Разработка программного обеспечения - Проектирование автоматизированной системы печи трубчатой блочной ПТБ-10

Средства реализации программного обеспечения

Приступая к разработке специализированного прикладного программного обеспечения (ППО) для создания системы контроля и управления, обычно выбирается один из следующих путей:

    - программирование с использованием "традиционных" средств (традиционные языки программирования, например, C++, Delphi, стандартные средства отладки и прочее); - использование существующих, готовых - COTS (Commercial Of The Shelf) - инструментальных, проблемно-ориентированньтх средств.

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

Качественное, хорошо отлаженное ППО, написанное высококвалифицированным программистом специально для некоторого проекта является наиболее оптимальным решением. Но, следующую задачу программист вынужден решать практически с нуля. Для сложных распределенных систем процесс разработки ППО с использованием "традиционных" средств может стать длительным, затраты на его разработку неоправданно высокими. Вариант с непосредственным программированием относительно привлекателен лишь для простых систем или небольших фрагментов большой системы, для которых нет стандартных решений (не написан, например, подходящий драйвер) или они не устраивают по тем или иным причинам в принципе.

Одним из таких программных продуктов являются программные продукты класса SCADA, широко представленные на мировом рынке. Это несколько десятков SCADA-систем, многие из которых нашли свое применение и в России. Наиболее популярные из них:

    - InTouch (WonderWare) - США; - Citech (CI Technology) - Австралия; - iFIX (Intellution) - США; - Genesis (Iconics Co.) - США; - Factory Link (United States Data Co.) - США; - RealFlex (BJ Software Systems) - США; - Sitex (Jade Software) - Великобритания; - TraceMode (AdAstrA) - Россия; - Cimplicity (GE Fanuc Automation) - США; - WinCC (Siemens) - Германия; - RSView (Rockwell Software Inc.) - США; - САРГОН (НТВ-Автоматика) - Россия.

В силу тех требований, которые предъявляются к системам SCADA, спектр их функциональных возможностей определен и реализован практически во всех пакетах, различающихся только техническими особенностями реализации:

    - автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования; - средства сбора первичной информации от устройств нижнего уровня; - средства управления и регистрации сигналов об аварийных ситуациях; - средства хранения информации с возможностью ее постобработки; - средства обработки первичной информации; - средства визуализации информации в виде графиков, гистограмм и прочее; - возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как "единое целое" - "рецепт".

Основу большинства SCADA-пакетов составляют несколько программных компонентов (база данных реального времени, ввода-вывода, предыстории, аварийных ситуаций) и администраторов (доступа, управления, сообщений).

В целом технология проектирования систем автоматизации на основе SCADA-систем очень похожа на:

    - разработка архитектуры системы автоматизации в целом. На этом этапе определяется функциональное назначение каждого узла системы автоматизации; - решение вопросов, связанных с возможной поддержкой распределенной архитектуры, необходимостью введения узлов с "горячим резервированием" и т. п.; - создание прикладной системы управления для каждого узла. На этом этапе специалист в области автоматизируемых процессов наполняет узлы архитектуры алгоритмами, совокупность которых позволяет решать задачи автоматизации; - приведение в соответствие параметров прикладной системы с информацией, которой обмениваются устройства нижнего уровня (например, программируемые логические контроллеры - PLCs) с внешним миром (датчики температуры, давления и др.); - отладка созданной прикладной программы в режиме эмуляции и в реальном режиме.

Примерный перечень критериев оценки SCADA-систем достаточно велик, но можно выделить пять большие группы показателей:

    - технические характеристики; - стоимостные характеристики; - эксплуатационные характеристики; - открытость системы; - удобство пользования.

Технические характеристики SCADA-систем

Анализ перечня таких платформ необходим, поскольку от него зависит, возможна ли реализация той или иной SCADA-системы на имеющихся вычислительных средствах, а также оценка стоимости эксплуатации системы (будучи разработанной, в одной операционной среде, прикладная программа может быть выполнена в любой другой, которую поддерживает выбранный SCADA-пакет).

FactoryLink имеет весьма широкий список поддерживаемых программно-аппаратных платформ: MS DOS, MS Windows, OS/2, SCO UNIX, VMS, ATX, UP-UX, MS Windows NT.

В SCADA-системах, как RealFlex и Sitex основу программной платформы принципиально составляет единственная операционная система реального времени QNX.

Подавляющее большинство SCADA-систем, такие как iFIX, InTouch, Citech реализовано на MS Windows платформах. Именно такие системы предлагают наиболее полные и легко наращиваемые ММI-средства.

Быстрое развитие ОРС-технологий, низкие цены аппаратного обеспечения, распространенность Windows NT/2000 на офисных рынках вкупе с ее техническими характеристиками - главные причины того, что абсолютное большинство производителей SCADA-пакетов мигрировали в сторону именно операционной системы Windows NT/2000 по сравнению со все ускоряющимся сворачиванием активности в области MS DOS, MS Windows 3.XX/95.

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 с использованием стандартных протоколов (NETBIOS, TCP/IP и т. д.), а также обеспечивала поддержку сетевых стандартов из класса промышленных интерфейсов (PROFIBUS, CANBUS, LON, MODBUS и т. д.). Этим требованиям в той или иной степени удовлетворяют практически все SCADA-системы, с тем только различием, что набор поддерживаемых сетевых интерфейсов разный.

Большинство SCADA-систем имеют встроенные языки высокого уровня, Visual Basic - подобные языки, позволяющие генерировать адекватную реакцию на события, связанные с изменением значения переменной, с выполнением некоторого логического условия, с нажатием комбинации клавиш, а также с выполнением некоторого фрагмента с заданной частотой относительно всего приложения или отдельного окна.

В SCADA-системе InTouch используется язык скриптов, наращивание функций которого происходит с применением языка C/C++. В Citect используется язык Cicode, созданный также на базе С.

В SCADA-системах Genesis32 и iFIX используется один и тот же язык Visual Basic. Разработчик SCADA-приложения часто не анализирует, создавая скрипты по различным событиям в приложении, как они "одновременно" будут исполняться, что, по логике, может приводить к непредсказуемым результатам работы приложения, причем такие результаты кажутся случайными и поэтому трудно объяснимыми.

Одной из основных задач систем диспетчерского контроля и управления является обработка информации: сбор, оперативный анализ, хранение, сжатие, пересылка и т. д. Таким образом, в рамках создаваемой системы должна функционировать база данных.

Практически все SCADA-системы, в частности, Genesis, InTouch, Citect, используют ANSI SQL синтаксис, который является независимым от типа базы данных. Приложения виртуально изолированы, что позволяет менять базу данных без серьезного изменения самой прикладной задачи, создавать независимые программы для анализа информации, использовать уже наработанное программное обеспечение, ориентированное на обработку данных.

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 осуществлять широкий набор операций над выбранным объектом, а также быстро обновлять изображение на экране, используя средства анимации.

Стоимостные характеристики SCADA-систем

Стоимость SCADA-систем учитываются следующие факторы:

    - стоимость программно-аппаратной платформы; - стоимость системы; - стоимость освоения системы; - стоимость сопровождения.

Стоимость программно-аппаратной платформы определяется требованиями, которые необходимы для функционирования SCADA-системы. К этим требованиям относятся минимальные характеристики аппаратной платформы (например, объем жесткого накопителя, мощность процессора и прочее), операционная система, на которой будет исполняться выбранная SCADA-система.

Похожие статьи




Разработка программного обеспечения - Проектирование автоматизированной системы печи трубчатой блочной ПТБ-10

Предыдущая | Следующая