СТАТЬИ ПО ТЕМАМ

ВСЕ СТАТЬИ

2010   2009   2008   2007   2006   2005   2004   2003   2002   2001   1999   1998  

ПОИСК ПО СТАТЬЯМ


»»»

НОВОСТИ



 
 

Программные продукты

Объектный подход – основа разработки современных автоматизированных систем учета энергоресурсов

Журнал "Автоматизация в промышленности", №11/2013
   

С момента появления систем человеко-машинного интерфейса (HMI) и диспетчерского управления на базе персонального компьютера доступ к данным процессов, создание скриптов, аварийная сигнализация и анализ данных осуществлялись на основе концепции тегов. Обслуживание приложений, основанных на тегах, как правило, включает в себя выполнение операций анализа и обновления отдельных тегов, поэтому системные изменения занимают много времени, очень трудоемки и зачастую требуют привлечения разработчиков системы [1].

В отличие от систем, основанных на тегах, в объектно-ориентированных системах прикладные объекты содержат в себе параметры, аварийные сигналы, средства безопасности, скрипты сбора и обработки данных, связанные с определенным энергоресурсом (пример для объекта счетчика электроэнергии на рисунке 1).


Рисунок 1 – Объектная модель счетчика

Объектно-ориентированная архитектура позволяет реализовать типовой подход к разработке автоматизированной системы контроля и управления, при котором на основе дублирования и объединения объектов из предметно-ориентированных библиотек формируется законченная система. Такой подход позволяет воплотить в жизнь мечту всех разработчиков: «Проект АИИС ТУЭ за час!»

Объектная модель и библиотеки объектов
Рассмотрим, как объектный подход реализуется в современной SCADA/HMI DataRate производства ООО «КРУГ-Софт». Начнем с определения объекта.

Объект (рисунок 2) содержит:

  • Виды – графические изображения (графические примитивы, мнемосхемы, шаблоны отчетов и другие)
  • Теги – входы/выходы объекта (данные с датчиков, сигналы управляющих механизмов, команды оператора и другие)
  • Скрипты – поведение объекта, алгоритмы работы на языке С# (с  использованием .NET Framework). Высокая скорость выполнения алгоритма, реализованного скриптом, достигается за счет предварительной компиляции скриптов в машинные коды.
  • Оповещения – действия, выполняемые для оповещения о достижении объектом определенного (например, аварийного) состояния.


Рисунок 2 – Структура объекта в Среде разработки DataRate

Объекты можно помещать друг в друга, формируя при этом дерево, а также соединять друг с другом – просто «перетаскивая» мышью выходы одного объекта на вход другого.
Однако сами по себе объекты еще не дают ощутимого выигрыша при разработке системы. Одним из главных преимуществ объектно-ориентированного подхода является повторное использование объектов.


Рисунок 3 – Структура библиотеки
объектов учета энергоресурсов


В настоящее время с DataRate поставляются Системная библиотека и библиотека технологических объектов учета энергоресурсов (структура на рисунке 3), содержащие шаблоны объектов, необходимые для создания автоматизированных систем. При создании копии объекта из библиотеки связь с библиотекой не теряется, поэтому любые изменения в библиотеке будут отражаться и на самом объекте. Вот оно преимущество – не надо вносить изменения на многих мнемосхемах, достаточно изменить только один раз в библиотеке!

Библиотечному объекту можно добавлять новые свойства и переопределять доставшиеся в наследство. А это еще одно преимущество, так как пользователь может легко из типового решения сделать свое, необходимое ему.
Однако и это еще не все. Любой созданный разработчиком объект можно поместить в библиотеку объектов. После этого он станет доступен для тиражирования в любом количестве в любом проекте. Таким образом, Пользователь может сам разрабатывать библиотеки и использовать их для коммерческого применения!

Библиотека технологических объектов учета энергоресурсов
Предлагаемая библиотека технологических объектов учета энергоресурсов содержит объекты приборов учета наиболее популярных на рынке энергопотребления производителей, таких как Нижегородский завод имени М.В.Фрунзе, ОАО Концерн «Энергомера», концерн «ИНКОТЕКС», ОАО «Саранский приборостроительный завод», НПО «ВЗЛЕТ», НПФ «ТЭМ-Прибор», НПФ «Теплоком», ЗАО «ТЕПЛОВОДОХРАН», «Control applications Ltd.» и других производителей.


Рисунок 4 – Вид прибора учета

Технологический объект содержит вид прибора (рисунок 4), который включает панель выбора (1) параметра (выбор щелчком левой кнопки мыши) и индикацию (2) текущего значения выбранного параметра. Обозначения на панели выбора:

  • A – накопленная потребленная активная энергия
    R – накопленная потребленная реактивная энергия
    P – текущая потребляемая активная мощность по трем фазам
    Q – текущая потребляемая реактивная мощность по трем фазам
    S – текущая потребляемая полная мощность по трем фазам.

Чтобы открыть мнемосхему с детальной информацией (рисунок 5) по конкретному счетчику, достаточно выполнить двойной щелчок левой кнопки мыши по его изображению.


Рисунок 5 – Детальная информация по счетчику

Формирование отчетов за указанный период для выбранного прибора учета осуществляется простой настройкой (рисунок 6).


Рисунок 6 – Параметры отчета

Сам отчет формируется автоматически по указанным параметрам (рисунок 7).


Рисунок 7 – Отчет по тарифам для выбранного счетчика

Таким образом, объектная модель счетчика позволяет осуществлять мониторинг и контроль потребления энергоресурса по конкретному прибору в заданный интервал времени.

Рассмотрим теперь, как построить автоматизированную систему учета энергоресурсов на основе библиотеки технологических объектов.

Проект АИИС ТУЭ
Проект автоматизированной информационно-измерительной системы технического учета энергоресурсов (АИИС ТУЭ) в DataRate состоит из объектной модели технологического объекта и набора системных сервисов (рисунок 8).


Рисунок 8 – Объектная модель DataRate

Создание автоматизированной системы осуществляется с помощью Мастера настройки технологических объектов (рисунок 9), который автоматически вызывается при «перетаскивании» объектов приборов учета из библиотеки в проект АИИС ТУЭ.


Рисунок 9 – Мастер настройки технологических объектов

Мастер позволяет создать необходимое количество типовых объектов, сформировать главную мнемосхему АИИС ТУЭ, привязать теги объектов к параметрам физических приборов учета (для этого используются ОРС DА- и ОРС НDА-коннекторы DataRate). После привязки проект готов к исполнению.
Далее пользователю остается создать рабочие столы (для запуска среды исполнения DataRate), настроить формирование отчетов по расписанию, добавить вспомогательные мнемосхемы – и система готова к работе (пример мнемосхемы проекта на рисунке 10).


Рисунок 10 – Проект АИИС ТУЭ в среде исполнения

Во второй версии библиотеки технологических объектов к объектам приборов учета были добавлены вспомогательные объекты для группировки приборов учета и создания сводных отчетов.
Использование этих объектов позволяет проводить перегруппировку приборов учета и формировать сводные отчеты (по группам приборов) во время работы автоматизированной системы. Особенностью формирования групп и сводных отчетов является настройка положительной или отрицательной «роли» отдельного прибора учета в суммарном балансе энергопотребления. Таким образом, можно автоматически решать задачи обнаружения неэффективного использования энергоресурсов или ее хищения.

Типовые решения АИИС ТУЭ
ООО «КРУГ-Софт» предлагает ряд типовых проектов DataRate для ускоренной разработки АИИС ТУЭ на основе библиотеки технологических объектов. Типовые проекты ориентированны на приборы учета Меркурий 230, СЕ-301, СЕ-303, СЭТ-4ТМ.02, СЭТ-4ТМ.03, ПСЧ-4ТМ.05 (и других производства НЗиФ), ElNet MC и обеспечивают выполнение следующих функций:

  • сбор необходимой информации с объектов учета
  • визуализация получаемой информации
  • ведение и хранение истории изменения оперативных данных
  • предоставление информации в виде трендов
  • оповещение о возникновении нештатных ситуаций
  • ведение протокола событий
  • формирование отчетов на основании данных приборов учета.

Типовые проекты можно легко адаптировать и для других приборов учета.

Библиотека объектов электрических схем
Библиотека предназначена для создания, просмотра, распечатки и хранения нормальных и оперативных схем электрических соединений в проектах автоматизированных систем контроля и управления в энергетике.

Объекты элементов электрических схем разделены в библиотеке по функциональному назначению на несколько групп: устройства с неизменяющимся состоянием, трансформаторы (двух- и трехобмоточные), реакторы, линии электропередачи и сборные шины, устройства с изменяющимся состоянием (коммутационное оборудование с состояниями «Включен», «Отключен»). Также в библиотеке предусмотрена папка Паспорта устройств, которая содержит паспорта для каждой группы объектов.
Фрагмент мнемосхемы с изображением электической схемы, составленной из объектов библиотеки, приведен на рисунке 11.

Выводы
Использование объектного подхода к созданию автоматизированных систем учета энергоресурсов на основе библиотек технологических объектов позволяет значительно сократить затраты на разработку и получить готовую систему в кратчайшие сроки. Преимущества этого подхода заключаются в следующем:

  • Широкий спектр и повторное использование объектов
  • Быстрое создание систем и сокращение трудозатрат
  • Гибкая настройка
  • Свободное распространение библиотек и возможность их расширения самим пользователем
  • Возможность создания комплексных, интегрированных систем автоматизации.


Рисунок 11 – Использование объектов электрических схем в DataRate

Приглашаем к сотрудничеству
С более подробным описанием функциональных возможностей и библиотек SCADA\HMI DataRate предлагаем ознакомиться на сайте www.ScadaDataRate.ru.  
Библиотеки технологических объектов открыты для расширения и совершенствования. Принять участие в их дальнейшем развитии могут все заинтересованные пользователи. «КРУГ-Софт» всегда готов оказать им необходимую поддержку.

Литература
1. Стивен Д. Гарбрехт. Преимущества объектно-ориентированных архитектур для SCADA и систем диспетчерского управления. – «ИСУП» №2(44) 2013, с 93.

Гурьянов Лев Вячеславович, к.т.н., ведущий специалист
Слета Владимир Дмитриевич, руководитель группы разработки ПО
Соколов Кирилл Александрович, инженер-программист