Зареалье

Краткое описание отечественной SCADA-системы “GSM-control”, построенной на базе web-технологии и широко применяющей для сбора данных протоколы сетей общественного доступа (Интернет, GSM-сети сотовых операторов).

SCADA-система “GSM-control” разработана в 2005-2006 гг. в московской компании “Зареалье” в партнерстве с финской фирмой FF-Automation Oy, широко известной своими программируемыми контроллерами марки Autolog. В связи с тем, что финский партнер решает задачи автоматизации крупных территориально распределенных объектов, изначально ставилась задача разработать SCADA-систему, способную осуществлять сбор, обработку и накопление данных от нескольких сотен удаленных терминальных контроллеров. Например, проекты по удаленному контролю системы катодной защиты нефтепроводов, успешно реализуемые финской компанией в странах Ближнего Востока, характеризуются количествами удаленных контроллеров 1500 – 2500 шт.

При таких количествах удаленных терминалов особое значение приобретает удобство настройки системы. Если необходимы рутинные операции по настройке операций сбора и накопления данных от нескольких тысяч контроллеров, то процесс внедрения системы может растянуться на значительное время. С другой стороны, FF-Automation всегда пропагандировала более широкое применение SCADA-систем, выходящее за рамки традиционных нефтегазовой, химической и энергетической отрасли. В низкобюджетных отраслях экономики также возможен значительный эффект от применения SCADA-систем и удаленных терминалов по сбору информации. Однако, на пути их применения встают проблемы сложности настройки и конфигурации программного и аппаратного обеспечения центральных серверов SCADA-систем.

Таким образом, главным требованием к вновь разрабатываемой SCADA-системе стала простота во всех аспектах использования:

• простота настройки терминальных контроллеров;
• простота настройки сервера;
• простота настройки экранов для представления информации;
• простота интеграции с прочим программным обеспечением;
• и конечно, простота в использовании для оператора.

Таковы предпосылки создания SCADA-системы “GSM-control”. Отметим, что помимо постановки общих требований и согласования протоколов обмена данными с терминальными контроллерами Autolog, вся работа по проектированию и разработке SCADA-системы произведена специалистами ООО “Зареалье”. Разработка произведена на партнерской основе, и программным продуктом совместно владеют обе компании: FF Automation и “Зареалье”. В результате получена система, реализующая следующие основные функции:

• сбор данных с удаленных терминальных контроллеров;
• сохранение данных в промышленных СУБД (SQL);
• анализ данных на наличие признаков пороговых значений (по уровню сигнала и по динамическим параметрам цифровой обработки сигнала);
• формирование экстренных сообщений для операторов при возникновении пороговых значений;
• прием экстренных сообщений от удаленных терминальных контроллеров;
• маршрутизация экстренных сообщений в системы управления технической поддержкой (trouble tickets), электронную почту и SMS-сообщения;
• отображение данных от удаленных терминальных контроллеров в табличной и графической форме;
• агрегация данных от нескольких удаленных терминальных контроллеров и отображение на экране в табличной и графической форме;
• представление данных в виде мнемосхем (с использованием эффектов анимации);
• представление данных на геоинформационных картах;
• представление экстренных сообщений на геоинформационных картах;
• передача команд от оператора на удаленный терминальный контроллер;
• поиск и экспорт информации;
• реализация многочисленных сервисных функций.

Для хранения данных в системе может использоваться любая промышленная СУБД из перечисленных: Oracle, MS SQL Server, IBM DB2, SyBase. Кроме того, система может использовать СУБД с открытым кодом: MySQL, PostgreSQL. Данные от отдельных удаленных терминальных контроллеров хранятся в отдельных SQL-таблицах с простой структурой, что позволяет интегрировать в одной SCADA-системе данные, полученные от разнородных систем первичного сбора информации. В то время, как оперативные данные хранятся в SQL-таблицах, архивные данные преобразуются в компрессированные текстовые файлы, доступные для сохранения на долговременных носителях, а также для восстановления в оперативном доступе. При этом восстановление данных из архива происходит прозрачным образом для пользователя, не требуя от него никаких специальных действий.Само приложение реализовано в виде web-сервера на базе современной системы разработки приложений Ruby on Rails. Приложение разработано в строгом соответствии с объектно-ориентированным шаблоном проектирования MVC (model-view-controller), что гарантирует его высокую надежность и пригодность к длительному сопровождению различными коллективами программистов. Пользовательский интерфейс реализован с помощью современных динамичных компонентов AJAX, которые приближают интерфейс web-приложения к уровню пользовательского интерфейса программ Windows. Помимо динамичного интерфейса AJAX реализован интерфейс для доступа к оперативным данным (результатам измерений и экстренным сообщениям) с мобильных устройств по технологии WAP.

За счет применения технологии Ruby on Rails система легко масштабируется на кластерные серверы под управлением Linux, Unix и Windows. С типичной для SCADA-систем нагрузкой (до 64 одновременно работающих пользователей) легко справляется и единичный web-сервер. В то же время, при значительном количестве удаленных терминальных устройств возрастает нагрузка на СУБД, поэтому в крупных проектах рекомендуется применять промышленные СУБД, допускающие репликацию и масштабирование на высокопроизводительные аппаратные средства.

Типовой экран представления информации от удаленного терминального контроллера генерируется автоматически:

Типовой экран представления информации от удаленного терминального контроллера представлен на рисунке. Этот экран формируется системой автоматически, как только будет настроено описание данных, поступающих от контроллера. В левой части окна находится “дерево контроллеров”, т.е. иерархическое меню выбора объектов управления. Иерархию можно задавать произвольно, например, объединяя контроллеры по территориальному или функциональному признаку.

Иерархическое меню контроллеров позволяет быстро получить доступ к необходимым данным. При этом общее количество контроллеров может измеряться тысячами, но на быстродействии системы это не сказывается. Необходимые участки “дерева” динамически загружаются с сервера по мере необходимости.

При выборе контроллера в иерархическом меню, в правой части экрана отображается стандартная страница, которая содержит следующие элементы:

• графическое представление измеряемых значений;
• табличное представление измеряемых значений;
• список экстренных сообщений от данного контроллера (с возможностью “отреагировать” т.е. отметить о прочтении оператором);
• сервисные ссылки (позволяют перейти на страницы поиска и экспорта информации, подачи команды контроллеру, удаленного программирования, списка событий, списка файлов-приложений к контроллеру и т.п.)

Графическое представление измеряемых значений легко настраивается и включает три различных вида графиков. Операции масштабирования и “автозахвата” данных при наличии пропусков во входных данных также реализованы.

Помимо автоматической генерации страниц, SCADA-система “GSM-control” позволяет индивидуально настраивать мнемосхемы для отображения состояния объектов управления, а также комплексные схемы, в которые агрегированы данные из многочисленных удаленных контроллеров.

На скриншоте показана мнемосхема объекта управления. Совместно с мнемосхемой отображается и список активных экстренных сообщений оператору (в правой части экрана). Имеется возможность проследить изменения отдельных величин в динамике на мини-графике.

Все функции построения мнемосхем реализованы на базе технологии Macromedia Flash. Flash предлагает мощную инструментальную среду для разработки мультимедийных элементов для Интернет-сайтов. При внедрении SCADA-системы “GSM-control” специалисты могут пользоваться всем богатством возможностей Flash в области графического представления, анимации, звукового сопровождения и спецэффектов (возможно, не все из перечисленного окажется востребованным в отрасли промышленной автоматизации).

Отказ от создания собственной системы графической разработки мнемосхем позволил авторам SCADA-системы “GSM-control” сэкономить время и предоставить проектировщикам систем полнофункциональный инструмент, далеко превосходящий по своим возможностям большинство “конструкторов экрана” SCADA-систем.

Для интеграции технологии Flash со SCADA-системой “GSM-control” предпринят ряд специальных мер:

- при вызове модуля Flash ему передаются необходимые значения отображаемых параметров, уровень доступа пользователя (позволяющий отключить в модуле Flash те компоненты, которые не разрешены данной категории пользователей) и другие динамические параметры;

- разработана библиотека компонентов для Flash, которая содержит типовые графические образы (шкала измерительного прибора, градусник, мини-график, кнопки управления, сигнальные лампы) для построения красивых и информативных мнемосхем.

В результате получилось web-приложение, не требующее установки каких-либо программ на рабочие места пользователей, и обладающее графическими возможностями и пользовательским интерфейсом, характерным для настольных графических программ визуализации данных. Доступ к системе для авторизованного пользователя возможен с любого компьютера через web-броузер, включая портативные компьютеры и мобильные телефоны.

Опубликовано 01.09.2006 14:48 и размещено в рубрике GSM Контроль. Подпишитесь на RSS 2.0 ленту комментариев этого сообщения. Вы можете оставить комментарий или trackback со своего сайта.