Лекция 5. SCADA-система Citect
Рассматриваемые вопросы:
Особенности использования Citect.
Технические возможности системы.
Выводы.
5.1.Особенности использования Citect
Разработчиком SCADA-системы Citect является австралийская фирма Ci Technologies (Ci – Control Instrumentation). Citect – это программный пакет, созданный на основе большого опыта компании, которая более 20 лет является системным интегратором. Опыт системной интеграции вложен не только в собственно ПО, но и в «базу знаний», которая воплотилась в help-функциях, а также в ноу-хау в решении проблем, связанных с 300 ПЛК, поддерживаемыми этим пакетом.
При покупке SCADA-пакета первоначальные вложения, как правило, достаточно высоки. Причем среда разработки, как правило, значительно дороже, чем среда исполнения. Удивительно, но Ci Technologies предлагает пользователям систему разработки бесплатно, цена же системы исполнения сравнима с другими SCADA-пакетами.
Одна из характеристик Citect – гибкость, которая проявляется в нескольких чертах. Во-первых, для Citect естественным является режим распределенной разработки приложений.
Во-вторых, в Citect заложено огромное многообразие подходов к разработке приложений. Так, возможна разработка приложений без программирования вообще на основе поставляемых библиотек графических объектов, шаблонов, драйверов и т.д. Возможна разработка приложений с использованием программирования в большей или меньшей степени. При этом, в зависимости от профессиональных навыков разработчика, приложение можно создавать как с помощью языка пакета Citect, называемого Cicode, так и более знакомых, традиционных языков программирования (Visual Basic, C).
Иногда сложно предусмотреть детальную топологию проекта с распределением функциональных возможностей по узлам. В Citect предусмотрено простое наращивание дополнительных узлов проекта и возможность перераспределения их функций. Выполняются такие процедуры в процессе конфигурирования каждого узла.
Указанные выше особенности данного пакета особенно важны, когда SCADA-пакет используется впервые, поскольку не требуют больших финансовых вложений, с одной стороны, а с другой – позволяют проанализировать все возможности системы (не демо-версии!).
5.2. Технические возможности системы
Citect используется как 32-разрядное приложение Windows NT, Windows 95 и 98. Сбор данных, формирование алармов и построение трендов может происходить одновременно с редактированием и компиляцией. Ядро пакета является многозадачным ядром реального времени с вытеснением задач по приоритетам.
5.2.1. База данных реального времени
Для каждого нового проекта в Citect автоматически создается файловая структура в формате .dbf. Для хранения данных каждого проекта инициализируется около 60 файлов. Под каждую задачу проекта отведен «свой» файл (например, файл дискретных алармов, файл аналоговых алармов, файл переменных проекта, файл графических страниц и т.д.). Эти файлы могут отдельно импортироваться в Excel для редактирования или документирования.
5.2.2. Архитектура клиент-сервер Citect
Citect ориентирован на реализацию архитектуры клиент-сервер и имеет в своем составе пять функциональных модулей (серверов или клиентов):
I/O - сервер ввода-вывода. Обеспечивает передачу данных между физическими устройствами ввода-вывода и другими модулями Citect;
Display – клиент визуализации. Обеспечивает операторский интерфейс: отображение данных, поступающих от других модулей Citect, и управление выполнением команд оператора;
Alarms - сервер алармов. Отслеживает данные, сравнивает их с допустимыми пределами, проверяет выполнение заданных условий, и отображает алармы на соответствующем узле визуализации;
Reports - сервер отчетов. Генерирует отчеты по истечении определенного времени, при возникновении определенного события или по запросу оператора;
Trends - сервер трендов. Собирает и регистрирует трендовую информацию, позволяя фиксировать развитие процесса в реальном времени или ретроспективно в окне трендов или в файле.
Каждый функциональный модуль Citect исполняется как отдельная задача независимо от того, исполняются ли модули на одном компьютере или на разных. Поэтому Citect позволяет строить архитектуры различной сложности. Простейшая архитектура состоит из одного компьютера (узла), на котором работают все модули. Если в больших прикладных системах этот узел становится перегруженным, то серверы (I/O, Alarms, Trends, Reports) могут устанавливаться на разных узлах. А если задача сервера ввода-вывода перегружает узел, то можно увеличить число серверов ввода-вывода. Все узлы визуализации могут осуществлять доступ ко всем серверам через сеть. Citect поддерживает NetBIOS, TCP/IP и другие сетевые протоколы. Одновременно могут исполняться несколько протоколов.
5.2.3. Алармы
Citect поддерживает аппаратные и конфигурируемые алармы.
Аппаратные алармы призваны информировать оператора о неисправностях, возникающих в устройствах системы управления (контроллерах, модулях ввода-вывода, каналах связи и др.).
Алармы, вызываемые отклонениями технологических параметров за допустимые границы, неисправностью технологического оборудования, надо предварительно конфигурировать. Система Citect позволяет конфигурировать алармы по отдельным переменным, по группам переменных, по выражениям, по результатам расчетов и т.д. Различают четыре вида конфигурируемых алармов:
цифровые алармы, возникают в ответ на изменение состояния;
аналоговые алармы, базируются на анализе выхода за указанные верхние и нижние пределы, отклонении от нормы, превышении пределов скорости изменения;
алармы с метками времени, базируются на таймере, который работает в контроллере и регистрирует алармы с точностью до миллисекунд. Метка времени обычно используется для изучения тревожных ситуаций, когда одновременно возникает целый ряд алармов. С помощью метки времени можно выявить последовательность возникновения алармов;
составные алармы, возникающие в результате комбинации событий.
5.2.4. Отчеты
Язык программирования Cicode поддерживает простой набор операторов, с помощью которых можно генерировать отчет и задавать его шаблон. Как правило, отчеты генерируются в некоторые моменты времени, задаваемые таймерами и счетчиками. Можно также задавать событие, которое запускает генерацию отчета и уровень привилегированности пользователя, определяющий права пользователя на запуск генерации отчетов. Можно также генерировать отчеты в Excel с помощью DDE-связей. В Citect есть и электронная почта, по которой отчеты могут посылаться.
5.2.5. Резервирование
Еще одним отличительным свойством Citect является то, что среди стандартных функций здесь предусмотрено дублирование. Сервер ввода-вывода может дублироваться с помощью резервного сервера ввода-вывода, на котором выполняется та же самая прикладная задача. При отказе основного сервера резервный сервер продолжает работу без какой-либо потери информации.
Могут также дублироваться серверы трендов, отчетов и алармов. Дублирование возможно и на уровне сети. Это делается установкой в компьютере двух сетевых карт и организацией дублированной связи с контроллерами.
Утилита «Computer setup» («Установка компьютера») позволяет конфигурировать компьютер как узел визуализации (клиент), как основной или резервный сервер ввода-вывода, сервер алармов, трендов или отчетов. Она также позволяет конфигурировать временную синхронизацию и запрещение срабатывания определенных клавиш.
5.2.6. Язык Cicode
В Citect встроен гибкий язык программирования Cicode, сравнимый по возможности с языками Pascal, C. Именно на нем написана сама SCADA-система. Cicode позволяет создавать программы любой степени сложности. Язык Cicode поддерживает, например, 40 операторов для управления алармами, 19 операторов для работы с файлами, 18 SQL-функций, 50 операторов для организации работы с трендами и множество других. Исходный файл на Cicode создается редактором и компилируется вместе с проектом.
Проект всегда компилируется с системой исполнения. Во время компиляции проверяются все dbf-файлы, транслируется Cicode.
Во время исполнения системы может активизироваться специальное ядро, которое поддерживает команды мониторинга контроллеров и сетевых взаимодействий, проверки загрузки центрального процессора, проверки ошибок и т.д.
5.2.7. Возможности HMI в Citect
Графические объекты на дисплеях оператора можно построить с помощью Графического редактора (Graphics Builder). Citect поддерживает неограниченное количество окон – «страниц». Для их создания предлагается использовать библиотеку шаблонов. Для упрощения создания графических объектов на странице поставляются три библиотеки – объектов, джинов и суперджинов. Объекты – это статические картинки, классифицированные по группам, таким как механизмы, резервуары, насосы и т.д. Джины и суперджины – это динамические объекты, к ним могут прикрепляться различные переменные.
Часто при разработке графического интерфейса приходится создавать типовые группы объектов, предназначенные для решения конкретной задачи. Например, группа из трех объектов (кнопка «ПУСК», кнопка «СТОП» и индикатор состояния – лампочка зеленого/красного цвета) предназначена для пуска/останова насоса, электродвигателя и т.д. с индикацией их состояния. Тогда каждый раз для решения этой задачи разработчику придется создавать эти три объекта и конфигурировать их (задавать свойства). Но таких задач на одной графической странице может оказаться много. Очевидно, что время специалиста в этом случае будет расходоваться неэффективно. Для решения подобных задач Citect предлагает механизм, названный джином. Несколько связанных объектов объединяются в группу, группа сохраняется в библиотеке джинов, которая устроена аналогично библиотеке объектов. Джин может управляться как единый объект (его можно копировать, перемещать, масштабировать и т.д.). Теперь на решение вышеописанной задачи уйдет гораздо меньше времени. Надо лишь выбрать требуемого джина из библиотеки и вставить в графическую страницу.
С помощью суперджина реализуется такой же механизм, но только по отношению не к группе объектов, а к целой странице.
Объекты типа джин и суперджин позволяют экономить дисковое пространство компьютера, так как в его памяти хранится лишь одна копия.
|
