Очередь сообщений

Для использования этого механизма, процесс должен создать свою очередь. При этом любой другой процесс должен поместить в неё своё сообщение.

7. Механизм обмена, основанный на библиотеке Socket’ов

Два процесса устанавливают между собой соединение по протоколу TCP/IP с помощью библиотеки Socket’ов. При этом не важно, находятся ли они на одной станции или на разных.

Механизм RPC

Remote Procedure Call.

Разработка прикладного ПО для ОС реального времени

1. Ёмкость преобразований
2. Трудоёмкость и отчуждаемость программ
3. Проблема контроля данных и безопасности функционирования

Цена ошибки бывает очень высока как в денежном выражении, так и в человеческих жизнях..

CASE-средства. Специальные инструментальные пакеты для программирования ПО для систем, работающих в АСУТП.

Главная особенность – программирование на технологически ориентированных языках высокого уровня.

Эти языки описаны в стандарте IEC 611313:

1. FBD – язык функциональных блоковых диаграмм
2. SCF – язык последовательных функциональных схем
3. LD – язык релейных диаграмм
4. ST – язык структурированного текста (Pascal)
5. IL – язык инструкций (ассемблер)

SCADA – системы

SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition

Система сбора данных и управления процессами.

Прошло три этапа построения систем автоматизации

1. Системы автоматического регулирования (САР). Объекты управления – отдельные параметры, установки, агрегаты.
2. Автоматизация технологических процессов. Объект не один агрегат, а технологический процесс. Система автоматического управления (САУ)
3. Автоматизация систем управления, то есть производство (АСУТП). Внедрение в управление технологических процессов вычислительной техники. Активное развитие человеко-машинных систем управления. Применение микропроцессоров. Построение диспетчерского управления на основе систем сбора данных.

Человеко-машинный интерфейс

SCADA

Программный продукт:

1. Средства эффективной разработки систем визуализации
2. Средства разработки ППО контроля и передачи управляющих воздействий на PLC (программа логического контроля)
3. система управления баз данных реального времени (БДРВ)
4. предоставление архивов пользователей в виде графиков, таблиц, диаграмм.
5. ALARM – подсистема аварийных и предаварийных состояний.

SCADA – системы

Win ОС:

Универсальные SCADA – системы

1. InTouch (Factory Suite 2000)

2. Citect

3. TraceMode

В энергетике

4. S.P.I.D.E.R

5. КИО – 3

6. СК 2000/2003

В настоящее время используется COST – commercial of the shelf

1. технические характеристики

2. стоимость

3. эксплуатационные характеристики

· количество реальных технологических процессов

· типы программируемых логических контроллеров

· протоколы обмена с внешним миром

· алгоритм архивирования

· реализация системы ALARM

· OPC - OLE for Process Control

· На каких программно – платформенных системах могут работать системы

· Встроенные языки программирования

· Открытость SCADA – систем (чётко определены и описаны форматы данных и описан интерфейс подключения внешних объектов)

1. Разработка систем автоматизации в целом
2. всё, что связано непосредственно с «железом»
3. прикладное программное обеспечение каждого узла
4. стыковка
5. отладка системы в режиме эмуляции
6. запуск

1. Графический интерфейс
2. организация взаимодействия с контроллерами
3. ALARM’ы и события
4. тренды (графики)
5. встроенные языки программирования
6. работа с БД
7. Internet и Intranet решения

Главное для технолога – это графический интерфейс. SCADA – система включает в себя:

· Среду разработки (development)

· Среда исполнения (runtime)

Любая среда разработки содержит графически объектно-ориентированный редактор с набором анимационных функций. Используется векторная графика.

Связь SCADA – систем с контроллерами

Межуровневое взаимодействие осуществляется коммуникационной подсистемой, в состав которой входят линии данных, устройства согласования и обработки сигналов, интерфейсы и программно-технические средства поддержки протоколов обмена.

Основная задача – передача достоверных данных за определённый период времени.

Обеспечение прозрачной среды передачи достоверных данных в течение определённых интервалов времени. Допускается варьировать время передачи данных в зависимости от степени значимости. Желательно, чтобы строилась на основе открытых стандартов и протоколов. Позволяет подключать к программно-техническим комплексам внешние интеллектуальные подсистемы, а также возможности дальнейшего наращивания комплексов.

В общем случае коммуникационная подсистема представляет собой сложную структуру с множеством интерфейсов и протоколов.

Элементы коммуникационной подсистемы можно разделить на аппаратные и программные.

· Коммуникационные платы расширения контроллеров

· Линии связи

· Устройства преобразования сигналов RS-232 в RS-485 (сетевые карты Ethernet ПК, специальные интерфейсные карты ПК, ProfiBus, com-порты ПК)

· Программные средства.

Коммуникационные задачи контроллера, которые обеспечивают передачу данных, как правило работают с драйверами интерфейса контроллера. Драйверы устройств, драйвер протокола, который обеспечивает унифицированный доступ к данным для SCADA – систем.

Возникает проблема обеспечения коммуникационной прозрачности коммуникационной подсистемы.

Под прозрачностью понимается, что для прикладного программиста данные на выходе коммуникационной подсистемы представляются точно в таком же виде, как на её входе. То есть программа контроля и SCADA – система должны оперировать одними и теми же объектами.

Два основных подхода к написанию драйверов протокола:

1. для работы с конкретной SCADA – системой. Встраивается в SCADA – систему в виде библиотеки. Многие разработчики SCADA – систем поставляют специализированные средства для разработки. Данные инструментальные средства содержат полное программное описание взаимодействия драйвером протокола и SCADA – системы. Разработчики драйвера полностью концентрируют своё внимание на особенностях реализации протоколов взаимодействия с тем или иным контроллером.
2. драйвер протокола представляет собой стандартный интерфейс, используемый большинством SCADA – систем.

Положительные стороны первого подхода: Он позволяет полностью реализовать максимально эффективно связь драйвера со SCADA – системой, так как он предназначен для работы с определённым драйвером определённой SCADA – системы.

Второй подход является более универсальным и позволяет одному и тому же драйверу работать со многими SCADA – системами.

Стандартные интерфейсы представления данных в SCADA – системах.

1. DDE – протокол. Был предложен Microsoft для обмена между офисными приложениями. Недостатки: низкая надёжность; зависимость быстродействия от количества задач в ОС Windows. Несмотря на недостатки получил широкое распространение и является архаизмом.
2. Net DDE. Протокол DDE с поддержкой передачи данных по сети
3. SuiteLink (Wonderware). Обладает высокой производительностью и основан на стеке протокола TCP/IP. Все данные сопровождаются меткой времени и оценкой качества данных. Оценка качества позволяет оценить достоверность данных.
4. OPC (OLE for Process Control) Внедрение и связывание объектов, используемых Microsoft. COM предполагает, что объекты содержат в себе специализированные интерфейсы, предназначенные для работы с другими объектами.

Существует целая организация OPC Foundtation, созданная под эгидой Microsoft и объединяющая более 220 членов – производителей и разработчиков.

На рынке существуют фирмы, которые предлагают специализированные средства OPC toolkit. Позволяют в сжатые сроки разработать OPC сервер для любого промышленного контроллера или интерфейса.

Эти средства содержать написанный уровень OPC и разработчики создают код для работы с протоколами нижнего уровня.

Стандарт OPC является наиболее эффективным средством разработки взаимодействия средств SCADA – систем с контроллерами. Многие разработчики замечают, что реализация COM требует значительных вычислительных затрат, что особенно часто замечается при подключении к серверу нескольких клиентов, работающих в разных узлах сети.

В случае, когда OPC сервер и OPC link работают на одном ПК, то к OPC совершается только одно подключение и обмен идёт по SuiteLink. Достигается и стандартизация, высокая производительность.

Особенности адресации в SCADA – системах

Все переменные в SCADA – системах объявляются в отдельном редакторе, который называется словарём переменных. Словарь сохраняет объявление переменных наряду с другими. Все переменные в SCADA – системе можно разделить на внутренние и переменные ввода – вывода.

Для нормальной работы переменной ввода – вывода в словаре переменных для этой переменной необходимо указать полный путь доступа к этой переменной.

Alarm’ы и события

Alarm – это сообщение оператору, которое содержит в себе информацию о каких-то неправильных отклонениях от заданного цикла. Требует внимания оператора и его реакции. Делятся на подтверждённые (те сообщения, которые человек не заметил или не захотел заметить) и неподтверждённые.

События – это тоже сообщения, выводят какую-либо информацию, типа статусное сообщение.

Типовые alarm’ы – это те, которые так или иначе реализованы во всех SCADA – системах.

Тренды

Графической представление информации о технологическим процессе.

Создание трендов и хранение информации являются неотъемлемой частью SCADA – системы.

Тренды:

· тренды реального времени (в них отображается динамика изменения технологических параметров в темпе процесса)

· исторические (архивные) возникают тогда, когда данные уже записаны на диск. Информация ограничена началом и концом просмотра.