Курс лекций для студентов высших учебных заведений Чебоксары 2012 scadaсистема каскад. Курс лекций для студентов вузов. Ооо Каскадасу, г. Чебоксары, 2012 г. Страница 2 Оглавление
 Скачать 1.21 Mb.
|
|
ООО «КАСКАД-АСУ» SCADA-система КАСКАД. Курс лекций для студентов высших учебных заведений Чебоксары 2012 SCADA-система КАСКАД. Курс лекций для студентов ВУЗов. © ООО «Каскад-АСУ», г. Чебоксары, 2012 г. Страница 2 Оглавление Лекция 1. SCADA-системы. КАСКАД. Общие сведения. Конфигуратор ............................................................. 3 1. Введение. ................................................................................................................................................... 3 2. Конфигуратор. ............................................................................................................................................ 5 Лекция 2. Пользователи и пароли. События. СДД. Паспорта. ........................................................................... 8 1. Пользователи и пароли. ............................................................................................................................ 8 2. События. ................................................................................................................................................... 10 2.1. Модуль настройки баз данных событий. ........................................................................................... 10 2.2. Модуль регистрации событий ............................................................................................................. 12 2.3. Модуль просмотра событий ................................................................................................................ 12 3. Сервер Доступа к Данным. ..................................................................................................................... 13 4. Паспорта. .................................................................................................................................................. 16 Лекция 3. Система программирования микропроцессорных контроллеров с открытой архитектурой KLogic. ................................................................................................................................................................... 18 1. Понятие технологической программы. ................................................................................................. 18 2. Структура KLogic ....................................................................................................................................... 18 3. Архитектура исполнительной системы KLogic ...................................................................................... 20 Лекция 4. Клиентские модули SCADA-системы «Каскад». ............................................................................... 22 1. Модуль Визуализации. ............................................................................................................................ 22 2. Модуль регистрации технологических параметров. ............................................................................ 26 2.1. Модуль настройки БД ТП ..................................................................................................................... 26 2.2. Модуль регистрации значений ТП в БД .............................................................................................. 28 2.3. Модуль извлечения данных из БД ТП ................................................................................................ 28 3. Модуль формирования рапортов. ......................................................................................................... 28 4. Модуль просмотра истории. .................................................................................................................. 31 Лекция 5. Модуль аварийной и предупредительной сигнализации. ............................................................. 35 1. Общие сведения. ..................................................................................................................................... 35 2. Настройка модуля АПС. ........................................................................................................................... 36 3. Распределенные системы сигнализации. ............................................................................................. 39 SCADA-система КАСКАД. Курс лекций для студентов ВУЗов. © ООО «Каскад-АСУ», г. Чебоксары, 2012 г. Страница 3 Лекция 1. SCADA-системы. КАСКАД. Общие сведения. Конфигуратор 1. Введение. Современная промышленность немыслима без систем автоматизации. Автоматика применяется повсеместно: в управлении и контроле технологическим процессом, в контроле и дозировании ресурсов, в учете потребляемой и вырабатываемой энергии. В системах промышленной автоматизации широко используются электронно-управляемые и интеллектуальные устройства: задвижки, клапана, датчики, счетчики, расходомеры, термометры и т.д. Информация с этих устройств собирается и обрабатывается локальными интеллектуальными устройствами – контроллерами, вычислителями, устройствами сбора и передачи данных (УСПД). На этом уровне производится первичная обработка поступивших данных, производится локальное управление: регулирование, контроль защит, выполнение алгоритмов. Информация с контроллеров передается на сервера, обрабатывается, сводится, архивируется, анализируется и передается на автоматизированные рабочие места — АРМы, где и выдается оператору. Оператор, таким образом, получает информацию обо всем технологическом процессе, насколько бы распределенным он ни был. Программный пакет, позволяющий осуществить такую обработку, и называется SCADA-системой. Рис. 1.1. Уровни систем промышленной автоматизации. SCADA (аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition, Диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет для сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте управления. Одним из представителей программных продуктов этого класса является SCADA-система «КАСКАД», которая предназначена для построения различных систем промышленной автоматизации, например: • АСУТП – автоматизированная система управления технологическим процессом • АСКУЭ – автоматизированная система контроля и учета электрической энергии Устройство связи с объектом (УСО), Программируемый логический контроллер (ПЛК) Датчики, клапаны, насосы, исполнительные механизмы SCADA-система Нижний уровень Средний уровень Верхний уровень SCADA-система КАСКАД. Курс лекций для студентов ВУЗов. © ООО «Каскад-АСУ», г. Чебоксары, 2012 г. Страница 4 • АСКУЭР – автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов • АСДКУ – автоматизированная система диспетчерского контроля управления и др. SCADA-система «КАСКАД» выполняет следующие основные функции: • Сбор оперативной информации о ходе технологического процесса • Обработка полученной информации по алгоритмам пользователя • Предоставление информации в виде мнемосхем технологического процесса • Оперативное и диспетчерское управление технологическим процессом • Ведение истории технологического процесса • Вычитка накопленных архивов устройств (контроллеров, счетчиков) • Просмотр и анализ хода технологического процесса • Формирование отчетной документации • Экспорт оперативной и исторической информации в WEB • Регистрация всех действий операторов, а также контроль и регистрация событий и нарушений в ходе технологического процесса • Информирование персонала о нарушениях при помощи звуковой, световой сигнализации, через короткие сообщения (SMS) и по электронной почте (E-mail) • Разграничение прав пользователей и уровней доступа к системе «КАСКАД» — модульная система, имеющая клиент-серверную архитектуру. Можно выделить две основные группы программных модулей SCADA-системы «КАСКАД» — серверные и клиентские. Серверная часть отвечает за сбор данных с различных устройств, их обработку, ведение архивов, отслеживание нарушений в технологическом процессе. К ней относятся следующие модули: • Сервер Доступа к Данным (СДД) • Модули Доступа к Данным (МДД) – драйвера, реализующие протоколы обмена с различными устройствами: как стандартные (Modbus, OPC), так и специфичные для конкретных устройств • Модули Обработки Данных (МОД) – модуль обработки паспортов, модуль аварийно- предупредительной сигнализации, менеджер опроса контроллеров KLogic, модуль ведения баз данных (БД) технологических параметров (ТП) Клиентская часть обеспечивает взаимодействие с пользователем: наблюдение за ходом технологического процесса, управление процессом, просмотр накопленных архивов, формирование отчетов. К ним относятся следующие модули: • Модуль Визуализации • Модуль просмотра истории • Модуль формирования рапортов Кроме того, в «КАСКАД» интегрированы две обязательные подсистемы, которые используются всеми приложениями — и серверными, и клиентскими — это подсистема аутентификации пользователей и подсистема регистрации событий. Подсистема аутентификации пользователей необходима для исключения несанкционирован- ного доступа к системе. Кроме того, она позволяет дать пользователям разные права: одним пользователям разрешено только слежение за технологическим процессом, другим управление, третьим – изменение тонких параметров технологического процесса и уставок. Задачей подсистемы регистрации событий, как следует из названия, является регистрация всех событий, происходящих в системе: действия пользователей, выход за допустимые пределы параметров технологического процесса, сработка защит, а также иные события, генерируемые приложениями. SCADA-система КАСКАД. Курс лекций для студентов ВУЗов. © ООО «Каскад-АСУ», г. Чебоксары, 2012 г. Страница 5 Рис. 1.2. Модули SCADA-системы «КАСКАД». 2. Конфигуратор. Назначение Конфигуратора – свести все модули SCADA-системы «КАСКАД» в единую оболочку, позволяющую удобно создавать и настраивать проекты. Сервер доступа к данным (СДД) Диалоговая среда контроля и управления (модуль визуализации) Модуль просмотра истории тех. процесса Модуль формирования отчетной документации Модуль настройки прав пользователя Модуль звуковой сигнализации БД событий Обмен оперативными данными Обмен историческими данными События БД технологических параметров SCADA-система КАСКАД. Курс лекций для студентов ВУЗов. © ООО «Каскад-АСУ», г. Чебоксары, 2012 г. Страница 6 Рис. 2.1. Конфигуратор. Конфигуратор имеет пять вкладок: выбор проекта, описание проекта, настройка проекта, сервер и клиенты, утилиты. • Вкладка Выбор проекта позволяет открыть существующий проект, либо создать новый, запустив мастер создания проектов. • Вкладка Описание проекта выводит информацию об открытом проекта • На вкладке Настройка проекта расположены кнопки вызова настроечных модулей для всех подсистем SCADA-системы «КАСКАД» • На вкладке Сервер, клиенты расположены кнопки вызова исполняемых модулей SCADA- системы «КАСКАД» • С вкладки Утилиты запускаются вспомогательные утилиты SCADA-системы. Все кнопки расположены в той последовательности, в которой должна логически происходить настройка проекта: 1) Настройка прав пользователей. Поскольку любые изменения в проект разрешено вносить только пользователям, прошедшим аутентификацию, в первую очередь создается база данных пользователей и сами пользователи, им назначаются соответствующие права (для начала достаточно одного пользователя с правами администратора) . 2) Настройка сетевого взаимодействия. Следующий этап – создание сетевых станций. Каждая сетевая станция – это сервер, который будет собирать данные с устройств и передавать им управляющие воздействия. Для начала достаточно создать хотя бы одну сетевую станцию и назначить ей адрес. Пусть это будет 127.0.0.1. 3) Настройка баз данных событий. Все события, генерируемые приложениями , должны записываться в базу данных событий. Без этой базы ни одно из приложений SCADA-системы «КАСКАД» не запустится. Следовательно, создаем эту базу. 4) Настраиваем наши источники данных. Пункт Настройка контроллеров запустит инструментальную часть системы программирования KLogic, в которой можно создать SCADA-система КАСКАД. Курс лекций для студентов ВУЗов. © ООО «Каскад-АСУ», г. Чебоксары, 2012 г. Страница 7 технологическую программу для контроллера или контроллеров – как реальных, так и виртуальных. 5) Источником данных может быть не обязательно контроллер под управлением KLogic. Альтернативный вариант получения данных, который может работать параллельно предыдущему – это опрос через модули доступа к данным. Конфигуратор этих модулей вызываем через пункт Настройка сервера доступа к данным. В нем выбираем нужные драйвера для опроса устройств и создаем теги для тех сигналов, которые нам будут нужны для работы. 6) Для того, чтобы теги устройств стали доступны остальным приложениям и подсистемам «КАСКАДа», а также для возможной дополнительной обработки сигналов необходимо создать паспорта . Произвести такую настройку нам поможет Настройка паспортов. 7) Настроенные паспорта и параметры KLogic – это те конечные данные, которые пользователь будет видеть на экране. Их достаточно для получения оперативной картины технологического процесса. Но для того, чтобы хранить историю технологического процесса, необходимо настроить базы данных. Конфигуратор баз данных ТП вызываем при помощи пункта Настройка баз данных технологических параметров 8) И завершающий этап — Настройка алармов. Здесь мы конфигурируем модуль аварийно- предупредительной сигнализации: указываем, за какими параметрами необходимо следить, по каким критериям оценивать нарушение технологического процесса, каким способом производить уведомление оператора: при помощи цветовой, звуковой сигнализации, либо рассылкой смс или сообщений электронной почты. После выполнения всех этих пунктов мы получаем готовый настроенный сервер, способный опрашивать устройства, вести базы данных, выдавать информацию клиентским приложениям и сигнализировать о нарушениях ТП. Далее рассмотрим каждый из пунктов подробнее. SCADA-система КАСКАД. Курс лекций для студентов ВУЗов. © ООО «Каскад-АСУ», г. Чебоксары, 2012 г. Страница 8 Лекция 2. Пользователи и пароли. События. СДД. Паспорта. 1. Пользователи и пароли. SCADA-система собирает информацию о технологическом процессе, предоставляет ее пользователю в удобном для анализа виде, позволяет вносить изменения в ход технологического процесса и управлять им. Вполне очевидно, что не вся информация предназначена для посторонних глаз, не говоря уже о том, что управление технологическим процессом разрешено строго определенному кругу лиц. Следовательно, SCADA-системе необходима некая подсистема, позволяющая опознать пользователя и разрешить или запретить доступ к той или иной информации и/или управлению технологическим проектом. В SCADA-системе «Каскад» эти функции выполняет Подсистема аутентификации пользователей. Конфигуратор этой подсистемы запускается из пункта Настройка прав пользователей. Рис. 1.1. Настройка прав пользователей. Конфигуратор настройки прав пользователей позволяет добавлять в SCADA-систему отдельных пользователей и их группы, назначать права управления различными приложениями. Если планируется создать несколько пользователей с одинаковыми правами, то удобнее всего создать группу, назначить ей права, а уже потом добавлять в нее пользователей. Каждый пользователь в группе в этом случае будет обладать теми же правами, что и группа. Плюс ко всему, отдельному пользователю можно дополнительно добавить или ограничить некоторые права. Рис. 1.2. Назначение дополнительных прав пользователю в группе. SCADA-система КАСКАД. Курс лекций для студентов ВУЗов. © ООО «Каскад-АСУ», г. Чебоксары, 2012 г. Страница 9 На рис. 1.1 видно, что пользователям группы «Пользователи» разрешено запускать модуль визуализации, выгружать его, а также переводить его в режим редактирования. Однако пользователю «Иванов» разрешены помимо этого еще и аналоговое и дискретное управление, а переход в режим редактирования запрещен. Все настройки прав пользователей хранятся в базе данных пользователей. Каждое из приложений «Каскада» должно иметь доступ к этой базе, иначе приложение просто не запустится. Рис. 1.3. При отсутствии доступа к БД пользователей приложение не запустится. Настроить связь с базой данных можно через пункт Настройки (рис. 1.4.). Имя пользователя и пароль в данном случае – это имя пользователя и пароль для доступа к СУБД Firebird, в которой хранится информация о пользователях. По умолчанию это SYSDBA и masterkey. Разумеется, для более надежной защиты системы имя пользователя и пароль необходимо изменить. Рис.1.4. Настройка соединения с базой данных пользователей. Любой модуль SCADA-системы «Каскад» при запуске обязательно должен подключиться к базе данных пользователей, идентифицировать пользователя, запустившего этот модуль, и проверить его права на выполнение тех или иных действий. Этими действиями, общими для всех модулей SCADA- системы «Каскад», являются: • запуск приложения (разрешение на запуск приложения) • закрытие приложения (разрешение на закрытие приложения) • запуск копии приложения (разрешение на запуск копии приложения, если приложение позволяет запускать несколько копий) • режим редактирования (разрешение на переход в режим редактирования без удаления или создания новых объектов) • расширенный режим редактирования (разрешение на переход в расширенный режим редактирования, включая удаление и создание новых объектов). Помимо этого, различные модули SCADA-системы «Каскад» могут иметь свои, частные действия, определяемые спецификой приложения. Например, для модуля визуализации это • Дискретное управление – управление дискретными сигналами • Аналоговое управление – управление аналоговыми сигналами • Изменение режима отображения – изменение стиля отображения мнемосхем • Квитирование аларма – разрешение на снятие звукового сигнала при возникновении сигнализации SCADA-система КАСКАД. Курс лекций для студентов ВУЗов. © ООО «Каскад-АСУ», г. Чебоксары, 2012 г. Страница 10 • Инженерные мнемосхемы – разрешение на доступ к специальным мнемосхемам, имеющим статус «инженерные». Главный принцип подсистемы аутентификации прав пользователей: запрещено все, что не разрешено. То есть по умолчанию пользователю запрещены все действия, на которые ему не назначены разрешения. И, разумеется, если пользователю назначены права администратора, то ему разрешено все. |