Секція автоматизованих систем управління технологічними процесами, науки та екології.

Доповідач: Косенко Віталій Васильович Монтажно-налагоджувальне управління ВАТ Укрнафта провідний інженер-програміст дільниці АСКТП

Програмний комплекс передачі та перегляду даних з АРМів оператора дожимних насосних станцій, вузлів обліку нафти, товарно-сировинних парків.

Актуальність питання. Програмний комплекс дозволяє переглядати дані про роботу устаткування (поточні дані, оперативні та історичні тренди, звіти). Розробка системи продиктована сучасними потребами підприємства в плані централізованого контролю за виробництвом та обладнанням. Основні вимоги, які ставилися для розробки комплексу наступні: – інтерфейс зв'язку з системами АСКТП має бути уніфікованим і універсальним в плані можливості обміну даними з різноманітними SCADA-системами. Для цього розглядалися відкриті протоколи обміну даними такі як DDE, OPC, OLE. Вибір було зупинено на OLE з причини підтримки його переважною більшістю SCADA-системам. – передача даних до серверів структурних одиниць повинна здійснюватись по мережі TCP/IP, при цьому трафік має бути мінімальним. Для виконання цієї задачі був розроблений протокол прикладного рівня, клієнтські та серверні підпрограми. – для зберігання даних трендів в програмному комплексі необхідна розробка концепції їх збереження та формату файлів для цього. Файли повинні мати якомога менший розмір та спроектовані таким чином, щоб забезпечувати максимальну швидкість доступу до даних. – серверні та клієнтські частини комплексу мають робити постійно – не мати критичних помилок та витоків памяті. – для розробки ПЗ даного комплексу як можна ширше використовувати безкоштовні бібліотеки та програми. (Firebird, Apache). – програмний комплекс має бути розроблений так, щоб він мав можливості маштабування і розгалуження (серверів, клієнтів може бути декілька; з одного сервера можуть читати декілька клієнтів і навпаки);

– необхідна розробка власного реплікатора БД, який буде задовільняти таким вимогам: можливість реплікації даних з одного сервера декільком клієнтам, використання для реплікації мінімального трафіку, використання протоколу ODBC – який широко підтримується усією лінійкою ОС Windows та розповсюджений у світі SCADA-систем. – стійкість усієї системи до різних мережевих помилок та зникнення мережевого звязку. Відновлення усієї інформації, втраченої внаслідок зникнення звязку після його відновлення. Розроблено прикладний мережевий протокол відновлення даних історичних трендів, реплікатор БД також підтримує докачку даних. – для відображення звітів використати веб-інтерфейс для забезпечення перегляду звітів. – завдяки наявності комплекса має бути забезпечено резервування даних для можливості відновлення даних при виході з ладу обладнання (таблиці БД та історичні файли трендів комплексу на сервері та його клієнтах ідентичні). – комплекс повинен мати модульну структуру, бути простим в супроводі та конфігуруванні. Програмний комплекс умовно розділений на 3 основні підсистеми: – підсистема передачі та відображення поточних даних; – підсистема формування та перегляду трендів; – підсистема формування, передачі та відображення звітів. Також в системі у вигляді окремого комплексу розроблена підсистема вводу даних проб вологовмісту сирої нафти згідно хіміко-аналітичної лабораторії на комп'ютерах технологів ЦВНГ; передачі та перегляду їх на комп'ютерах ІТП НГВУ та ЦВНГ.

АРМ оператора обєкта Мережа TCP/IP SCADA-система ActiveX-компонент передачі даних Підсистема передачі та відображення поточних даних АРМ користувача системи Програма відображення поточних даних технологічного процесу

Підсистема передачі та відображення поточних даних складається з серверної та клієнтської частин. - серверною частиною є ActiveX-компонент, який може бути встроєний до систем, які підтримують технологію OLE (переважна більшість SCADA-систем). Компонент конфігурується за допомогою ini-файлу та передає поточні дані підключеним до мережі клієнтам по протоколу TCP/IP. Протокол передачі даних та клієнт-серверне ПЗ розробленє виходячи з потреб мінімізації трафіку та забезпечення безперебійної роботи. ActiveX-компонент розроблений на мові програмування C++ у середовищі Borland C++ Builder з використанням WinAPI, бібліотек VCL та ATL). - клієнтська частина є програмою – TCP-клієнтом. Програма підключається на порт, який прослуховує серверна частина, приймає поточні дані та відображає їх на мнемосхемі. (Розроблене за допомогою IDE Borland C++ Builder, WinAPI, бібліотеки VCL).

Вигляд програми відображення поточних даних технологічного процесу УПС Качанівка НГВУ Охтирканафтогаз

АРМ оператора обєкта Мережа TCP/IP SCADA-система ActiveX-компонент передачі даних Підсистема формування та перегляду трендів Сервер НГВУ (цеху та ін.) Програма формування трендів Програма збереження трендів для відновлення після появи звязку з сервером Збережені файли трендів АРМ користувача системи Програма перегляду трендів

Підсистема формування та перегляду трендів складається з: – серверної частини, яка включає в себе: - згаданий вище ActiveX-компонент, який передає поточні дані технологічного процесу; - програми, яка зберігає на жорсткому диску дані трендів та по запиту з кліентської програми передає їх по мережі; – клієнтської програми формування трендів на цільовому комп'ютері (компютер, на який передаються дані – сервер НГВУ,цеху або окремий комп'ютер ІТП); – програми перегляду трендів. В цій підсистемі задіяний проміжний сервер для збереження даних трендів. Це зроблено для: - забезпечення можливості перегляду збережених трендів у разі відсутності звязку; - забезпечення резервування даних історії технологічного процесу. Для відновлення трендів при появі звязку після обриву використовується ПЗ (TCP-сервер), яке в фоновому режимі зберігає тренди в форматі трендів програмного комплексу на комп'ютері АРМа оператора. ПЗ по запиту з цільового компютера передає дані, яких не вистачає з причини збою звязку чи виключення цільового компютера. ПЗ розроблено за допомогою IDE Borland C++ Builder, з використанням WinAPI,бібліотеки VCL. Для формування файлів трендів в форматі програмного комплексу на цільовому компютері використовується ПЗ – TCP-клієнт, яке згідно з логікою роботи підключається до необхідних TCP-серверів та формує файли трендів в форматі програмного комлексу.ПЗ розроблено за допомогою IDE Visual Studio 2003 та використанням WinAPI,бібліотек MFC, WinSock.

Вигляд програми збереження та відновлення трендів Програма працює в фоновому режимі, згорнута в системний трей. При розкриванні відображає поточну інформацію про конфігурацію та наявність звязку. Програма перегляду трендів дозволяє переглядати історичні та оперативні тренди. Є можливість друку трендів. Програма дозволяє переглядати одночасно (на одному екрані) до 6 трендів, змінювати шкали кожного з трендів, обирати час. Програма викликається з відповідної мнемосхеми. Має інтуїтивно зрозумілий інтерфейс. ПЗ розроблено за допомогою IDE Visual Studio 2003 та використанням WinAPI,бібліотеки MFC.

Вигляд програми перегляду трендів

Вигляд роздруковки трендів

Підсистема формування, передачі та відображення звітів АРМ оператора обєкта Мережа TCP/IP SCADA-система Сервер НГВУ (цеху та ін.) База даних на СКБД Firebird АРМ користувача системи Програма перегляду звітів Web-сервер Apache Програма – реплікатор БД База даних на СКБД Firebird CGI-скрипти формування звітів

Підсистема формування, передачі та відображення звітів складається з: – БД, яка розташована на комп'ютері АРМа оператора; – БД на цільовому комп'ютері(компютер, на який передаються дані – сервер НГВУ,цеху або окремий комп'ютер працівника ІТП); – ПЗ для забезпечення реплікації між цими БД; – CGI-скриптів формування звітів; веб-сервера Apache; – програми відображення та друку звітів. Як базис для БД програмного комплексу використовується СКБД Firebird. АРМ оператора, який веде облік, за протоколом ODBC (який підтримує переважна більшість SCADA-систем) зберігає дані звітів до локальної БД, в якій формується таблиця змін, необхідних до реплікації. Реплікатор, який може бути встановлений на цільовому компютері, АРМі оператора або на іншому мережевому компютері,– забезпечує передачу даних до цільового компютера. Реплікатор працює на сервері в фоновому режимі. ПЗ Реплікатор БД Firebird розроблено за допомогою IDE Visual Studio 2003 та використанням бібліотеки MFC. Для перегляду звітів необхідно з відповідної мнемосхеми визвати програму перегляду звітів та обрати необхідний звіт. ПЗ перегляду трендів розроблено за допомогою IDE Borland C++ Builder, бібліотека VCL; CGI-скрипти формування звітів розроблені на IDE Visual Studio 2003, WinAPI,бібліотека MFC. Система перегляду звітів можлива до використання через мережу Internet.

Вигляд програми перегляду звітів – вибір звіту

Вигляд програми перегляду звітів – сформований звіт

Підсистема вводу даних проб вологовмісту сирої нафти згідно хіміко аналітичної лабораторії на комп'ютерах технологів ЦВНГ, передачі та перегляду їх на комп'ютерах ІТП НГВУ та ЦВНГ складається з : – програми вводу даних, яка розташовується на компютері ІТП цехів НГВУ; – реплікатора БД для передачі даних до цільвих серверів; – програми перегляду трендів вологовмісту сирої нафти та накладених на них миттевих проб вологовмісту, які аналізуються хіміко-аналітичною лабораторією.

Вигляд програми введення даних хіміко-аналітичної лабораторії

Вигляд програми перегляду даних вологовмісту сирої нафти та даних хіміко-аналітичної лабораторії

Вигляд роздруковки трендів вологовмісту сирої нафти та даних хіміко-аналітичної лабораторії

Практична цінність роботи, можливість впровадження її у виробництво. Даний програмний комплекс надає можливість оперативного контролю за роботою обладнання ДНС, УУН, ТСП та інших обєктів для працівників ЦІТС та інших служб НГВУ, майстрам, технологам цехів та іншим працівникам, які мають таку необхідність. На даний момент система працює в НГВУ Охтирканафтогаз та Чернігівнафтогаз, система включає 5 серверів збору даних з 15 обєктів. Обєкти та сервери географічно розташовані в 3 областях України. Програмний комплекс має можливість розширення на інші обєкти завдяки використанню для звязку зі SCADA-системами розповсюджених протоколів та інтерфейсів. Має доволі великі можливості доповнення його іншими функціями та сервісами завдяки розробці на універсальній мові системного програмування С++. Можливо самодостатне функціонування SCADA- системи, яка розроблена з використанням технологій та окремого ПЗ комплексу (така система розроблена для ПГРС-Сидоричі, включає в себе мнемосхему обєкту, підсистему формування та перегляду трендів, підсистему звітів). Економічне обгрунтування роботи. Собівартість розробки програмного комплексу є значно нижчою за інші комерційні продукти, які надають подібні сервіси. В комплексі використовується безкоштовна СКБД Firebird та веб-сервер Apache.

Структурна схема програмного коплексу