SCADA-система Real Flex и опыт её применения в промышленной автоматизации. Реферат АИУС. Реферат на тему scadaсистема RealFlex и опыт её применения в промышленной автоматизации
Скачать 67.6 Kb.
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Курганский государственный университет» Кафедра автоматизации производственных процессов Реферат на тему: SCADA-система RealFlex и опыт её применения в промышленной автоматизации Дисциплина Автоматизированные информационно-управляющие системы Студент: Уфимцев Г.В. Группа ИТ-40418 Руководитель: Сбродов Н.Б. Курган 2022 СодержаниеВведение SCADA (аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition, Диспетчерское управление и сбор данных) — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления. SCADA-системы используются во всех отраслях хозяйства, где требуется обеспечивать операторский контроль за технологическими процессами в реальном времени. SCADA-системы решают следующие задачи: Обмен данными с УСО (устройства связи с объектом, то есть с промышленными контроллерами и платами ввода/вывода) в реальном времени через драйверы. Обработка информации в реальном времени. Логическое управление. Отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме. Ведение базы данных реального времени с технологической информацией. Аварийная сигнализация и управление тревожными сообщениями. Подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса. Осуществление сетевого взаимодействия между SCADA ПК. Обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.). SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределенной архитектуре. RealFlex - интегрированный пакет для создания прикладных систем управления технологическими процессами. Он обеспечивает пользователей всем необходимым для построения АСУ ТП: настройку RealFlex на конкретный объект пользователя; сбор и обработку данных реального времени по 128 000 точкам; поддержку работы до 16 драйверов устройств ввода/вывода; хранение данных предыстории; выполнение вычислений в оперативном режиме; графическое отображение данных в режиме реального времени; построение трендов реального времени и предыстории; генерацию отчетов; парольную защиту; сетевую и многотерминальную поддержку; утилиты оперативного конфигурирования, такие как построитель базы данных, построитель пользовательских символов, построители экранных форм (мнемосхем), генератор отчетов, архиватор данных и другие. Система RealFlex применяется при: управлении добычей, транспортировкой и переработкой нефти и газа; управлении распределением электроэнергии; управлении химическими процессами; управлении технологическими процессами в металлургии и машиностроении; управлении водоснабжением; контроле окружающей среды; управлении качеством продукции. [2]. Общая характеристика RealFlex – это программный продукт автоматизации, работающий в жестком реальном времени. Масштаб использования: от мини-проектов под Windows до сложных мультиплатформенных систем.[1] 1.1 Основные преимущества RealFlex: 1. Надежность и проверенность временем. RealFlex 4 развивается с 1982 года, RealFlex 6 с 2001. Сервера RealFlex базируются на надежных операционных системах реального времени QNX4, QNX6/Neutrino. 2. Высокая производительность. Программное обеспечение с самого начала ориентировано на работу с большими проектами и обработку большого количества данных в единицу времени. RealFlex 4 поддерживает по 32K точек каждого типа. RealFlex 6 спроектирован для поддержки 4M точек каждого типа. В данный момент ограничение, продиктованное структурой проекта FlexView, 64K точек каждого типа. 3. Работа с большими базами данных построена удобно и осуществляется очень быстро. Во FlexView встроены функции автоматической репликации PCU, позволяющие ускорение процесса создания большого количества однотипных групп тегов. Кроме того существует возможность экспорта части или всей базы данных тегов в текстовый файл для редактирования и последующего импорта. 4. Поддержка резервирования. RealFlex4 поддерживает резервирование серверов. Т.е. 2 RealFlex4 сервера, могут устанавливаться в режиме 'failover', обеспечивающем автоматический старт второго сервера, в случае остановки/поломки основного. RealFlex6 имеет продвинутую hot/standby архитектуру, отличающуюся повышенной скоростью переключения standby-cервера в активный режим. Достигается это фактической параллельной обработкой поступающих данных и загруженностью всех необходимых модулей в память. По большей части время переключения ограничено в основном временем обнаружения неисправности. В среднем время переключения RealFlex6 - 2 секунды. 5. Унифицированная система бекапа/восстановления сервера. Восстановление происходит очень быстро, что является немаловажным фактором обеспечении надежности. Например для восстановления RealFlex4 производится загрузка со специального CD, оператор вводит 3-4 команды, далее все время восстановления ограничено в основном пропускной способностью сети. Т.е. временем загрузки упакованного бекапа системы с ftp-cервера и одновременной распаковки его на жесткий диск. При этом происходит восстановление операционной системы в том числе. Восстановление RealFlex6 требует установки операционной системы с инсталляционного CD RealFlex, но эта операция также требует всего несколько минут. Поэтому восстановление RealFlex6 также возможно за очень короткий промежуток времени. 6. Репликация инсталляций. Подсистема бекапа/восстановления позволяет производить быструю репликацию инсталляций. Если вам требуется несколько однотипных серверов, тогда может быть инсталлирован и настроен один сервер, а после этого сделан бекап и восстановление этой инсталляции на несколько компьютеров. 7. Независимость от третьестороннего программного обеспечения. Программное обеспечение RealFlex использует минимум внешнего программного обеспечения. Соответственно его надежность и быстродействие не ограничиваются третьесторонними SQL-серверами или другим подобным программным обеспечением. 8. Гибкость при создании проектов Проекты могут создаваться как на высоком уровне (встроенные средства RealFlex и CSL), так и на низком уровне. 9. Мультиплатформенность В данный момент существуют версии RealFlex4 под QNX4, RealFlex6 под Neutrino и RealWin - под Windows. В зависимости от потребностей (а также требований к проверенности, соображений консерватизма или по экономическим причинам) может быть использована версия под любую из операционных систем. 10. Преемственность проектов Проекты, созданные для RealFlex4, автоматически конвертируются без дополнительных усилий в проекты для RealFlex6 или RealWin. 11. Мультиобъединение удаленных мест в единую сеть Возможность подключения к одному серверу большого количества удаленных мест. Множество операторских мест на базе FlexView подключаются к серверу RealFlex4/RealFlex6 или RealWin одновременно. 12. Универсальность Одно и то же операторское программное обеспечение (FlexView или набор модулей FlexWin) используется для подключения к серверу на базе любой из платформ. 13. Зональные ограничения FlexView позволяет описывать в проекте так называемые зоны, определяющие доступ к различным элементам проекта операторов. Иными словами, каждый оператор в зависимости от настроек видит не весь проект, а только разрешенные дисплеи и тэги. Отдельно может ограничиваться возможность управления, т.е. тэг виден, но управление разрешается отдельным флагом. 14. Поддержка OPC Возможно получение RealFlex-ом данных с OPC-серверов, а также работа RealFlex в режиме OPC-сервера. 15. Масштабируемость и объединение проектов между собой Программное обеспечение RFLink, позволяющее связь RealFlex-ов между собой в "кластер". При этом RealFlex-ы между собой реплицируют часть или всю базу данных и позволяют управление, подтверждение тревог, установку информационных/управляющих тегов (напр. "Напряжение не включать, идут работы"), ручное переписывание значений тэгов на удаленном сервере. 16. Визуализация и наглядность Под RealFlex4 и RealFlex6 существует собственный графический интерфейс. Дисплеи для RealFlex4/RealFlex6/FlexView имеют одинаковый формат, а также отображаются максимально одинаково, насколько это возможно для разных платформ. 17. Техническая поддержка Компания RealFlex всегда ориентирована на качественную поддержку пользователей, т.е. вполне возможна разработка и добавление специальных модулей, ориентированных на конкретный проект. 18. Русификация продукции, локализация RealFlex4 и продукты FlexView (FlexWin) русифицированы. Русификация RealFlex6 планируется в ближайшее время. 19. Отчеты в Excel RealFlex поддерживает возможность получения отчетов в формате Excel. 20. База данных SQL FlexBase – возможность импортирования в реальном режиме времени исторических данных в SQL базу данных, что в свою очередь позволяет производить интеграцию с иными системами управления предприятия, менеджмента и планирования. [1]. Структурная организация RealFlex имеет базовый пакет RealFlex - весь необходимый набор средств для создания программного обеспечения средств АСУТП. Кроме базового пакета RealFlex существует ряд других программ, например: BJScan, обеспечивающей взаимодействие по каналам связи; LunFlex, являющейся версией RealFlex для функционирования на узле локальной сети; Failever, управляющей горячим резервированием; Renflex, обеспечивающей доступ удалённого пользователя к данным реального времени станции RealFlex; Temflex, предоставляющей возможность работы с окнами RealFlex удаленному пользователю; RealFlex/DDE Bridge, управляющей обменом данными между программами RealFlex и Windows Bridge. Рисунок 1 — Схема построения пакета RealFlex Такое модульное построение программной системы позволяет изменять конфигурацию программного обеспечения для использования в конкретных АСУТП, применяемых для управления процессами в различных областях промышленного производства. При этом стоимость модификации модульного программного обеспечения невелика и при модернизации и расширении АСУТП предприятия настройка программного обеспечения под изменившуюся конфигурацию выполняется за короткое время. [1]. Средства RealFlex RealFlex включает следующие стандартные возможности: 1. Построитель и редактор базы данныхМеню с заполняемыми бланками и редактируемыми окнами помощи Типы точек: аналоговые, цифровые, счетчики и резервуары Имена меток, используемые при доступе к данным Возможность копирования при дублировании PCU 2. Графический построительВыбор либо объектно-ориентированного, либо пиксель-ориентированного графического редактора Поддерживает 16 цветов, выбираемых из палитры 256 цветов Значения, символы, текст и другие графические представления могут быть включены в динамические объекты, которые изменяются в реальном времени 3. Символьный редакторПозволяет пользователю создавать свои собственные символы, а также редактировать уже существующие символы Символы доступны как в графическом построителе, так и в динамическом режиме 4. Автоматическая генерация сводок реального времениПосле построения базы данных RealFlex автоматически создает и поддерживает отображение следующих сводок: Системная сводка Коммуникационная сводка Сводка данных по типу данных Сводка тревог 5. Оконный интерфейсСоответствует стандарту Open Look (GUI-графический интерфейс пользователя) Параллельное обновление множества окон Могут быть определены размер и начальное расположение окон 6. Обработка данных реального времениАналоговые входы с преобразованием технических единиц (EU) Цифровые входы Счетчики, настраиваемые с помощью коэффициента и числа единиц на импульс, суммирующие внутри часовых, дневных, месячных и годовых интервалов Уровни с вычислением и коррекцией объема Аналоговые выходы Цифровые выходы 7. Процессор вычисленийПоддерживает следующие запрограммированные вычисления, использующие указанные значения точек базы данных: Расход жидкости, базирующийся на объеме жидкости Объем жидкости, базирующийся на расходе жидкости Время работы устройства Изменение состояния счетчика устройства Среднее значение на интервале времени Выход за установленные границы 8. Сбор данных предысторииЖизненный цикл (день, неделя, месяц, год), может быть определен для каждой точки Фильтр нечувствительности, выбираемый для хранимых точек Многофайловая подсистема, организованная по дням, неделям, месяцам, годам и т.д. позволяет настраивать ее для конкретных приложений Позволяет внешнее хранение и восстановление данных предыстории для отчетов и/или трендов 9. Обработка тревогОтслеживает данные, получаемые от устройств ввода/вывода и внутренне вычисляемых точек, и обеспечивает управление тревогами и событиями в реальном времени Пять приоритетных уровней для цифровых тревог/событий: нет тревоги, событие, тревога, экстренный и критический уровни Пять уровней для аналоговых тревог: высокий, очень высокий, низкий, очень низкий и скорость изменения Фильтры для аналоговых тревог Ручная перезапись - позволяет пользователю ввести состояние, условие или значение, а также заменить ошибочно занесенные данные (ввод-вывод реального времени, запрещенный до ручной перезаписи, удаляется) Создает сводку текущих активных тревог и сводку тревог/событий предыстории Меню оперативных точек позволяет сортировать тревоги по устройствам управления процессами (PCU) или по типу точек Поддерживает несколько принтеров для выдачи сообщений о тревогах/событиях (печатается по появлению, по требованию или по заданному расписанию) Может автоматически посылать запрограммированное управляющее воздействие соответствующему драйверу по изменениям состояний цифровых точек или по изменениям значений аналоговых точек 10. Построение трендов реального времени и предысторииДанные реального времени и предыстории представляются на одном тренде Тренды отображаются в виде линейных или поверхностных графов Возможность панорамирования и зумирования (увеличения/уменьшения) До 8 перьев на тренд Автоматическое масштабирование Эталонные отметки позволяют исследовать заданные значения данных реального времени и предыстории X-Y графики 11. Генератор отчетовСоздание и распечатка настраиваемых и стандартных отчетов Стандартные формы отчетов включают: Сводку коммуникаций; Сводку счетчиков; Сводку активных тревог; Сводку тревог/событий предыстории; Системную сводку и сводку устройств управления процессами; Выбранные тревоги/события; Информационные и управляющие метки realflex программный мониторинг прикладной Отчеты могут быть созданы в генераторе отчетов и экспортированы в соответствующую базу данных Отчеты могут быть распечатаны по требованию, расписанию или автоматически по заданному событию или указанному времени дня 12. Управляющие воздействияУправляющие воздействия могут быть выданы на устройства управления следующим образом: По требованию оператора С помощью определенной пользователем управляющей последовательности, основанной на событиях или на расписании (требуется процессор действий или язык управляющих последовательностей - CSL) C помощью процедур суперклавиш C помощью процессора действий 13. Оперативные точкиОбеспечивается доступ к задачам контроля и управления для любой точки базы данных, включая: Подтверждение тревоги Ручная перезапись Отображение тревог/событий Редактирование базы данных Создание информационных меток Создание управляющих меток Динамическое отображение точек Доступ к пользовательским функциям Разрешение/запрещение тревог Доступ к некоторым из этих функций может управляться через систему паролей. 14. СуперклавишиЭкранные макрокнопки, используемые для подключения процессов, определенных пользователем. 15. Управляющие и информационные меткиУправляющая метка позволяет заблокировать выдачу управляющего воздействия на указанную точку в/в и создать сообщение, связанное с указанной точкой базы данных (цифровой, аналоговой, счетчиком) Информационная метка позволяет создать сообщение, связанное с указанной точкой базы данных Обе эти возможности доступны через меню оперативных точек 16. Связи графических формНажатием экранной макрокнопки обеспечивается быстрый доступ из одной графической формы в другую Позволяет иерархическое отображение, созданное пользователем 17. Переменный текст80-символьные сообщения, определенные пользователем, которые могут отображаться в соответствии со значениями аналоговых точек 18. Поддержка ввода/выводаПоддерживается обширная библиотека протоколов производителей устройств Поддерживаемые устройства управления процессами включают: удаленные терминальные устройства (RTUs), контроллеры с программируемой логикой (PLCs), компьютеры определения расхода жидкости, газовые хромотографы, одноконтурные контроллеры, процессоры измерения уровня, контроллеры штанговых насосов Взаимодействие через микроволновые, радио и телефонные каналы связи (коммутируемые или арендуемые), напрямую подсоединенные последовательные линии связи, волоконную оптику, сотовый телефон или спутниковую связь Определяемые пользователем интервалы сканирования и аналоговые фильтры нечувствительности 19. Связь с другими сетямиМост RealFlex/DDE поддерживает передачу данных реального времени и предыстории из RealFlex в Microsoft Excel через Ethernet, Arcnet или Token Ring; данные передаются в формате NetBIOS Поддерживает стандартные сетевые протоколы Данные могут быть переданы в другие базы данных или host-системы 20. Сетевая поддержкаВстроенное взаимодействие "точка-точка" Архитектура клиент-сервер Поддерживает стандартные сети Ethernet, Arcnet, последовательный канал и Token Ring Избыточная сетевая архитектура (несколько сетей могут работать на одной машине) Автоматическое распределение нагрузки по сети Возможность автоматической загрузки через сеть 21. Поддержка множества рабочих станцийПоддерживает до 16 рабочих станций в локальной сети 22. Парольная защитаВозможности системы паролей обеспечивают функциональную защиту для 24 пользователей, 12 уровней каждая Функции логического входа для пользователя RealFlex Парольная защита при входе в систему QNX Основу программной платформы системы составляет операционная система реального времени QNXРаботает быстрее, чем системы, базирующиеся на DOS или Microsoft Windows Многозадачная, многопроцессная, многопользовательская ОС Приоритетная вложенная обработка прерываний Встроенное сетевое взаимодействие "точка-точка" - Ethernet, Arcnet, последовательный канал, Token Ring Работа в защищенном режиме Приоритетное и фоновое выполнение задач Минимальные требования к аппаратуреКомпьютер на базе Intel 386 или выше (требуется сопроцессор) 16 Мбайт оперативной памяти 120 Мбайт жесткий диск (размер определяется объемом базы данных) 3.5" гибкий диск 1 последовательный порт RS232 1 параллельный порт (второй параллельный порт рекомендуется) VGA контроллер и монитор Принтер - любой совместимый с Epson или струйный принтер Hewlett Packard. [1]. Функциональные возможности С помощью базового пакета RealFlex реализуется выполнение нескольких функций. [1]. Сбор и обработка данных в реальном времени. RealFlex поддерживает несколько типов устройств управления процессами: логический программируемый контроллер (PLC); одноконтурные контроллеры (SLC); удалённые терминальные устройства (TRU); разнообразные анализаторы; измерительные приборы. На одном компьютере могут работать до 16 драйверов ввода-вывода, и одновременно с работой драйверов осуществляется обработка данных. RealFlex позволяет определить время сканирования для каждого устройства ввода-вывода. Сканированные и диагностические данные отображаются в виде сводок. Значение данных обновляется при возникновении исключительных ситуаций, а проверка ошибок осуществляется при каждой операции ввода-вывода. Создание и редактирование баз данных (БД). В системе RealFlex существует таблица базы данных, которая интерактивно расширяется в темпе реального времени. Обработка сообщений. Процессор RealFlex обеспечивает пять уровней приоритета сигнала: прямой доступ к последнему возникшему сигналу; индивидуальный или полный запрет сигналов; формирование сводок по текущим активным сигналам и их предыстории; выбор элементов сигнала (события по заданному критерию), их распечатка по запросу или по заданному расписанию; автоматическая посылка запрограммированного управляющего воздействия, соответствующему драйверу ввода-вывода по изменению состояния цифровых точек. Создание диаграмм анализа состояния и конфигурации систем. RealFlex поддерживает высокоскоростной анализ состояния системы в реальном времени с учётом предыстории. На одном экране дисплея может быть выведено до восьми диаграмм состояния. Графические построения. Система RealFlex обеспечивает проектирование и конструирование графических образов. Редактирование символов, в том числе и создание пользователями своих символов. Создание отчетов. RealFlex предусматривает создание и печать отчета в стандартной форме, создание заказного отчета по требованиям заказчика. В стандартную форму отчета входит: сводка коммуникаций; сводка активных тревог; сводка сигналов событий; сводка устройств управления процессами; сводка выбранных сигналов событий. Достоинства RealFlex К достоинствам рассматриваемой SCADA-системы можно отнести: Бесспорное наличие многозадачных возможностей 32-битовая операционная система Архитектура клиент-сервер Возможность иметь дело с сотнями и тысячами точек без снижения скорости обработки Обеспечение высокой производительности, свойственной универсальным машинам, при использовании аппаратуры, базирующейся на процессорах Intel Достоинства, дающие удобства и легкость использования, включая графический интерфейс OpenLook GUI, выбор конфигурации в режиме "on-line" и мощный графический построитель Большие возможности построения отчетов и трендов Возможность удаленного подсоединения и работы в локальной сети Горячее резервирование/автоматическое восстановление предлагает защиту и избыточность Одновременно могут работать до 16 драйверов устройств ввода/вывода на одном компьютере Сертифицированная стандартом POSIX операционная система Многопоточная файловая система Избыточная сетевая архитектура Работа в режиме защищенной памяти В настоящее время пользователи систем контроля и управления нуждаются в мощных и в то же время недорогих решениях, отвечающих требованиям прикладных задач SCADA. RealFlex, действительно многозадачный, многопользовательский, базирующийся на РС компьютерах пакет программного обеспечения реального времени для систем SCADA и контроля/управления процессами, отвечает всем этим требованиям. RealFlex достигает высокой производительности в масштабе реального времени за счет мощной операционной системы QNX, сертифицированной стандартом POSIX. QNX сильна за счет своего впервые применяемого, приоритетно управляемого микроядра, которое делает RealFlex идеальным для приложений реального времени, таких как контроль и управление процессами. В дополнение к этому QNX (32-битовая операционная система) обеспечивает RealFlex встроенным сетевым взаимодействием "точка-точка", режимом работы с защищенной памятью и файловой системой, которая поддерживает свою целостность. RealFlex поддерживает работу в сетях Ethernet, Arcnet, Serial и Token Ring и обеспечивает также подсоединение к другим платформам. RealFlex поддерживает одновременную работу в разных сетях, обеспечивая более, чем один единственный путь для коммуникации, а также балансировку нагрузки в сетях. Если кабель или сетевая плата выходит из строя таким образом, что предотвращает любую коммуникацию через эту сеть, то система будет автоматически перенаправлять данные через другую сеть. Это происходит в режиме "on-line", предоставляя пользователю автоматическую сетевую избыточность и увеличивая скорость коммуникаций по всей сети. Графический пользовательский интерфейс OpenLook (GUI) делает RealFlex легким в изучении и применении. Поскольку QNX является многозадачной системой, пользователь RealFlex может иметь многочисленные открытые окна, в каждом из которых одновременно выполняется самостоятельная задача и происходит обновление данных. К примеру, пользователь может иметь отображение на дисплее графика процесса в одном окне, в то же время он может пользоваться редактором базы данных для внесения изменений в базу в режиме "on-line" в другом окне. График процесса будет продолжать вносить корректировки и получать сообщения о тревогах, а изменения, внесенные в базу данных, будут также модифицированы. Сканеры ввода/вывода могут запускаться постоянно в фоновом режиме без прерывания человеко-машинного интерфейса. Пакет RealFlex поставляется с полным набором модулей, обеспечивающих пользователя всем необходимым для разработки и функционирования систем контроля и управления процессами, включая: Утилиты конфигурации в режиме "on-line" Процессоры данных реального времени и тревог Архивирование данных предыстории Обработка вычислений Цифровые и аналоговые процессоры Отображение полной графики Тренды реального времени и предыстории Генератор отчетов Существует множество дополнительных программных продуктов для обеспечения таких возможностей, как удаленная коммуникация через различные среды и горячее резервирование с автоматическим восстановлением конфигурации. BJ Software и НЦ "Науцилус" поддерживают обширную библиотеку протоколов для многих типов устройств ввода/вывода зарубежного и отечественного производства. [3]. Заключение RealFlex является многопроцессным программным продуктом реального времени для прикладных задач SCADA и управления процессами. Плюс мощное объектно-ориентированное программирование делает эти продукты легкими в освоении и доступным для широкого круга пользователей. Эту систему можно считать открытой, обеспечивающей возможность дополнения функциями собственной разработки, имеющей открытый протокол для разработки собственных драйверов, развитую сетевую поддержку, возможность включения ActiveX-объектов и доступность к стандартным базам данных. Важной особенностью данной системы является количество поддерживаемых разнообразных ПЛК. RealFlex поддерживают десятки и сотни драйверов, что делает ее одним из лидеров по этому показателю. Построение прикладной системы на основе RealFlex резко сокращает набор необходимых знаний в области классического программирования, позволяя концентрировать усилия по освоению знаний в самой прикладной области. Внедрение такой системы обеспечивает точную, своевременную информацию на каждом уровне производства Применение в системе RealFlex новых технологий, разработка инструментальных средств комплексной автоматизации предприятия свидетельствуют о стремлении и возможности фирмы-разработчика постоянно совершенствовать свои продукты, что является немаловажным фактором при выборе инструментального средства. Список использованной литературы http://www.realflex.ru/ http://ru.wikipedia.org/wiki/SCADA http://www.okipia.ru/avtomatizaciya/scada-sistemy/scada-sistemy-obzor-scada-sistem/ |