Oprogramowanie przemysłowe w służbie managera - część I

Do stworzenia takiego systemu potrzebne są jednak odpowiednie elementy, jakimi są systemy informatyczne. Niniejszy artykuł odnosić się będzie do warstwy informatycznej znajdującej się na poziomie produkcji - a więc systemów SCADA, bazodanowych i raportowych.

SCADA i komunikacja

Na wspomnianym poziomie produkcji znajduje się między innymi oprogramowanie do wizualizacji procesów przemysłowych HMI/SCADA. Oprogramowanie to w połączeniu z urządzeniami takimi jak sterowniki PLC i systemy pomiarowe pozwala na przekazywanie wszelkich sygnałów pochodzącymi z maszyn do systemu informatycznego. Dzięki temu możliwa jest kontrola i zarządzanie wszelkimi danymi z poziomu informatycznego.

Oczywiście wybór właściwego systemu wiąże się z wieloma pytaniami, na które należałoby znaleźć odpowiedź przed dokonaniem zakupu właściwego produktu.

Jedną z takich ważnych kwestii jest elastyczność systemu w komunikacji z urządzeniami zewnętrznymi. Bez wątpienia każdy z producentów oprogramowania SCADA przewidział możliwość komunikacji z urządzeniami, własnej marki. Są jednak producenci którzy zapominają o użytkownikach systemów innych firm. Oprogramowanie tego typu stawia ich klientów przed koniecznością zakupu w przyszłości urządzeń i oprogramowania danego producenta lub całkowitą zmianę sprzętu czy też systemu. Użytkownik zostaje skazany na jednego dostawcę rozwiązań przemysłowych, a co za tym idzie niekoniecznie na najtańsze i najlepsze rozwiązanie.

Lista programów komunikacyjnych przeznaczonych np. dla Proficy HMI/SCADA iFIX jest długa i pokrywa także pakiety mniej znanych producentów. Najczęściej wybieranymi sposobami komunikacji z urządzeniami zewnętrznymi w przypadku oprogramowania SCADA firmy GE Fanuc, jest zastosowanie protokołu Modbus lub standardu OPC. Oba z tych standardów są otwarte.

Rys. 2 Poszczególne rysunki przedstawiają przykładową konfigurację drivera. Każdy z driverów w wersji 7.xx konfigurowany jest w analogiczny sposób przez wykorzystanie narzędzia PowerTool. Konfiguracja przebiega w trzech etapach - w pierwszym określa się kanał, który będzie wykorzystywany od strony komputera z systemem - np. kartę sieciową, port szeregowy. Drugi etap służy do identyfikacji urządzeń, z którymi następuje komunikacja - dotyczy to ich adresów IP, numerów stacji oraz parametrów połączeń. W ostatnim z etapów definiuje się dane, które będą wymienianie między programem komunikacyjnym a urządzeniem.

W większości przypadków konfiguracja dla różnych programów komunikacyjny przebiega w sposób analogiczny jak dla Modbus (rys. 2). W związku z tym łączenie z systemami wykonawczymi nie powinno przysparzać problemów.

Zamiast dedykowanych programów komunikacyjny można skorzystać ze standardu OPC. W tym przypadku, uruchomiony program powinien być wyposażony w klienta OPC, który pozwala na pobieranie danych z serwerów OPC. Możliwe jest wykorzystanie serwerów tworzonych przez producenta danego sprzętu lub też innych. Oprogramowanie iFIX zostało wyposażone w klienta OPC oraz w narzędzia ułatwiające i przyspieszające konfigurację baz danych. Narzędzie tego typu w iFIX pozwala również na dokonywanie automatycznej konfiguracji dla sterowników PLC Siemens S7, a obecnie trwają prace nad integracją programów ze sterownikami Allen Bradley. Rozwiązanie to skraca czas potrzebny na skonfigurowanie systemu.

Rys. 3 Podczas konfiguracji użytkownik ma możliwość wyboru projektu programu w sterowniku lub serwera OPC, który będzie przeszukany przez program. Korzystając z kreatorów można wybrać zadeklarować zmienne, które są interesujące z punktu widzenia użytkownika. Każda z wybranych zmiennych zostanie dodana do bazy zmiennych programu iFIX bez dodatkowej konieczności konfiguracji.

Skalowalność

Rys. 4 System iFIX pozwala na synchronizację ochrony z ochroną systemu Windows. Każdy z użytkowników otrzymuje dostęp do określonych zasobów systemu.

Bezpieczeństwo

Ciągłe zwiększanie rozmiarów systemu poprzez dodawanie kolejnych elementów doprowadza do sytuacji, w której należałoby się zastanowić na bezpieczeństwem. System powinien być zabezpieczony przed dostępem niepowołanych użytkowników przy wykorzystaniu istniejących stacji klienckich, jak również od strony sieci komputerowej.

Ochrona dostępu może być realizowana poprzez model oparty na regułach oraz użytkownikach. Zarządzanie prawami dostępu odbywa się w takim przypadku w środowisku Windows, dzięki czemu możliwe jest predefiniowanie długości haseł, ich terminów ważności itd.

Ponadto iFIX umożliwia skonfigurowanie hasła w celu utworzenia specyficznego dla danego miejsca certyfikatu dla ochrony sieci. Certyfikat taki ma za zadanie zapewnić ochronę sieci i zapobiegać by niecertyfikowane instalacje systemu iFIX nie komunikowały się w tej sieci.

Certyfikaty dedykowane stosowane są w celu ochrony i kodowania transmisji sieciowych, umożliwiając użytkownikowi izolację różnych systemów iFIX. Instalacje nieskonfigurowane lub domyślne nie mogą być stosowane do przechwytywania lub inicjalizowania połączeń w sieci.

Kolejnym z elementów dobrego systemu SCADA jest możliwość tworzenia redundantnych serwerów. Rozwiązanie tego typu opiera się zazwyczaj na dwóch lub trzech urządzeniach, które w przypadku awarii któregoś z nich przejmują wszystkie zadania uszkodzonej jednostki.

Rys. 5

Pozostałe cechy

iFIX ma bezpośredni dostęp do bazy danych procesowych Proficy Historian. Możliwe jest również pobieranie danych historycznych gromadzonych w relacyjnych bazach danych. W tym celu stworzono elementy sytemu pozwalające na wyciąganie danych korzystając z otwartych standardów OLE-DB lub ODBC. Możliwy jest również dostęp do danych historycznych z poziomu edytora skryptów. W przypadku środowiska iFIX jest nim Visual Basic, który umożliwia dostęp do danych z wykorzystaniem interfejsów programistycznych ADO i DAO.

Rys. 6 W sieci znajdować mogą się takie same serwery SCADA iFIX, które po przeprowadzeniu konfiguracji będą mogły się nawzajem się zastępować. Konieczne jest zdeklarowane serwerów należących do redundantnej pary oraz nazwy logicznej pod którą para komputerów będzie widziana przez stacje klienckie. Z punktu widzenia tych stacji nie ma znaczenie, który z serwerów jest serwerem głównym.

W zasadzie w każdym z programów SCADA możliwe jest tworzenie skryptów użytkownika. Języki skryptowe oparte na językach programistycznych takich jak np.: C++ czy VB, pozwalają na tworzenie aplikacji o unikatowych właściwościach, a ich rozwój ograniczony jest chyba tylko przez wyobraźnie programisty.

Podczas przerabiania aplikacji może pojawić się problem uruchomienia starszych instalacji pod nowymi wersjami oprogramowania. W tym celu stworzono programy umożliwiające wykorzystanie starszych aplikacji w nowym środowisku. Oprogramowanie tego typu może być również w pełni zintegrowane z nową aplikacją. Pozwala to na stosowanie najnowszych wersji aplikacji bez ponoszenia zbędnych kosztów przenoszenia oprogramowania między wersjami.

Rys. 7 System wizualizacyjny iFIX wyposażony jest w moduł VBA wykorzystywany w celu istotnego zwiększenia funkcjonalności i możliwości konfiguracyjnych systemu iFIX. Na przykład można utworzyć własnego kreatora, który po jednym kliknięciu przyciskiem myszy automatycznie wykona żmudny dla użytkownika proces tworzenia rysunku. VBA umożliwia również pobieranie i przetwarzanie danych z aplikacji systemu iFIX. Przykładowo można napisać skrypt odczytujący dane z bloku bazy danych i zapisujący je w bazie serwera SQL firmy Microsoft. Można również manipulować obiektami rysunku na podstawie informacji zapisanej w dokumencie edytora Microsoft Word. Podsumowując - wykorzystanie języka VBA w systemie iFIX pozwala na tworzenie najlepszych rozwiązań automatyzacji procesów przemysłowych. Rys. 8 Opcja iFIX Desktop pozwala na pracę na starszych wersjach aplikacji pochodzących z systemów FIX32. iFIX Desktop pozwala na powiązanie nowo tworzonych aplikacji ze starszymi wersjami. Przejście pomiędzy starą a nową wersją aplikacji jest w zasadzie niezauważalna dla użytkownika systemu. Opcja umożliwia również na dokonywanie modyfikacji w starych aplikacjach.

Paweł Nowak

Autor jest inżynierem sprzedaży w firmie VIX Automation, autoryzowanego dystrybutora oprogramowania GE Fanuc Automation na terenie Polski.