Общие принципы резервирования

Используются горячее резервирование замещением (hot standby) и метод голосова­ния (2ооЗ voting, 1оо2 voting и др.). Реже используется теплый резерв.

В основе метода резервирования лежит очевидная идея замены отказав­шего элемента исправным, находящемся в резерве. Для замены отказавшего элемента достаточно иметь резервный (запасной) элемент

Системы с голосованием. Основным отличительным признаком систем резервирования с голосованием является невозможность выделения в системе основных элементов и резервных, поскольку все они равноправны, работают одновременно и выполняют одну и ту же функцию. Выбор одного сигнала из нескольких осуществляется схемой голосования, которая в частном случае нечетного числа голосов называется мажоритарной схемой.

Общее и поэлементное резервирование. Резервированными могут быть отдельные элементы системы, их группы и вся система в целом.

Типичными отказами при вводе сигналов в ПЛК является обрыв или ко­роткое замыкание линии связи..

Сети Profibus, Modbus, CAN

Резервирование промышленных сетей выполняется обычно одновременно с резервированием контроллеров.Для этого в каждом ПЛК ис­пользуют два (реже — три) сетевых порта, к одному из них подключают ос­новную промышленную сеть, к другому — резервную. Каждый контроллер имеет средства контроля работоспособности сети и в случае ее от­каза переключает свой порт на резервную сеть. В системах с голосованием резервирование выполняется проще: исходящий поток сообщений посылается во все сети одновременно, а входящие потоки из всех сетей проходят через схему голосования.

Метод физического кольца. Методы резервирования, имеют слишком большое вре­мя переключения на резерв (до 2 с). В то же время ряд приложений требует сокращения этого времени до единиц миллисекунд (как, например, в робототехнике) или до долей секунды (во многих химических технологиче­ских процессах). Поэтому некоторые фирмы разработали собственные нестан­дартные методы резервирования, которых в настоящее время насчитывается более 15 [170].

В основе этих методов лежит использование сети с кольцевой физической топологией. Одна из ветвей сети блокируется коммутатором (мастером на рис. 8.19,а), и поэтому в режиме нормального функционирования сеть при­обретает логическую шинную топологию. В случае отказа одной из ветвей мастер включает резервный порт. При этом подключается резервная ветвь, и граф сети вновь становится связным, т.е. работоспособность сети оказыва­ется полностью восстановленной.

Существуют два метода обнаружения отказа в сети: циклический опрос и отправка уведомления об отказе.

 

 

 

Программное обеспечение систем автоматизации. Основные требования. Связь с физическими устройствами. Базы данных. Операционные системы реального времени. OPC-сервер – состав. Спецификация OPC UA.. Структура функционального назначения систем SCADA. Выбор.

Современные системы промышленной и лабораторной автоматизации позоляют решать широкий круг задач, которые можно разделить на несколько групп, имеющих свои особенности:

• автоматизация управления технологическими процессами (АСУ ТП);взаимодействие системы с диспетчером (оператором); автоматизированный контроль и измерения (мониторинг); обеспечение безопасности; дистанционное управление, измерение, сигнализация (задачи телеме­ханики).

История развития программных средств автоматизации показала, что все особенности отдельных применений можно учесть путем настройки нескольких универсальных программ на выполнение конкретной задачи. К таким уни­версальным программам относятся:

• ОРС сервер; средства МЭК-программирования контроллеров;SCADA-пакеты Связь с физическими устройствами

Связь программного обеспечения с физическими устройствами в системах автоматизации осуществляется с помощью методов DDE, OLE, COM, DCOM и ОРС.

Технология обмена данными между приложениями Windows с аббревиату­рой DDE (Dynamical Data Exchange — динамический обмен данными).В промышленной автоматизации DDE использовалась для обмена данными между SCADA.

После появления OLE (Object Linking and Embedding — связывание и внед­рение объектов) технология DDE была полностью вытеснена эти­ми новыми средствами, которые оказались гораздо более эффективными.

Технология СОМ предоставляет средства для взаимодействия между раз­розненными программными модулями, написанными на разных языках про­граммирования, которые собираются в единую систему во время исполнения.

Расширение СОМ в виде DCOM позволяет программам взаимодействовать между собой, даже если они исполняются на разных компьютерах локальной сети

Базы данных

Системы автоматизации работают с большими объемами данных, которые необходимо хранить, сортировать, группировать, извлекать и представлять в виде, удобном для пользователя. Данные извлекаются с помощью языка за­просов SQL (Structured Query Language — структурированный язык запросов), который стал стандартом в системах автоматизации. Наиболее распространен­ными системами управления базами данных (СУБД) являются Microsoft SQL Server, Wonderware Industrial SQL Server, Microsoft Access и Excel. Основными свойствами СУБД являются: наличие пользовательского интерфейса на базе языка запросов SQL; возможность одновременного обслуживания нескольких пользователей; корректность работы с данными.

Операционные системы реального времени

большинство операционных систем (ОС) не могут обеспечить одно и то же время выполнения задачи при повторных ее запусках, т.е. время выполне­ния является случайной величиной. В некоторых случаях непредсказуемость времени исполнения задачи приводит к отказу системы.

Для устранения этой проблемы был разработан класс операционных си­стем, которые обеспечивают детерминированное (т.е. не случайное) время вы­полнения задач и время реакции на аппаратные прерывания. Такие ОС по­лучили название операционных систем реального времени (ОС РВ) [589] и бы­ли поделены на ОС жесткого и мягкого реального времени. Отличительным признаком ОС РВ является не время выполнение задач, а гарантированность постоянства величины этого времени для одной и той же задачи.

ОС жесткого реального времени гарантирует выполнение задачи за зара­нее известное время. В ОС мягкого реального времени приняты особые ме­ры для устранения неопределенности времени выполнения, однако полностью неопределенность не устраняется.

Базовыми требованиями для обеспечения режима реального времени яв­ляются следующие:

• высокоприоритетные задачи всегда должны выполняться в первую очередь;

• должна быть исключена инверсия приоритетов (см. ниже);

• процессы и потоки, время выполнения которых нельзя планировать, нико­гда не должны полностью занимать ресурсы системы.

ОРС-сервер

Стандарт ОРС разработан международной организацией ОРС Foundation (

Главной целью стандарта ОРС явилось обеспечение возможности совмест­ной работы (интероперабельности) средств автоматизации, функционирующих на разных аппаратных платформах, в разных промышленных сетях и произво­димых разными фирмами. До разработки стандарта ОРС SCADA-пакет нужно было адаптировать к каждому новому оборудованию индивидуально. После появления стандарта ОРС практически все SCADA-пакеты были перепроектированы как ОРС-клиенты, а каждый производитель аппаратного обеспечения стал снабжать свои контроллеры, модули ввода-вывода, интеллек­туальные датчики и исполнительные устройства стандартным ОРС-сервером. Благодаря появлению стандартизации интерфейса стало возможным подклю­чение любого физического устройства к любой SCADA, если они оба соответ­ствовали стандарту ОРС. Разработчики получили возможность проектировать только один драйвер для всех SCADA-пакетов, а пользователи получили воз­можность выбора оборудования и программ без прежних ограничений на их совместимость.

ОРС Foundation предложил новую стандартную спецификацию для обмена данными в системах промышленной автоматизации получившую название «ОРС Unified Architecture» — «ОРС с унифици­рованной архитектурой», которая рассматривается как ОРС-стандарт нового поколения.

Стандарт ОРС UA устанавливает методы обмена сообщениями между ОРС-сервером и клиентом, не зависящие от аппаратно-программной платформы, от типа взаимодействующих систем и сетей. ОРС UA обеспечивает надежную и безопасную коммуникацию, противодействие вирусным атакам, гарантиру­ет идентичность информации клиента и сервера.

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: