Средства управления данными.

IndustrialSQL. При хранении и обработке технологических данных возникает существенная проблема – данные собираются в реальном времени и большими объемами. Соответственно, возникает необходимость в специализированных средствах управления обменом и хранением данных – СУБД. Для решения указанных проблем получила распространение реляционная СУБД реального времени IndustrialSQL Server, которая в отличие от обычной SQL поддерживает временные характеристики данных, обеспечивая управление разрешением и обновлениями, а также предоставляя возможности реализации таких временных функций, как частота изменения и интегральные вычисления на сервере.

Непрерывные данные наиболее полезны в контексте событий. Событие может представлять собой все, что угодно – от завершения цикла до наступления новой смены, либо запуска оборудования. IndustrialSQL Server обладает возможностями обнаружения наступления событий (изменение значений переменных, операций SQL по вставке, удалению или обновлению, а также комбинаций из всего перечисленного) и выполнять определенные действия в зависимости от событий.

IndustrialSQL Server включает в себя возможности традиционных реляционных БД, поскольку построен на той же базе, а также добавляет и уникальные свойства, связанные с регистрацией данных в реальном времени. Со сформированными в реальном времени таблицами возможна работа по стандартным SQL-запросам. Кроме того, IndustrialSQL Server использует такие обязательные на сегодняшний день возможности, как интерфейсы для обмена электронной почтой с обеспечением принудительной доставки контента (push-технологии), репликацию и службы дистрибуции для распространения информации в другие приложения SQL.

Ввод и вывод данных осуществляется по аппаратно-программному протоколу SuiteLink, являющимся на сегодняшний день одним из де-факто стандартов передачи данных для технологических систем. Аппаратный интерфейс ориентирован на высокоскоростной оптический интерфейс Fiber Channel.

 

DCX. Детерминированный (распределенный) обмен данными между различными приложениями (в том числе и кроссплатформенная совместимость) – основное преимущество DCX (Data Control eXtension). Он реализует Plug’n’Play-модель обмена в реальном времени для драйверов устройств управления.

Традиционные драйверы такого класса являются специфичными для конкретного приложения, что делает практически невозможным их повторное использование. Как результат, выбор для конечных пользователей весьма ограничен, а разработчик приложений РВ должен постоянно отслеживать изменения в структуре устройств и версий операционной системы. DCX обеспечивает стандартный, простой в использовании интерфейс, изолирующий логику работы, поток данных и взаимодействие между драйвером устройства и компонентами приложени я (т.н. виртуальный слой ввода-вывода), так что драйверы и приложения являются полностью независимыми и взаимозаменяемыми.

DCX предоставляет иерархическое пространство имен, основанное на спецификации OPC (OLE for Process Control), ориентированным на обработку в реальном времени. Как промежуточный слой, DCX добавляет детерминированную производительность и стандартизацию обмена при минимальных накладных расходах. Поддержка ОРС обеспечивается автоматически при помощи DCX.

Коммуникационный стандарт ОРС, базирующийся на технологиях СОМ и DCOM, позволяет использовать любые стандартные (off-the-shelf) ОРС-совместимые продукты для организации взаимодействия драйверов DCX и приложений. Модель данных координирует доступность информации, регулирует доступ к данным и управление задачами. DCX содержит встроенную систему команд, реализованную в виде набора IPC-функций (Instrumental Programming Control), за счет которых обеспечивается время чтения/записи распределенных данных менее одной микросекунды, устраняется блокировка доступа и поддерживается кэшированный обмен данными с использованием событий синхронизации.

Прикладное ПО современных программируемых логических контроллеров (ПЛК), как правило, имеющих собственные встроенные операционные системы, может быть разработано как с использованием традиционных инструментальных средств, так и на основе специализированных инструментальных систем программируемых промышленных контроллеров.

Потребность в специальных платформонезависимых языках программирования послужила причиной разработки стандарта на языки программирования ПЛК. В результате, в 1992 году издан стандарт (IEC 61131-3, для справки), специфицирующий синтаксис и мнемонику пяти языков программирования, применяемых для произвольного логического контроллера.

Этим стандартом определяются три графических языка (SFC, FBD, LD) и два текстовы х (ST, IL). Помимо этих языков, было принято дополнение к упомянутому стандарту, включающее описание языка блок-схем FC (FlowChart). Любая современная среда разработки ПО для промышленных контроллеров в обязательном порядке включает в себя минимум три языка разных типов (графических и текстовых).

SFC (Sequential Function Chart) – графический язык последовательных функциональных схем, предназначенный для проектирования ПО. Этот язык по сути близок к идеологии структурного программирования.

FBD (Functional Block Diagram) – язык функциональных блоков – применяется для построения комплексных процедур, состоящих из различных функциональных библиотечных блоков – арифметических, тригонометрических, регуляторов, мультиплексоров и т.д. Язык FBD подобен объектно-ориентированным языкам.

LD (Ladder Diagram) – графический язык диаграмм релейной логики, применяется для описания логических выражений различного уровня сложности. По своей сути LD очень похож на язык Пролог, но реализует всего одну релейную логическую операцию – И-НЕ, на базе которой строятся все остальные логические функции.

ST (Structured Text) – язык структурированного текста. По мнемонике очень похож на язык Паскаль, и применяется для разработки процедур обработки и управления данными. Библиотеки API-функций позволяют интегрировать разрабатываемые процедуры с операционной системой.

IL (Instruction List) – язык инструкций. Это – язык низкого уровня класса ассемблера и применяется для программирования эффективных, оптимизированных процедур, а также расширения функциональности графического языка FBD.

 

SCADA (Supervisory Control And Data Acquirement) – системы визуализации и управления данными – это набор инструментальных средств и исполнительных модулей, предназначенных для создания автоматизированных рабочих мест операторов по наблюдению за состоянием технологического процесса и управлению им.

SCADA-системы в обязательном порядке включают в себя:

– эмулятор реального времени, частично замещающий ядро операционной системы;

– графическую среду разработки приложений, описывающую его на уровне структуры, функциональных блоков, физических каналов, использующую как минимум 1 графический и 1 текстовый язык программирования из описанных;

– среду визуализации для разработки мнемосхем технологических объектов и процессов;

– средства отладки и эмуляции состояний;

– средства документирования и коммуникации с хранилищами данных.

SCADA-системы обеспечивают:

– обмен данными с устройствами нижнего уровня технологического процесса (датчики и исполнительные механизмы);

– генерацию событий и сообщений о критических и аварийных состояниях технологических параметров;

– архивирование истории изменения параметров технологического процесса;

– создание графических мнемосхем для отображения текущих параметров технологического процесса, обработки аварийных событий, для отображения истории изменения технологических параметров;

– динамическое отображение графических мнемосхем в рабочем режиме.

В связи с этим SCADA-системы имеют следующие основные особенности:

– Клиент-серверная реализация для обеспечения межпроцессного взаимодействия;

– Объектно-ориентированная идеология;

– Технология управления событиями для обеспечения работы в реальном времени;

– Технология COM/DCOM для взаимодействия между локальными и распределенными приложениями;

– Ориентация на стандарт OPC;

– Алгоритмы визуализации, основанные на технологии DirectDraw;