Wizcon - интегрированная среда АСУ ТП

Сергей Золотарев

В течение долгого времени я считал, что для АСУ ТП пригодны только операционные системы реального времени (такие, как QNX) и SCADA-пакеты на их основе (RealFlex, Sitex). Однако сейчас появился целый класс приложений, не требующих “жесткого” реального времени, в которых с успехом могут применяться офисные ОС и SCADA-пакеты, разработанные для них. Если проанализировать зарубежный рынок таких систем, то нельзя не обратить внимания на появление нового сильного “игрока” на этом поле - пакета Wizcon, являющегося не просто SCADA-системой, а интегрированной средой. О высоком качестве этого продукта говорит, например, то, что одна из его составляющих, Wizcon for Internet, получила сертификат соответствия от Sun Microsystems как на 100% удовлетворяющая языку Java. Интересно, что такой сертификат для SCADA-системы выдан впервые. Несмотря на то что Wizcon пока практически неизвестен в России, в мире он весьма популярен: установлено более 3500 систем с 20 000 операторских мест.

Интегрированная среда Wizcon, разработанная израильской фирмой PC Soft International (www.pcsoftintl.com), представляет собой совокупность взаимосвязанных программных средств, которые на современном уровне решают многообразные задачи АСУ ТП. Wizcon включает в себя следующие компоненты: SCADA-пакет Wizcon; WizPLC - средство программирования контроллеров в стандарте IEC 1131-3; WizSQL - средство интерактивного доступа к базам данных; Wizcon for Internet - ПО доступа к SCADA-системе по Internet/intranet; WizSQC - пакет статистической обработки; WizView - средства простого мониторинга (без управления).

Wizcon является многоплатформной системой, реализованной для Windows NT/ Windows 95, OS/2 Warp и MS DOS. Однако наиболее перспективной, на мой взгляд, является реализация Wizcon 7 для Windows NT. Wizcon 7 - это полностью 32-разрядная программа, использующая все преимущества Windows NT. В ее внутренней архитектуре реализованы многозадачный режим и многопоточные механизмы. Обмен данными между модулями Wizcon базируется на протоколе событий. Система Wizcon никогда не предпринимает ненужного сканирования базы данных реального времени. Только когда некоторые данные (теги или тревоги) изменяют состояние или значение, ядро WizPro посылает обновления другим клиентам. Такая клиент-серверная архитектура позволяет оптимизировать ресурсы компьютера и процесс обработки, достигая высокой производительности даже в больших системах, построенных на базе Wizcon. Например, Wizcon способен регистрировать до 10 000 одновременных изменений данных и статусов тревоги. Ядром системы является компонент WizPro, который обеспечивает унифицированные интерфейсы для взаимодействия различных частей интегрированной среды: VPI - виртуальный интерфейс контроллеров; VNI - виртуальный сетевой интерфейс, базирующийся на стандартных сетевых протоколах (NetBIOS, IPX/SPX, TCP/IP); VFI - виртуальный файловый интерфейс, связывающий Wizcon с внешними приложениями и поддерживающий различные форматы; интерфейсы SQL/ODBC, обеспечивающие доступ к СУБД (например, Oracle и Sybase).

Кроме того, Wizcon - представляет собой открытую систему, которая поддерживает более 100 функций API (прикладного интерфейса программирования). API Wizcon можно использовать в программах на Visual Basic и Си++ в тех случаях, когда требуется интегрировать Wizcon с имеющимся программным обеспечением, или применять для реализации специфических функциональных требований и алгоритмов конечных пользователей. Система поставляется с пакетом разработки (Software Development Toolkit), включающим библиотеки, примеры и онлайновую документацию для Visual Basic и Си++. Такая открытость позволяет удовлетворить даже очень сложные запросы конечных пользователей и обеспечить изящные программные решения.    

Графический интерфейс

Как при работе с любым ПО в среде MS Windows (95/NT), первое, на что обращает внимание пользователь, это графические возможности пакета (см. рис. 1). Функции рисования Wizcon базируются на векторной графике, позволяющей реализовать мультипликацию и те преобразования, которые невозможны в растровой графике, такие, как вращение, заполнение полигональных объектов любой формы, масштабирование, и прочие. Пространство для рисования Wizcon, значительно превосходящее размер экрана, позволяет показать весь процесс и даже целый завод на одной картинке.

Рис. 1. Векторная графика пакета Wizcon позволяет создавать

на экране достаточно сложные объекты

Благодаря гибкому подходу к графическому представлению объекта, реализованному в Wizcon, упрощаются разработка и модификация изображения: все изменения можно делать на одной большой картинке. Для того чтобы двигаться по картинкам (образам), всю картинку в Wizcon можно разбить на зоны и легко и быстро переключаться между ними. Как только картинка загружается в память, переключение между зонами происходит без задержки, не требуя загрузки новой графики с жесткого диска. Например, очень полезной является функция масштабирования графических изображений (Zoom). Во многих приложениях оператору нужно предоставить общий план завода, содержащий лишь наиболее важные детали о происходящей деятельности. Когда обнаруживается какая-либо проблема или требуется вмешательство оператора, он должен увеличить масштаб отображения интересующей части завода, чтобы предпринять соответствующие действия. Это легко осуществимо с использованием динамического изменения масштаба и слойной структуры образов Wizcon. Динамическое изменение масштаба дает возможность представлять оператору дополнительные параметры и детали всякий раз, когда он меняет масштаб. Этот подход упрощает взаимодействие с системой и позволяет оператору быстро реагировать на аварийные ситуации. Для облегчения рисования и разработки графики Wizcon обеспечивает более 500 встроенных стандартных объектов (таких, как насосы, двигатели, клапаны и др.), которые могут применяться в любом приложении. Кроме того, пользователь может создать новые графические библиотеки или модифицировать стандартные объекты Wizcon.

Графические объекты Wizcon (группы) содержат не только графику, но и связанные с ними параметры конфигурации. Объект включает графику, мультипликацию, теги и определения тревог. При таком построении возможна разработка SCADA-приложений сверху вниз и создание стандартизированных и многократно используемых объектов. Эффективное использование графических библиотек Wizcon обеспечивает быструю разработку сложной графики и стандартизацию изображений. В едином рабочем пространстве можно открыть до 20 окон Wizcon, содержащих графические изображения, сводки тревог, диаграммы и отчеты. Все окна обновляются одновременно ядром Wizcon - WizPro. Пользователь может наблюдать любую комбинацию графических изображений, сводок тревог и диаграмм, а при необходимости - создать и сохранить шаблоны таких сложных изображений, содержащие комбинации трендов, мнемосхем и сводок тревог. Wizcon обеспечивает высокую гибкость при отображении различных типов данных, как реального времени, так и исторических. Он также поддерживает онлайновые, исторические диаграммы и X - Y. В одном окне диаграммы может отображаться до 16 параметров с разрешением вплоть до 10 мс, причем оно может содержать данные как в реальном времени, так и исторические - за несколько дней и даже за месяц, а пользователь может переключаться между онлайновым, историческим и X - Y режимом.

Сигнализатор Wizcon (сводки тревог) допускает отображение тревог в реальном времени и по данным предыстории. Пользователю разрешено определять гибкие фильтры, чтобы отображать, сортировать или классифицировать тревоги согласно приоритету, зоне и другим параметрам. Текст тревог появляется динамически и включает данные в реальном времени для того, чтобы точно отобразить параметры процесса в момент наступления тревоги. Одно и то же окно сигнализатора может отобразить онлайновые и исторические тревоги, а оператор может переключаться между этими двумя режимами.    

Сети и права доступа

Wizcon обеспечивает продуманный механизм разграничения доступа, допускающий до 32 рабочих групп и до 500 индивидуальных пользователей. Этот механизм позволяет установить права их доступа к тому или иному приложению. Привилегированные пользователи, имеющие доступ к ключевым параметрам процесса, могут изменять конфигурацию системы, тогда как непривилегированные имеют к ним ограниченный доступ и модифицировать конфигурацию системы не имеют права.

Сетевая архитектура Wizcon позволяет постепенно строить и расширять приложение Wizcon. Отдельные станции подключаются к сети без какого-либо изменения в конфигурации приложения. В сетевой конфигурации теги и тревоги доступны на всей сети. Например, сигнал поступления тревоги можно подтвердить с любой станции сети, значения точек БД (тегов) также можно отобразить и редактировать на любой станции. Поскольку сетевые объекты вроде тегов и сигналов тревог определены на главной станции SCADA, дублировать их определения на других сетевых станциях нет необходимости. Такой подход позволяет расширять сетевое приложение Wizcon и добавлять дополнительные рабочие станции с минимальными затратами труда и времени.

В систему встроен механизм “горячего” резервирования (hot-backup) для тех SCADA-приложений, которые требуют высокой надежности (рис. 2). Эта конфигурация Wizcon предназначена для повышения надежности систем с одной SCADA-станцией, куда подключены все ПЛК и внешние устройства. В таких конфигурациях без резерва любой отказ центральной SCADA-станции парализует всю систему. При обнаружении отказа на основной станции Wizcon автоматически переключается на резервную и продолжает обновление данных на других станциях сети. В результате обеспечивается целостность данных реального времени и исторических данных и предотвращается их потеря.

Рис. 2. Wizcon обеспечивает механизм “горячего” резервирования

Wizcon-сервер представляет собой специальный узел, позволяющий собирать данные с нижнего уровня управления заводом и передавать их в систему мониторинга Wizcon и в базу данных (рис. 3). Он предохраняет SCADA-узлы от перегрузки и увеличивает общую производительность системы. Являясь эффективным решением для крупномасштабного приложения, этот компонент дает возможность уменьшить стоимость системы в целом.

Рис. 3. Буферизация данных с помощью сервера Wizcon

повышает производительность всей системы

Программирование контроллеров

Рассмотрим вкратце другие составные части интегрированной среды Wizcon. WizPLC служит для интеграции средств программирования контроллеров и SCADA-приложений Wizcon в одну систему. С помощью этого инструмента SCADA Wizcon подсоединяется к шине, к которой подключены программируемые логические контроллеры, он позволяет разрабатывать управляющие логические программы на пяти языках программирования в стандарте IEC 1131-3 (см. рис. 4). Используя WizPLC, можно проектировать и многократно применять готовые функциональные блоки и алгоритмы во многих проектах, экономя время разработки и уменьшая количество ошибок. Это ПО выполняется под Windows NT в классе приоритета реального времени, гарантируя точное время сканирования и быстрый отклик. WizPLC поддерживает следующие популярные “полевые” шины: Profibus, Interbus-S, Device Net, CAN Open, SDS; в стадии разработки находятся Lonworks и FoundationFieldbus.

Рис. 4. WizPLC поддерживает пять стандартных (IEC 1131-3) языков программирования ПЛК

Wizcon for Internet обеспечивает для традиционного SCADA-приложения поддержку Internet/intranet. Этот модуль позволяет экспортировать картинки Wizcon и другие изображения в коде Java и отображать графику Wizcon с помощью любого Java-браузера вроде Microsoft Explorer или Netscape Navigator. Таким образом, инженеры и операторы получают возможность регистрироваться в SCADA-системе с любого удаленного компьютера, используя обычное Internet- или intranet-соединение, и наблюдать и управлять процессом через стандартный браузер.

WizSQL передает данные в реальном времени между Wizcon и любой DBMS-системой, использующей стандартные драйверы ODBC. Команды WizSQL могут быть сформированы с помощью стандартного редактора ASCII на основе синтаксиса SQL. Обычным синтаксисом SQL и событийно-управляемыми потоками данных обеспечиваются гибкие и мощные средства реализации SQL-транзакций для передачи данных в реальном времени и исторических данных в систему DBMS. Модуль WizSQL имеет встроенный механизм резервирования, который позволяет сохранять SQL-транзакцию на локальном диске в случае отказа DBMS-сервера. Он поддерживает следующие базы данных: Oracle, Informix, Ingress, SQL Server, DB/2, Access, dBase, FoxPro, Paradox, любые СУБД, совместимые с ODBC.

Очень важно то, что система поддерживает широкий спектр оборудования третьих фирм. В этом смысле Wizcon является одним из самых мощных пакетов. В таблице приведен сокращенный список стандартных коммуникационных драйверов Wizcon.

С автором статьи можно связаться по телефону: (095) 939-5872 или по адресу: root@nautsilus.ru.

                          Стандартные коммуникационные драйверы Wizcon