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
- Ёмкость преобразований
- Трудоёмкость и отчуждаемость программ
- 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:
- FBD – язык функциональных блоковых диаграмм
- SCF – язык последовательных функциональных схем
- LD – язык релейных диаграмм
- ST – язык структурированного текста (Pascal)
- IL – язык инструкций (ассемблер)
SCADA – системы
SCADA – Supervisory Control And Data Acquisition
Система сбора данных и управления процессами.
Прошло три этапа построения систем автоматизации
- Системы автоматического регулирования (САР). Объекты управления – отдельные параметры, установки, агрегаты.
- Автоматизация технологических процессов. Объект не один агрегат, а технологический процесс. Система автоматического управления (САУ)
- 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:
- Средства эффективной разработки систем визуализации
- Средства разработки ППО контроля и передачи управляющих воздействий на PLC (программа логического контроля)
- система управления баз данных реального времени (БДРВ)
- предоставление архивов пользователей в виде графиков, таблиц, диаграмм.
- 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)
- Разработка систем автоматизации в целом
- всё, что связано непосредственно с «железом»
- прикладное программное обеспечение каждого узла
- стыковка
- отладка системы в режиме эмуляции
- запуск
- Графический интерфейс
- организация взаимодействия с контроллерами
- ALARM’ы и события
- тренды (графики)
- встроенные языки программирования
- работа с БД
- 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:
- 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.
- 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.
- 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.
- Net DDE. Протокол DDE с поддержкой передачи данных по сети
- 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.
- 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.
