Каталог Рефератов - Разработка человеко-машинного интерфейса в GraphWorX32

	Информационно-образоательный портал
	Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,



МЕНЮ\|

поиск

Разработка человеко-машинного интерфейса в GraphWorX32

b>2.1 SCADA-системы: общие понятия и структура
SCADA - процесс сбора информации реального времени с удаленных точек (объектов) для обработки, анализа и возможного управления удаленными объектами. Требование обработки реального времени обусловлено необходимостью доставки (выдачи) всех необходимых событий (сообщений) и данных на центральный интерфейс оператора (диспетчера). В то же время понятие реального времени отличается для различных SCADA-систем.

Прообразом современных систем SCADA на ранних стадиях развития автоматизированных систем управления являлись системы телеметрии и сигнализации. Все современные SCADA-системы включают 3 основных структурных компонента (рис.7).

Рис.7. Основные структурные компоненты SCADA-системы.

Remote Terminal Unit (RTU) удаленный терминал, осуществляющий обработку задачи (управление) в режиме реального времени. Спектр его воплощений широк от примитивных датчиков, осуществляющих съем информации с объекта, до специализированных многопроцессорных отказоустойчивых вычислительных комплексов, осуществляющих обработку информации и управление в режиме жесткого реального времени. Конкретная его реализация определяется конкретным применением. Использование устройств низкоуровневой обработки информации позволяет снизить требования к пропускной способности каналов связи с центральным диспетчерским пунктом.

Master Terminal Unit (MTU), Master Station (MS) диспетчерский пункт управления (главный терминал); осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме мягкого реального времени; одна из основных функций обеспечение интерфейса между человеком-оператором и системой (HMI, MMI). В зависимости от конкретной системы MTU может быть реализован в самом разнообразном виде: от одиночного компьютера с дополнительными устройствами подключения к каналам связи, до больших вычислительных систем (мэйнфреймов) или объединенных в локальную сеть рабочих станций и серверов. Как правило, и при построении MTU используются различные методы повышения надежности и безопасности работы системы.

Communication System (CS) коммуникационная система (каналы связи), необходима для передачи данных с удаленных точек (объектов, терминалов) на центральный интерфейс оператора-диспетчера и передачи сигналов управления на RTU (или удаленный объект в зависимости от конкретного исполнения системы).

В системе диспетчерского управления человек-оператор должен выполнять следующие функции:

планирование действий;

программирование компьютерной системы на следующие действия;

отслеживание результатов (полу) автоматической работы системы;

человек-оператор должен вмешиваться в процесс, в случае критических событий, когда автоматика не может справиться, либо при необходимости подстройки (регулировки) параметров процесса;

обучение в процессе работы (получение опыта).

Для выполнения этих функций, к SCADA системам предъявляются следующие требования:

надёжность системы (технологическая и функциональная);

безопасность управления;

точность обработки и представления данных;

простота расширения системы.

В целях безопасности SCADA система должна обладать следующими свойствами:

никакой единичный отказ оборудования не должен вызвать выдачу ложного выходного воздействия (команды) на объект управления;

никакая единичная ошибка оператора не должна вызвать выдачу ложного выходного воздействия (команды) на объект управления;

все операции по управлению должны быть интуитивно-понятными и удобными для оператора (диспетчера).

SCADA системы могут применяться в различных сферах: как в узких, так и в более широких. Они применяются в управлении передачи и распределения электроэнергии, в промышленных производствах, в производствах электроэнергии, в водозаборах и водоочистках, в добыче и транспортировки нефти и газа, в управлении космическими объектами, в телекоммуникациях, а так же в военной области.

В настоящее время в развитых зарубежных странах наблюдается настоящий подъем по внедрению новых и модернизации существующих автоматизированных систем управления в различных отраслях экономики; в подавляющем большинстве случаев эти системы строятся по принципу диспетчерского управления и сбора данных. Характерно, что в индустриальной сфере (в обрабатывающей и добывающей промышленности, энергетике и др.) наиболее часто упоминаются именно модернизация существующих производств SCADA-системами нового поколения. Эффект от внедрения новой системы управления исчисляется, в зависимости от типа предприятия, от сотен тысяч до миллионов долларов в год; например, для одной средней тепловой станции он составляет, по подсчетам специалистов, от 200000 до 400000 долларов. Большое внимание уделяется модернизации производств, представляющих собой экологическую опасность для окружающей среды (химические и ядерные предприятия), а также играющих ключевую роль в жизнеобеспечении населенных пунктов (водопровод, канализация и пр.). С начала 90-х годов в США начались интенсивные исследования и разработки в области создания автоматизированных систем управления наземным (автомобильным) транспортом ATMS (Advanced Traffic Management System).

3. Обзор программных средств для разработки человеко-машинного интерфейса
В настоящее время на рынке существует множество SCADA систем, но но речь пойдёт о более популярных. Первая такая система - это SIMATIC WinCC.

SCADA система SIMATIC WinCC (Windows Control Center) - это компьютерная система человеко-машинного интерфейса, работающая под управлением операционных систем Windows 2000/XP и предоставляющая широкие функциональные возможности для построения систем управления различного назначения:

простое построение конфигураций клиент-сервер;

поддержка резервированных структур систем автоматизации;

неограниченное расширение функциональных возможностей благодаря использованию ActiveX элементов;

открытый OPC-интерфейс (OLE for Process Control) интерфейс для реализации функций обмена данными;

простое и быстрое конфигурирование системы в сочетании с пакетом STEP 7.

Базовая конфигурация системы включает в свой состав набор функций, позволяющих выполнять событийно управляемую сигнализацию, архивирование результатов измерений, регистрировать технологические данные и параметры настройки конфигурации, функции управления и визуализации. Целый ряд функций может быть реализован с помощью встроенных ANSI-C компилятора и VisualBasic-script: от простейших операций до полного доступа к системным функциям SIMATIC WinCC. Кроме того, базовая система может дополняться опциональными пакетами WinCC и WinCC Add-ons.

На основе WinCC могут создаваться как простейшие системы человеко-машинного интерфейса с одной станцией оператора, так и мощные многопользовательские системы, включающие в свой состав десятки станций. Поддержка стандартных интерфейсов OLE, ODBC, OLE и SQL обеспечивает универсальность и открытость WinCC, позволяет использовать ее в сочетании с любым другим программным обеспечением. WinCC легко интегрируется во внутреннюю информационную сеть компании. Это не только снижает затраты на ее внедрение, но и повышает гибкость информационной системы.

Система SIMATIC WinCC разработана для решения задач визуализации и оперативного управления в различных областях промышленного производства. Система оснащена мощным интерфейсом для связи с процессом, пригодна для работы со всем спектром изделий SIMATIC, обеспечивает парольный доступ к управлению процессом, обладает высокой производительностью. Базовая конфигурация системы обладает высокой универсальностью и может быть использована для построения систем управления самого разнообразного назначения.

Открытая система визуализации фирмы SIEMENS WinCCTM позволяет легко и просто интегрировать компоненту визуализации и обслуживания в создаваемые или уже существующие системы технологического управления, избежав при этом непомерных затрат на проектирование и написание программного обеспечения, и конечно же она поддерживает русский язык. Ядро продукта WinCCTM образует нейтральная по отношению к отраслям промышленности и технологиям базовая система, которая оснащена всеми важнейшими функциями визуализации и обслуживания.

Так же на рынке популярна SCADA-система TRACE MODE.

Рис.8 Графическая мнемосхема процесса, созданная в SCADA-системе TRACE MODE.

TRACE MODE предназначена для разработки крупных распределенных АСУТП (автоматизированных систем управления технологическим процессом) широкого назначения. TRACE MODE создана в 1992 году фирмой AdAstra Research Group Ltd (Россия), и к настоящему времени имеет свыше 7000 инсталляций. Системы, разработанные на базе TRACE MODE, работают в энергетике, металлургии, нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности и в коммунальном хозяйстве России. По числу внедрений в России TRACE MODE значительно опережает зарубежные пакеты подобного класса. TRACE MODE - основана на инновационных, не имеющих аналогов технологиях. Среди них: разработка распределенной АСУТП как единого проекта, автопостроение, оригинальные алгоритмы обработки сигналов и управления, объемная векторная графика мнемосхем, единое сетевое время, уникальная технология playback - графического просмотра архивов на рабочих местах руководителей. TRACE MODE - это первая интегрированная SCADA - и softlogic-система, поддерживающая сквозное программирование операторских станций и контроллеров при помощи единого инструмента. Разработка графического интерфейса операторских станций проекта осуществляется в объектно-ориентированном редакторе представления данных.

Графические изображения создаются в векторном формате DBG, однако возможно использовать и растровые изображения в формате BMP. Размер графического поля и число экранов не ограничены. Редактор содержит библиотеки объемных изображений мнемосхем технологических объектов, включающих баки, емкости, трубы, задвижки, а также их различные сечения и сопряжения. Формы динамизации содержат все необходимые элементы, в т. ч. гистограммы, графические, цветовые и звуковые сигнализаторы, тренды, бегущие дорожки, мультипликацию и т.д. Обширный набор библиотек технологических объектов, включающий емкости, теплообменники, электротехнические символы и др., а также панели управления, ввода заданий, регуляторов, приборов и т.д. Любая часть изображения может быть включена в объекты и анимирована произвольным образом. Для импорта изображений из других приложений Windows (например из AutoCAD) редактор поддерживает форматы WMF и EMF. Графические мнемосхемы возможно редактировать в реальном времени.

Исторические тренды TRACE MODE позволяют вводить неограниченное число переменных с неограниченной глубиной. В реальном времени пользователь может добавлять и удалять выводимые на тренд параметры, производить масштабирование и смещение трендов по осям X и Y. Тренды имеют визир и вывод значений в точке курсора. Основные функции:

модульная структура - от 128 до 64000х16 I/O. Количество тегов неограниченно;

0,001 с - минимальный цикл системы;

открытый формат драйвера для связи с любым УСО.

открытость для программирования (Visual Basic, Visual C++ и т.д.);

разработка распределенной АСУТП как единого проекта;

средства сквозного программирования АСУТП верхнего (АРМ) и нижнего (ПЛК) уровня;

встроенные библиотека из более чем 150 алгоритмов обработки данных и управления в т. ч. фильтрация, PID, PDD, нечеткое, адаптивное, позиционное регулирование, ШИМ, управление устройствами (клапан, задвижка, привод и т.д.), статистические функции и произвольные алгоритмы;

автоматическое горячее резервирование;

поддержка единого сетевого времени;

средства программирования контроллеров и АРМ на основе международного стандарта IEC 1131-3;

более 200 типов форм графического отображения информации в т. ч. тренды, мультипликация на основе растровых и векторных изображений, ActiveX;

просмотр архивной информации в реальном времени в т. ч. в виде трендов и таблиц;

сеть на основе Netbios, NetBEUI, IPX/SPX, TCP/IP;

обмен с независимыми приложениями с использованием OPC client/server, DDE/NetDDE client/server, SQL/ODBC, DCOM;

автоматическое резервирование архивов и автовосстановление после сбоя;

мониторинг и управление через Internet;

полностью русифицирована;

техническая поддержка на русском языке.

Вышеописанные SCADA-системы являются популярными на рынке SCADA-систем. Но следующая SCADA-система GENESIS32, которая будет описана подробней в данной дипломной работе, на мой взгляд, является лидером.

GENESIS32 является комплексом клиентских и серверных приложений, основанных на технологии OPC (OLE for Process control - технология связывания и внедрения объектов для промышленной автоматизации), которые предназначены для разработки прикладного программного обеспечения визуализации контролируемых параметров, сбора данных и оперативного диспетчерского управления в автоматизированных системах управления технологическими процессами. GENESIS32 является комплексом 32-разрядных приложений для Windows 98, Windows NT,Windows 2000, Windows XP и Windows Vista, построенных в соответствии со спецификацией OPC. Комплекс предназначен для создания программного обеспечения сбора данных и оперативного диспетчерского управления верхнего уровня систем промышленной автоматизации. В состав GENESIS-32 также входит среда разработки и исполнения сценарных процедур VBA, обеспечивающая возможность разработки части программного обеспечения средствами Microsoft Visual Basic for Applications 6.0 (Visual Basic для приложений), входящего в популярный пакет MS Office 2000. Все программные компоненты реализованы на базе многопоточной модели и поддерживают технологию ActiveX.

Первый пакет, выпущенный фирмой для Windows в 1992 году - WinWorX - реализовал не все функции, необходимые для пакета программ класса SCADA. Фактически в него были включены все средства операторского интерфейса - динамическа графика, тренды, аварийные сообщения, рапорты, но не было собственно средств сбора и первичной обработки параметров процесса, а также автоматического управления. Эти задачи возлагались на пакет Genesis в версии для DOS, от которого по сети получал данные WinWorX. Обмен информацией шел в стандартном для Genesis'а протоколе, а специальная программа под Windows - DDE-сервер, приняв данные из сети, отдавала их WinWorX'у через стандартный уже для Windows протокол динамического обмена данными - DDE. Впрочем в качестве источника и приемника данных могли служить и любые другие Windows-программы, поддерживающие этот протокол. Реализованный подход дал возможность предложить средства, позволяющие организовать дополнительные сетевые рабочие места операторов, которые хотя и не связаны непосредственно с объектом, но функционально решают все задачи, необходимые для верхнего уровня системы. Для обеспечения успеха нового продукта на рынке, фирма установила на него невысокую цену, которая еще снижается при приобретении групповой лицензии (в 1,5 раза при приобретении лицензии на 6 рабочих мест и в два раза при приобретении лицензии на 12 рабочих мест, в последнем случае) (стоимость одного рабочего места оказывается ниже $1000, что существенно меньше, чем цена других известных на рынке продуктов аналогичного класса). Еще один маркетинговый шаг также повышал привлекательность WinWorX'а и уменьшал его стоимость - любой из модулей пакета, в случае, если на каком-либо из рабочих мест системы не нужны все его функции, можно приобрести отдельно (WinWorX Open Seriesa).

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7

© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.