MasterSCADA 4D как технология Industry 4.0

Скачать

Л. Николаян (ООО "ИнСАТ")

Впервые термин Industry 4.0 был использован в 2011 г. на Ганноверской ярмарке промышленных технологий. Если тогда идея Industry 4.0 воспринималась как рекламная кампания, то сегодня эта концепция доросла до реальных проектов и инвестиций. Это уже мировая программа, ориентированная на глубокую интеграцию информационных технологий в производственные процессы, что означает  цифровую трансформацию в области технологии производства. Эти новые тенденции часто называют четвертой промышленной революцией, основными чертами которой являются Internet, миниатюрные производственные устройства, искусственный интеллект. Однако сегодня в мире нет ни одного производства, полностью построенного по стандартам Industry 4.0, поэтому вопрос о четвертой революции в промышленности пока остается открытым.

Industry 4.0 и MasterSCADA 4D

Эксперты из Германии сформулировали четыре основных принципа Industry 4.0: функциональная совместимость, прозрачность, виртуализация, децентрализация.

Функциональная совместимость — один из ключевых принципов Industry 4.0, характеризующий, прежде всего, взаимодействием устройств (вещей) и человека посредством Internet (IoT).

По данным исследования консалтинговой компании Gartner, в 2017 г. число подключенных IoT устройств составило 8.4 млрд., что на 30% больше, чем в 2016 г., а в 2020 г. их число может достичь 20 млрд. Несмотря на то, что в основном IoT ориентирован на массового потребителя (например, «умный» дом, современные автомобили), решения на основе технологии IoT находят применение и в  производственных отраслях [1].

Важным фактором, препятствующим распространению промышленного IoT, является стандартизация протоколов и безопасность данных. Основной стандарт IoT — новое поколение OPC — OPC UA. Это кроссплатформенный стандарт, обеспечивающий безопасную коммуникацию на основе нескольких вариантов аутентификации и шифрования сообщений. Следовательно, для внедрения технологии IoT в промышленность необходима такая платформа для автоматизации, способная поддерживать OPC UA. Таким инструментом является MasterSCADA 4D — SCADAсистема четвертого поколения. Технология OPC UA в MasterSCADA 4D [2, 3] обеспечивает межкомпонентную связь разнородных узлов внутри проекта и соединение с другими аппаратно-программными комплексами, при этом пользователю не требуется вручную назначать линии связи и протоколы обмена. Любой узел в дереве системы может стать OPC UA сервером и передавать данные клиентам.

Рис. 1 Интерфейс подключения к OPC UA

Например, чтобы MasterSCADA 4D выступала в роли клиента необходимо в группу узла добавить стандарт OPC UA и подключиться к OPC-серверу, задав его IP-адрес и порт. После подключения в окне появится полный список параметров устройства, из которого можно выбрать необходимые для проекта (рис. 1).

По прогнозам экспертов, Industry 4.0 приведет к исчезновению различных шинных систем (последовательных интерфейсов), останется один стандартизированный во всем мире Ethernet. Но пока для построения полноценной системы приходится работать с различным оборудованием, соответственно и с разными интерфейсами. Справиться с такой задачей поможет MasterSCADA 4D, являющаяся гетерогенной системой, позволяющей объединить в единый комплекс разнородные устройства на любых платформах (Windows, Linux, Android, iOS, Эльбрус) через любые каналы связи.

Прозрачность подразумевает взаимодействие устройств и человека через Internet. Это означает возможность контроля объектов, оснащенных «умными» датчиками, в любой момент времени по всему миру. Так как MasterSCADA 4D поддерживает IoT-технологии, обладает мощными инструментами анализа данных (встроенный генератор отчетов, тренды) и векторной SVGграфикой, то с ее помощью легко создавать системы мониторинга и управления через любые сети, идеально вписываясь в концепцию Industry 4.0. 

Виртуализация. Платформа MasterSCADA 4D позволяет в качестве системного узла использовать виртуальное устройство — «облачный сервис». Такое устройство является полноценным узлом проекта, способным взаимодействовать с другими узлами системы. Задачи, назначенные на выполнение в «облачном сервисе», загружаются по указанному URL в Интернет на исполнение в «облаке». Важно, что в «облако» может быть перенесена не только визуализация, но и часть вычислительных процессов, ункции архивирования и документирования, что положительно влияет на ресурсную нагрузку.

Рис 2 Пример тренда MasterSCADA 4D

Децентрализация подразумевает возможность отдельного устройства в рамках «умных» систем самостоятельно принимать решения и автономно выполнять свои задачи в тех случаях, когда работа допустима без вмешательства человека. Например, связь между «умным» продуктом и «умным» оборудованием, которое его производит, позволяет определить целевое производство этого продукта в зависимости от нужд. Допустим, если автомобиль получил и обработал данные об износе какой-нибудь детали, то он саминформирует завод о необходимости замены детали, а в случае ее отсутствия — изготовления. В результате оснащенность производимой продукции различными датчиками задает высокий уровень децентрализации, экономической целью которой является снижение издержек.

Совокупность внедренных в MasterSCADA 4D технологий предоставляет возможность построить систему, обладающую гибкой горизонтальной и вертикальной интеграцией. MasterSCADA 4D позволяет переносить программную часть как по горизонтали
(между устройствами на разных платформах), так и по вертикали. Поддержка облачных технологий и встроенный SoftLogic-инструментарий (возможность программировать ПЛК на технологических языках стандарта МЭК-61131–3: ST, FBD, LD, SFC) обеспечивают вертикальную интеграцию между нижним и верхним уровнями. Например, MasterSCADA 4D может быть развернута на контроллере как SoftLogic и при этом реализовывать функции диспетчерского управления как SCADA-система, а контроллер может стать Web-сервером для отображения информации (рис. 3).

Рис. 3 Вертикальная интеграция между нижним и верхним уровнями

Цифровые технологии в MasterSCADA 4D

В отчете компании PwC по результатам «Всемирного обзора реализации концепции Industry 4.0 в промышленных компаниях за 2016 г. » опубликована диаграмма, описывающая Industry 4.0 через соответствующие цифровые технологии, которые в свою очередь характеризуют возможности MasterSCADA 4D:

• усовершенствованный человеко-машинный интерфейс. Графическая среда MasterSCADA 4D является векторной с возможностью масштабирования мнемосхем и динамизации свойств графических элементов. Также MasterSCADA 4D содержит графические библиотеки анимированных объектов и 3D-элементов. В качестве основного механизма представления графической информации используется современный стандарт HTML5. Благодаря этому упрощается процесс создания систем автоматизации с поддержкой мониторинга и управления через Internet;
  
• аутентификация. В MasterSCADA 4D в разделе «Безопасность» реализовано разделение на пользователей с ограничением прав доступа. Права доступа можно настраивать как для индивидуального пользователя, так и для группы операторов. В режиме исполнения предлагается выбрать пользователя и ввести пароль;
  
• Internet вещей и облачные сервисы. Назначив выполнение задачи на узел с принципом формирования адреса как URL, получаем облачный сервис;
  
• мобильные устройства и переносимые гаджеты. Любое устройство, на котором можно запустить Web-браузер, является средством отображения системы визуализации.
  

Заключение
 
Концепция Industry 4.0 базируется на изменении принципа организации производственных процессов. «Умные» заводы, дома, здания будут управляться через Internet, а использование интеллектуальных датчиков, самоанализ систем и мониторинг в режиме реального времени станут основой для автономного принятия решений.

Платформу MasterSCADA 4D можно с уверенностью отнести к продукту Industry 4.0 благодаря современным технологиям, реализованным в программной среде и ее особенностям, позволяющим проектировать системы управления самой разной конфигурации, топологии и сложности с поддержкой IoT и облачных сервисов.

Список литературы
1. Tryfonas Li, S.,, T., & Li, H. The Internet of Things: A Security Point of View. Internet Research. 2016. 26(2). pp. 337-359. DOI: 10.1108/IntR-07- 2014-0173.
2. Климков К.С. Промышленный Internet вещей и облачные технологии в современных SCADA-системах // Автоматизация в промышленности. 2017. №7.
3. Варламов И.Г. SCADA нового поколения. Эволюция технологий – революция системостроения // Автоматизированные информационно-управляющие системы в энергетике. 2016. №2 (79)

Лилит Николаян - инженер отдела комплексной автоматизации компании "ИнСАТ"