ПРОМЫШЛЕННЫЙ ИНТЕРНЕТ ВЕЩЕЙ – ЭТО ЛЕГКО И ИНТЕРЕСНО!

Скачать

Г.Л. Веселуха (ООО "ИнСАТ")

Факты и мнения

В последнее время с развитием коммуникаций и их стандартизацией (IPv6) окружающие нас вещи получили возможность общаться не только с бли­жайшими устройствами или людьми, но и с внешним миром. В 2008-2009 гг. число подключенных к сети предметов превысило численность людей, произошел переход от «Интернета людей» к «Интернету вещей» (IoT). Интернет вещей уже есть. Теперь хотелось бы, чтобы он стал умным. В ближайшие 10 лет, по про­гнозу (2015 г.) глобального руководителя по развитию стратегии Cisco в области Интернета вещей М. Сми­та, выгода от внедрения в России технологий всеобъ­емлющего Интернета может достичь 200 млрд. долл. США. В письме главы «Ростелекома» С. Калугина президенту содержится прогноз, который показывает, что эффект от внедрения IoT в реальном секторе эко­номики через 4…5 лет может составить 0,8…1,4 трлн. руб. за счет роста производительности труда и сниже­ния затрат.

Факты и авторитетные мнения свидетельствуют о том, что развитие в этом направлении неизбежно. А прошедшие десятилетия учат, что выигрывает тот, кто быстрее выведет свой продукт на рынок.

Разработка приложений для IoT

Скорость распространения промышленного Ин­тернета вещей тормозят несколько факторов - вре­мя автономного питания датчиков, оптимизация кодирования при передаче данных сенсорных сетей, стандартизация протоколов и описаний. Во всех этих направлениях ведется работа разными компаниями. Один из стандартов - OPC UA, который поддержан уже некоторыми производителями устройств и мно­гими производителями ПО, в том числе и компанией ИнСАТ. Для использования преимуществ Интернета вещей необходимы специальные приложения, кото­рые позволят удаленно наблюдать, контролировать и автоматизировать работу изделий. Чем меньше время создания таких приложений, тем более кон­курентной окажется очередная идея по использова­нию IoT. Пока большинство решений для Интернета вещей связано с «Умным домом». Промышленный Интернет вещей не удовлетворить «коробочным ре­шением». Значит, надо иметь инструмент быстрой разработки.

Разработчику специализированного ПО требу­ется получить данные от набора датчиков, напри­мер, установленных на различных узлах станка, об­работать их, передать в вычислительную среду, где есть данные от других станков (людей), обработать совокупную информацию, сформулировать и пере­дать команды обратно исполнительным устройствам. Чем быстрее удается разработать такое приложение - тем конкурентоспособнее продукция. Сегодня в об­ласти промышленной автоматизации применяется либо объектно-ориентированное программирование, либо программирование на технологических языках. Не будем обсуждать, что лучше. Один аргумент нео­спорим: в первом случае, технолог вынужден работать в паре с программистом, а во втором - технолог рабо­тает самостоятельно и реализовывает, и проверяет все сам. Поскольку необходимо, чтобы многие устрой­ства стали частью Интернета вещей (датчик протечки или газоанализатор, счетчик или насос), хотелось бы иметь доступный каждому, легкий в освоении и уни­версальный инструмент разработчика приложений для любого оборудования.

Немного о возможностях 

Инструмент разработки — MasterSCADA 4D уже был представлен партнерам: производителям контроллеров и системным интеграторам [1, 2]. Кроме классической АСУТП, с его помощью можно легко разработать систему, реализующую концепцию Интернета вещей. Структура такой системы представлена на рис. 1.

 

 

Рис. 1. Структура промышленного Интернета вещей

Коммуникационное устройство может быть отдельным или встроенным в полевое оборудование (датчик). Хранение данных и основные вычисления осуществляется в облаке. Система отображения и управления доступна с любого устройства, имеющего Web браузер. Прикладные программы разрабатываются на хорошо знакомых по системам SoftLogic языках стандарта МЭК 61131-3, каковыми являются ST (язык структурного текста), FBD (язык функциональных блоков), SFC (язык функциональных последовательностей) и LD (язык релейной логики). Система визуализации разрабатывается в этой же среде с помощью редактора мнемосхем, поддерживающего векторную SVG графику с возможностью пользовательской параметризации различных частей изображения (то есть пользователь может самостоятельно сделать динамически управляемыми различные части изображения). Создание проектов ведется в среде разработки (рис. 2), являющейся Windows-приложением.

Рис. 2. Среда разработки

 

Созданные в среде разработки прикладные программы загружаются в исполнительную систему, которая является кроссплатформенным приложением и поддерживает различные операционные системы (Windows, Linux, Android, Эльбрус и др.). Таким образом, код прикладных программ независимо от места его последующего исполнения остается всегда один и тот же. Среда разработки реализует все необходимые для подобных систем функции, имеет бесконечное поле графической схемы с использованием окна навигации и разнообразные средства индивидуальной настройки. Пользовательский интерфейс с развитыми средствами групповой обработки элементов удобен, понятен, быстро осваивается для простых применений благодаря описаниям «Быстрого старта», что позволяет значительно ускорить процесс разработки приложений. 

Один из проектов 

Один из проектов с участи- ем компании ИнСАТ — производство балластированных труб. Строящийся цех нового завода показан на фотографии (рис. 3).

Рис. 3. Строящийся цех

 

Рассмотрим ту часть технологической цепочки, где производимая про- дукция является элементом Интернета вещей. В начале трубы грузят на транспортные тележки, которые пере- двигаются по разным участкам, где происходит балластирование труб жидкой бетонной смесью, разогрев в специальной камере по заданной программе, выгрузка балластированных труб, проверка их качества и отгрузка потребителю. Качество трубы зависит от двух процессов: скорости балластирования и режимов прогрева-остывания. Эта информация сопровождает трубу на протяжении всего ее жизненного цикла. Труба, которая приходит на обработку, имеет собственный идентификатор, в том числе содержащий информацию о ее размерах, на основании которой задается режим обработки. Время перемещения трубы по участкам точно фиксируется в системе (в сервере сбора данных). Текущее положение каждой трубы и текущие режимные параметры можно видеть на мнемосхеме с любого устройства.

При размещении информации в облаке в общем (или ограниченном) доступе при обнаружении дефекта трубы всегда можно просмотреть архивный тренд режимных параметров, характеризующий процесс ее изготовления (рис. 4).

Рис. 4. Структура системы

Взгляд в будущее 

Можно пофантазировать о развитии этого проекта в случае организации более плотного взаимодействия между производителем трубы, монтажной организацией и организацией, эксплуатирующей трубопровод. Сейчас как раз ведется работа по обязательному применению меток уже на выходе из проката. Значит, на предприятие, где происходит балластировка, придет труба с заводской меткой, полученной «от рождения». Предприятия должны договориться между собой о том, что метка должна быть дозаписываемой и о форматах записи, чтобы иметь возможность дополнять «паспорт» трубы необходимой информацией. Далее в процессе эксплуатации трубопровода осуществляется регулярная проверка состояния трубы роботом, ползающим внутри, поэтому метка тоже должна быть установлена внутри трубы, чтобы быть доступной для работы. Кроме того, крайне важно, чтобы существовала договоренность об организации доступного хранилища информации о каждой эксплуатирующейся трубе. Новые технологии принесли в область системостроения горизонтальную и вертикальную переносимость программных компонентов, бесшовные соединения между узлами, гибкое перераспределение ресурсов. Все это позволяет создавать системы, отвечающие современным запросам потребителей, а труд инженера делает более плодотворным и эффективным.

Список литературы

1. Аблин И.Е. Заметка о вкусном и здоровом контроллере//ИСУП. 2014. № 3 (51).

2. Варламов И.Г. SCADA нового поколения. Эволюция технологий – революция системостроения // Автоматизированные информационно-управляющие системы в энергетике. 2016. No2 (79).