Архив / 2001 / №1(19) / De facto

SCADA-система OWEN PROCESS MANAGER

С развитием производства и ростом внедрения информационных технологий в производственные процессы становится совершенно очевидной необходимость в интеграции отдельных приборов в системы управления технологическими процессами, которые в свою очередь должны интегрироваться в единую систему управления всем предприятием. Производственное объединение ОВЕН с 1991 года занимающееся разработкой и изготовлением отдельных контрольно-измерительных приборов получила множество запросов потребителей о возможности сопряжения приборов ОВЕН с ПК и объединения приборов в единую систему. Для того, чтобы реализовать эту возможность и сделать применение приборов ОВЕН простым и органичным в условиях любого производства, независимо от его степени автоматизации, была создана собственная SCADA-система OWEN PROCESS MANAGER (OPM).

Уже несколько лет ПО ОВЕН выпускает приборы со встроенным интерфейсом, позволяющим считывать данные технологического процесса и передавать их на ПК. Но поскольку технологии не стоят на месте, и уровень автоматизации предприятий медленно, но неуклонно повышается, назрела потребность в специальной SCADA- системе - программе, которая позволит не просто обмени- ваться данными с компьютером, а поможет сохранять их в архиве, создавать шаблоны и модели, управлять всеми технологическими процессами, выведенными на нее.

Под термином SCADA (supervisory control and data acquisition - супервизорный контроль и сбор данных) принято понимать систему, позволяющую собрать информацию с отдельных приборов, расположенных в разных местах, представить ее на экране компьютера и сохранить данные в файлах для дальнейшего просмотра и обработки. Для решения этих задач, приборы должны быть оснащены комплексом программно-аппаратных средств: интерфейсом для связи с ПК и программой для ПК, которая умеет общаться с прибором используя этот интерфейс. Поскольку приборы разных производителей имеют различные интерфейсы, SCADA-система должна быть "обучена" языку общения с конкретным прибором, для чего создаются промежуточные программы - драйверы. Помимо этого необходима физическая среда для передачи информации между ПК и прибором, чаще всего это проводная линия с определенным количеством проводов, но может быть и радиоканал, и ИК-канал и т.д.

Программные системы (SCADA-системы) как зарубежные, так и отечественные широко представлены на российском рынке. О некоторых из них мы писали в прошлом номере журнала и еще будем писать в дальнейшем. В основном, они рассчитаны на крупные предприятия с большим количеством приборов и, как правило, имеют высокую цену. Но очень многие компании не готовы приобретать такие пакеты по вполне объективным причинам.

Поэтому, когда возникла необходимость в специальном программном средстве для наблюдения за несколькими приборами и сохранения данных о ходе технологического процесса, было принято решение о создании собственной недорогой SCADA -системы отображения информации для обеспечения технолога необходимыми программными средствами. В расчете на средние и малые предприятия, программный пакет будет очень простым в настройке, а его стоимость планируется сделать минимальной, доступной для любого бюджета.

Что может дать SCADA-система производственнику? Прежде всего - доступную оперативную информацию о ходе технологического процесса. Можно вывести на экран информацию о температуре, давлении, уровне жидкости, временных интервалах. Если указать системе допустимые и аварийные значения параметров, то при выходе их из заданных пределов программа будет производить автоматическую генерацию сигналов тревоги (alarm), оповещая об этом оператора. Используя возможности ПК, можно просматривать информацию одновременно о нескольких технологических процессах, происходящих в различных помещениях. Сохраняя данные, система предоставит информацию обо всех происходивших техпроцессах по датам и времени опроса, которую можно просмотреть за любой прошедший промежуток времени в табличном, либо графическом виде.

Достаточно нескольких щелчков мыши и внесения данных в появляющиеся на экране формы меню, запуска сконфигурированного сервера ввода-вывода, чтобы отобразить на экране какой либо объект (прибор, датчик, выключатель, индикатор) и привязать его параметры к аппаратуре. Прямо с экрана можно контролировать весь технологический процесс (будь это выпечка хлеба, фасовочно-упаковочная линия, литье пластмассовых изделий или любое другое производство), управлять всеми технологическими параметрами, выводить их значения на графиках и печатать простейшие отчеты.

SCADA-система - OWEN PROCESS MANAGER (OPM) на сегодняшний день выполняет следующие задачи:

 · принимает и регистрирует информацию от приборов, имеющих интерфейс RS232 через адаптер АС2 или RS485 через преобразователь RS232-RS485, опрашивая их с заданными интервалами времени;
· осуществляет отображение и моделирование сети, состоящей из одного или нескольких адаптеров и подключенных к ним приборов ОВЕН, а также схемы технологического процесса на мониторе ПК;
· архивирует данные с заданным промежутком времени по заданным каналам приборов;
· отображает текущие показания приборов в цифровом или графическом виде;
· выдает сообщения о выходе измеряемых значений за установленные границы;
· позволяет просматривать архив измерений за любой промежуток времени в табличном и графическом виде;
· отображает схему технологического процесса.

SCADA-система OPM включает в себя две независимые подсистемы

Подсистема Owen Process Manager предназначена для разработки и сохранения описаний технологических процессов для последующего использования. Подсистема Owen Report Viewer обеспечивает обработку информации, протоколируемой подсистемой Owen Process Manager.

Owen Process Manager тестирует рабочий компьютер и автоматически определяет наличие в системе свободных коммуникационных портов, к которым через адаптер интерфейса могут быть подключены приборы ОВЕН. Информация о com-портах выводится на экран ПК в главном окне программы.

OPM способна работать как с интерфейсом в виде токовой петли RS232, которым оснащены ранее разработанные устройства типа ТРМ38 и серия PiС, так и с более современным интерфейсом RS485, которым снабжены все новые приборы ОВЕН. От типа интерфейса подключаемых приборов зависит выбор адаптера к нему. К одному com-порту можно подключить только один адаптер интерфейса.

Для приборов с интерфейсом в виде токовой петли (RS232) используется адаптер сети АС2, к которому возможно подключить до восьми приборов. Максимальное количество каналов отображения для одного порта при использовании восьмиканальных приборов типа УКТ38 или ТРМ38 достигает 64. При необходимости увеличить количество отображаемых каналов придется оборудовать ПК платами расширения com-портов. Для каждого com- порта должен быть применен отдельный адаптер сети АС2. Максимальное количество возможных com-портов определяется характеристиками ПК.

Для подключения приборов с интерфейсом RS-485 используется преобразователь RS-232-RS-485, макси- мальное количество каналов отображения для одного порта составляет 256. Приборы в луче подключены параллельно и обращение к ним осуществляется по сетевому адресу, который должен быть введен в прибор перед его установкой в сеть. Для увеличения количества отображаемых каналов, необходимо установить допол- нительные com-порты.

В главном окне подсистемы пользователь создает схему технологического процесса, определяя интерфейсы комму- никационных портов и подключаемые приборы. На эти приборы создаются ссылки, определяющие диапазоны контролируемых параметров и частоту сохранения значе- ний в специальных файлах рапорта. Все параметры процесса, заданные пользователем, сохраняются в специальном управляющем файле технологического процесса.

При запуске процессов на исполнение производится опрос всех приборов с периодичностью, отдельно задаваемой для каждого прибора, контроль заданных пользователем параметров в созданных им ссылках, отображение результатов опроса в главном окне системы, а также периодическое сохранение получаемых значений в файлы протокола.

Подсистема позволяет следить за нахождением измеряемого параметра в заданном диапазоне значений и при выходе их из заданных пределов, сообщает об этом в специальном окне предупреждений.

Для этого пользователь в созданных ссылках определяет верхнюю и нижнюю границы диапазона контроля.

При каждом выходе измеряемого параметра за указанные границы программа выдает предупреждение - "аларм". "Алармы" выводятся в специализированных окнах, цвет которых меняется в зависимости от типа сообщения. Информация о причине возникновения "аларма" выводится как автоматически при возникновении "аларма", так и по запросу оператора при нажатии кнопки на панели управления.

Процесс, запущенный на исполнение, может быть в любой момент завершен или временно приостановлен. При завершении контроля процесса пользователь может вносить изменения в схему процесса и в существующие ссылки на приборы. Измененный процесс может быть сохранен в управляющем файле под прежним или новым именем.

При запуске подсистемы на экране появляется ее главное окно, в котором выполняются основные работы по созданию схем технологических процессов и в котором отображается состояние процесса, запущенного на исполнение. Это окно содержит панель управления и меню, позиции которого обеспечивают основные операции управления подсистемой.

Настройка ОРМ

Основная настройка программы осуществляется запуском главного окна, в котором содержится панель управления и уже автоматически определено количество com-портов. Далее, вызвав меню настройки интерфейса (правой кнопкой мыши на изображении com-порта), следует выбрать пункт "Добавить интерфейс" и задать тип интерфейса из представленных в этом меню.

Следующим действием будет выбор пункта "Добавить прибор" из меню, вызванного щелчком правой кнопки мыши на свободном месте поля. Здесь, в "Общих сведениях" надо будет указать: используемый канал интерфейса, тип подключаемого к адаптеру интерфейса прибора, и в разделе "Параметры опроса" задать требуемые значения частоты опроса. В случае постоянного опроса прибор опрашивается с максимально возможной для данной системы "компьютер-интерфейс-приборы" частотой, которая зависит от мощности компьютера, количества приборов в сети, наличия помех в линиях и т.п.

Для интерфейса через АС2 необходимо указать канал преобразователя, к которому подключен прибор. Для приборов, подключаемых через RS485, должен быть указан сетевой адрес прибора.

"Добавление прибора" должно быть произведено столько раз, сколько каналов адаптера интерфейса используется в случае АС2, либо по количеству приборов для RS485. На поле окна появятся изображения указанных приборов.

Если все элементы сети подключены правильно и на все приборы подано питание, то можно запустить сконфигурированный процесс, выбрав в верхнем меню соответствующий пункт. Система попросит дать имя созданному процессу и запустит его. Через некоторое время изображения приборов начнут индицировать текущие показания.

Для изменения настроек процесса и для настройки архивирования данных процесс надо остановить.

Для отображения схемы технологического процесса на экране надо вызвать меню щелчком правой кнопки мыши на поле и выбрать пункт "Свойства окна отображения". Далее загрузить подготовленный заранее в любом графическом редакторе файл с нарисованной схемой техпроцесса и, передвигая по экрану мышью уже имеющиеся изображения приборов, разместить их на вставленной схеме.

Архивация данных

Архивирование данных осуществляется путем настроек зон отображения, которые представлены пятью изображениями лупы в верхнем меню. Нажав на одну из зон, надо создать соответствующую ей ссылку, вызвав щелчком правой кнопки мыши на поле меню, в котором выбрать пункт "Добавить ссылку". При появлении окна "Новая ссылка" необходимо настроить четыре его составляющих - пункты:

1. "Вид", где можно задать цвет, размер и шрифт текста ссылки.
2. "Прибор", где нужно выбрать прибор и канал прибора, показание которого будет выведено на ссылку.
3."Контроль", где задается частота архивирования данных. Частота опроса каналов и архивации данных определяется пользователем для каждой ссылки отдельно. Этот пункт используется также, если по данному показанию надо контролировать границы. Если измеряемая величина выходит за установленные границы, то на экране возникает окно тревоги с описанием того, какой параметр вышел за допустимые пределы.
4."График": можно выбрать вариант изображения графика.

Программа контролирует (архивирует) значения только тех каналов подключенных приборов, которые указаны пользователем. Для этого в дополнительных окнах программы создаются ссылки на выбранные каналы. Значения, регистрируемые по заданным ссылкам, заносятся в файл архива.

Подсистема OWEN Report Viewer (ORV) производит чтение файлов архива (рапорта), а также отображает сохраненную информацию в виде таблиц и графиков, позволяет конфигурировать отображение архивных данных. Пользователь может самостоятельно определять, какие из происшедших событий, зафиксированных в рапорте, следует включать в отображаемые таблицы и графики. Можно также ограничивать временные рамки отображаемых событий с тем, чтобы более подробно рассматривать отдельные эпизоды технологического процесса.

Для последующей обработки данных из архива возможно их сохранение в форматах Access, FoxPro, DBase или Excel.

Перспективы развития

ОРМ задумывалась и создавалась как открытая система, предусматривающая расширение со временем диапазона выполняемых функций и добавления все новых возможностей. В ближайшие полгода будут осуществимы такие задачи, как:

1. Запуск ОРМ на удаленных ПК, связь по локальной сети с возможностью просмотра данных в ORV на одном диспетчерском компьютере.
2. Изменение уставок приборов, работающих через RS485 по заданному пользователем временному графику.
3. Выбор и создание фона для изображения техпроцесса.

Требования к системе

В качестве операционной системы выбрана Windows 95/ 98 как наиболее распространенная. Требования к компью- теру минимальные - программа работает на любом ПК, на котором есть ОС Windows '95. Но, на компьютере с меньшей мощностью приборы в режиме постоянного опроса будут опрашиваться с меньшей частотой.

Лучше использовать компьютер не ниже Pentium с тактовой частотой от 100 МГц; оперативная память - не ниже 16 Мбайт.

Приборы, подключаемые через адаптер интерфейса АС2

Измеритель одноканальный ТРМ0-PiC
Измеритель-регулятор двухпозиционный одноканальный ТРМ1-PiC
Измеритель-регулятор трехпозиционный одноканальный ТРМ5-PiC
Измеритель-ПИД-регулятор ТРМ10-PiC
Измеритель-ПИД-регулятор для задвижек ТРМ12-PiC
Измеритель восьмиканальный УКТ38
Контроллер для регулирования температуры в системах отопления и горячего водоснабжения ТРМ32
Контроллер для регулирования температуры в системах отопления с приточной вентиляцией ТРМ33
Регулятор четырехканальный трехпозиционный ТРМ34
Регулятор восьмиканальный двухпозиционный ТРМ38

Приборы, подключаемые через преобразователь интерфейса RS232 - RS485

Универсальный восьмиканальный измеритель-регулятор ТРМ138
Измеритель расхода жидкостей и газов РМ1
Счетчик импульсов СИ8
Устройство управления и защиты электропривода задвижки ПКП1

Илья Глан