www.e-Asutp.ru - новости промышленной автоматизации

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Главная | Статьи | SCADA | Практический взгляд на SCADA-пакет PcVue: крупномасштабные внедрения на транспорте, в энергетике и инженерных системах жизнеобеспечения

Практический взгляд на SCADA-пакет PcVue: крупномасштабные внедрения на транспорте, в энергетике и инженерных системах жизнеобеспечения

E-mail Печать PDF

В статье представлены функциональные возможности SCADA-пакет PcVue компании ARC Informatique с помощью описания реально внедренных проектов ответственных крупномасштабных систем управления. Все описанные проекты представляют собой распределенные системы управления, в которых PcVue обеспечивает уровень производительности, безопасности и надежности, адекватный степени сложности и ответственности решаемых задач. Описываемые внедрения позволяют достоверно оценить эффективность  функциональных возможностей PcVue на примерах в таких областях как транспорт,  энергетика и инженерные системы жизнеобеспечения, предъявляющих повышенные требования к программному обеспечению. 
С.В. Золотарев (Компания «ФИОРД»)

Краткое резюме по основным возможностям PcVue

Основные возможности SCADA-пакета PcVue уже достаточно подробно отражены в печатных[1-5] и элекронных СМИ, а также на сайте компании «ФИОРД» (www.fiord.com) - официального дистрибьютора ARC Informatique (www.arcinfo.com) в России.  Но все-таки вкратце напомним базовые возможности PcVue, которые являются основой для реализации описываемых ниже проектов. SCADA-пакет PcVue компании ARC Informatique является одним из наиболее известных и популярных SCADA-пакетов, особенно в Европе. Свое развитие он начал еще в 1985 году с версии для DOS, затем в 1992 году появилась версия для OS/2 и Windows. PcVue предназначен для создания систем сбора данных, диспетчерского управления и мониторинга различного масштаба, начиная от автономных операторских мест и кончая распределенными системами управления, в которых задействованы сразу несколько рабочих станций, объединенных в сеть с возможностями поддержки средств обеспечения избыточности, дублирования и безопасности (в том числе шифрования данных). Как и в любом серьезном современном SCADA-пакете, в PcVue имеются такие компоненты как внутренняя или внешняя база данных реального времени и истории, мощный 2D- и 3D- графический редактор с поддержкой эффектов анимации, генератор отчетов,  встроенный язык программирования, web-интерфейс («тонкий клиент»),  средства разграничения прав доступа и сопровождения версий проектов, подсистемы обработки тревог, событий, трендов реального  времени и истории, аналитика и статистика, настройка языка интерфейса (русский, английский, французский, немецкий,…) и локализованная документация и подсказки, средства календарного планирования, рецепты, OPС-интерфейс, поддержка промышленных протоколов и многое другое. Другими словами, в PcVue, как одном из мировых лидеров на рынке, реализован весь современный «джентельменский набор» средств, присущий ведущим SCADA-пакетам. Однако, как показывает практика, в очень многих случаях при выборе SCADA-пакета системные интеграторы отдают предпочтение именно  PcVue. Попытаемся выделить основные мотивы такого выбора: 

  1. Огромный портфель серьезных реализованных проектов на базе PcVue (особенно в Европе). Именно завоеванная репутация PcVue как функционального и надежного SCADA-пакета – основной мотив выбора PcVue.
  2. Наилучшая среди SCADA-пакетов поддержка протокола LonWorks на  основе собственных встроенных средств или через LNS-сервер.
  3. Возможность импорта мнемосхем из систем автоматизации проектирования (на базе Autocad), конфигурационных баз данных из доминирующих на рынке средств программирования контроллеров – ISaGRAF, CoDeSys и Unity Pro, а также из LNS-сервера.
  4. Встроенная подсистема поддержки видеонаблюдения и воспроизведения видеозаписей.
  5. Наличие в базовой поставке PcVue библиотек для различных предметных областей, например, таких библиотек как HVAC (отопление, вентиляция, кондиционирование), электрика, освещение и других.

В данной статье для иллюстрации разнообразных возможностей PcVue остановимся на практической стороне дела, а именно, приведем несколько конкретных примеров проектов последних двух лет, где  реально внедрен SCADA-пакет PcVue.

Испанские ветряные электростанции управляются по спутниковым каналам связи с помощью PcVue: контролируются 2,5 миллиона точек данных

Корпорация Iberdrola Renovables - мировой лидер в производстве электричества из возобновляемых источников энергии, выбрала PcVue для управления ветряными электростанциями в Испании по спутниковым каналам связи. Центр управления (рис.1) находится в Толедо, в 70 км к югу от Мадрида, и управляет десятью ветряными электростанциями, которые суммарно генерируют 9600 МВатт энергии. Линия связи предоставлена частной спутниковой сетью.

zolotarev-rem-2009-6-1
Рис.1 PcVue в центре управления ветряными электростанциями

Ранее каждая ветряная электростанция, состоящая из нескольких десятков ветряных турбин, контролировалась отдельной локальной SCADA-станцией по телефонной линии. Все необходимые данные сохранялись на диск, с которого можно было скачать данные любым способом, в том числе, и вручную непосредственно обслуживающим персоналом. Чтобы модернизировать работу системы, корпорация Iberdrola Renovables выбрала программное обеспечение ARC Informatique: клиент-серверные SCADA-системы PcVue и рабочие места FrontVue для отображения информации.

Главная цель проекта состояла в том, чтобы централизованно собирать информацию и от ветряных электростанций (особенно аварийные и исторические данные) и представлять   ее в диспетчеру (рис.2). Система управления на каждом участке передает основные текущие данные от генераторов и различных подстанций. Центр управления использует эти данные, чтобы идентифицировать и диагностировать потенциальные проблемы и, в случае необходимости, принять решение о вмешательстве. Работающие в среде Windows, PcVue и FrontVue способны к сбору данных и управлению миллионами точек ввода/вывода в оперативном режиме от тысяч устройств. Клиентскими станциями FrontVue контролируются до 2,5 миллионов точек данных, которые общаются через OPC-протокол со скоротью 1 Гбит/c по  резервированным каналам Ethernet TCP/IP. Каждое операторское место может обрабатывать до 60000 точек ввода/вывода. В настоящее время внедрена следующая конфигурация: 13 файл-серверов PcVue, которые управляют миллионом переменных в реальном времени. Сеть может быть расширена без ограничений или структурных изменений.

zolotarev-rem-2009-6-2
Рис.2 Мнемосхема в PcVue с данными по ветряной турбине

Используя архитектуру PcVue-FrontVue, операторы могут детальным образом проанализировать данные от удаленных ветряных электростанций. Они всегда держат ситуацию под контролем и могут выполнить корректирующие действия в нужный момент в случае отклонений в работе. В системе собираются текущие значения, исторические данные, тревоги и тренды. Учитывая огромный объем данных (приблизительно 350 точек на одну турбину) и для того, чтобы облегчить операции по обслуживанию, наблюдение производится на двух уровнях:

  • Верхний уровень дает панорамный вид наиболее существенных тревог и  значений данных для того, чтобы контролировать турбины и обнаруживать ошибки, которые требуют неотложного вмешательства в аварийных ситуациях;
  • Следующий уровень более детализирован с целью обеспечения лучшего анализа всех данных от турбин для того, чтобы операторы могли немедленно и точно диагностировать проблемы и предпринять соответствующее действие.

PcVue будет управлять системами вентиляции Большого Адронного Коллайдера в Церне

PcVue используется для диспетчеризации  системы управления вентиляцией, расположенной под землей на глубине 100 метров на всем протяжении кольца Большого Адронного Коллайдера, «БАК» (Large Hadron Collider, LHC) длиной около 27 км. (рис.3) . Диспетчеризация системы управления вентиляцией построена на базе 200 территориально распределенных контроллеров. PcVue обрабатывает 80 000 переменных (из них 66000 точек с историей) и представляет ее диспетчерам на различных мнемосхемах (общее число которых более 1200).

zolotarev-rem-2009-6-3
Рис.3 Фрагмент Большого Адронного Коллайдера

Большой Адро́нный Колла́йдер - ускоритель заряженных частиц на встречных пучках, предназначенный для разгона протонов и тяжёлых ионов (ионов свинца) и изучения продуктов их соударений. Коллайдер построен в научно-исследовательском центре Европейского совета ядерных исследований (фр.Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN), на границе Швейцарии и Франции, недалеко от Женевы. LHC (БАК) является самой крупной экспериментальной установкой в мире. Большим LHC назван из-за своих размеров: длина основного кольца ускорителя составляет 26659м; адронным - из-за того, что он ускоряет адроны, то есть частицы, состоящие из кварков; коллайдером (англ. Collide - сталкиваться) - из-за того, что пучки частиц ускоряются в противоположных направлениях и сталкиваются в специальных точках столкновения. Частицы после столкновений анализируются, используя специальные датчики, данные от которых интерпретируются исследователями. LHC построен в том месте, где раньше находился коллайдер Большой Электронный Позитрон (Large Electron Positron , LEP). LHC позволит физикам-теоретикам со всего мира изучать наименьшие известные частицы, чтобы лучше проникнуть в тайны нашей вселенной и воспроизвести в эксперименте условия, подобные тем, что имели место только после Большого взрыва. 

Для реализации таких сложных экспериментов LHC требует не меньше, чем 9300 магнитов, охлажденных до температуры -271.3C (1.9 K) с 10080 тоннами жидкого азота и 130 тоннами жидкого гелия. Эта установка также требует системы вентиляции (рис.4), чтобы поддерживать атмосферу, подходящую как для человека, так и оборудования, установленного в областях экспериманта. LHC также обеспечивает функции дымо удаления и герметизации области охлаждения. Система вентиляции была разработана и апробировалась в процессе модернизации существующей вентиляции в LEP и при монтаже нового оборудования. Для управления вентиляцией и охлаждением LHC CERN нуждался в таком программном обеспечении, которое бы соответствовало масштабу, сложности и огромной ответственности такого приложения, и которое могло управлять более, чем 200 контроллерами, но при этом обеспечивая конкурентную цену и низкую общую стоимость владения решением. Предложенные программные средства должны были также соответствовать ограничениям интегрированных решений  в сети CERN и принятым характеристикам режимов и качества обслуживания.  После предпроектного изучения решений на рынке, которые соответствуют такой спецификации, CERN остановил свой выбор на PcVue.  Следует еще отметить, что этот проект является не первым примером сотрудничества между ARC Informatique и CERN, которые уже сотрудничали в рамках двух других проектов: CSAM (CERN Safety Alarm Management) и RAMSES (Radiation and Monitoring System for the Environment and Safety). 

zolotarev-rem-2009-6-4
Рис.4 Оборудование вентиляции в Большом Адронном Коллайдере

Для управления и мониторинга процессов PcVue взаимодействует с оборудованием автоматизации, используя полевые шины (fieldbus), такие как стандартный Profibus, промышленный Ethernet и многие другие Собранные данные обрабатываются непосредственно в PcVue и отображаются на динамических мномосхемах (рис.5), одновременно формируются сигналы событий и тревог, отображаются тренды и информация архивируется в базах данных для последующего формирования сводных таблиц, списков, и т.д.

Роль виртуальных машин

Главный тренд в развитии PcVue ориентирован на то, чтобы уменьшить время и стоимость развертывания системы и облегчить процесс мониторинга производственных процессов, особенно в приложениях такой сложности и ответственности, как участки утилизации ядерных отходов, и в таких отраслях как химическое, фармацевтическое и пищевое производство. В PcVue очень интересны для пользователя многие инструменты, например, средство "Терминал", которое позволяет на основе возможностей Windows  иметь для одной и той же станции несколько сессий PcVue. В среде исполнения, с которой сталкиваются как в случае с LHC, эта особенность очень выгодна с точки зрения гибкости использования и развертывания, потому что система является распределенной и многопользовательской.

zolotarev-rem-2009-6-5
Рис 5. Представление в PcVue области эксперимента и устройств вентиляции

Чтобы облегчить развертывание и уменьшить эксплуатационные расходы в процессе сопровождения системы, PcVue поддерживает среду VMware, которая  позволяет управлять на одной машине несколькими системами, работающими изолированно друг от друга, как будто бы они исполняются на различных физических машинах, предоставляя каждой из них часть своих ресурсов. В случае изменения в каком-либо процессе (изменение нагрузки, новые требования, ...), в VMWare просто регулируются ресурсы, выделяемые центральным ПК виртуальной машине, затронутой этим изменением.

Система мониторинга за вентиляцией LHC строилась на основе двух физических машин, каждая из которых содержит 12 Гбайтов RAM и по 6 жестких дисков по 250 Гбайтов. Эти два резервированных физических сервера (с Windows Server 2003) распределяют работу по мониторингу за системой . Первый компьютер обеспечивает функции сервера сбора данных PcVue Номер 1, Web-сервера (для интернет-пользователей) и базу данных сервера (для того, чтобы архивировать данные), в то время как второй компьютер действует как сервер сбора данных PcVue Номер 2 и Терминальный Сервер. Восемь других рабочих мест, один для каждой области эсперимента, являются серверами с сенсорными экранами и работают как рабочие места для обслуживания локальных операторов. Эти рабочие места находятся на расстоянии примерно до 2 км  и позволяют взять под свой контроль системы вентиляции в случае, если один из двух центральных серверов столкнется с серьезными проблемами.

Трамвай Тулузы (Франция) работает под управлением PcVue

Cистемный интегратор Roiret Rail Transportation (филиал Vinci Group) выбрал программное обеспечение PcVue в качестве средства диспетчеризации и управления новым трамваем в Тулузе. После трамвая в Лионе, метро в Сингапуре или Сантьяго де Чили, трамвай в Тулузе является тридцатой городской сетью, выбирающей это решение. Каждый день PcVue управляет информацией, необходимой для обслуживания более, чем 10 миллионов пассажиров во всем мире.

zolotarev-rem-2009-6-6
Рис. 6 Пример применения функции «видеомагнитофон» в PcVue

zolotarev-rem-2009-6-7 zolotarev-rem-2009-6-8
Рис. 7 Мнемосхемы в PcVue в системе управления трамваем в Тулузе

Одной из областей, наиболее широко использующих PcVue, является инфраструктура систем обслуживания и управления на транспорте: электрические подстанции, вокзалы (информационные киоски), селекторная связь, видеонаблюдение, и даже оборудование для сигнализации на путях. В случае системы управления трамваями в Тулузе, PcVue взаимодействует с тридцатью машинами (по одной для каждой из станций). Программное обеспечение постоянно обрабатывает от 15000 до 20000 динамических данных в режиме реального времени. Кроме того, PcVue периодически обработывает приложения с большим объемом данных, до нескольких сотен тысяч переменных. Заказчиков в этом проекте в первую очередь привлекли такие возможности в PcVue как  поддержка специализированных протоколов, особенно по обработке видео данных (функция "видеомагнитофон", рис.6) и возможность интеграции с различным оборудованием по сети TPC/IP, таким как камеры кабельного телевидения.

В центральной станции управления обычно есть компьютерная станция, предназначенная для расылки различных сигналов другим станциям различного назначения. В PcVue поступают сигналы со специальных датчиков от источников электропитания (характерных для трамваев). Эта информация размещается на мнемосхемах оператора (рис.7), однако она не затрудняет его работу, так как оператор имеет два экрана, на которых он контролирует видео селекторную связь с поездами или станциями. PcVue также предлагает решения для управления несколькими дисплеями и видео стенами. Развитые графические возможности PcVue позволяют отображать в наглядном виде текущую обстановку на маршрутах, в том числе движущиеся и динамические объекты. Важным является открытость PcVue и имеющиеся средства разработки, которые позволяют легко интегрировать в проект средства третьих фирм.

Заключение: репутация PcVue доказана временем и реальными проектами

PcVue широко применяется в различных отраслях, таких как управление технологическими процессами, зданиями, водоснабжение, управление инфраструктурами, энергетика, транспорт. На сегодняшний день продано более 38000 лицензий PcVue по всему миру. Приведенные в данной статье описания реально внедренных проектов ответственных крупномасштабных систем управления в очередной раз подтверждают заслуженную репутацию PcVue по таким ключевым характеристикам как функциональность, производительность, безопасность и надежность. Следует отметить, что и в России PcVue получает все большее распространение. За последнее время PcVue был успешно применен различными заказчиками в таких проектах как, АСУ ТП туннельной печи ООО «Огнеупор» (г. Магнитогорск),  АСУ ТП Автомобильной газонаполнительной компрессорной станции  (г.Тосно) и система управления электроснабжением (г.Калининрад) .

Литература 

  1. Паршиков А.В., Золотарев С.В., SCADA-пакет PcVue как основа для создания надежных и безопасных распределенных систем управления , Rational Enterprise Management, №6, 2008 г.
  2. А.В.Паршиков, С.В. Золотарев, Выбираем SCADA-пакет PcVue для систем автоматизации зданий: обоснование решения, Автоматизация зданий, № 2, 2009 г.
  3. Колтунцев А.В., Золотарев С.В., Реальные возможности Web-интерфейса в SCADA-пакете PcVue, Промышленные АСУ и контроллеры, №3, 2009 г.
  4. Колтунцев А.В., Золотарев С.В., Интеграция SCADA-пакета PcVue и систем программирования контроллеров, Промышленные АСУ и контроллеры, №2, 2009 г.
  5. Колтунцев А.В., Золотарев С.В., Cтандарт 21 CFR Part 11 и использование электронных подписей и записей в SCADA-пакете PcVue, Автоматизация в промышленности, №1, 2009 г.

Золотарев Сергей Викторович – канд. техн. наук, ведущий эксперт компании ФИОРД.
Контактный телефон (812) 323-62-12, Е-mail: zolotarev@fiord.com 

Опубликовано: Rational Enterprise Management, №6,2009 г.

Источник: http://fiord.com/stati/scada-paket-pcvue-proekti-vnedreniya-na-transporte-v-energetike-i-inzhenernich-sistemach-zhizneobespecheniya-zolotarev-s-v-rational-enterprise-management-6-2009-g

 
Баннер

Сейчас на сайте

Сейчас 34 гостей и 10 пользователей онлайн

Подобные материалы