивания.

Trace Mode 6 содержит библиотеки с более чем 1000 готовыми техобъектами, включающими не только динамизированную графику, но и алгоритмы управления. Кроме того, у пользователя есть возможности создавать собственные техобъекты самостоятельно.

Во-вторых, описание технологии в рамках проекта АСУ ТП служит основой для его интеграции в систему автоматизации бизнес-процессов (MES), создаваемую с помощью T-Factory 6.

Языки программирования Trace Mode 6

Trace Mode 6 предоставляет широкий набор средств программирования, ориентированный на специалистов разной квалификации и профессиональной подготовки. В новую версию включены все пять языков программирования международного стандарта IEC61131-3 (рис. 2).

Кроме того, в программах Trace Mode 6 можно вызывать функции, написанные на любом языке - Visual C++, Visual Basic, Delphi и т. д. - и оформленные в виде динамически подсоединяемых библиотек (dll). Возможно осуществлять online редактирование проекта (не прерывая работы в реальном времени).

Система снабжена встроенным отладчиком, функции которого значительно расширены относительно версии 5.

Промышленная база данных реального времени

Система хранения технологической информации Trace Mode 6, СУБД РВ SIAD6, спроектирована специально для работы в системах реального времени. Поэтому она оптимизирована на быструю запись и чтение больших объемов информации, осуществляемые 24 часа в сутки. В СУБД РВ SIAD6 можно записывать временные значения более чем миллиона параметров с точностью до 1 мс. Кроме того, СУБД обеспечивает динамическое сжатие-развертывание информации и разбиение данных на тома. Для обеспечения надежности хранения данных предусмотрены "горячее" резервирование серверов и функция автоматического восстановления поврежденных архивов.

Рис. 4. Управление производственным циклом в T-Factory и TRACE MODE

Тесты производительности SIAD6 показали, что система, работающая на ПК Pentium 4 2 ГГц, может записывать более 750 тыс. параметров в секунду, что в десятки раз быстрее того, на что способно большинство отраслевых аналогов. Скорость чтения информации выросла по сравнению с SIAD5 в 8-12 раз.

Помимо этого SIAD 6 располагает системой защиты от несанкционированного доступа и многоуровневой системой авторизации. Доступ к данным осуществляется либо через систему безопасности серверов Trace Mode 6, либо через интерфейсы, предусматривающие авторизацию (ODBC, OPC).

SIAD 6 спроектирована таким образом, чтобы дать максимальную свободу разработчику АСУ. Данные реального времени могут поступать из любых SCADA и СУБД через механизмы ODBC и OPC, а также записываться в любую реляционную базу данных и считываться из нее. Для наиболее распространенных СУБД поставляются "родные" (native) драйверы, обеспечивающие более быcтрое выполнение запросов в ней, чем стандартный ODBC. Такие драйверы доступны для СУБД Oracle (через протокол Oracle Call Interface), Microsoft SQL Server и Sybase Adaptive Server, MySQL 3.x, и PostgreSQL версий 6 и 7.

SIAD6 может работать как на компьютерах с установленными серверами Trace Mode 6, так и независимо от них - на отдельных компьютерах. К тому же она является основой хранения данных и для экономических модулей T-Factory 6.

Trace Mode 6 - решение для корпоративной АСУ ТП

Таким образом, как и предыдущая версия, Trace Mode 6 дает законченное решение для корпоративных АСУ ТП масштаба предприятия (рис. 3).

В промышленных контроллерах работают микромониторы реального времени Trace Mode 6, которые могут функционировать под управлением DOS, Windows, Linux, Windows CE, RT Linux, QNX. OEM-партнеры Adastr’ы выпускают контроллеры с уже предустановленным системами Micro Trace Mode, в том числе контроллеры Advantech, ICP/CON, ICOS, TECON и др.

Основу диспетчерского уровня управления составляют мониторы реального времени (МРВ). МРВ (12) - это сервер реального времени, осуществляющий обмен данными с контроллерами, управление технологическим процессом, визуализацию информации, управление тревогами, запись данных в SIAD 6 и тому подобные операции. МРВ поставляются с библиотекой встроенных драйверов для более чем 1500 контроллеров, промышленных сетей, модулей ввода-вывода и т. д.

Есть версии МРВ, поддерживающие от 32 до 1 000 000 каналов (переменных ввода-вывода). МРВ обладают огромной производительностью - за 1 с они способны пересчитывать свыше 600 000 каналов. Время цикла МРВ измеряется с точностью до 2 мс. В состав каждого такого устройства входит сервер СУБД РВ SIAD 6 и сервер тревог.

К серверу МРВ, подключаются клиентские модули двух видов: NetLink Light (13) или "толстые" клиенты Trace Mode, и, через Web-сервер Trace Mode, - Web Activator (16) или "тонкие" Web-клиенты. Помимо этого к нему также могут подключаться мобильные пользователи, использующие карманные компьютеры или даже обыкновенные GSM-телефоны. В первом случае используется такой продукт, как Trace Mode Mobile для Windows CE (14), а во втором - GSM Activator (22).

Для генерирования отчетов о технологическом процессе используется "Сервер документирования" (17), который может публиковать отчеты в Internet, выводить их на печать, посылать по e-mail и т. д.

Trace Mode 6 предоставляет средства для разработки автоматизированных рабочих мест руководителя (административный уровень АСУ ТП). На административном уровне АСУ ТП используются модули Supervisor (19).

Все модули АСУ ТП осуществляют взаимодействие с программами T-Factory 6 (21) как через протоколы T-NET 6, OPC, так и через СУБД РВ SIAD 6 (20).

T-Factory 6 - управление производственным бизнесом в реальном времени

Модули T-Factory 6 предоставляют набор средств автоматизации финансово-экономических процессов производства (АСУП) и включают в себя модули управления исполнением производственных заданий (MES - Manufacturing execution system), учета и технического обслуживания оборудования (EAM - Enterprise assets management), управления человеческими ресурсами (HRM - Human recourses management). Вместе они образуют полную информационную систему директора по производству (рис. 4) и подчиненного ему персонала.

Рис. 5. Территориальная структура T-Factory    

В T-Factory 6 решаются такие вопросы, как планирование и управление производственным циклом, расчет себестоимости выпускаемой продукции, создание материальных и энергетических балансов, расчет времени и мониторинг исполнения заказов, профилактическое техническое обслуживание и снижение простоев оборудования, учет и управление персоналом и т. д. T-Factory может использоваться как на автоматизированных производствах, где выпуск продукции осуществляется при помощи систем АСУ ТП (SCADA и Softlogic), так и на производствах, где технологические операции выполняются вручную.

Модули T-Factory интегрированы с программами Trace Mode 6 на уровне проекта. Это значит, что, разрабатывая проект АСУ ТП (описанным выше методом "от технологии"), проектировщик одновременно создает основу для автоматизации управления финансово-экономическими процессами предприятия.

Данные реального времени поступают в T-Factory из МРВ Trace Mode. Однако T-Factory благодаря поддержке стандартных протоколов OPC, DDE и ODBC может работать вместе с другими SCADA-программами, что позволяет использовать ее отдельно от Trace Mode 6.

Для хранения данных в T-Factory обычно применяется СУБД РВ SIAD 6, однако эта программа с одинаковым успехом функционирует и с другими СУБД, задействуя "родные" драйверы или интерфейс ODBC. Для обеспечения работы T-Factory на гетерогенных платформах в программе предусмотрен "Редактор взаимодействия с базами данных", располагающий построителем SQL-запросов, средствами их планирования, разбора и отладки.

T-Factory ориентирована на применение на территориально распределенных предприятиях (скажем, ее возможно установить в холдинге, контролирующем работу нескольких заводов, расположенных в разных городах или странах). При этом междупредприятиями, автоматизированными с помощью T-Factory, может отсутствовать постоянная связь - серверы T-Factory имеют механизмы синхронизации отдельных баз данных.

Другой важной особенностью системы является поддержка рабочих мест мобильных сотрудников (например, топ-менеджеров или менеджеров по продажам), работающих вне офиса. У них есть возможность обмениваться данными с предприятием через карманные компьютеры, ноутбуки, Web или даже через простой сотовый телефон.

Общая структура T-Factory 6 приведена на рис. 5.

Программы T-Factory интегрируются с наиболее распространенными ERP-системами, причем не только на уровне драйверов к СУБД. Программа интеграции с ERP-системами предусматривает возможность обмена данными с функциональными структурами ERP-систем (например, с главной книгой бухгалтерии, списком выпускаемой продукции, списком заказов и т. д).

Лицензионная и ценовая политика

В новых версиях Trace Mode 6 и T-Factory 6 продолжена политика бесплатного распространения инструментальных модулей системы. Любой желающий сможет скачать программы с сайта www.tracemode.com , разработать и внедрить проект АСУ на своем предприятии еще до покупки системы. В состав бесплатной инструментальной системы входят все исполнительные модули Trace Mode и T-Factory, достаточные для развертывания полнофункциональной действующей корпоративной системы, включающей как уровень АСУ ТП, так и АСУП. Это позволит пользователям устранить риск неправильного выбора ПО для своих задач.

Впервые Trace Mode 6 и T-Factory 6 будут представлены 25 февраля следующего года в Москве в Центре международной торговли на десятой конференции "Разработка АСУ ТП в системе Trace Mode". 4 С авторами можно связаться по e-mail: adastra@adastra.ru.