close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Статья информационная модель АСУ ТП ГИС

код для вставкиСкачать
Статья является обобщением опыта ЗАО "Объединение БИНАР" по разработке унифицированной информационной модели АСУ ТП ГИС
Унификация структуры информационных потоков АСУ ТП ГИС
Аннотация
Решение задачи создания Отраслевой системы измерения расхода газа (ОСУРГ) ОАО
"Газпром" требует унификации объемов и типов информации, формируемых
автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУ ТП) на
газоизмерительных станциях (ГИС). Статья является обобщением опыта ЗАО "Объединение
БИНАР" по разработке унифицированной информационной модели АСУ ТП ГИС.
Введение
Анализ существующих в Газпроме АСУ ТП ГИС и других систем учета расхода газа
показывает, что они используют множество несовместимых друг с другом протоколов
обмена, построены на совершенно разных информационных моделях. Стыковка подобных
систем друг с другом становится задачей не менее сложной, чем создание самих АСУ ТП
ГИС.
Решение задачи создания ОСУРГ без унификации протоколов обмена и
стандартизации информационных моделей становится практически невозможной.
Программно-технический комплекс АСУ ТП ГИС обеспечивает независимый процесс
автоматизированного управления ГИС, сбора и архивирования данных и передачу
информации на вышестоящие уровни АСУ ТП в реальном масштабе времени.
Уровень САУ ГИС является центральным узлом автоматизированного управления
ГИС. На данном уровне производится сбор и обработка первичной информации,
поступающей от приборов измерительного комплекса ГИС, а также передача ее на
вышестоящие уровни управления. Решение задач ОСУРГ возможно только если разработчики АСУ ТП ГИС при
проектировании своих приложений взаимодействия с конкретным устройством, будут
соблюдать единые для всех регламенты взаимодействия с данным устройством.
"Регламент взаимодействия (опроса) с устройством" – обозначает заданную
последовательность взаимодействия с устройством, с заданными временами взаимодействия:
последовательность и частоту опроса устройства; алгоритмы задания условно-постоянных параметров;
алгоритмы коррекции времени; алгоритмы и времена проведения калибровки; алгоритмы усреднения параметров и виды усреднения; реакцию на аварийные события и т.д.
Рекомендуется использовать ОРС-сервера от фирм-производителей устройств.
Производители вычислителей расхода газа, или устройств контроля физико-
химических параметров газа должны предоставлять разработчику АСУ ТП ГИС не только
протоколы обмена с устройством, но и комплект из ОРС-сервера с ОРС-клиентом,
реализующие регламенты взаимодействия с данным устройством:
ОРС-сервер должен содержать набор тегов всех необходимых параметров
устройства и обеспечивать возможность их записи/чтения для разрешенных ОРС-
клиентов;
ОРС-клиент реализует протоколы обмена с устройством, регламенты
взаимодействия с данным устройством и актуализирует значения в тегах ОРС-
сервера;
ОРС-клиент может быть как интегрирован в ОРС-сервер (к примеру в виде DLL
библиотеки), так и внешним, в виде исполняемого файла;
допускается в качестве ОРС-клиента использовать штатную программу
взаимодействия с устройством.
Примечание: в дальнейшем в статье комплект из ОРС-сервера с ОРС-клиентом будет называться
"ОРС-сервер", поскольку все взаимодействие с ОРС-клиентом АСУ ТП ГИС осуществляет через
ОРС-сервер.
Информационные потоки АСУ ТП ГИС
В АСУ ТП ГИС должно поддерживаться разделение информационных потоков на два
параллельных потока: ·
поток динамических данных
;
·
поток архивных данных.
Поток динамических данных служит для оперативного отображения текущих данных
на экранных формах и управления технологическими процессами на ГИС. Поток
динамических данных в основном поддерживается на уровне АСУ ТП и в ОСУРГ попадает в
незначительном объеме, и только в ОСУРГ нижнего уровня.
Поток динамических данных в пределах одного компьютера должен осуществляться с
использованием ОРС технологии. Рекомендуется применять спецификации OPC-XML-DA и
OPC UA.
Поток динамических данных между различными компьютерами должен
осуществляться без использования DCOM. Рекомендуется поток динамических данных
между различными компьютерами передавать с использованием XML. Допускается
использование специализированных приложений, встроенных в SCADA пакеты и
позволяющих обойти использование DCOM.
Поток динамических данных между различными компьютерами при разрыве связи
прекращается. Динамические данные за время отсутствия связи теряются.
Поток архивных данных должен поддерживаться средствами СУБД, гарантирующими
надежную доставку информации даже при сбоях в линиях связи. Поток архивных данных
является основным для формирования ОСУРГ всех уровней.
Поток архивных данных между различными компьютерами при разрыве связи
прекращается. Архивные данные за время отсутствия связи накапливаются в исходной базе
данных на мастер-компьютере. После восстановления связи архивные данные должны
восстанавливаться на всех уровнях АСУ ТП ГИС и ОСУРГ в полном объеме за счет данных,
накопленных в исходной базе данных ГИС.
Информационная модель САУ ГИС
Основу САУ ГИС составляют программируемый логический контроллер (ПЛК) и
мастер-компьютер – компьютер, на котором запущены программы, осуществляющие
непосредственный доступ к полевым приборам, а также выполняющий накопление,
архивирование и распространение данных
Типичная информационная модель САУ ГИС приведена на рис. 1.
Рис. 1. Пример информационной модели САУ ГИС
Информация с приборов и устройств (первичное поле информации) поступает на ОРС
сервера соответствующих устройств. Большинство ОРС-серверов взаимодействует с
устройствами через СОМ-порт. В САУ ГИС используется работа с виртуальными СОМ-
портами, создаваемыми преобразователями RS232/RS485/Ethernet.
Информация со вспомогательных приборов передается в систему через аналоговые
входы ПЛК, информационно взаимодействующий с мастер-компьютером через ОРС-сервер.
Информация с ОРС-серверов составляет основу потока динамических данных.
Визуализация динамической информации производится с помощью экранных форм
пакета SCADA
.
Поток динамических данных в пределах одного компьютера должен осуществляться с
использованием ОРС технологии. Допускается использовать OPC-XML конверторы и поток
динамических данных передавать с использованием XML (см. рис. 1).
Передача данных из потока динамических данных в базы данных происходит с
использованием промежуточных программ (конверторов), в терминах информационной
модели называемых "логгеры".
Логгер не должен обращаться непосредственно к таблице базы данных, а должен
вызывать хранимую процедуру и передавать ей весь массив данных. Хранимая процедура
должна производить проверку данных и, если необходимо, их преобразование, после чего
записывает данные в соответствующие столбцы нужной таблицы.
Передача потока архивных данных между компьютерами внутри распределенной
системы управления базами данных должна осуществляться с использованием механизма
распределенных транзакций, который обеспечивает возможность продолжения работы при
отказах оборудования, отсутствии доступа к серверам, изменении показателей загрузки и
производительности различных серверов-участников.
Визуализация архивных данных производится с использованием Web
технологий.
Информационная модель АСУ ТП ГИС
Мастер-компьютер ГИС является источником и хранителем всех исходных данных.
Выход его из строя, или длительная остановка недопустимы. В большинстве АСУ ТП ГИС
используется резервный компьютер (см. рис. 2), берущий на себя функции основного мастер-
компьютера при выходе основного из строя. Подобный перехват функций возможен, только
если базы данных на основном и резервном компьютерах постоянно идентичны.
Синхронизация баз данных на основном и резервном мастер-компьютерах достигается
зеркалированием.
Рис. 2. Пример информационной модели АСУ ТП ГИС
Зеркалирование базы данных позволяет непрерывно передавать содержимое журнала
транзакций исходного мастер-компьютера на сервер "Наблюдатель", развернутый на сервере
СУБД. В случае сбоя основной системы, клиентские приложения могут немедленно
соединиться с базой данных на резервном мастер-компьютере. Специальная служба,
работающая на резервном мастер-компьютере, определяет сбой основного мастер-
компьютера в течение несколько секунд и немедленно начинает принимать соединения от
клиентских приложений БД.
Сервер СУБД является единым для всех баз данных ГИС и ГРС линейного
производственного управления (ЛПУ), и рекомендуется устанавливать в помещении
серверной ЛПУ. Он выполняет целый ряд весьма важных функций:
резервирование базы данных ГИС методом репликации с ведущего мастер-компьютера;
буферизация потока архивных данных: все запросы с АРМ (в том числе и весьма
ресурсоемкие) идут к серверу СУБД, не нагружая мастер-компьютер;
пользователи системы, обращаясь к серверу СУБД, получают актуальные архивные
данные вне зависимости от того, какой из двух мастер-компьютеров в данный момент
является ведущим;
на сервере СУБД развертывается клиент "наблюдатель", контролирующий
работоспособность основного и резервного мастер-компьютеров, и позволяющий
поддерживать зеркалирование баз данных на мастер-компьютерах;
на сервере СУБД ЛПУ из отдельных баз данных ГИС и ГРС формируется единая база
данных ОСУРГ ЛПУ;
Использование виртуальных СОМ-портов позволяет легко переключать
взаимодействие с приборами и устройствами с основного на резервный мастер-компьютер.
Поток динамических данных между различными компьютерами должен
осуществляться без использования DCOM. Рекомендуется поток динамических данных
между различными компьютерами передавать с использованием XML. Допускается
использование специализированных приложений, встроенных в SCADA пакеты и
позволяющих обойти использование DCOM.
Сервер SCADA является единым для всех потоков динамических данных со всех ГИС
и ГРС ЛПУ, и рекомендуется устанавливать в помещении серверной ЛПУ. Он выполняет ряд
функций:
буферизация потока динамических данных: все взаимодействие с АРМ идет через сервер
SCADA
, не нагружая мастер-компьютер;
пользователи системы, обращаясь к серверу SCADA
, получают актуальные
динамические данные вне зависимости от того, какой из двух мастер-компьютеров ГИС
в данный момент является ведущим;
при наличии на ЛПУ нескольких ГИС, ГРС или систем учета расхода "на собственные
нужды" АРМ уровня Диспетчера ЛПУ получает все данные с одного сервера, а не с
нескольких разрозненных компьютеров.
Заключение
В настоящее время в ОАО «Газпром» решаются вопросы по разработке нормативной
документации, регламентирующий состав, содержание и требования к функциям подсистем и
блоков САУ ГИС, их взаимосвязи с другими автоматическими и автоматизированными
системами управления газотранспортной системы ОАО «Газпром».
Проектирование АСУ ТП ГИС без учета требований унификации информационных
потоков будет приводить к серьезным проблемам со стыковками с вышестоящими уровнями
ОСУРГ.
Сельченков Валерий Леонидович, начальник бюро АСУРГ, ЗАО "Объединение БИНАР"
Тел.: (83130) 3-89-77, 6-94-05
Факс: (83130) 3-89-07, 3-48-47
e-mail: Selchenkov
@binar.ru
http://www.binar.ru
Филиппов Геннадий Эдуардович, Главный конструктор КБ ИУС, ЗАО "Объединение
БИНАР"
Тел/Факс.: (83130) 3-48-47
e-mail: filippov@binar.ru
Автор
semaselchenkov
Документ
Категория
Статьи
Просмотров
2 068
Размер файла
1 198 Кб
Теги
гис, статья, информационная модель, АСУТП
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа