CC BY
65
УДК 65.011.56
Е. В. Абзальдинова, Н. Н. Абрамов, И. В. Григорьева, А. В. Толмачева, А. Ю. Шарифуллина
МОДЕРНИЗАЦИЯ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ТОННЕЛЕПРОХОДЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА «АЙСЫЛУ»
Ключевые слова: программное обеспечение, SCADA-программа, SCADA-пакет PcVue.
Проведена модернизация программного обеспечения тоннелепроходческого комплекса «АИСЫЛУ», что позволило оптимизировать процесс контроля основных производственных параметров за счет реализации основных функций, возлагаемых на SCADA-систему: сбор данных о контролируемом технологическом процессе; управление технологическим процессом.
Keywords: software, SCADA-software, SCADA-package PcVue.
The modernization of the tunnel boring software complex "Aisilu " have been carried out. That optimized the control of the main operating parameters through the implementation of the basic functions entrusted to the SCADA-systems: data collection about the controlled technological process; technological process control.
Введение
На сегодняшний день тоннелепроходческие комплексы (ТПК) представляют собой комплекс сооружений, предназначенных для проходки тоннелей в необходимых количествах, требуемого качества и за требуемое время [1].
АСУ ТП характеризуются внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале применение микропроцессоров, использование на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, методов и моделей исследования операций и, наконец, диспетчерское управление на основе автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов (SCADA-систем).
SCADA-системы - это новое направление автоматизации производственных процессов и производств на базе средств вычислительной техники и специализированного программного обеспечения. SCADA - процесс сбора информации реального времени с удаленных точек (объектов) для обработки, анализа и возможного управления удаленными объектами. Требование обработки реального времени обусловлено необходимостью доставки (выдачи) всех необходимых событий (сообщений) и данных на центральный интерфейс оператора (диспетчера). В то же время понятие «реального времени» отличается для различных SCADA-систем.
В настоящей работе задача контроля и управления оборудованием ТПК решена посредством разработки системы оперативно-диспетчерского контроля и управления ТПК на базе SCADA-системы PcVue компании ARC Informatique.
Цель и назначение системы
Целью разработки системы автоматизации является модернизация программного обеспечения ТПК «Айсылу», обеспечивающая:
1. русификацию программного обеспечения;
2. расширение функциональных возможностей программного обеспечения по сравнению с существующей системой;
3. повышение уровня надежности работы и живучести технологического оборудования и средств автоматизации;
4. снижение трудозатрат на техническое обслуживание и ремонт за счет введения в программное обеспечение учета времени работы оборудования.
5. ввод в программу системы видеонаблюдения за зоной выгрузки грунта со шнека и наблюдения за ленточным конвейером.
6. ввод в программу возможности ручного регулирования на узле пеногенерации.
7. ввод в программу управления электромагнитными клапанами в системе воздухоподготовки.(сброс конденсата с ресивера).
8. добавление в существующие мнемосхемы показаний датчиков и элементов управления, основываясь на пожеланиях обслуживающего персонала
Описание БОДОД-программы
Прикладное программное обеспечение систем состоит из программ визуализации технологической информации в дисплейном пульте оператора и программ контроля и управления, реализуемых в контроллерах системы. В настоящее время эти программы создаются для дисплейных пультов операторов путем конфигурирования из готового набора графических объектов (символов, изображений) с использованием графических редакторов, а для контроллеров путем конфигурирования из набора математических, логических, управленческих программных модулей и использования специализированных простых не процедурных языков контроля и управления, рассчитанных не на программистов, а на специалистов по управлению. Ранее каждая фирма,
выпускающая микропроцессорные системы, использовала как правило свои собственные специальные конфигураторы и языки управления, работающие только в среде данной системы [2].
SCADA-пакет PcVue
При построении локально и глобально распределенных систем управления, в том числе с возможностью Интернет-доступа к информации в SCADA-системе, надо иметь в виду ряд существенных моментов. При такой конфигурации SCADA-система, как правило, не размещается в физически изолированной сети, и поэтому ее защита не должна строиться, исходя из этого предположения. Кроме того, для повышения эффективности управления подобными системами и оперативности принятия решений в рамках предприятия сеть SCADA-системы взаимодействует с корпоративной сетью, что влечет за собой необходимость надежной защиты информации при помощи средств контроля межсетевого доступа.
Построение распределенных систем
управления с помощью PcVue
SCADA-пакет PcVue с самого начала разрабатывался для создания систем диспетчерского контроля и управления различного масштаба, начиная от автономных операторских мест и заканчивая распределенными АСУ, в которых задействованы сразу несколько рабочих станций, объединенных в сеть с возможностями избыточности и безопасности. Архитектура клиент-сервер и обмен данными между станциями являются базисными технологиями для PcVue [3].
Когда PcVue применяется в сетевом многостанционном приложении, он использует базу данных с поддержкой удаленного доступа. Используя встроенную поддержку избыточности, PcVue позволяет гарантировать непрерывность сбора данных в случае отказа отдельных системных компонент. PcVue также поддерживает дублированные сети и для оборудования, подключенного к полевым шинам, и для станций PcVue. Каждый компонент и каждая станция в конфигурации имеют признак состояния достоверности, который позволяет упростить процесс диспетчеризации работоспособности системы в режиме реального времени.
Web-интерфейс в PcVue
PcVue включает набор web-сервисов (Web Services Toolkit) для облегчения создания web-портала и интеграции с другими приложениями предприятия, такими как MES, CMMS, SCM и ERP. Приложения электронного документооборота или web-портала предприятия могут взаимодействовать с историческими данными, тревогами и данными реального времени PcVue, используя сервисы пяти классов интерфейса PcVue Web Services. Они основаны на технологии XML/SOAP в рамках протокола HTTP или HTTPS и обмена зашифрованными данными (SSL v.2).
WebVue имеет два компонента:
1. WebVue-клиент, который выполняется виртуальной машиной Java в web-браузере с установленной средой Java Runtime и Java Plugin (что является типичной конфигурацией);
2. WebVue-сервер, который является составной частью PcVue. WebVue-сервер использует сервисы Microsoft IIS (Internet Information Services) версий 5.x, 6 и 7, а также полностью поддерживает управление правами пользователя и процессами аутентификации.
Централизованное управление конфигурированием
Задачи управления распределенными системами, состоящими из множества географически удаленных станций оператора, требуют от современных инструментов гарантии когерентности данных конфигурации и возможности их развертывания на всех станциях. Централизованное конфигурирование PcVue гарантирует управление и трассируемость различных версий приложений и их модификаций. Также поддерживается автоматическое обновление станций, которые составляют управляющую систему. При каждом запуске станции в сети PcVue автоматически выполняет проверку
непротиворечивости используемых версий.
Графические средства PcVue
Многие особенности выделяют новое поколение пользовательского интерфейса в PcVue: использование векторной графики, возможность импорта из программ CAD изображений и объектов 3D DirectX, вставка видеоклипов и элементов ActiveX с модифицируемыми во время выполнения свойствами, свободное вращение текста и графики, прозрачные цвета и т.д. Несколько представлений одной и той же мнемосхемы могут быть открыты одновременно в режимах рисования и исполнения (с использованием архитектуры Microsoft
Document/View). Функции, которые включают изменение масштаба, копирование, слоирование отображения, скроллинг внутри мнемосхем и объектное управление, предоставляют обширную область видимости для настройки отображения. В PcVue поддерживаются многоэкранные
конфигурации в качестве стандарта (до четырех экранов на PC).
Интеграция PcVue с другими системами
Dream Report - инструмент для интеграции. Пакет Dream Report компании Ocean Data Systems является первой в мире системой интеграции производственной информации и генерации отчетов, ориентированной на использование в области АСУ ТП. Он позволяет собирать информацию от устройств или различных систем управления предприятием, архивировать и обрабатывать ее единым легким в использовании и полностью интегрированным инструментом для отчетов. Концепция продукта основана на
интеграции модулей по сбору и записи данных, графического редактора и мощного генератора отчетов. Dream Report рекомендуется в качестве основного генератора отчетов для систем автоматизации, использующих PcVue, и включен в базовую поставку PcVue 8.2 [4].
Описание процесса модернизации
Программное обеспечение поставляемое для управления и контроля ТПК изначально было выполнено в англоязычном интерфейсе, русский интерфейс не был реализован в проекте. Во время эксплуатации возникла необходимость русского интерфейса (Рис. 1).
РОТОР î! | СМАЗКА по.цтипмсу] | СМАЗКА j ¡ЕЛОКОУКЛАДЧЮс| | АРТИКУЛЯЦИЯ | | ПЕЦ Щ | 11ДИК
ЩЮТРШДСТВО | | МАСТИКА | | МАСЛЯНЫЙ БАК | | РАСТВОР | [" ВОДА | [ АНАРШ1 | ГЛАВНОЕОКНО
Рис. 1 - Основной экран после перевода
В процессе эксплуатации
тоннелепроходческого комплекса возникла необходимость модернизации некоторых мнемосхем, в частности: введение ручного регулирования на узле пеногенерации. Данная необходимость была вызвана тем, что во время проходки возникают внештатные ситуации, когда требуется ручное регулирование расхода пенного реагента и воздуха. Например, когда происходит засорение выходных отверстий для подачи готовой смеси в зону разработки грунта или требуется только подача воздуха или только подача пенного реагента. В автоматическом режиме данные функции недоступны.
Следующим этапом модернизации ПО был ввод в программу учет времени работы оборудования, который был нужен для составления графиков планово-предупредительных ремонтов оборудования. Учет позволил более точно знать какое время было отработанно и какой вид ремонта требуется: (профилактический или замена деталей оборудования) [5].
На следующем этапе модернизации ПО было введение мнемосхемы воздухоподготовки и управление электромагнитными клапанами на сбросе конденсата с ресивера.
На мнемосхеме (рис. 2) оператор ТПК может наблюдать температуру воздуха на выходе с компрессора и давление воздуха в ресивере.
Рис. 2 - Мнемосхема воздухоподготовки
При необходимости нажатием на кнопки СБРОС произвести сброс сконденсировавшейся влаги из резервуара ресивера. В автоматическом режиме сброс конденсата происходит через заданное время (в зависимости от влажности и температуры окружающего воздуха). Если компрессор не работает или давление в ресивере меньше 1 бара, то сброс конденсата не происходит. Так же в ПО было предложено ввести мнемосхему видеонаблюдения за зоной выгрузки грунта со шнека на ленточный конвейер и прохождением выгруженного грунта по ленточному конвейеру. Видеонаблюдение позволяет оператору ТПК видеть качество и количество, выгружаемого со шнека на ленту конвейера грунта.
Заключение
СКАДА-система PcVue широко применяется в различных областях, таких как управление технологическими процессами, водоснабжение, управление инфраструктурами, энергетика. Интерфейс разработчика и пользователя в PcVue может быть сконфигурирован для работы на русском языке.
Проведенная модернизация программного обеспечения ТПК позволила оптимизировать процесс контроля основных производственных параметров за счет реализации основных функций, возлагаемых на SCADA-систему:
- сбор данных о контролируемом технологическом процессе;
- управление технологическим процессом, реализуемое ответственными лицами на основе собранных данных и правил (критериев), выполнение которых обеспечивает наибольшую эффективность и безопасность технологического процесса.
Литература
1. Рекомендации по выбору тоннелепроходческих комплексов с активным пригрузом забоя при строительстве тоннелей в сложных
инженерногеологических и градостроительных условиях / Под ред. В.Ф. Бочарова, С.Н. Власова. М.: ТАР, 2004. 95 с.
2. Андреев Е.Б., БСАБА-системы: взгляд изнутри / Е.Б. Андреев, Н.А. Куцевич, О.В. Синенко // М.: Издательство «РТСофт», 2004. - 176 с.: ил.
3. Компания «ФИОРД» (официальный дистрибьютор РсУие в России) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.fiord.com/, свободный. - Проверено 21.05.2012.
4. Зеленко О.В. и др. Актуальность применения системы промышленной безопасности Prosafe-RS/ Зеленко О.В, Климанова Е.Ю., Нургалиев Р.К., Перевощиков Е.Н. Вестник КНИТУ. - 2013. №5. - с.280-282.
5. Пьявченко Т.А. Проектирование АСУТП в SCADA-системе. - Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2007.
© Е. В. Абзальдинова - ст. препод. каф. АССОИ КНИТУ, abz.kati@gmail.com; Н. Н. Абрамов - магистрант той же кафедры; И. В. Григорьева - асс. той же кафедры, ira_grigoreva@inbox.ru; А. В. Толмачева - ст. препод. каф. ЭЭ КНИТУ; А. Ю. Шарифуллина - асс. каф. САУТП КНИТУ, albina.040491@gmail.com; С. Э. Мамедов - выпускник каф. АССОИ КНИТУ, abz.kati@gmail.com.
© E. V. АЬ/аГШпоуа - Assistant professor of the Automated Data Acquisition and Processing Systems department, KNRTU, abz.kati@gmail.com; N. N. Abramov - Postgraduate of the Automated Data Acquisition and Processing Systems department, KNRTU; 1 V. Grigor'eva - assistant of the Automated Data Acquisition and Processing Systems department, KNRTU, ira_grigoreva@inbox.ru; A. V. Tolmacheva- Assistant professor of the Electric Operations and Engineering department, KNRTU; A. U. Sharifullina - assistant of the Process Automation and Control department, KNRTU, albina.040491@gmail.com.
