HMI podstacji w urządzeniach mobilnych - orientacja sytuacyjna w biegu

Dziedzictwo krytycznej infrastruktury

Charakterystyka krytycznej infrastruktury widnieje w jej nazwie – ma krytyczne znaczenie. To znaczy, że niezależnie od podejmowanych działań nigdy nie wolno narazić integralności procesu. W przypadku branży energetycznej awaria sprzętu może mieć naprawdę poważne skutki.

Wysoki poziom krytyczności przekłada się – co jest zrozumiałe – na bardzo ścisłe architektury rozwiązań. Poziom procesu (bezwzględnie krytyczny) jest wyraźnie oddzielony od technologii sterowania stacją lub nadrzędnej technologii sterowania siecią. W odniesieniu do użytkowania systemów na wszystkich poziomach istnieją także surowe systematyki, służące ich zabezpieczeniu. Uzyskanie nieupoważnionego dostępu do sprzętu – nieważne czy w wyniku prostego błędu operacyjnego, zaniedbania, czy celowego działania – musi stać się niemożliwe. Błędy obsługi mogą bowiem prowadzić do bezpośrednich awarii zasilania u wielu klientów, a także do znacznych uszkodzeń poszczególnych urządzeń. Co więcej, pracownicy muszą czasami przeprowadzić przegląd lub konserwację elementów. To kolejny aspekt: obecność i praca wewnątrz sprzętu należącego do krytycznej infrastruktury, np. podstacji, jest dużym wyzwaniem, stwarza zagrożenie i wymaga najwyższego poziomu skupienia zaangażowanych osób. Muszą one utrzymać podgląd do wielu ważnych informacji, aby zapewnić bezpieczeństwo urządzeniom i sobie samym.

Dlatego bardzo pożądane są wszystkie rozwiązania, które w prosty sposób zapewniają wsparcie i bezpieczeństwo technikom konserwacji.

 

Rys. 1. Kompaktowy widok konfiguracji sieci na wykresie liniowym; dodatkowe wskaźniki zwiększają przejrzystość

Technologia sieci web: większa orientacja sytuacyjna w terenie

 

Fot. 1. Technicy w terenie muszą mieć stały podgląd na liczne informacje

Aplikacja bazująca na bieżących technologiach sieci web, takich jak HTML5, CSS czy JavaScript, zapewnia interesującą korzyść: można używać jej na praktycznie dowolnym urządzeniu mobilnym. Nie jest konieczne instalowanie specjalnego oprogramowania klienckiego, aplikacji ani wtyczek.

Do określenia bieżącego stanu, na miejscu lub w dowolnej lokalizacji, nasi technicy konserwacji mogą użyć zwykłego tabletu lub własnego smartfonu, próbując odpowiedzieć na szereg pytań. Co widok systemu kontroli procesu może powiedzieć o konfiguracji sieci? Które obszary są w użyciu? Które przełączniki zostały aktywowane lub zablokowane? Czy występują usterki? Czy kluczowe mierzone wartości mieszczą się w zakresie tolerancji? Czy komunikacja z przekaźnikami ochronnymi działa prawidłowo? Jakie zdarzenia i interakcje zostały niedawno zarejestrowane? Czy jestem we właściwej sekcji, w której konieczne jest zaktualizowanie ustawień przełączników na podstawie rozmowy telefonicznej ze współpracownikiem?

Jak widać, możliwość obserwacji dyspozytorni z dowolnej lokalizacji może być naprawdę przydatna.

Yin i yang platformy zenon: ochrona rozwiązań, otwarcie na nowe możliwości

Jak ustaliliśmy, w odniesieniu do sprzętu niezbędna jest bardzo duża ostrożność. Za wszelką cenę należy unikać nawet lekkiego osłabiania architektury krytycznych rozwiązań, niewielkich zmian w technologii sterowania stacją lub niepożądanych czynników zewnętrznych. Z drugiej strony, zakres prac inżynieryjnych i konserwacyjnych przy tego typu rozwiązaniu musi być minimalny, aby było ono atrakcyjne pod względem ekonomicznym.

Dzięki modułowi HTML Web Engine platforma programowa zenon oferuje elastyczne i bezpieczne udostępnianie danych procesowych w oparciu na standardzie HTML5. W związku z tym można jej używać w urządzeniach końcowych każdego typu. Jeśli jest to konieczne, dostęp do danych procesowych da się zabezpieczyć na wiele sposobów. Już w fazie instalacji usługi wizualizacji w sieci web można ustawić opcję "tylko do odczytu". Elastyczna architektura sieciowa w oprogramowaniu zenon zapewnia szyfrowanie komunikacji i monitorowanie interfejsów. Co więcej, brama wykorzystywana przez dane procesowe zapobiega wszelkim niepożądanym efektom działającym wstecz. W rezultacie krytyczna aplikacja jest doskonale chroniona przez szereg środków bezpieczeństwa.

 

Rys. 2. Analizowanie bitów statusu umożliwia wyświetlanie precyzyjnej informacji o stanie elementów przełączających

 

Rys. 3. Kolory wskaźników alarmów pokazują, czy występują jakiekolwiek komunikaty, ostrzeżenia lub alarmy dotyczące wybranego odgałęzien

Przenośna wartość dodana w rękach techników konserwacji

Jak wykorzystać zasoby usługi wizualizacji HTML5 w zenon, aby pomóc technikom konserwacji? Oto kilka pomysłów.

Wykres liniowy wyposażenia może być głównym obszarem mobilnej wizualizacji podstacji, jak w natywnym modelu w dyspozytorni. Można to zrobić w kompaktowy i czytelny sposób, np. dzieląc podstację na poziomy napięcia lub pojedyncze odgałęzienia.

Schemat jednokreskowy zawiera informacje o bieżącej konfiguracji sieci z punktu widzenia dyspozytorni. Ustawienia i dodatkowe opcje doboru przełączników i elementów wykonawczych – a nawet całych odgałęzień – można mapować w ergonomiczny sposób w wizualizacji bazującej na sieci web.

 

Rys. 4. Lista alarmów i lista zdarzeń (SoE) zapewniają szczegółowe informacje o wszystkich procesach i sprzęcie

Jednak wykonanie konkretnych operacji przełączania wciąż należy do technika konserwacji na miejscu lub operatora w dyspozytorni.

Aby uzyskać najlepszy możliwy pogląd, możliwe jest wyróżnienie kluczowych parametrów dla wyświetlanego obszaru. Graficzne widżety zapewniają intuicyjną prezentację informacji. To znaczy, że technik konserwacji potrafi szybko stwierdzić, czy system działa prawidłowo, czy też konieczne jest przeprowadzenie dokładnej kontroli.

Wirtualny wskaźnik alarmów może zapewnić prosty przegląd obszarów wyposażenia, w których występują komunikaty, ostrzeżenia lub alarmy. Jego podstawę stanowią klasy alarmów/zdarzeń i modelowanie obszarów w oprogramowaniu zenon.

Komunikaty dotyczące alarmów i zdarzeń również odgrywają kluczową rolę w ocenie stanu wyposażenia. Pozwalają odpowiedzieć na szereg pytań. Jakie operacje przełączania zostały niedawno wykonane? Przez kogo? Kiedy i kto zablokował przełącznik? Czy w tym odgałęzieniu została ostatnio przekroczona którakolwiek z tych wartości? Kiedy dokładnie wystąpił błąd komunikacji z przekaźnikiem ochronnym?

 

Rys. 5. Trendy wartości prezentowane są na szczegółowym wykresie trendów

W ile sekund po potwierdzeniu procesu przełączenia dotarła informacja zwrotna z przełącznika?

Aby ułatwić analizowanie list alarmów, można wyświetlić je w kliencie sieci web dla różnych części wyposażenia, kategorii komunikatów lub przedziałów czasu, opierając się na własnych preferencjach. Alarmy da się zasadniczo potwierdzać, o ile pozwalają na to upoważnienia do konfiguracji i poziomy autoryzacji użytkowników. Użytkownicy mobilni mogą także wprowadzić komentarz tekstowy w momencie potwierdzania alarmu.

Ważną częścią interfejsów HMI podczas obsługi i konserwacji wyposażenia są wykresy trendów, więc nie trzeba wspominać, że uwzględniono je w usługach wizualizacji web w oprogramowaniu zenon. Operator może użyć ich, aby sprawdzić trendy wartości, określić anomalie i dokładniej je przeanalizować.

Mobilna wizualizacja jako integralny składnik

Przygotowanie usługi wizualizacji w oprogramowaniu zenon, zarówno w formie samodzielnego projektu, jak i jako dodatek do istniejącego projektu zenon, jest bardzo łatwe. Wizualizacja HTML5 wykorzystuje te same zasoby projektowe – ekrany, symbole, funkcje – co natywna wizualizacja w kliencie zenon. Dzięki temu możliwe staje się centralne tworzenie i modyfikowanie treści wizualizacji dla obu technologii. Nie jest wymagana dodatkowa praca przy przygotowywaniu danych procesowych. W skrócie – technologia wykorzystuje znane funkcje i elementy z modułu zenon Engineering Studio. Nie potrzeba specjalistycznej znajomości technologii webowych HTML5, programowania JavaScript lub podobnych, ponieważ sam zenon dba o przygotowanie aplikacji do wizualizacji w sposób zgodny ze standardem HTML5.

Spójna integracja centralnych funkcji zapewnia także istotną wartość dodaną w odniesieniu do zastosowania i utrzymania kompletnego rozwiązania. Widać to w szczególności na przykładzie zarządzania użytkownikami. Nawet jeśli dostęp do serwera HTML można uzyskać przez ograniczoną i zabezpieczoną sieć, system uwierzytelniania (kim jesteś?) i autoryzacji (co możesz robić?) musi chronić dostęp do wizualizacji i danych procesowych. Platforma programowa zenon obsługuje wykorzystanie systemu centralnego zarządzania użytkownikami w celu dostarczania usług identyfikacji i regulowania zasad między wszystkimi usługami zenon. Obsługiwane są takie standardy, jak Active Directory lub usługa zdalnego uwierzytelniania użytkowników RADIUS, które umożliwiają centralne zarządzanie użytkownikami. To znaczy, że każdy użytkownik może logować się w różnych systemach IT i OT, używając jednego konta. Co więcej, ważność i poziom autoryzacji są przetwarzane w centralnej lokalizacji. Ułatwia to zarządzanie użytkownikami i pomaga w zapobieganiu zagrożeniom.

 

Rys. 6. Panel monitorowania sieci wskazuje stan podstawowej technologii sieci i komponentów sieciowych

Więcej możliwości w kilku kliknięciach?

Wprawdzie kontrolowanie tego, czy infrastruktura sieciowa działa prawidłowo, nie należy zwykle do obowiązków techników konserwacji, ale z oprogramowaniem zenon pod ręką mogą oni to łatwo robić.

Wiele aplikacji technologii sterowania wykorzystuje opcję kompleksowej integracji technologii monitorowania sieci w oprogramowaniu zenon. W rezultacie platforma programowa zenon może działać jako "monitor" infrastruktury sieciowej, stosujący jako podstawę, przykładowo, protokół SNMP. Zenon może także udostępniać szczegółowe informacje o stanie dla protokołów komunikacyjnych, takich jak IEC 61850, DNP3 i IEC 60870. Przekazywanie ich do mobilnego klienta sieci web jest kwestią zaledwie kilku kliknięć.

Bezpośredni i zintegrowany dostęp do tych informacji zapewnia znaczne korzyści w praktyce. Technik w terenie jest w stanie zyskać bezpośredni wgląd podczas komisjonowania lub konserwacji i sprawdzić, czy wszystko działa prawidłowo. W przypadku usterki może przekazać informacje o działaniu sieci z własnej perspektywy i skontaktować się bezpośrednio z odpowiednimi ekspertami w firmie, unikając konieczności pośrednictwa różnych osób, co oszczędza czas i zwiększa bezpieczeństwo.

Bardziej szczegółowe informacje można zaś przekazać mobilnemu technikowi w formie elastycznych odnośników do wizualizacji w sieci web.

OT będące jak IT

Platforma programowa zenon od dekad automatyzuje krytyczne wyposażenie infrastruktury energetycznej, zachowując najwyższy poziom wiarygodności. Co więcej, jej elastyczna architektura pozwala na systemową integrację z sąsiednimi domenami aplikacji w sferze IT i sieci web. Przykładowo, międzywydziałowe zarządzanie użytkownikami lub opcja centralnego monitorowania systemu z wykorzystaniem SNMP albo dziennika systemowego są kluczowymi czynnikami tworzenia spójnej architektury rozwiązania, którego wydajność nie zmniejsza się przy przechodzeniu między systemami IT i OT, jak miałoby miejsce przy tradycyjnych rozwiązaniach.

Architektura zenon przygotowuje dane procesowe do wizualizacji web HTML5, wykorzystując usługi i interfejsy. Są one oddzielone od działającego systemu. Skutki, które mogą oddziaływać na krytyczny proces, np. w rezultacie zapytań o dane lub zapytań z modułu Command Processing, są systemowo niwelowane podczas korzystania z mobilnego klienta. Usługi wizualizacji sieci web mogą być udostępniane i zarządzane z wykorzystaniem nowoczesnych technologii hostingu, takich jak konteneryzacja przy użyciu platform Docker i Kubernetes. Jest to w równym stopniu możliwe zarówno w obrębie własnej infrastruktury serwerowej firmy, jak i z wykorzystaniem komercyjnych produktów infrastruktury w chmurze.

Ważną rzeczą pozostaje – i zawsze będzie – zapewnienie, że uruchamianie tych usług nie wpływa negatywnie na działający system. W każdym momencie możliwe jest dostosowanie zawartości interfejsu HMI bazującego na sieci web lub przygotowanie dalszych usług wizualizacji.

 

Rys. 7. Elastyczna architektura platformy zenon chroni krytyczny proces oraz umożliwia integrację z nowoczesnymi technologiami IT i chmury w tym samym czasie

Jak na tym skorzystać?

Oprogramowanie zenon umożliwia generowanie wizualizacji sieci web z wykorzystaniem protokołu HTML5 przy minimalnym nakładzie pracy. Mimo to użytkownicy mobilni, stojąc przy sprzęcie, wciąż mają dostęp do większości informacji z dyspozytorni. Ten bezpośredni wgląd, dokonujący się za pośrednictwem technologii procesowej i komunikacyjnej zorientowanej na proces, zapewnia dodatkowe wskazówki do działania i w ten sposób zwiększa bezpieczeństwo pracy w terenie. Strukturyzowane informacje są udostępniane przez łatwo dostępną opcję mobilnej wizualizacji, dzięki czemu technicy w terenie mogą otrzymywać pomoc podczas wykonywania swoich obowiązków, co pozwala na osiągnięcie nowych, wydajniejszych sposobów pracy.

COPA-DATA Polska
www.copadata.com