SCADA-пакет PcVue як основа для створення
розподілених систем управління
А.
В. Паршиков, С. В. Золотарьов
У цій статті викладаються можливості
останньої версії SCADA-пакету PcVue v.8.2 компанії ARC Informatique як
основи для створення розподілених систем управління, а також описуються
закладені в PcVue способи забезпечення адекватного рівня безпеки і
надійності таких систем.
При побудові локально і глобально
розподілених систем управління, у тому числі з можливістю
Інтернет/Інтранет-доступу до інформації в SCADA-системі, треба мати на увазі ряд
істотних моментів. При такій конфігурації SCADA-система, як правило, не
розміщується у фізично ізольованій мережі, і тому її захист не може бути
будуватися, виходячи з цього припущення. Крім того, для підвищення
ефективності управління подібними системами та оперативності прийняття рішень в
рамках підприємства мережа SCADA-системи взаємодіє з корпоративною мережею,
що тягне за собою необхідність надійного захисту інформації за допомогою засобів
контролю мережевого доступу. І нарешті, дещо парадоксальне твердження:
чим більш відкритою і документованої є SCADA-система, тим більше
уразливою стає така система. Вразливість не обов'язково має на увазі
можливість ситуації повного краху SCADA-системи. Наприклад, SCADA-система може
бути фактично виведена з ладу в результаті надмірного навантаження, що спричиняє
за собою збій або неправильне функціонування системи через відмову в
обслуговуванні. Тому невипадково одним з найбільш важливих аспектів у
SCADA-системах є забезпечення інформаційної безпеки. Компанія ARC
Informatique стала однією з перших у світі серед постачальників SCADA-пакетів
підтримувати вимоги стандарту 21 CFR Part 11, розробленого FDA (United
States Food and Drug Administration). Стандарт 21 CFR Part 11 регламентує
використання електронних підписів та ведення електронних записів. Мета цього
стандарту - забезпечити реєстрацію всіх робочих умов, що впливають на
безпека, ефективність і якість кінцевих виробів, разом з
подробицями, пов'язаними з підтвердженням ідентичності оператора і поясненням
виконаних дій. Системи на базі SCADA-пакету PcVue можуть бути
налаштовані таким чином, щоб задовольняти вимогам стандарту 21
CFR Part 11. Однак розробник повинен розуміти, які дії допустимі в
Відповідно до цього стандарту, а які ні. Розробники PcVue роблять одну
дуже суттєве застереження: в кінцевому рахунку, гарантування виконання
вимог 21 CFR Part 11 є відповідальністю тих людей чи компаній,
які розробляють програму (тобто системного інтегратора).
Побудова розподілених систем
управління за допомогою PcVue
SCADA-пакет PcVue з самого початку
розроблявся для створення систем диспетчерського контролю та управління
різного масштабу, починаючи від автономних операторських місць і закінчуючи
розподіленими АСУ, в яких задіяні відразу декілька робочих станцій,
об'єднаних в мережу з можливостями надмірності і безпеки (рис. 1).
Архітектура клієнт-сервер і обмін даними між станціями є базисними
технологіями для PcVue. Приклад реалізованої розподіленої системи з
дублюванням елементів і двухекраннимі робочими місцями операторів наведено на
рис. 2.
Коли PcVue застосовується в мережевому
багатостанційні додатку, він використовує базу даних з підтримкою віддаленого
доступу. Використовуючи вбудовану підтримку надмірності, PcVue дозволяє
гарантувати безперервність збору даних у разі відмови окремих системних
компонент. PcVue також підтримує дубльовані мережі і для обладнання,
підключеного до польових шин, і для станцій PcVue. Кожен компонент і кожна
станція в конфігурації мають ознаку стану достовірності, який дозволяє
спростити процес диспетчеризації працездатності системи в режимі реального
часу.
Web-інтерфейс в PcVue
PcVue включає набір web-сервісів (Web
Services Toolkit) для полегшення створення web-порталу та інтеграції з іншими
додатками підприємства, такими як MES, CMMS, SCM і ERP. Програми
електронного документообігу або web-порталу підприємства можуть
взаємодіяти з історичними даними, тривогами і даними реального
часу PcVue, використовуючи сервіси п'яти класів інтерфейсу PcVue Web Services.
Вони засновані на технології XML/SOAP в рамках протоколу HTTP чи HTTPS та обміну
зашифрованими даними (SSL v.2). Ці класи реалізують управління сеансами
(безпека, ідентифікація і т.д.) і доступ до даних реального часу,
тривог (створення, підписка зі списками), журналів подій (виробничі
події, дії користувача, входи в систему і т.д.) і до історичних
трендам (зміни значень і т.д.). У сукупності з компонентом WebVue PcVue
v8.2 пропонує інструмент для якісного клієнта, що є доступним з
звичайного web-браузера через Інтранет або Інтернет (рис. 3). WebVue - це
клієнт-серверний додаток, призначений для відображення web-браузером
мнемосхем PcVue. WebVue має два компоненти:
WebVue-клієнт, який виконується
віртуальною машиною Java у web-браузері з встановленою середовищем Java Runtime і
Java Plugin (що є типовою конфігурацією);
WebVue-сервер, який є складовою
частиною PcVue. WebVue-сервер використовує сервіси Microsoft IIS (Internet
Information Services) версій 5.x, 6 і 7, а також повністю підтримує
управління правами користувачів та процесами аутентифікації.
Централізоване управління конфігуруванням
Завдання управління розподіленими
системами, що складаються з безлічі географічно віддалених станцій оператора,
вимагають від сучасних інструментів гарантії когерентності даних конфігурації
та можливості їх розгортання на всіх станціях. Централізоване
конфігурування PcVue гарантує управління і трасуванню різних версій
додатків і їх модифікацій. Також підтримується автоматичне оновлення
станцій, які становлять керуючу систему. При кожному запуску станції у
мережі PcVue автоматично виконує перевірку несуперечності використовуваних
версій.
Функціональні можливості PcVue
Динамічне конфігурування
Всі елементи конфігурації, включаючи
графічний інтерфейс, структуровану базу даних і навіть промислові та
міжстанційних комунікації, можуть бути змінені та введені в дію в режимі
online, тобто під час роботи SCADA-системи. Можна змінювати подання
процесу одночасно з керуванням установкою, виявленням тривог і
організацією історичних даних. Як тільки зміни введені в дію, вони
можуть бути передані всім станціям, що виконують програму. Хоча, звичайно,
робити це треба дуже акуратно.
Тренди історичні та реального часу
Будь-яке число діаграм історичних трендів
або трендів реального часу може бути вбудовано в мнемосхему із застосуванням
широкого діапазону стандартних інструментів, таких як зміна розмірів вікна,
курсори, динамічне призначення змінних трасах і т.д. Різні рівні
конфігурації дозволяють розробнику програми, але вибірково кінцевому
користувачеві керувати поведінкою трендів.
Менеджер тривог
Формати подання тривог мають
високий ступінь конфігуруються. Тривожні повідомлення можуть бути роздруковані,
переглянуті в списках тривог і архівовані.
Планувальник
Функція планувальника дозволяє
автоматизувати процедуру виклику для виконання дій у зазначений час.
Здійснення простих команд або складних інструкцій, виконання скриптів - все це
може бути заплановано для здійснення в зазначені дату і час, циклічно,
з урахуванням періодів виключення вихідних днів та інших календарних подій. У
відповідно до прав доступу користувача вибрані параметри можуть бути
змінені під час виконання.
Ієрархічна база даних та архівування
в СУБД
База даних PcVue дозволяє
структурувати дані в моделі, які максимально близько відображають реальний
світ. Пошук інформації та навігація через різні галузі застосування
здійснюється простіше і природніше, ніж у неструктурованої базі
даних. Атрибути керуючого домену (Область) і природи кожної змінної
(Характер) забезпечують критерії її детального вибору. У PcVue v.8.2 можна
управляти історичними даними в системі управління базою даних Microsoft SQL
Server 2005 через стандартний інтерфейс ADO.
Оптимізовані промислові інтерфейси
PcVue підтримує широкий діапазон
популярних протоколів на основі послідовної зв'язку і TCP/IP-з'єднань для
основних виробників на ринку промислового устаткування. Управління зв'язком
оптимізується для запобігання всіх зайвих сеансів обміну даними.
Сучасні засоби PcVue при роботі з промисловими мережами включають тимчасові
позначки даних PLC з точністю до мілісекунди, управління надлишковим збором
даних і підтримку функції віддаленого доступу TAPI. Каркас драйвера і
відповідний комплект розробки гарантують можливість створення і
інтеграції додаткових специфічних протоколів користувача. PcVue
діє як OPC Data Access Client і OPC DA XML Client для обміну даними
реального часу з комунікаційними серверами і як OPC DA Server для обміну
даними з додатками незалежних виробників. У PcVue реалізована підтримка
широкого діапазону обладнання та протоколів різних виробників: ABB,
APPLICOM, ALLEN-BRADLEY, BACNET, CEGELEC, CERBERUS, CROUZET, ECHELON, EIB,
ELSAG BAILEY, FACTOR, FISHER, GE-FANUC, IDEC IZUMI, JOHNSON CONTROLS, JUMO,
KEPWARE, KROHNE, MATSUSHITA, MOELLER, MITSUBISHI, MODICON, OMRON, PERAX,
PHOENIX CONTACT, PROFIBUS, ROCKWELL, ROSEMOUNT, SAIA, SAUTER, SATCHWELL, SCHNEIDER,
SIEMENS, SOFREL, TCS, WAGO, YOKOGAWA і т.д.
Графічні засоби PcVue
PcVue має графічний інструмент,
який на ринку визнається одним із самих потужних і в той же час досить
легким у використанні (рис. 4). Багато особливості виділяють нове покоління
призначеного для користувача інтерфейсу в PcVue: використання векторної графіки,
можливість імпорту з програм CAD зображень і об'єктів 3D DirectX, вставка
відеокліпів і елементів ActiveX з модифікується під час виконання
властивостями, вільне обертання тексту та графіки, прозорі кольори і т.д.
Кілька уявлень однієї і тієї ж мнемосхеми можуть бути відкриті
одночасно в режимах малювання і виконання (з використанням архітектури
Microsoft Document/View). Функції, які включають зміна масштабу,
копіювання, слоірованіе відображення, скролінг всередині мнемосхем і об'єктне
управління, надають велику область видимості для налаштування відображення.
У PcVue підтримуються многоекранние конфігурації як стандарт (до
чотирьох екранів на PC).
Розроблений з використанням новітніх
інструментальних засобів від компанії Microsoft (технологій Visual C #, MFC,
ActiveX і. Net) інтерфейс PcVue відповідає стандартам для користувача
інтерфейсу, рекомендованим Microsoft, і використовує переваги принципів
безпеки ОС Windows XP Professional, Server 2003 і Vista.
Інтеграція PcVue з іншими системами
Dream Report - інструмент для інтеграції
Пакет Dream Report компанії Ocean Data
Systems є першою у світі системою інтеграції виробничої інформації
і генерації звітів, орієнтованої на використання в області АСУ ТП (мал.
5). Він дозволяє збирати інформацію від пристроїв або різних систем
управління підприємством, архівувати і обробляти її єдиними легкими в
використанні і повністю інтегрованим інструментом для звітів. Концепція
продукту заснована на інтеграції модулів по збору і запису даних, графічного
редактора і потужного генератора звітів. Dream Report рекомендується в якості
основного генератора звітів для систем автоматизації, які використовують PcVue, і
включений в базову поставку PcVue 8.2.
Інтелектуальний генератор
Інтелектуальний генератор (Smart
Generator) - одна зі складових компонент PcVue. Інтелектуальний генератор
дозволяє автоматизувати генерацію повного SCADA-додатки або його частини,
використовуючи інформацію з різних джерел: програмного забезпечення,
призначеного для програмування логічних контролерів (Unity Pro,
CoDeSys, ISaGRAF), для автоматизованого проектування (САПР, наприклад,
AutoCAD), бази даних LNS-сервера мережі LonWorks або інший SCADA-системи
(наприклад, FactoryLink). Він дозволяє створювати і пов'язувати змінні бази
даних, загальні моделі структур змінних і автоматично розробляти
інтерфейс HMI (об'єктні моделі, мнемосхеми) на основі визначених правил.
Висновок
PcVue широко застосовується в різних
областях, таких як управління технологічними процесами, будівлями,
водопостачання, управління інфраструктурами, енергетика. Для ознайомлення з
PcVue користувач може безкоштовно отримати повну
демонстраційну версію з сайту ARC Informatique або від локального
дистриб'ютора (який також забезпечує консультування і технічну
підтримку PcVue в Росії). Демонстраційна версія PcVue включає всі
компоненти системи, але з обмеженнями: 1,5 години роботи комунікаційних
сервісів, максимум 25 точок введення/виводу. Інтерфейс розробника та користувача
в PcVue може бути налаштований для роботи на російській мові. У комплект
поставки також входить документація на PcVue російською мовою.
А. В. Паршиков, керівник напрямку
автоматизації будівель, С. В. Золотарьов, к.т.н., провідний експерт, компанія
"Фіорд"
Список літератури
Раціональне Управління Підприємством № 6
2008
