Совместное использование HMI и PAC

Системы управления развиваются в сторону большей автоматизации процессов, число контроллеров и интеллектуальных компонентов стремительно возрастает, что приводит к добавлению мониторинга процессов. В настоящий момент системы строятся на основе программируемых контроллеров автоматизации Programmable Automation Controllers (PAC), которые выполняют свои индивидуальные задачи (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Пример реализации программируемых контроллеров автоматизации

Чтобы увеличить модульность системы, необходимо разделить систему мониторинга и систему исполнения и принятия решений, разместив их на разных контроллерах, объединенных в общую сеть. Для централизованных систем сбора данных требуется наличие единого центра мониторинга и управления, а для распределенных сетей управления необходим другой подход. Системы управления развиваются в сторону большей автоматизации процессов, число контроллеров и интеллектуальных компонентов возрастает, что приводит к необходмости добавления мониторинга процессов. Cистемы строятся на основе программируемых контроллеров автоматизации PAC, которые выполняют свои индивидуальные задачи. Чтобы увеличить модульность системы, необходимо разделить систему мониторинга и систему исполнения и принятия решений, разместив их на разных контроллерах, объединенных в общую сеть. Если для централизованных систем сбора данных требуется наличие единого центра мониторинга и управления, то для распределенных сетей управления необходим другой подход.

PAC&HMI. Программируемые контроллеры автоматизации используются во многих отраслях промышленности. В дополнение к устройствам ввода/вывода, каждая ветвь системы содержит PAC для решения локальных задач. В течение времени параметры устройств ввода/вывода могут меняться часто, однако это не должно затрагивать изначально заложенных алгоритмов обработки. Достигается эта универсальность за счет введения PAC.

PAC могут быть установлены в одном производственном оборудовании, или же быть распределены в производственном пространстве. Центральная информационная база или система управления обеспечивают верхний уровень мониторинга, однако немедленный доступ к ним не всегда может быть обеспечен. PAC являются встраиваемыми компьютерами и не имеют собственного пользовательского интерфейса, что объясняет потребность в применении HMI в ключевых точках доступа для обеспечения полноты системы (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Объединение встраиваемого контроллера автоматизации PAC с пользовательским интерфейсом HMI

Семейства контроллеров CompactRIO и Compact FieldPoint являются примерами систем, которые требуют дополнительного аппаратного обеспечения для создания пользовательских интерфейсов. Сенсорные графические панели производства National Instruments (TPC-2006) являются оптимальным решением, соответствующим всем требованиям промышленного сектора. Разнообразие различных доступных интерфейсов подключения HMI обеспечивают легкость его интеграции в различные коммуникационные сети. HMI обеспечивает оператору прямой доступ к специфическим функциям контроллера или системы мониторинга.

Важным аспектом использования HMI и PAC является сеть передачи данных и ее топология. В настоящий момент существует большое число протоколов, передача данных по Ethernet, линиям последовательной связи или по беспроводным каналам. В последнее время все большей популярностью стал пользоваться Ethernet, который позволит строить большие разветвленные сети с применением как проводных, так и беспроводных технологий.

Функции и библиотеки для работы с TCP/IP, доступные в LabVIEW, позволяют пользователям произвести разработку сетевых распределенных приложений. Учитывая специфику распределенных систем, где запросы приходят асинхронно, требуя реакции с разными приоритетами, использование традиционной модели клиент/сервер себя не оправдывает. Наиболее оптимальное быстродействие и масштабируемость можно получить с использованием механизма Shared Variables, основанного на протоколе PSP и LabVIEW Touch Panel.

Рис.4.9. Конфигурация для управления операторской панелью

Интеграция операторских панелей HMI и PAC. Применение LabVIEW и Shared Variables в проекте позволяет использовать единое программное окружение для разработки ПО контроллеров реального времени и HMI операторских панелей. Для управления операторскую панель подключают к компьютеру через порт USB, а контроллер и компьютер объединяют в сеть через Ethernet (рис. 4.9)

4.7. Система Реального Времени CF-MNTR

Система CF-MNTR объединяет в себе свойства многозадачной СРВ с развитыми коммуникационными возможностями и системы типа SCADA. Коммуникационные возможности системы не накладывают никаких ограничений на оборудование связи и технологические контроллеры. Все аппаратно–зависимые свойства оборудования учитываются в очень простом сетевом драйвере (драйверах) нижнего уровня, создаваемом разработчиками АСУ ТП. Использование СРВ CF-MNTR при разработке и реализации комплексных АСУ ТП позволяет разработчикам применять в качестве аппаратного обеспечения любые средства (контроллеры, линии связи).

Использование СРВ CF-MNTR позволяет в короткие сроки разрабатывать, внедрять в производство и осуществлять надежную эксплуатацию программно-аппаратных комплексов, реализующих автоматизированные системы различного назначения которые характеризуются тем, что в них требуются:

- обеспечение средой выполнения прикладных программ возможностей удобной и эффективной работы со всеми системными ресурсами АСУ ТП (устройства, датчики, линии связи, диспетчеризация процессов и др.; независимость логики работы прикладных программ от аппаратной реализации разрабатываемой АСУ ТП) для обеспечения оптимальных условий разработки прикладных программ, что позволяет разрабатывать надежное и эффективное прикладное программное обеспечение с минимальными временными затратами;

- многозадачная среда выполнения для прикладных программ, реализующих логику контроля управляемыми объектами;

- описание логики работы алгоритмов управления и контроля объектов в терминах близких логике процессов на этих объектах;

- четкая иерархичная структура данных (внешних и внутренних), ориентированная на использование при построении АСУ ТП;

- одновременное использование разнородных каналов связи с контролируемыми объектами (специализированные ЛВС, ЛВС на основе протокола IPX, связь через COM порты, модемная связь и др.);

- жестко регламентированное время реакции на различные события, происходящие в контролируемой системе;

- возможность иерархичной структуры управления;

- возможность независимой работы отдельных подсистем;

- непрерывный и надежный функциональный самоконтроль как аппаратных и программных элементов системы, так и системы в целом;

- наличие разнообразных устройств отображения состояния системы (индикационные символьные и графические терминалы, табло, мнемосхемы);

- автоматическое ведение и хронометраж системных журналов;

Оптимальность реализации многозадачного ядра системы позволяет управлять технологическими процессами в реальном времени в прикладных программах, работающих непосредственно под управлением CF-MNTR. Система предоставляет разработчикам широкие возможности создания интерфейса взаимодействия с оператором и другие, необходимые средства создания SCADA систем (регистрация и обработка различных событий, управление приоритетами). Отладочные средства, имеющиеся в системе позволяют оптимизировать процесс реализации комплексной АСУ ТП на всех этапах ее создания (проектирование, макетирование, реализация, наладка). СРВ CF-MNTR имеет высокую безотказность в работе. Система не накладывет практически никаких ограничений на используемое оборудование. Возможность использования простых контроллеров и линий связи является одной из принципиальных характеристик системы.

Общая характеристика (для одного узла):

- общее число двоичных датчиков в системе - до 5000 ;

- общее число исполнительных устройств - до 3200;

- число независимых процессов, работающих одновременно - до 70;

- максимальное регламентируемое время реакции системы – не более 0.5сек (реальное время до 0,2сек).