·                   визуализация производственного процесса с предоставлением количественных характеристик во всех контрольных или узловых точках технологического процесса;

·                   дистанционный контроль и управление технологическими процессами;

·                   мониторинг текущего состояния основных фондов производства;

·                   поддержка Internet-решений, что (помимо других достоинств) позволяет осуществлять обмен информацией, в том числе и графической, между технологическими и корпоративными системами.

Программные продукты, обеспечивающие поддержку интеграционного уровня, можно разделить на четыре группы базы данных, системы визуализации и управления производством, системы управления активами предприятия, web-решения.

2.3.1 База данных

Выбор базы данных (БД) зависит от общего объема и от скорости поступления информации. Лишь для ограниченного класса технологических процессов с ограниченным информационным потоком могут использоваться обычные реляционные базы данных (РБД). В курсовом проекте рассматриваются базы данных реального времени (БДРВ), ориентированные на высокие скоростные характеристики регистрации, на сжатие данных, их сохранение и обеспечение доступа к технологическим данным по SQL-запросам со стороны клиентских приложений. Ниже кратко описываются характеристики выбранного продукта из класса БДРВ: Plant2Business Server, разработанный компанией CiTechnologies.

БДРВ Plant2Business Server обеспечивает взаимодействие с произвольными клиентскими приложениями по SQL-запросам. Кроме того предоставляется ряд клиентских приложений, которые могут настраиваться на различные требования пользователей.

БДРВ Plant2Business Server легко интегрирует данные технологического процесса в существующий или новый SQL Server. Если SQL Server не используется, то Plant2Business Server будет сохранять информацию, используя Microsoft Data Engine (MSDE), который поставляется с Plant2Business Server и на 100% совместим с Plant2Business Server (рис. 4).

Одно из таких приложений поставляется для Microsoft Excel. Оно позволяет пользователю выбирать необходимые данные и встраивать их в электронные таблицы. При этом допускается использование всех стандартных средств (tools), позволяющих представлять и анализировать информацию с последующим её сохранением для повторного использования.

Рисунок 4 – МS SQL Server основа Plant2SQL

По умолчанию все трендовые и событийные (алармовые) данные автоматически доступны клиентскому приложению. Пользователи могут только отметить точки, которые необходимо зарегистрировать в базе данных Microsoft SQL и иметь к ним доступ.

БДРВ Plant2SQL включает подсистему событий, которая просматривает события в SCADA-системе Citect и может использоваться для передачи или хранения набора данных. В Plant2SQL этот набор данных называется Snapshot (мгновенная выборка снимок). Мгновенные выборки переменных данных типа Snapshot активизируются из множества источников, включая временные метки или условные выражения переменных в Citect. Каждая выборка может быть гибко переконфигурирована в зависимости от конкретных требований пользователя.

Рассматриваемая БДРВ в качестве основы использует одну из распространенных баз данных Microsoft SQL Server (возможны и другие решения). Преимущества такого подхода:

- продуктом Microsoft SQL Server владеет большое количество пользователей, поэтому в проектных решениях они могут использовать не только возможности БДРВ, но и создавать собственные базы данных или таблицы в рамках существующей базы данных реального времени;

- сокращаются расходы на техническое сопровождение.

·                   В Plant2SQL технологические данные хранятся в стандартных таблицах MS SQL. Для обеспечения высокой скорости регистрации используется стандартная подсистема архивов Citect.

·                   Режим регистрации в Plant2SQL поддерживается либо системой архивирования SCADA-программы Citect, либо, использованием API-интерфейса (Application Programming Interface) для произвольных приложений Windows.

2.3.2 Система визуализации и управления производством

Система визуализации

В качестве системы визуализации, безусловно, могут использоваться SCADA-системы. Преимущество SCADA-систем заключается в том, что они предоставляют не только объектно-ориентированные редакторы с большим количеством простых и сложных графических объектов со средствами анимации, что упрощает создание окон для визуализации технологических процессов, но и обеспечивают обмен по стандартным протоколам (OPC, DDE, OLE, SQL) для формирования информационного канала с отдельными технологическими подсистемами и с бизнес приложениями производства.

Использование систем визуализации на любом этапе технологического процесса позволяет ответить на вопросы: Когда? Где? Кто? Как?

Часто SCADA-системы используются как средство визуализации для MES-систем (рис.5). В этом случае важно, чтобы выбранная SCADA-система поддерживала механизм обмена с выбранной MES-системой. Необходимо отметить, что в этом случае при выборе SCADA-пакета следует выяснить, с помощью какого механизма технологические данные могут поставляться из SCADA-приложений в MES- и EAM-системы.

Рисунок 5 – Информационный поток, сопровождающий этапы производства продукции

Система управления производством

Системы управления производством (MES-системы) представляют собой инструментальные системы, позволяющие создавать приложения, описывающие все стадии производства продукта от сырья до товара. Основой таких систем являются базы данных с определенной системой отношений полей в таблицах. С их помощью описываются характеристики технологического процесса, маршруты движения продуктов, контрольные точки. На рис.6 показана условная схема прохождения продукта через контрольные точки, в которых формируются количественные характеристики технологического процесса, в том числе на основе данных, поступающих с технологического уровня.

Рисунок 6 – Определение контрольных точек производства продукта

Большинство MES-систем являются открытыми продуктами, способными поставлять данные во внешний мир, включая мир корпоративных сетей.

В качестве системы визуализации для InTrack используется SCADA-пакет InTouch. Основной механизм передачи данных из приложения InTrack определяют объекты OLE Automation, встраиваемые в приложение InTouch.

2.3.3 Системы управления активами предприятия

Под активами предприятия понимаются все принадлежащие предприятию ценности. Активы разделяются на оборотные фонды (текущие активы circular/working assets) и основные (долгосрочные активы fixed assets) фонды. Под оборотными фондами понимаются запасы продукции, сырья, полуфабрикаты, дебиторская задолженность, денежные средства, ценные бумаги. Основные фонды включают в себя материальные средства: оборудование, здания.

Инструментальные средства для создания систем управления активами предоставляются программными продуктами EAM (Enterprise Assets Management), которые разделяются по ориентации на основные и оборотные фонды. К интеграционному уровню следует отнести, прежде всего, модули, касающиеся управления основными фондами, поскольку состояние промышленного оборудования, его диагностика, степень износа должны постоянно контролироваться как в рамках планового регламента, так и по фактическому текущему состоянию с фиксацией событий при выходе из строя какого-нибудь элемента оборудования, возникновения сбоев в работе оборудования и т.п.

Основные модули, включаемые в пакеты управления основными фондами, содержат поддержку следующих функций:

- описание всех элементов оборудования; допустимо иерархическое описание элементов-сущностей;

- создание заказов на выполнение работ, планирование; слежение за ходом выполнения работ, закрытие заказов;

- превентивная, предупредительная поддержка оборудования;

- инвентаризация;

- поставка оборудования.

В рамках подсистем EAM вводятся maintenance-данные. Обновление данных осуществляется через каналы связи с технологическими подсистемами. Фактически, при получении информации из SCADA-систем и баз данных реального времени отслеживается отклонение данных от спецификации. При обнаружении заданной (описанной) ситуации EAM-программа будет формировать заказ на выполнение ремонтных или иных работ.

2.3.4 Web-решения

Тема доступа к данным производственного технологического процесса с любого компьютера предприятия, с любой подсистемы стала актуальной. Поставщиками технологической информации могут быть приложения SCADA (один из основных компонентов автоматизированной системы управления технологическим процессом, АСУТП), а также различного типа клиентские приложения, которые могут предоставлять соответствующие производственному процессу в огромном объеме данные в приемлемом для пользователя виде.

В решениях с поддержкой обмена информацией через Internet/Intranet кроме технологического сервера как поставщика данных и клиента как получателя информации, задействован также Web-сервер (рис. 7).

Рисунок 7 – Клиенты и серверы Web

Предлагается специальное программные средства, реализованное как расширение Web-серверов. Остановимся на Plant2Net от CiTechnologies.

Программное средство Plant2Net также является расширением Microsoft Web-сервера. Источником технологических данных для него является БДРВ Plant2Business Server. Для просмотра данных через браузер MS Explorer предлагается использовать специальные средства для отображения значений различных переменных БДРВ Plant2Business Server, статистической информации, списков данных, гистограмм и трендов. Все, что регистрируется в БДРВ Plant2Business Server в виде переменных, алармов, трендов доступно и Web-клиентам.

Проблемные задачи, такие как поддержка MES, EAM, сохранение информации в БДРВ, поддержка Internet-решений, должны решать, и решают все продукты интеграционного слоя, но выбор произвольных систем от разных производителей не всегда возможен из-за отсутствия коммуникаций между ними. Так, выбор Plant2Net в качестве Web-предполагает обязательное применение Plant2Business Server как БДРВ. Использование InTrack как MES-системы сопровождается выбором InTouch как системы визуализации.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7