Исполнительные модули Trace Mode6.

Исполнительные (runtime) модулиTRACE MODE® 6 и T-FACTORY.exe™ обеспечивают функционирование в реальном времени проектов АСУТП и АСУП, созданных в Интегрированной среде разработки. Соответственно, исполнительные модули системы охватывают следующие уровни АСУ:

• операторский интерфейс (SCADA/HMI);
• промышленные контроллеры (SOFTLOGIC);
• промышленная база данных реального времени;
• систем управления основными фондами и техническим обслуживанием оборудования (EAM);
• систем управления персоналом (HRM);
• систем управления производством (MES).

Исполнительные модули для АСУТП (класс SOFTLOGIC и SCADA/HMI) входят в комплекс TRACE MODE®, а исполнительные модули для АСУП (класс EAM, HRM, MES) - в комплекс T-FACTORY.exe™. Все исполнительные модули TRACE MODE прекрасно интегрированы между собой и образуют единую платформу для управления производством.

Исполнительные модули TRACE MODE 6 и T-FACTORY 6 условно делятся на серверы (узлы) и клиенты (консоли). Это деление несколько условно, так как консоль TRACE MODE 6 в ряде системных конфигураций может выполнять функции обычно присущие серверам (пересчет базы каналов, исполнение программ и т.д.), а серверы могут осуществлять функции операторского интерфейса, что часто считается прерогативой клиентских программ. И клиентское и серверное программное обеспечение разрабатывается в единой интегрированной системе разработки и имеет единую базу распределенных переменных, к атрибутам которых могут свободно обращаться любые исполнительные модули TRACE MODE. Подобная архитектура дает удивительную гибкость в разработке распределенных систем управления, так как позволяет создавать АСУ в различных архитектурах (по выбору):

• локальная;
• распределенная клиент-сервер;
• распределенная DCS (distributed control system);
• телемеханическая;

SCADA TRACE MODE имеет встроенную систему горячего резервирования, поэтому каждый ее компонент может быть легко снабжен горячим резервом.

 

Проект. Структура проекта. Графическая часть проекта.

 

В навигаторе структура проекта представлена в виде дерева:

Корневые группы этого дерева (слои) предопределены и создаются автоматически при создании нового проекта (слои отображаются в левом окне навигатора). Элементарные структурные составляющие (листья структурного дерева) называются компонентами проекта. Например, компонентами проекта являются: канал; канал, вызывающий шаблон; шаблон; источник данных и т.д.

Группы компонентов, которые могут быть созданы в структуре проекта, предназначены для структурирования проекта.

Структурирование в значительной степени облегчает редактирование проекта.

В ряде случаев группы имеют и другой, вполне определенный, смысл – например, узлы проекта создаются как корневые группы слоя Система.

В правом окне навигатора отображается содержимое слоя (группы), выделенной в левом окне, – таким образом, компоненты проекта могут быть отображены только в правом окне.

Все разновидности объектов структурного дерева предопределены и имеют предопределенную кодировку TRACE MODE, которая может быть изменена в окне свойств или редакторе объекта.

Каждому объекту структурного дерева при его создании присваивается по определенному алгоритму уникальный идентификатор (ID), отображаемый во всплывающей подсказке. По этим идентификаторам объекты структуры анализируются мониторами TRACE MODE.

Структура проекта редактируется в навигаторе с помощью команд меню Проект, контекстного меню и панелей инструментов, а также с помощью метода drag-and-drop.

 

Создание структуры проекта в навигаторе

Пусть роль источника играет встроенный в ИС генератор пилообразного сигнала в диапазоне 0-100 с шагом 1. Для его создания в структуре проекта нужно нажать ПК на слое Источники/Приемники, переместить указатель мыши на позицию Создать группу открывшегося контекстного меню и выполнить нажатием ЛК команду Генераторы из дополнительного контекстного меню. По этой команде в слое создается группа генераторов:

Далее нужно нажать ПК на группе Генераторы, переместить указатель мыши на позицию Создать компонент и выполнить нажатием ЛК команду Пила из дополнительного контекстного меню.

Созданный источник сигнала отобразится в навигаторе:

Поскольку передачей данных требуется управлять, в слое Источники/Приемники нужно создать группу Диагностика и Сервис, в ней – группу Группа системные, в которой, в свою очередь, создать системную переменную (компонент) @Net_DDE:

Для приема сигнала источника на этаже 2 здания 2 нужно создать канал. Для приема данных на этаже 1 здания 1 также должен быть создан канал. Поскольку сигнал встроенного генератора – дискретный в диапазоне 0-100, можно создать каналы любого из числовых классов – например, класса HEX16. Однако по условию на этаже 1 здания 1 требуется протоколировать выход значения за установленные границы. Такая задача в TRACE MODE решается с помощью записи сообщений о канале в специальный файл – отчет тревог (ОТ), при этом несколько границ может быть задано только для канала класса FLOAT, поэтому для этажа 1 здания 1 должен быть создан канал именно этого класса.

Поскольку топология АСУ ТП известна, для создания каналов удобно использовать слой Топология

Создадим в этом слое объект, а в нем – две топологические группы Здание описанным выше способом:

Переименуем созданные группы Здание. Для этого нужно выделить группу и выполнить команду Свойства (из контекстного меню или с помощью кнопки панели инструментов навигатора). По этой команде в нижней части ИС открывается окно свойств группы:

В поле Имя вкладки Информация (это поле представляет собой однострочный текстовый редактор) удалим имя по умолчанию введем с клавиатуры новое имя – Здание1 – и нажмем ENTER. Переименуем также вторую топологическую группу Здание:

Теперь в "зданиях" можно описать "этажи" (как группы Этаж):

Создадим в группе Этаж1 канал класса FLOAT:

Аналогичным образом создадим канал класса HEX16 в группе Этаж2:

По условию задачи требуется отображать значение канала, поэтому нужно создать шаблон графического экрана оператора в слое Шаблоны экранов:

 

 

Узел. Создание и настройка узла.

 

Пусть компьютер 2 по условию задачи не должен выполнять функции графической станции, для него можно создать узел без поддержки графических экранов оператора – например, MicroRTM.

Компьютер 1, напротив, должен отображать графический экран оператора, поэтому для него надо создать, например, узел RTM (соответствующие исполнительные модули TRACE MODE должны быть установлены на компьютерах):

 

 

Группа Каналы создается в узле автоматически.

Откроем узел RTM в соответствующем редакторе (для этого надо выделить узел и выполнить команду Редактировать из контекстного меню или нажать ЛК на кнопке панели инструментов навигатора), на вкладке Основные укажем для него IP-адрес (или сетевое имя), заданный для компьютера 1, и, поскольку этот узел должен только принимать данные, в разделе Адаптеры/Системный установим флаг Прием (при конфигурировании сетевого адаптера в разделе Системный выбор адаптера для обмена предоставляется ОС):

 

В этом узле предполагается наличие канала, сообщения о котором должны заноситься в отчет тревог, поэтому на вкладке Отчет тревог/Дамп/Параметры в разделе Отчет тревог надо задать имя файла, максимум записей и разрешить его использование, выбрав в списке Состояние опцию TRUE:

 

Далее откроем узел MicroRTM в редакторе, на вкладке Основные укажем для него IP-адрес (сетевое имя), заданный для компьютера 2, и, поскольку этот узел должен только передавать данные, в разделе Адаптеры/Системный установим флаг Посылка:

 

При создании узлов им присваивается индивидуальный и групповой номера (внутренние параметры TRACE MODE), отображаемые в разделе Номер узла в проекте. В редакторе узла эти параметры можно изменить, однако изменять индивидуальный номер узла не рекомендуется (этот параметр используется только для совместимости с версией 5). Информация о номерах всех узлов проекта имеется в каждом узле (в файле addr.ind).

В общем случае, явное указание IP-адресов (или сетевых имен) для узлов не является обязательным – исполнительный модуль TRACE MODE способен получить IP-адрес от ОС, поставить его в соответствие своему номеру в проекте и передать эту информацию по сети всем узлам проекта.

 

 

Обеспечение работы распределенных АСУ

Для обеспечения функционирования распределенных АСУ мониторы TRACE MODE поддерживают различные виды взаимодействия с аппаратными средствами и программными приложениями.

· Мониторы поддерживают обмен между собой по протоколу M-LINK (открытый протокол фирмы ADASTRA) при связи компьютеров и/или контроллеров, на которых запущены, по последовательным интерфейсам RS-232/422/485, в том числе при подключении к COM-портам дополнительного оборудования, которое конфигурируется при разработке проекта в ИС:

ü модемов – при использовании для связи выделенных/коммутируемых телефонных линий;

ü радиомодемов – при использовании для связи радиоканала;

ü GSM-модемов – при использовании для связи GSM-сети;

ü конвертеров интерфейсов RS-232/422/485.

Под COM-портом здесь понимается как штатный последовательный порт устройства, так и, например, порты, доступные при установке расширителей портов в шины ISA/PCI компьютера.

· Мониторы поддерживают обмен между собой по протоколу TCP/IP при связи компьютеров и/или контроллеров, на которых запущены, по сети (физическая архитектура сети не имеет значения) – в этом случае на прикладном уровне используется протокол I-NET фирмы ADASTRA.

· Мониторы поддерживают обмен с платами ввода/вывода, установленными в системные шины (ISA/PCI/PC-104) компьютеров/контроллеров, на которых запущены.

· Мониторы поддерживают обмен с внешними устройствами (распределенными модулями):

o по некоторым модификациям протокола MODBUS по последовательным интерфейсам;

o по протоколу MODBUS TCP/IP по сети;

o по последовательному интерфейсу по протоколам контроллеров/серий модулей LAGOON, ROBO, NuDAM-6000, I-7000, ADAM-4000, ADAM-5000/485, RIO-2000 и т.п. (в TRACE MODE эти протоколы называются протоколами DCS).

· Мониторы поддерживают обмен с произвольными устройствами через драйверы как по стандартным интерфейсам (в том числе полевым шинам), так и при использовании дополнительных устройств, реализующих необходимые интерфейсы, – коммуникационных плат, преобразователей интерфейсов и т.п. Номенклатура драйверов TRACE MODE для обмена с различным оборудованием постоянно расширяется. Кроме того, программный интерфейс взаимодействия монитора с такими драйверами – интерфейс TCOM – является открытым, что позволяет пользователю разработать драйверы обмена с любым оборудованием.

· Мониторы поддерживают обмен с клиентами/серверами OPC.

· Мониторы поддерживают обмен между собой и с приложениями Windows по DDE/NetDDE.

· Мониторы поддерживают обмен с локальными/удаленными базами данных по ODBC.

Таким образом, TRACE MODE не накладывает практически никаких ограничений на топологию систем управления и используемые в них аппаратные средства.

 

Резервирование

Резервирование – это метод экстенсивного повышения надежности АСУ посредством использования дополнительных (резервных) аппаратных средств (например, дополнительного сетевого адаптера, дополнительного COM-порта с подключенным к нему дополнительным контроллером и т.п.). Для контроля работоспособности оборудования мониторы используют ряд механизмов, в том числе анализируют каналы, связанные со специальными системными переменными TRACE MODE. При обнаружении отказа основного оборудования мониторы переключаются на резервное. Для узла может быть создано до 2 резервов, предусмотрена синхронизация данных архивов дублированных/троированных узлов и т.п.

Автопостроение

ИС содержит информацию о конструктивном исполнении ряда контроллеров, о платах расширения, которые могут быть вставлены в крейт того или иного контроллера, о внешних модулях, которые могут быть подключены к тому или иному контроллеру и т.д., а также об источниках/приемниках, имеющихся на платах/модулях. На базе этой информации в ИС реализованы различные механизмы автопостроения – например, источники/приемники платы, выбранной в списке, создаются автоматически, автоматически создаются каналы, связанные с источниками/приемниками и т.п.

Особой разновидностью автопостроения является автоматическое создание каналов мониторами – например, каналов, связанных с источниками/приемниками (такие каналы создаются мониторами в том случае, если в ИС задана связь источников/приемников с другими компонентами проекта через аргументы этих компонентов).

Архивирование каналов узла

Для обеспечения архивирования параметров технологического процесса мониторы TRACE MODE поддерживают функцию записи значений атрибутов каналов в базы данных реального времени – архивы СУБД РВ SIAD/SQL 6 (в дальнейшем – архивы СПАД или архивы SIAD). Сообщения по каналу заносятся в архив при изменении его значения.

Мониторы, работающие в контроллерах, поддерживают индивидуальные архивы.

Для каждого узла в ИС могут быть определены 3 пользовательских архива SIAD (локальных или удаленных). Существует также системный архив, используемый мониторами для внутренних целей. При конфигурировании канала указывается, в какой из заданных пользовательских файлов он должен архивироваться.

Архивы SIAD имеют следующие основные характеристики:

· точность значения времени – 1 мс;

· скорость записи в архив для рабочей станции с процессором Pentium-4 с тактовой частотой 2 ГГц – свыше 600 тыс. параметров в секунду.

Архивные данные могут использоваться мониторами, экспортироваться в приложения Windows, а также отображаться на графическом экране (эту функцию реализует графический элемент Тренд).

Архивирование каналов проекта

Специализированный монитор Logger (Регистратор) может записывать в определенный для него архив SIAD значения атрибутов каналов всех узлов проекта. Данные в этот монитор могут быть переданы по протоколам I-NET и M-LINK.

В проекте может присутствовать до 3 регистраторов, в том числе имеющих резервы.

Отчет тревог и генерация сообщений

Мониторы могут генерировать сообщения в различных ситуациях при работе АСУ – например, при выходе значения канала класса FLOAT за установленную границу, при изменении статуса работника (т.е. при изменении соответствующего атрибута канала класса Персонал) и т.п. Эти сообщения заносятся в специальный текстовый файл – отчет тревог (ОТ), который конфигурируется для узла. В ОТ заносятся сообщения по каналам, для которых установлен соответствующий флаг.

Конфигурирование ОТ разрешает монитору генерацию сообщений. Тексты сообщений для событий могут быть заданы в словарях. Если канал связан со словарем, генерируются сообщения из словаря, в противном случае монитор генерирует сообщения по умолчанию. Для некоторых каналов критерии генерации сообщений зависят от параметров этих каналов.

В словаре могут быть заданы дополнительные направления передачи сообщений – например, в виде SMS-сообщений на указанный номер сотового телефона, по сети консолям и т.п.

Ряд графических элементов, используемых при разработке графических экранов, позволяет оператору заносить в отчет тревог произвольные сообщения, а также просматривать все сообщения ОТ и квитировать их (информация о квитировании также заносится в отчет тревог).

Файл восстановления

Для узла может быть определен файл восстановления (дамп). В этот файл монитор записывает последние значения атрибутов каналов узла. Данные заносятся в дамп по каналам, для которых установлен соответствующий флаг, а также по каналам, созданным при работе в реальном времени.

Дамп используется для восстановления значений каналов узла после рестарта монитора.

Графический интерфейс оператора

TRACE MODE 6 обеспечивает графическое представление хода выполнения техпроцесса, а также управление техпроцессом с помощью графических средств.

Графический интерфейс оператора реализуется в нескольких видах:

· в виде набора графических экранов, шаблоны которых разрабатываются в редакторе представления данных (РПД; этот редактор входит в состав редакторов ИС), – для узлов, которые исполняются мониторами на аппаратных средствах, имеющих достаточную производительность и другие необходимые характеристики (например, при использовании объемной графики от видеосистемы требуется поддержка OpenGL 1.1). В состав TRACE MODE 6 входит большое количество ресурсов – текстов, изображений, видеоклипов, различных графических объектов, – которые могут использоваться при разработке графических экранов. Наборы ресурсов могут создаваться пользователем;

· в виде набора графических панелей, шаблоны которых разрабатываются в модификации РПД, – для узлов, которые исполняются мониторами на аппаратных средствах, имеющих ограниченную производительность (например, в контроллерах с ОС Windows CE);

· в виде мнемосхем – для узлов, исполняемых мониторами в среде DOS.

Принципы разработки проекта в ИС

ИС объединяет в единой оболочке навигатор и набор редакторов для создания всех составляющих проекта. ИС имеет многооконный интерфейс:

В ИС поддерживаются стандартные операции изменения размеров и перемещения окон.

В навигаторе структура проекта представлена в виде дерева:

Корневые группы этого дерева (слои) предопределены и создаются автоматически при создании нового проекта (слои отображаются в левом окне навигатора). Элементарные структурные составляющие (листья структурного дерева) называются компонентами проекта. Например, компонентами проекта являются: канал; канал, вызывающий шаблон; шаблон; источник данных и т.д.

Группы компонентов, которые могут быть созданы в структуре проекта, предназначены для структурирования проекта.

Структурирование в значительной степени облегчает редактирование проекта.

В ряде случаев группы имеют и другой, вполне определенный, смысл – например, узлы проекта создаются как корневые группы слоя Система.

В правом окне навигатора отображается содержимое слоя (группы), выделенной в левом окне, – таким образом, компоненты проекта могут быть отображены только в правом окне.

Все разновидности объектов структурного дерева предопределены и имеют предопределенную кодировку TRACE MODE, которая может быть изменена в окне свойств или редакторе объекта.

Каждому объекту структурного дерева при его создании присваивается по определенному алгоритму уникальный идентификатор (ID), отображаемый во всплывающей подсказке. По этим идентификаторам объекты структуры анализируются мониторами TRACE MODE.

Структура проекта редактируется в навигаторе с помощью команд меню Проект, контекстного меню и панелей инструментов, а также с помощью метода drag-and-drop.

Технология разработки проекта в ИС

Разработка проекта в ИС включает следующие процедуры:

· создание структуры проекта в навигаторе;

· конфигурирование или разработка структурных составляющих – например, разработка шаблонов графических экранов оператора, разработка шаблонов программ, описание источников/приемников и т.д.;

· конфигурирование информационных потоков;

· выбор аппаратных средств АСУ (компьютеров, контроллеров и т.п.);

· создание узлов в слое Система и их конфигурирование;

· распределение каналов, созданных в различных слоях структуры, по узлам и конфигурирование интерфейсов взаимодействия компонентов в информационных потоках;

· сохранение проекта в единый файл для последующего редактирования (с помощью команды Сохранить или Сохранить);

· экспорт узлов в наборы файлов для последующего запуска под управлением мониторов TRACE MODE (по команде Сохранить для МРВ).

Перечисленные процедуры (за исключением двух заключительных) и входящие в их состав операции могут выполняться в произвольном порядке. Например, можно начинать разработку проекта с разработки шаблонов графических экранов оператора, с создания узлов и их каналов в слое Система (если аппаратные средства АСУ известны заранее), можно конфигурировать каналы и информационные потоки после распределения каналов по узлам и т.п.

Чтобы получить представление о средствах разработки, которыми располагает ИС, рекомендуется рассмотреть нижеследующий пример создания проекта.

TRACE MODE располагает также средствами для объектного.

Классификация компонентов

· Каналы

· Шаблоны

· Источники/Приемники

· Наборы ресурсов и графические объекты

· Последовательные порты

· Словари сообщений

· Клеммы

По функциональному назначению компоненты проекта относятся к одному из следующих видов:

· каналы – компоненты, определяющие алгоритм работы проекта. Каналы могут создаваться в различных слоях, однако их окончательное распределение по узлам в слое Система обязательно – в противном случае они не будут экспортированы для;

· шаблоны – компоненты, которые при работе в реальном времени могут вызываться каналами с передачей параметров. Передача параметров настраивается при разработке проекта в ИС посредством привязки аргументов шаблона к каналам или источникам/приемникам;

· источники/приемники – шаблоны каналов обмена с различными устройствами и приложениями. Под устройствами здесь понимаются контроллеры, а также внешние и внутренние модули/платы различного назначения, обмен с которыми поддерживается мониторами TRACE MODE (в том числе через драйверы). Системные переменные TRACE MODE и встроенные генераторы также создаются в ИС как источники/приемники;

· наборы ресурсов – наборы текстов, изображений и видеоклипов, которые могут быть использованы при разработке шаблонов графических экранов;

· графические объекты – компоненты, представляющие собой в общем случае несколько графических элементов (из имеющихся в редакторе представления данных), сгруппированных в один. Графические объекты могут быть использованы при разработке шаблонов графических экранов;

· последовательные порты – параметры COM-портов;

· словари сообщений – наборы сообщений, генерируемых при возникновении различных событий;

· клеммы – эти компоненты, описывающие электрические контакты (например, монтажных шкафов), являются элементами схемы электрических соединений АСУ.

Каналы

В TRACE MODE 6 определены каналы нескольких классов.

По функциональному назначению классы каналов можно сгруппировать следующим образом:

каналы для работы с данными (числовые каналы):

· HEX16 – для работы с 2-байтовыми целыми числами;

· HEX32 – для работы с 4-байтовыми целыми числами;

· FLOAT – для работы с 4-байтовыми вещественными числами (существуют две разновидности канала этого класса – с обработкой и без обработки в канале);

· DOUBLE FLOAT – для работы с 8-байтовыми вещественными числами;

· TIME – для работы со значениями времени (дата и время);

каналы для мониторинга:

· Событие – для мониторинга объекта с целью фиксирования возникновения/исчезновения на этом объекте некоторого события или ситуации (например, аварии). Канал хранит историю события и допускает его квитирование;

каналы для задания прав пользователей:

· Пользователь – для задания прав пользователя на разработку и/или запуск проекта;

· каналы T-FACTORY:

· Единица оборудования – для учета единицы оборудования, планирования и мониторинга ее техобслуживания;

· Персонал – для учета работника, а также планирования и мониторинга его участия в техобслуживании оборудования;

· M-ресурс – для учета складских ресурсов;

· D-ресурс – для мониторинга техобслуживания оборудования и ряда других задач;

· каналы многофункционального назначения:

· CALL – свойство вызов канала этого класса конфигурируется для выполнения различных функций. В ИС можно создать следующие каналы этого класса с предустановленным свойством вызов (при создании такого канала в соответствующем слое шаблонов создается шаблон, вызываемый каналом):

· Экран – канал с вызовом шаблона экрана;

· Программа – канал с вызовом шаблона программы;

· Документ – канал с вызовом шаблона документа;

· Связь с БД – канал с вызовом связи с базой данных.

Для всех классов канала в ИС имеется соответствующий.

Шаблоны

Шаблон можно рассматривать как функцию, которую вызывает основная программа (монитор) с передачей определенных значений. Шаблоны вызываются каналами класса CALL (шаблоны программ могут быть вызваны каналами других классов с настроенным свойством вызов) при их отработке монитором.

Значения в шаблон передаются через его аргументы. Эта передача настраивается в ИС с помощью привязки аргументов шаблона к каналам или источникам/приемникам в редакторе аргументов. Передача аргументов при вызове шаблона обязательна – другими словами, шаблон должен иметь хотя бы один аргумент.

В соответствующих слоях структуры проекта могут быть созданы следующие шаблоны (компоненты проекта):

· шаблон программы – разработка программ в соответствующем редакторе подробно рассматривается в разделе Программирование алгоритмов;

· шаблон экрана, графической панели, мнемосхемы – разработка графического интерфейса оператора в соответствующем редакторе подробно рассматривается в разделе Разработка графического интерфейса;

· шаблон документа – разработка документов (генерируемых отчетов) в соответствующем редакторе подробно рассматривается в разделе Генерация документов;

· шаблон связи с базой данных – конфигурирование связи с базой данных в соответствующем редакторе.

Источники/Приемники

Источники/приемники разбиты на предопределенные группы в слое Источники/Приемники.

Параметры источников/приемников задаются в соответствующих редакторах (за исключением моделей и встроенных генераторов TRACE MODE, которые не имеют редакторов).