1

Promocja Pomiary Automatyka Robotyka 3/2003

Struktura sieci technicznej

W oparciu o pakiet asix3 wdrożo-no w Elektrowni „RYBNIK” SA siećtechniczną w konfiguracji pokaza-nej na rys. 1. Jest to przykład imple-mentacji wzorcowej niejako struktu-ry, w której można wyróżnić:

systemy obiektowe zachowującepełną autonomię działania i na po-trzeby transmisji danych włączo-ne w infrastrukturę tzw. sieciobiektowej ukierunkowanej głów-nie na przesyłanie danych proce-sowych do farmy serwerów da-nych obiektowych; sieć zakładową grupującą wszyst-kie stanowiska komputerowe nie-związane z bezpośrednim prowa-dzeniem procesu technologicz-nego; stanowiska w sieci zakłado-wej mogą obsługiwać jednocześnie aplikacje o cha-rakterze technologicznym jak i biurowym. Dla apli-kacji technologicznych jedynym źródłem danych sąserwery danych obiektowych; serwery danych obiektowych pośredniczące w prze-kazywaniu danych pomiędzy całkowicie odizolowa-nymi sieciami: obiektową i zakładową. Serwery od-powiadają za wtórną archiwizację danychprocesowych na własnych pamięciach masowychoraz udostępniają do sieci zakładowej dane proceso-we bieżące i historyczne także dzienniki zdarzeńi alarmów.

Systemy automatyki dla 8 bloków zostały dostarczo-ne przez firmę Westinghouse. Na 6 blokach funkcjo-nuje WDPF II, na 2 zmodernizowanych blokach działasystem OVATION. Poza jednym wyjątkiem, pozostałeelementy pokazanej struktury sieci technicznej są opar-te na pakiecie asix. W warstwie obiektowej są to sys-temy sterowania: instalacjami odsiarczania na 4 blo-kach, instalacjami elektrofiltrów na 5 blokach (bilansuwzględnia kontrakty podpisane na rok 2003) oraz in-stalacją odpopielania. Wymienione systemy sterowa-nia mają podobną konfigurację: akwizycja danychoraz realizacja algorytmów sterowania ma miejsce w ste-

26

Pomiary Automatyka Robotyka 3/2003 Promocja

asix3

platformą kompleksowej automatyzacji przedsiębiorstwa

Rys. 1. Konfiguracja sieci technicznej Elektrowni "RYBNIK" SA

N a krajowym rynku oprogramowania SCADA (ang. Supervisory Control and Data Acquisition System)pakiet asix rozwijany i oferowany przez firmę ASKOM, ma ugruntowaną renomę jako silne i konkuren-cyjne cenowo narzędzie projektowania i realizacji komputerowych systemów wizualizacji, nadzoru

i sterowania dla procesów przemysłowych. Na targach AUTOMATICON 2002 swoją oficjalną premierę miałanowa, istotnie rozszerzona funkcjonalnie wersja pakietu, nosząca nazwę asix3. Siła i wszechstronność oprogra-mowania asix3 sprawiły, że zostało ono przez wielu Inwestorów wybrane jako platforma do kompleksowej au-tomatyzacji przedsiębiorstwa. Pod pojęciem kompleksowej automatyzacji rozumiemy objęcie zasięgiem kom-puterowych systemów nadzoru i sterowania poszczególnych procesów technologicznych i sprzęgnięcie tych tzw.systemów obiektowych w jedną strukturę sieci technicznej przedsiębiorstwa, celem udostępnienia do wielo-wymiarowej, przekrojowej analizy danych procesowych bieżących i historycznych oraz dzienników zdarzeń/alar-mów, gromadzonych w warstwie bezpośredniej obsługi procesu technologicznego. W dwuczęściowym cykluartykułów przedstawimy jak takie kompleksowe systemy zbudowano, wykorzystując platformę asix3 w Elektrow-ni „Rybnik” SA, w Janikowskich Zakładach Sodowych „Janikosoda” SA oraz w Elektrowni „Bełchatów” SA. Przy-bliżona zostanie struktura systemów, podstawowe parametry ilościowe ilustrujące skalę poszczególnych wdro-żeń a także różnorodność i wszechstronność aplikacji asix3

, pozwalających zaoferować nową jakość pracy nastanowiskach w sieci technicznej przedsiębiorstwa.

Platforma asix3 w Elektrowni „RYBNIK” SA

(Cz.1)

27

Promocja Pomiary Automatyka Robotyka 3/2003

rownikach PLC Siemens S7 (ew. S5), komunikację za-pewnia sieć Profibus, wizualizacja i rejestracja da-nych oraz obsługa alarmów odbywa się w redundant-nych stanowiskach PC opartych na licencji ASIX-serweroperatorski wspieranych w miarę potrzeb dodatkowy-mi stanowiskami operatorskimi, zbudowanymi na ba-zie tańszych licencji ASIX-terminal sieciowy, które po-zyskują dane z serwerów operatorskich poprzez siećEthernet, a nie bezpośrednio z PLC. Na pakiecie asixoparty jest także system monitorowania i raportowaniaemisji zanieczyszczeń pyłowo-gazowych na wszystkich8 blokach. Jedynie system sterowania nawęglaniemfunkcjonuje na oprogramowaniu FAST. Dane z tego sys-temu są udostępniane przez stację pomostową (gate-way) opartą na pakiecie asix w wersji serwer opera-torski. Specyficzną podsiecią wydzieloną z sieciobiektowej jest sieć rozdzielni. Zapewnia ona komuni-kację, w tym — co istotne — także wysyłanie sterowań,pomiędzy dwoma redundantnymi stanowiskami dys-pozytorskimi w nastawni nadrzędnej i czterema roz-dzielniami 6 kV, gdzie są zainstalowane bezobsługowekoncentratory (łącznie 7 szt.) oparte na asix3 w wersji„serwer operatorski” obsługujące wymianę danych zesterownikami zabezpieczeń MUZ.

Platformą do funkcjonowania aplikacji „technolo-gicznych” na stanowiskach w sieci zakładowej jest opro-gramowanie asix3 w wersji „terminal sieciowy”, z za-łożenia obsługujące dowolną liczbę zmiennychprocesowych. Oprogramowanie to umożliwia niczymnielimitowaną wizualizację danych bieżących i historycz-nych oraz alarmów historycznych, eksport danych pro-cesowych do innych programów (np. arkuszy kalkula-cyjnych) przy zastosowaniu technik: DDE, OLE alboOPC. Na terminalu jest możliwa także analiza danychza pomocą wyspecjalizowanych narzędzi interaktyw-nych jak Trendy II (patrz niżej).

W aspekcie udostępniania danych procesowych klu-czową rolę w strukturze sieci technicznej pełnią serwe-ry danych obiektowych. Do ich implementacji wykorzy-stano oprogramowanie asix3 w wersji „serweroperatorski” z nielimitowaną liczbą udostępnianychzmiennych.

Podstawowe parametry ilościowe i wydajnościowe

Poza ośmioma systemami DCS automatyki blokowejtypu WDPF II oraz OVATION dostarczonymi przezfirmę Westinghouse, sieć techniczna obejmuje:

w warstwie systemów obiektowych 30 stacjioperatorskich asix oraz 2 stacje FAST; 10 serwerów danych obiektowych asix3,z których: – 8 serwerów dedykowane jest do udostępniania

danych z poszczególnych bloków, – serwer EMIOS udostępnia dane z odsiarczania,

emisji zanieczyszczeń oraz nawęglania,

– serwer ROZEF obsługuje systemy sterowaniaelektrofiltrów i rozdzielni 6 kV;

ponad 70 stanowisk terminalowych asix3 w siecizakładowej zainstalowanych na mocy tzw.„site-licence” dającej Inwestorowi możliwośćnieograniczonej rozbudowy liczby stanowisk.

Serwery danych obiektowych udostępniajądo sieci zakładowej ponad 70800 zmiennychprocesowych bieżących i 37100 zmiennychprocesowych historycznych. Do tego strumieniainformacji dochodzą dzienniki alarmów (aktualnietylko te generowane przez systemy obiektoweasix).

Na szczególne podkreślenie zasługuje fakt, żewszystkie dane bieżące są odświeżanez częstotliwością obowiązującą w systemieźródłowym (najczęściej 1 s), podobnie wtórnaarchiwizacja danych na serwerach danych odbywasię z analogicznym taktem jak w systemachźródłowych (z reguły 1 s). Pomimo takwyśrubowanych parametrów udostępniane w siecitechnicznej archiwa obejmują co najmniej rocznyhoryzont.

Konfiguracja serwerów danych obiektowych ukie-runkowana jest na maksymalną wydajność archiwiza-cji i obsługi odwołań sieciowych oraz dużą dyspozy-cyjność. Jednostki są sprzętowo oparte na serwerachIntela z dyskami SCSI typu „hot-plug”'; pracą systemuzawiaduje oprogramowanie MS Windows NT 4.0 Server. Stopień dostępności danych historycznych pod-noszą dwa niezależne mechanizmy:

sprzętowy — polegający na użyciu macierzy dyskóww konfiguracji RAID 5; programowy — polegający na redundowaniu archi-wum przez bliźniaczy, niezależnie działający serwer.Zasada redundancji dotyczy tylko danych zbieranychz systemów Westinghouse, a ze względu na zajętośćpamięci dyskowych horyzont zdublowanego archi-wum ogranicza się do ostatnich 10 dni. Na czas awa-rii serwera „podstawowego” dostępne jest tylko ar-chiwum krótkookresowe. Po usunięciu awarii serwer„podstawowy” uzupełnia brakujące dane zezdublowanego archiwum krótkookresowego. Iden-tyczny mechanizm uzupełniania braków w archiwumpo awarii stosują serwery EMIOS i ROZEF, wykorzy-stując naturalne zaplecze w postaci archiwów zgro-madzonych w systemach obiektowych funkcjonują-cych na bazie oprogramowania asix.

Specyficzną rolę pełni serwer Windows NT 4.0 ozna-czony na rys. 1 jako TA. Jest to jednostka odpowiadają-ca za autoryzację stanowisk w sieci zakładowej przeddopuszczeniem ich do korzystania z danych udostęp-nianych przez serwery danych obiektowych. SerwerTA przechowuje ponadto wzorce aplikacji dla poszcze-gólnych systemów obiektowych oraz wzorce aplikacji„technologicznych” opracowanych dla stanowisk w sie-ci zakładowej.

28

Pomiary Automatyka Robotyka 3/2003 Promocja

Ciekawe aplikacje

Ograniczone ramy artykułu pozwalają zwrócić uwagętylko na dwie aplikacje. Aplikacja DIR jest aplikacjąukierunkowaną na syntetyczną wizualizację danychbieżących pod kątem efektywnego prowadzenia całejelektrowni, co celnie ilustruje zamieszczony narys. 2 główny ekran tej aplikacji (uwaga: dane liczbo-we zostały celowo zniekształcone).

Aplikacja wykorzystuje możliwość jednoczesnej pre-zentacji danych pochodzących z różnych systemówobiektowych, przetworzenia ich we wtórne wskaźnikiza pomocą przeliczeń wykonanych skryptami, wyświe-tlenia powiadomienia o aktywności najistotniejszychtechnologicznie alarmów wraz z możliwością natych-miastowego przejścia do wykazu pobudzonych alar-mów. Przybliżeniu sytuacji na poszczególnych obiek-tach technologicznych służą ekrany z syntetycznymwidokiem synoptycznym, przy czym nawigacja jest zor-ganizowana pod kątem szybkiego dotarcia do informa-cji o sytuacji na blokach. Z kolei wbudowany w pakiet asix3

moduł Trendy II jest ukierunkowa-ny na interaktywną analizę danychhistorycznych (rys. 3). Trendy II tointuicyjne narzędzie pozwalające,na podstawie listy dostępnychzmiennych procesowych przejrzy-ście uporządkowanych w struktu-rze drzewa, skonfigurować ad hocwykres potrzebnych przebiegów,następnie wybrać horyzont trendui opis układu współrzędnych np.w skali procentowej z pomocnicząosią wyskalowaną w jednostkach fi-zycznych właściwych dla wskazanejkrzywej (jednostka, zakresy zmien-ności są automatycznie pobieranez bazy zmiennych procesowych).

Zamiast od podstaw konfiguro-wać zawartość trendu, można sko-rzystać z wcześniej przygotowanychszablonów. Jeden ruch myszką

i trend jest wydrukowany wraz z legendą, tytułem, da-tą. Inna ikona w pasku narzędzi i zawartość trendu jestwyeksportowana do tabeli Excel. Bez przesady możnastwierdzić, że Trendy II w połączeniu z akcentowaną po-wyżej ziarnistością danych historycznych stanowią nie-ocenione narzędzie analizy przebiegu procesów tech-nologicznych.

Rys. 3. Aplikacja TRENDY II

Rys. 2. Aplikacja DIR

Struktura sieci technicznej

Konfiguracja sieci technicznej w Zakładach „JANIKO-SODA” zilustrowana jest na rys. 4.

Jest to struktura zbudowana wyłącznie na platfor-mie asix3; uwaga ta dotyczy w szczególności wszystkichbez wyjątku systemów obiektowych, które, należy topodkreślić, są systemami ukierunkowanymi na sterowa-

Platforma asix3 w Janikowskich Zakła−dach Sodowych „JANIKOSODA” SA

Rys. 4. Konfiguracja sieci technicznej w Zakładach „JANIKOSODA” SA

29

Promocja Pomiary Automatyka Robotyka 3/2003

nie przebiegiem procesu technologicznego. Strukturatypowego systemu sterowania jest taka jak widać w po-większeniu narysowanym dla instalacji ZamkniętegoObiegu Wód i opisanym wcześniej w przypadku Elek-trowni „RYBNIK” — redundantne serwery operator-skie asix3 komunikujące się ze sterownikiem PLC po-przez sieć Profibus i ewentualnie dodatkowa stacjaoperatorska na bazie terminala asix3 komunikujące-go się z serwerami poprzez sieć Ethernet. W pokaza-nej konfiguracji sieci technicznej występują oczywi-ście serwery danych obiektowych (SD-1 i SD-2) orazterminale sieci zakładowej. Widoczny na rysunku brakseparacji sieci obiektowej od zakładowej w warstwieinfrastruktury sieciowej jest aktualnie rekompensowa-ny przez skonfigurowanie różnych protokołów wymia-ny danych w sieci obiektowej oraz w sieci zakładowej(stosowane są odpowiednio NetBEUI oraz NetBIOSover TCP/IP). Docelowo wymiana danych będzie od-bywać się wyłącznie na bazie TCP/IP, a separacja sie-ci zostanie zapewniona w drodze zdefiniowania VLAN-ów.

Sieć techniczna w Zakładach „JANIKOSODA” obej-muje:

w warstwie systemów obiektowych 35 stacjioperatorskich asix, 2 serwery danych obiektowych asix3

50 stanowisk terminalowych asix3 w siecizakładowej zainstalowanych na mocy tzw.„site-licence”.

Serwery danych obiektowych udostępniają dosieci zakładowej 31000 zmiennychprocesowych bieżących i 31000 zmiennychprocesowych historycznych. W sieci zakładowejsą także udostępniane dzienniki alarmów i zdarzeń.Serwery SD-1 i SD-2 udostępniają ten sam zestawdanych bieżących i historycznych. Podwojenieserwerów służy podniesieniu dyspozycyjnościsystemu jako całości oraz bezpieczeństwu danychhistorycznych. Funkcje serwerów danychobiektowych pełnią standardowe PC.

Zaznaczony na schemacie serwer ASIX pełni rolęcentralnej składnicy wzorców aplikacjii oprogramowania narzędziowego asix, skąd stacjeoperatorskie oraz terminale sieci zakładowej

Ciekawe aplikacje

Z aplikacji funkcjonujących w sieci technicznej Zakła-dów „JANIKOSODA” warto zwrócić uwagę na rozwią-zanie zagadnienia raportowania. Raporty są genero-wane automatycznie przez systemy obiektowe asixi zapisywane w formacie HTML na serwerze raportów,zainstalowanym na platformie Linux.

Uprawniony użytkownik za pośrednictwem prze-glądarki internetowej uzyskuje na stronie serwera ra-portów dostęp do wykazu raportów zorganizowane-go na zasadzie rozwijanej listy. Raporty sąuporządkowane w rozbiciu na poszczególne instala-cje technologiczne, typy zestawień oraz okresy bilan-sowe. Z pomocą przeglądarki można raporty przeglą-dać lub wydrukować trwałą kopię. Opisane podejściejest rekomendowane przez ASKOM ze względu na na-stępujące zalety: wszyscy użytkownicy korzystają z tejsamej kopii raportu, raport jest wyliczany jednokrotnie,dostęp do raportów uzyskuje się za pośrednictwemstandardowo instalowanego i intuicyjnie obsługiwa-nego oprogramowania.

Podstawowe parametry ilościowe i wydajnościowe

Bliższych informacji technicznych i handlowych z przyjemnością udzieli: ASKOM Spółka z o.o.

ul. Prymasa Stefana Wyszyńskiego 11, 44−100 Gliwicetel. (32) 230 91 50 fax (32) 230 86 08, mail:office@askom.com.pl

Zapraszamy do odwiedzenia naszego stoiskana Międzynarodowych Targach Automatyki i Pomiarów AUTOMATICON 2003, 1–4 kwietnia, stoisko D40

www.askom.com.pl

Rys. 5. Dostęp do raportów technologicznych z poziomu przeglądarki

automatycznie ściągają aktualną wersjęoprogramowania lub aplikacji po wykryciu zmianwe wzorcu.

Serwer Linux służy jako serwer raportówpublikowanych w Intranecie i dostępnychz poziomu przeglądarki www (patrz poniżej).