Інструмент програміста

Донедавна SCADA-системи зазвичай являли собою комплекси програмних та апаратних засобів, що забезпечували вирішення завдань телемеханіки та АСУ ТП. З розвитком обчислювальної техніки все більш значні обсяги цих завдань стали вирішуватися програмними засобами верхнього рівня управління підприємством, у результаті визначення SCADA-системи стало позначати модульний пакет програм збору, обробки та подання інформації на пункті управління технологічним процесом.

Сучасні інформаційні технології дозволяють створювати SCADA-пакети, що задовольняють вимогам організації обробки, передачі та подання даних як на великих промислових підприємствах зі складною ієрархічною структурою та величезною кількістю користувачів (наприклад, АСУ «РАО ЄС» у Росії включає близько 20 тис. робітників місць з пакетом Genesis32, так і для невеликого цеху з одним робочим місцем оператора, при цьому більша частина SCADA-пакетів розробляється як додатки ОС Windows, що обумовлено необхідністю стандартизації способів створення інтегрованих систем керування на основі продуктів різних виробників, які вирішують не тільки завдання технологічного, а також господарського управління підприємством (ERP-системи).

Лише небагато SCADA-пакетів підтримують інші операційні системи. В основному це багатозадачні ОС реального часу Linux і QNX. Однак пакети, що підтримують тільки ці ОС, застосовуються в основному в системах жорсткого реального часу, де алгоритми, що управляють, реалізуються не в програмовному контролері, а SCADA-пакетом.

Всі пропоновані в даний час на ринку програмних засобів автоматизації SCADA-пакети містять інструменти, що дозволяють описати конфігурацію системи та її режими роботи простим та інтуїтивно зрозумілим технологу способом. При цьому немає необхідності розробляти додаткове програмне забезпечення (хоча така можливість також надається для більш повної відповідності вимогам конкретного проекту).

Опис конфігурації системи, що часто називається створенням проекту, полягає в розробці переліку параметрів технологічного процесу, які підлягають контролю, та набору екранних форм, що відображають стан цього процесу. При цьому між параметрами (тегами) та екранними формами за допомогою завдання їх властивостей встановлюються зв'язки, які визначають залежність стану екранних форм від стану тегів у кожний момент часу (і навпаки, якщо йдеться про вплив, що управляє).

Екранні форми можна використовувати з бібліотеки або створити самостійно. Шаблони з бібліотеки є не лише малюнками елементів технологічного процесу, але можуть бути ярликами невеликих підпрограм — елементів ActiveX, що реалізують певні функції (наприклад, вікно тривог). Програміст має можливість створювати власні елементи ActiveX, використовуючи вбудовану в Windows мову Visual Basic for Applications (VBA) і включати їх у проект. Задані властивості екранних форм визначають їхню поведінку при зміні параметрів процесу (зміна кольору, розміру, форми, рух тощо).

Властивості тегів визначають їхню прив'язку до конкретних зовнішніх каналів програмовного контролера, що працює безпосередньо з датчиками та виконавчими механізмами технологічного процесу (у такому випадку йдеться про SCADA-сервер) або до тегів бази даних іншого комп'ютера (у цьому випадку йдеться про SCADA -Клієнті). Тобто SCADA-пакети можуть налаштовуватися як сервери, якщо вони отримують інформацію безпосередньо від контролерів, або як клієнти, якщо вони отримують її від SCADA-пакетів, встановлених на інших комп'ютерах.

Такий поділ визначає поняття «клієнт-серверна технологія», яку підтримує переважна більшість сучасних SCADA-пакетів і дозволяє стандартними способами організовувати розподілену обробку інформації. "Клієнт-серверна" технологія визначає не тільки взаємодію між SCADA-пакетами, а й програм усередині пакетів. Якщо програма надає інформацію іншим програмам SCADA-пакета, вона є сервером, якщо отримує клієнтом.

Якщо програма SCADA-пакету збирає інформацію від контролерів певного типу та стандартним способом — відповідно до специфікації ОРС (OLE for Process Control), надає її іншим програмам, то вона є ОРС-сервером, a SCADA-пакет — підтримуючим ОРС- технологію. Ця технологія дозволяє будь-якому контролеру працювати з будь-яким SCADA-пакетом, якщо вони обидва її дтримують (зазначимо, що всі сучасні контролери комплектуються ОРС-серверами). ОРС-технологія використовує механізми обміну даними Windows COM/DCOM, тому використовується тільки в Windows-додатках.

Крім ОРС-технології у більшості SCADA-пакетів продовжується використання бібліотек спеціалізованих драйверів різних пристроїв (за винятком пакету Genesis32). Спосіб прив'язування тега до каналу контролера через драйвер або через ОРС-сервер також визначається в його властивостях.

Стандарти взаємодії в мережі

Система управління підприємством є складним комплексом програмних пакетів, які встановлюються на комп'ютерах, що працюють у локальних підмережах глобальної корпоративної мережі. Пакети використовують дані, розташовані в різних серверах цієї мережі або в інших підприємствах, передають необхідну інформацію в Інтернет і на мобільні телефони. Очевидно, що вирішення всіх цих завдань за допомогою SCADA-пакетів було б неможливим без реалізації в них стандартних способів обміну інформацією з іншими програмними пакетами різного призначення та базами даних, а також без стандартних засобів міжмережевої взаємодії.

Найбільш поширені SCADA-системи (понад 20 тис. інсталяцій)

Базовим стандартом міжмережевої взаємодії є протокол передачі TCP/IP, підтримуваний усіма програмними пакетами розподілених систем і вбудований у ОС Windows. А основним способом взаємодії з різними базами даних є мова структурованих запитів SQL, що визначає стандартні форми звернення до системи керування базою даних для їхнього читання чи модифікації.

Завдання обміну інформацією з пакетами ERP багатьма розробниками SCADA-пакетів вирішено кардинально: вони доповнили свої продукти ERP-програмами, пропонуючи користувачам пакет управління підприємством загалом. Так, корпорація Iconics – розробник SCADA-пакету Genesis32 – доповнила його програмним забезпеченням BizViz.NET, компанія Wonderware включила до In Touch пакет Factory Suite, а компанія Intellution доповнила свій продукт iFIX пакетом Prof icy iFIX.

Але такий підхід може призвести до невиправданого підвищення вартості пакета та навантаження на ресурси системи, не завжди при цьому вирішуючи всі необхідні завдання. Інший підхід — застосування стандартного інтерфейсу для створення звітності та об'єднання в ній даних із різних джерел. Таким продуктом є технологія Crystal Report компанії Microsoft. SCADA-пакет, який підтримує цю технологію, може працювати у загальній системі з будь-яким сучасним ERP-пакетом.

При вирішенні завдання взаємодії SCADA-пакету з іншими програмними системами, особливо самостійно розроблюваними користувачем, важливе значення має відкритість ресурсів SCADA-пакету, тобто можливість перегляду програмами файлів даних, що використовуються. Таку можливість надає технологія XML, що представляє всі файли створеного за допомогою SCADA-пакету проекту у вигляді XML-файлів, доступних будь-якій програмі Windows.

Іншим важливим аспектом взаємодії SCADA-пакету з різними підсистемами підприємства є безпека даних та регламентування доступу користувачів до ресурсів системи, особливо це важливо для харчової та фармацевтичної промисловості. Всі сучасні SCADA-системи відповідають вимогам міжнародного стандарту безпеки FDA 21CFR частина 11, що визначає можливість налаштування прав користувачів та груп на виконання доступу до вузлів та різних операцій з додатками, тегами, файлами тощо.

АСУ ТП у мобільному телефоні

Одним із SCADA-пакетів, широко поширених на промислових підприємствах Європи, Америки, Австралії, Південно-Східної Азії та Китаю, є програмний продукт Movicon. Розроблений 1993 року італійською компанією Progea, він використовується на десятках тисяч об'єктів. Остання його версія Movicon X (Movicon 10.1) є інструментальною клієнт-серверною SCADA-системою на Windows-платформі, яка підтримує технологію ОРС і всі стандарти створення АСУ ТП, а також взаємодія з підсистемами управління підприємством (XML, ActiveX, VBA, TCP/IP, SQL, report engine із Crystal Report, FDA 21CFR часть11).

Оскільки Movicon X заснований на мові XML, проект програми в ньому є звичайним XML-файлом. Отже, його можна відкривати та редагувати за допомогою інших редакторів.

Проект може бути зашифрований з використанням 128-бітового алгоритму кодування. При цьому система керування користувальницькими паролями гарантує безпечний доступ до рівнів та областей програми.

Пакет працює під керуванням всіх ОС Windows від XP до CE, а також Windows 2003 Server і може встановлюватися на ПК, операторських панелях, кишенькових комп'ютерах і навіть у мобільних телефонах, що підтримують на платформі Mobile технологію Java.