Компания "Ниеншанц-Автоматика", г. Санкт-Петербург
Компания "ИнСАТ", г. Москва
Стремительное развитие технологий и постоянный рост конкуренции вынуждает современные промышленные предприятия применять все более современные, безопасные и надежные системы управления производством. Сегодня сложно представить крупное промышленное предприятие, которое не было бы оснащено ни одной автоматизированной системой управления технологическими процессами (АСУ ТП).
Одним из важнейших элементов таких систем являются программируемые логические контроллеры. Данные устройства предназначены для сбора, анализа, хранения информации и передачи определенных команд управления. Другими словами, контроллеры по определенному алгоритму собирают и обрабатывают данные, поступающие с датчиков, и затем отправляют управляющие сигналы на исполнительные устройства.
Сфера применения современных программируемых логических контроллеров крайне разнообразна. Они используются в системах автоматизации технологических процессов, системах управления дорожным движением, в системах охраны, противоаварийной защиты и сигнализации, для сбора и анализа данных, обеспечения связи и пр.
Разнообразны и цели, которые ставят перед собой специалисты при создании автоматизированных систем управления на производствах. Промышленные контроллеры могут выступать в роли автономных средств локальной диспетчеризации и мониторинга техпроцесса или быть частью масштабных систем автоматизированного управления целыми предприятиями.
На рынке сегодня представлено множество самых разных промышленный контроллеров, которые отличаются друг от друга функциональными возможностями, аппаратными и программными характеристиками и стоимостью, однако в целях унификации их можно разделить на три группы, указанные на рис. 1.
Рассмотрим устройства среднего и высокого ценовых сегментов. Опыт показывает, что эти типы оборудования мало отличаются аппаратно: зачастую более дорогие контроллеры имеют более добротные корпусы, само же «железо» выполняется одинаково качественно. Это вынужденная мера для производителей среднего ценового сегмента, так как для того, чтобы выпускаемые устройства носили статус «промышленных», они обязаны выдержать соответствующие тесты, пройти сертификацию и работать в жестких условиях эксплуатации.
Совсем по-другому дела обстоят с программной частью: мы заметили, что зачастую производители среднего сегмента экономят именно на ПО, поскольку качество и удобство настройки и программирования контроллера нигде не регламентируется. Большинство производителей этого сегмента выбирают один из следующих путей:
Отметим ключевые особенности контроллера:
наличие большого количества коммуникационных интерфейсов (последовательных и Ethernet);
до 7 слотов для модулей ввода/вывода и коммуникационных интерфейсов, позволяющих подключить к контроллеру практически любые датчики, счетчики и устройства с последовательным интерфейсом;
поддержка популярных коммуникационных протоколов «из коробки»: Modbus/RTU/ASCII/TCP, DCON, МЭК 61850 MMS и т. д.
поддержка инженерных, графических и текстовых языков программирования стандарта МЭК-61131-3 (притом данные языки можно использовать для программирования не только ПЛК, но и любых других узлов системы, включая компоненты визуализации, в том числе исполняемые непосредственно в браузере);
При этом не столь важно, находится система на одном устройстве или распределена по нескольким, потому как функции могут быть назначены на исполнение для того или иного узла системы и распределяются простым указанием соответствующей функциональности тому или иному узлу. Подсистема визуализации представляет собой кроссплатформенный веб-сервер, который может физически располагаться как вместе с исполнительной системой сервера данных, так и отдельно, на другом устройстве или «в облаке». В качестве клиентов могут выступать любые устройства, на которых установлен браузер, поддерживающий технологию HTML5, либо можно использовать клиентскую часть разработки компании «ИнСАТ», которая не требует установки на клиентском АРМ.
Предоставляемая бесплатно интегрированная среда разработки включает набор элементов для построения физической структуры проекта и его логической части (программной и графической). Все необходимые пользователю элементы всегда находятся под рукой. Как и все продукты компании «ИнСАТ», в MasterSCADA 4D используется объектный подход к проектированию, заключающийся в объединении прикладных программ, графических и других элементов проекта в отдельную сущность, что значительно упрощает работу с однотипными объектами. То есть разработчик имеет возможность использовать уже созданный ранее проект повторно для похожей, но иной системы, с точки зрения оборудования и узлов, в которых исполняются программы, заменив в нем только различные аппаратные средства или какую-либо часть структуры. Часть проекта, в которой прописана логика его работы (программы и подпрограммы), а также элементы графического интерфейса оператора, могут быть неизменными. Еще одной отличительной особенностью среды разработки являются развитые средства отладки и эмуляции проектов, которые позволяют осуществить правильную настройку без подключения к реальному оборудованию. Визуальная часть проекта разрабатывается с помощью встроенного редактора мнемосхем, использующего SVG-графику с возможностью динамизации практически любого параметра элемента.
Одной из главных отличительных особенностей MasterSCADA 4D является кроссплатформенность – свойство, позволяющее исполнительной системе одинаково работать на таких операционных системах, как Windows, Linux, QNX, Android, «Эльбрус». Кроме того, архитектура программного обеспечения предполагает возможность обмена данными между различными узлами системы по открытому стандарту OPC UA, что позволяет использовать подобное решение для создания гетерогенных сетей, то есть сетей, которые включают себя устройства на различных операционных системах и обмениваются информацией в рамках единого информационного поля. Контроллеры с предустановленной MasterSCADA 4D являются одной из составляющих так часто упоминаемой концепции Industrial Internet of Things (IIoT, «промышленный интернет вещей»). Более того, промышленный стандарт передачи данных OPC UA, который вобрал в себя весь технологический опыт членов ассоциации OPC Foundation, принимается в качестве одного из главных транспортных протоколов концепции IIoT.
Применение и использование предлагаемого решения поможет инженерам различных отраслей строить вертикально интегрированные системы с достаточной степеньюпростоты и неограниченной возможностью свободы действий.