Существует 2 уровня программных средств АСУТП:
1. Уровень локальных контроллеров, взаимодействующих с объектом управления посредством датчиков и исполнительных устройств;
2. уровень оперативного управлениятехнологическим процессом, основными компонентами которого являются серверы, рабочие станции операторов/диспетчеров, АРМ специалистов. Программное обеспечение
Каждый из этих уровней функционирует под управлением специализированного программного обеспечения. Различают базовое и прикладноепрограммное обеспечение. Классификация ПО представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Классификация программных средств системы управления
БазовоеПО включает в себя различные компоненты, основным из которых является операционная система программно-технических средств АСУТП.
Выбор операционной системы программно-технических средствверхнего уровняАСУТП определяется прикладной задачей. Требования, предъявляемые к встраиваемому и настольному ПО, различны. Контроллер в системе управления наряду с функциями сбора информации решает задачи автоматического непрерывного или логического управления. В связи с этим к нему предъявляются жесткие требования по времени реакции на состояние объекта и выдачи управляющих воздействий на исполнительные устройства. Контроллер должен гарантированно откликаться на изменения состояния объекта за заданное время.0
Для решения подобных задач применяются ОС реального времени. Такие операционные системы иногда называют детерминированными, под этим гарантированный отклик за заданный промежуток времени. Большинство микропроцессорных устройств используют механизм прерываний работы процессора. В ОС реального времени, в отличие от ОС общего назначения, прерываниям присвоены приоритеты, а сами прерывания обрабатываются за гарантированное время.
Выбор ОС зависит от жесткости требований реального времени. Для задач, критичных к реакции системы управления, в настоящее время применяются такие операционные системы реального времени, как OS-9, QNX, VxWorks. В системах с менее жесткими требованиями к реальному времени возможно применение версий Windows NT/CE, точнее их расширений реального времени.
Ими оснащены программно-технические средства верхнего уровня АСУТП, представленные персональными компьютерами (ПК) разной мощности и конфигурации - рабочие станции операторов/диспетчеров и специалистов, серверы баз данных и т.д.
Второй тип ПО, необходимый для функционирования системы управления является прикладное программное обеспечение.
Существует два пути разработки прикладного программного обеспечения систем управления:
1. создание собственного прикладного ПО с использованием средств традиционного программирования;
2. использование для разработки прикладного ПО существующих инструментальных средств.
Программные средства верхнего уровня АСУТП (SCADA-пакеты) предназначены для создания прикладного программного обеспечения пультов контроля и управления, реализуемых на различных компьютерных платформах и специализированных рабочих станциях.
SCADA - пакеты позволяют при минимальной доле программирования на простых языковых средствах разрабатывать многофункциональный интерфейс, обеспечивающий оператора/диспетчера не только полной информацией о технологическом процессе, но и возможностью им управлять.
Сейчас на российском рынке присутствует несколько десятков SCADA-пакетов, обладающих практически одинаковыми функциональными возможностями. Каждый SCADA-пакет является по-своему уникальным, и его выбор для конкретной системы автоматизации, является одним из самых актуальных вопросов при разработке АСУТП.
Наиболее популярные в России SCADA-пакеты.
1. Trace Mode/Трейс Моуд (AdAstrA) - Россия;
2. InTouch (Wonderware) - США;
3. FIX (Intellution ) - США;
4. Genesis (Iconics Co) - США;
5. Factory Link (United States Data Co) - США;
6. RealFlex (BJ Software Systems) - США;
7. Sitex (Jade Software) - Великобритания;
8. Citect (CI Technology) - Австралия;
9. WinCC (Siemens) - Германия;
10. RTWin (SWD Real Time Systems) - Россия;
11. САРГОН (НВТ - Автоматика) - Россия;
Программное обеспечение типаSCADAпредназначено для разработки и эксплуатации автоматизированных систем управления технологическими процессами.
Аварийное сигнализирование и отработка аварийных ситуаций в технологическом процессе в большинстве SCADA-систем выделяются в отдельный модуль с наивысшим приоритетом. Надежность же системы управления достигается за счет горячего резервирования.
Можно зарезервировать все: сервер, его отдельные задачи, сетевые соединения и отдельные (или все) связи с аппаратурой. Резервирование происходит по интеллектуальному алгоритму: чтобы не создавать удвоенную нагрузку на сеть, основной сервер взаимодействует с аппаратурой и периодически посылает сообщения резервному серверу, который сохраняет в памяти текущий статус системы. Если основной сервер выходит из строя, резервный берет управление на себя и работает до тех пор, пока основной не приступит к работе. Сразу после этого базы данных основного сервера обновляются данными резервного. И управление возвращается основному серверу.
SCADA является эффективным инструментом для проектирования систем управления, к его преимуществам которого можно отнести:
1. высокую степень автоматизации процесса разработки системы управления;
2. участие в разработке специалистов в области автоматизируемых процессов;
3. реальное сокращение временных, и финансовых затрат на разработку систем управления.
ПО контроллера определяет, какие из выходов будут под напряжением и какие входные условия нужны для любых изменений. Управляющая программа аналогична схеме работы физического реле, но физически нет ни реле, ни проводов, ни катушек. Все эти элементы – мнимые. ПО разрабатывается и просматривается на ПК, соединенном с интерфейсом контроллера. Основой управляющей программы служат логические выражения, состоящие из операндов и переменных. Также программа состоит из операторов. Операторы – это команды языка программирования.