Теория принятия решений

Развитие информационных технологий в области промышленной автоматизации. Применение SCADA-технологий. Алгоритм определения наилучшей SCADA–системы. Сбор данных и передача управляющих воздействий. Программный продукт, открытые программные интерфейсы WinCC.
Краткое сожержание материала:

Курсовая работа

По дисциплине «Теория принятия решения»

Екатеринбург, 2007

1. Описание проблемы

ООО «Уралмаш - Метоборудование» является разработчиком и поставщиком технологического оборудования для металлургических компаний. В нашем случае компании необходимо создать Систему диагностики ковочного пресса усилием 60 МН для ОАО «Корпорация ВСМПО - АВИСМА».

Система диагностики необходима для регистрации величины нагружения колонн и базовых деталей и прогнозирования тенденции изменения напряжений в них, а также для контроля работоспособности узлов и деталей пресса.

Применение SCADA-технологий для нашей АСУТП позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации. Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI), предоставляемого SCADA - системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность "рычагов" управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т. д. - повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.

На современном уровне развития информационных технологий в области промышленной автоматизации уже ни у кого не возникает вопрос о необходимости систем диспетчерского управления и сбора данных -- SCADA-систем (Supervisory Control And Data Acquisition). Теперь перед пользователями стоит другая проблема: какую SCADA-систему выбрать? На российском рынке сейчас достаточно активно продвигается более десятка различных систем и рекламно-технические материалы каждой компании-производителя убедительно доказывают, что именно их SCADA наилучшим образом удовлетворит все потребности заказчика.

Следует отметить, что концепция SCADA, основу которой составляет автоматизированная разработка систем управления, позволяет решить еще ряд задач, долгое время считавшихся неразрешимыми: сократить сроки разработки проектов по автоматизации и прямые финансовые затраты на их разработку, поэтому проблема выбрать SCADA-системы, применение которой будет наиболее эффективно для нашей Системы диагностики ковочного пресса актуальна.

2. Диагностика проблемы.

Результаты регулярно предпринимаемых попыток независимого (часто лишь внешне) и всеобъемлющего сравнения различных систем имеют очень ограниченную практическую ценность. Профессионалы знают, что детально ознакомиться со SCADA-системой, узнать все ее тонкости, ограничения, сильные стороны и недостатки можно лишь после многих месяцев ее интенсивного использования и нескольких реализованных в ней проектов. При этом компании-разработчики непрерывно усовершенствуют свои продукты, повышая производительность и эффективность, добавляя новые функциональные возможности и устраняя выявленные недостатки. Таким образом, пользователю приходится воспринимать отсутствие возможности полного и объективного сопоставления всех представленных на рынке программных HMI-систем как объективную реальность. Это, однако, не мешает производить сравнительный анализ отдельных аспектов таких систем: функциональных возможностей, ресурсных требований, удобства использования, возможности работы в реальном времени и т.п.

К сожалению, отсутствуют методики определения надежности SCADA-систем, хотя важность этого критерия составляет, по оценкам специалистов, около 70 %. Косвенными показателями надежности пока считается количество инсталляций.

Рисунок 1 - Алгоритм определения наилучшей SCADA-системы

Немаловажной стороны SCADA-систем является их открытость. Открытость программных комплексов уже расценивается не как их преимущество, а как априорное требование. Открытость SCADA-систем не является самоцелью или данью модной тенденции. Основной причиной, по которой открытая система всегда является более предпочтительной, чем закрытая -- это неизбежная функциональная ограниченность любого, даже очень большого и универсального программного продукта. Ни один программный комплекс в принципе не может удовлетворить всех потребностей пользователей, т.к. всегда найдется экзотичный контроллер, для которого не подходит ни один из сотен предлагаемых разработчиком драйверов ввода-вывода, и всегда найдется уникальная программа, с которой абсолютно необходимо наладить взаимодействие, но которая не имеет ни одного из общепринятых интерфейсов. В качестве конкретного примера можно привести часто возникающую задачу связи SCADA-системы с интеллектуальными источниками бесперебойного питания Smart-UPS. Каждый производитель UPS предоставляет свою уникальную программу, получить от которой данные из SCADA-системы иногда очень непросто, если вообще возможно.

Не менее важно и то обстоятельство, что концепция открытости делает SCADA-систему независимой от производителя аппаратного обеспечения, что стимулирует конкуренцию в этой области рынка. К примеру, пользователь, имеющий контроллеры SIMATIC вовсе не обязан приобретать "родную" SCADA-систему Siemens -- WinCC, он вправе предпочесть широкоизвестный InTouch, хотя на практике большинство заказчиков не желает рисковать и по-прежнему часто покупает "все в одном флаконе".

Значимость SCADA-систем обусловлена необходимостью их интеграции с программными системами как нижнего, так и верхнего уровней иерархии.

Сбор данных и передача управляющих воздействий являются неотъемлемыми функциями SCADA, поэтому разработчики прилагают максимум усилий для того, чтобы в состав их систем было включено достаточное количество драйверов для легкого подключения большинства известных контроллеров и устройств интеллектуальной периферии. Это расширяет круг потенциальных пользователей системы и дает большую свободу действий системным интеграторам. Некоторые производители SCADA-систем пытаются ее облегчить, например, Siemens предлагает специальный пакет для создания пользовательских канальных драйверов -- CDK (Channel Development Kit). Во-вторых, возможно имеет смысл написать интерфейсную программу, самостоятельно общающуюся с устройством и записывающую необходимую информацию напрямую в SCADA-систему. В-третьих, можно попытаться найти или купить ПО, которое берет на себя ответственность за взаимодействие с данной конкретной аппаратурой, представляя SCADA-системе какой-либо стандартный интерфейс для доступа к данным. Многие производители аппаратного обеспечения в комплекте со своими изделиями поставляют серверы DDE (Dynamic Data Exchange) или OPC (OLE for Process Control).

Даже у открытости ПО есть своя оборотная сторона. Во-первых, наличие большого числа интерфейсов данных и API автоматически делает систему более уязвимой. Во-вторых, в проблемах при использовании абсолютно закрытой системы может быть виноват либо пользователь, либо разработчик. Поиск же причин ненормального поведения системы, включающей программные компоненты десятка независимых производителей, может оказаться долгим и утомительным занятием.

Уделив 10 минут при выборе SCADA-системы оценке открытости рассматриваемых продуктов, Вы сможете сэкономить человеко-месяцы труда инженеров, программистов и пуско-наладчиков.

3.Оценка альтернатив

SCADA-система WinCC

Для визуализации и управления технологическими процессами специалисты предпочитают использовать стандартные решения. В большинстве проектов применяется SCADA-система WinCC фирмы Siemens.

WinCC - это мощная универсальная SCADA-система, предназначенная для работы с контроллерами любых производителей. WinCC занимает первое место по продажам в Европе и второе - в мире.

Одним из важнейших факторов, влияющих на популярность той или иной системы в России, является наличие документации на русском языке, возможность получения технической поддержки и обучения. Именно поэтому фирма Siemens всегда стремилась к созданию технических центров не только в Москве и Санкт-Петербурге, но и в регионах России.

WinCC может обмениваться данными с другими IT-решениями, используя стандартизованные интерфейсы, например, с уровнями MES и ERP приложений (например, система SAP) или с такими приложениями, как Microsoft Excel.

Открытые программные интерфейсы WinCC позволяют вам создавать и встраивать свои программы для управления процессом и данными процесса.

WinCC позволяет создавать проекты наиболее точно удовлетворяющие требованиям вашего процесса. Широкий спектр возможностей проектирования поддерживает создание разнообразных систем, от однопользовательских и систем с архитектурой клиент-сервер до распределенных резервированных систем с несколькими серверами. созданная конфигурация

WinCC может быть изменена впоследствии в любое время и это изменение не вызовет конфликта с существующими проектами.

WinCC - это совместимая с работой в Интернете система человеко-машинного интерфейса, которая позволяет реализовывать клиентские решения базе web, а также решения, использующие технологию “Тонкий клиент”

В настоящее время используется последняя версия данного пакета - WinCC 6.0. Ключевыми особенностями WinCC 6.0 являются:

масштабируемость - от недорогих однопользовательских систем со 128 внешними тегами до крупных распределенных систем с поддержкой до 12 дублированных серверов (до 64000 тегов на каждом) и 32 клиентов;

высокопроизводительная система архивации...