Дублирование сервера ввода/вывода

Для повышения надежности системы управления достаточно явно просматривается вариант с резервированием сервера (рис.2.11). Здесь возможны два варианта. В одном случае оба сервера (основной и резервный) взаимодействуют с устройствами ввода/вывода, удваивая нагрузку на промышленную сеть и снижая производительность системы. В штатном режиме клиенты взаимодействуют с основным сервером. При выходе его из строя они направляют свои запросы к резервному серверу.

Рис. 2.11. Резервирование сервера.

В распределенной клиент-серверной архитектуре SCADA-систем лишь один (основной) сервер взаимодействует с контроллерами. При этом основной сервер постоянно обновляет базу данных резервного сервера, обеспечивая его постоянную готовность.

· Резервирование сети и контроллеров

Структура, приведенная на рис. 2.11, увеличивает надежность системы, устраняя одно из основных «слабых»мест – отказ сервера. Другим «слабым» местом распределенной системы управления может быть сама сеть. Выход ее из строя нарушает управление, так как станции операторов/диспетчеров в этом случае оказываются отрезанными от системы. Повышение надежности системы управления обеспечивается дополнительной сетью (рис. 2.12).

Большинство контроллеров может поддерживать дополнительную (резервную) связь с сервером ввода/вывода. При отказе основного канала гарантируется обмен данными между контроллером и сервером.   

Достичь полного резервирования можно путем дублирования контроллеров (рис. 2.12).

                                                       Рис. 2.12. Варианты резервирования.

Рассмотренные выше способы повышения надежности системы управления хорошо известны. Важным здесь является то, что именно встроенные в SCADA-систему механизмы позволяют конфигурировать распределенную клиент-серверную архитектуру, определяя на стадии проектирования основные и резервные устройства системы управления. А в режиме исполнения именно SCADA- система определяет неисправность того или иного компонента системы и автоматически производит переключение на резервное оборудование, предупреждая об этом оперативный персонал.

Программно-аппаратная платформа К этой группе можно отнести следующие характеристики: компьютерная платформа, операционная система, конфигурация компьютера (частота процессора, требуемые ресурсы оперативной и дисковой памяти), возможность переноса приложений в другую операционную систему.

Анализ платформ и операционных систем необходим, поскольку они определяют возможность распространения SCADA-системы на имеющиеся вычислительные средства и стоимость системы.

Программное обеспечение SCADA, как и любое другое ПО, выполняется под управлением той или иной операционной системы. Какая же операционная система наиболее приемлема для программного обеспечения верхнего уровня? Обязательно применение ОСРВ или достаточно операционной системы общего назначения? Этот вопрос обсуждался на протяжении нескольких лет в различных периодических изданиях, посвященных автоматизации технологических процессов. В итоге, компромисс найден: требования к параметрам операционной системы должны определяться автоматизируемым объектом и прикладной задачей.

С одной стороны, в нефтегазовой отрасли существует довольно широкий класс инерционных объектов. Нельзя также и забывать, что неотъемлемой частью верхнего уровня АСУ ТП является человек, время реакции которого на события недетерминировано и зачастую достаточно велико. И, наконец, нельзя не учитывать тенденции развития мирового рынка программного обеспечения.

В результате, подавляющее большинство SCADA-систем реализовано (и об этом уже говорилось в главе 1) на MS Windows-платформах (WindowsNT/2000). Это и InTouch, и FIX, и Genesis, и российскийТрейсМоуд. Из четырнадцати систем, приведенных выше, двенадцать предназначены для работы в различных вариантах ОС MSWindows. Здесь, безусловно, сказались позиции компании Microsoft на рынке операционных систем. Известно, что именно компания Microsoft была и остается «законодателем моды»в этом классе программного обеспечения.

Компьютерные ресурсы, требуемые для установки и нормального функционирования различных компонентов SCADA-систем, определяются многими факторами, в том числе, назначением сетевого компьютера (рабочая станция оператора, сервер БД, АРМ специалиста и т. п.), количеством обрабатываемых переменных, используемой операционной системой (Windows 95/98/NT/2000, QNX) и т. п.

В качестве клиентских компьютеров наибольшее распространение в настоящее время находят IBM-совместимые ПК (от 486 до PentiumII 500/800 МГц).

Масштабируемость - это способность ПО SCADA наращивать размеры системы управления, обеспечивая при этом преемственность по отношению ко всем ранее установленным программно-аппаратным средствам. С ростом мощности компьютеров и соответствующим ростом информационной мощности операторских станций SCADA-системы становятся масштабируемыми. Они выпускаются в различных вариантах, которые при сохранении в целом функционального профиля поддерживают от нескольких десятков или сотен до десятков тысяч входов/выходов (лицензируемых точек).Естественно, стоимость таких пакетов различна: чем больше переменных поддерживает SCADA-пакет, тем он дороже. Но это удобно потребителю - можно приобрести пакет под проект практически любого масштаба. Градация количества лицензируемых точек в различных SCADA-пакетах различна. В ряде пакетов она более равномерна, чем в других. Например, на рынке программных продуктов можно найти SCADA-пакеты на 75, 150, 500, 1 500, 5 000, 15 000, 50 000, 150 000 и 450 000 переменных. При этом учитываются только внешние переменные, считываемые с устройств ввода/вывода. Внутренние переменные, которые будут определены разработчиком при проектировании, не являются лицензируемыми (бесплатны), хотя и будут храниться в памяти компьютера или на жестком диске. Другие фирмы-производители SCADA в общее количество лицензируемых точек включают и внутренние переменные. Например, приобретение такого пакета на 500 лицензируемых точек означает следующее. Если в соответствии с проектом разработчику потребуется создать 100 внутренних переменных, то система способна будет обрабатывать лишь 400 переменных ввода/вывода. Но и о возможном расширении системы не надо забывать.

При расширении системы управления, например, увеличении количества обрабатываемых переменных, создании новых станций для перераспределения вычислительной нагрузки между компьютерами в системе SCADA-пакеты снабжаются встроенными механизмами, которые позволяют разработчикам реализовать такие возможности. С точки зрения удобства использования этих механизмов все SCADA-пакеты различны. Многие фирмы предлагают системы, в которых основная работа по конфигурированию компьютеров клиент-серверной архитектуры хорошо автоматизирована.

Эксплуатационные характеристик К этой группе можно отнести:

- удобство интерфейса среды разработки (это качество обеспечивается применением Windows –подобных интерфейсов), полнота и наглядность представления функций системы на экране, удобство и информативность контекстных и оперативных подсказок, справочной системы;

- качество документации - полнота, ясность и наглядность описания

системы, применение установившейся терминологии, русификация,

уровень русификации (экраны, подсказки, справочная

система, системные сообщения, документация);

- полнота/недостаточность средств диагностики состояния системы при сбоях и отказах, нарушениях внешних связей; трудоемкость и

уровень автоматизации работ при инсталляции и конфигурировании

системы; возможности внесения изменений в систему безее

остановки и т.д.

- положение программного продукта на рынке: дилерская сеть,

консультационная поддержка, наличие «горячей линии», обучение,

условия обновления версий (upgrade), количество инсталляций и т. д.

Опыт работы авторов на факультете повышения квалификации специалистов в области автоматизации показывает, что на местах специалисты часто испытывают трудности в освоении SCADA из-за отсутствия качественной документации на приобретенные программные продукты. Учитывая далеко не поголовное знание английского языка программистами и, тем более, технологами, подробная и качественная документация на русском языке просто необходима. Эксплуатационные характеристики в значительной мере носят субъективный характер и не могут быть оценены количественно. О них можно судить только по результатам практического использования программного продукта: тестирования, апробирования, анализа, опыта промышленного внедрения.