К настоящему времени сформировалось довольно обширное семейство самых разнообразных программ и утилит для промышленной автоматизации и АСУТП, которые отвечают за сбор, хранение, обработку информации о производственных процессах и непосредственное взаимодействие c ними. Не все они находятся на виду, скромно выполняя свою задачу, но вот уж к ПО HMI/SCADA это точно не относится.
Исторически все началось с утилит для конфигурирования и управления первыми моделями программируемых логических контроллеров (ПЛК). Они составили нижний слой иерархии ПО АСУТП. За следующие несколько лет сформировался класс ПО, получивший общее название HMI/SCADA (Human-Machine Interface / Supervisory Control and Data Acquisition). Часто его называют попросту средствами визуализации – благодаря способности выводить на экраны операторов понятные мнемосхемы, позволяющие одним взглядом охватить ситуацию на объекте и при необходимости быстро ее изменить.
Содержание
SCADA с собственной программно-аппаратной архитектурой доминировали в промышленной автоматике вплоть до начала 90-х, когда были предприняты первые попытки распространения совместимых со стандартом PC контроллеров. К их надежности тогда предъявлялись более чем обоснованные претензии, однако в настоящее время они постепенно теснят конкурентов. Примечательно, что в СНГ контроллерам этого типа принадлежит более 30% рынка – в мире такое соотношение будет достигнуто не ранее 2010 г.
| Пример готового проекта. Несмотря на небольшие отличия в стиле, во всех HMI-пакетах технологические схемы составляются и выглядят почти одинаково |
Первые HMI-решения для PC вначале поставлялись прошитыми в EPROM, затем произошел переход на DOS и появление оболочек, позволявших в какой-то степени задействовать графические возможности персонального компьютера. Не заставила себя долго ждать и миграция на Windows-платформу – пионером здесь еще в 1989 г. выступила фирма Wonderware, до сих пор играющая на HMI-рынке роль законодателя мод. Сегодня на HMI продолжают оказывать влияние ряд развивающихся технологий, особенно OPC (OLE for Process Control), Интернет и беспроводные коммуникации.
OPC пока является наиболее эффективным средством сопряжения разнообразных контроллеров и SCADA-систем, отвечая за стандартные механизмы доступа приложений к данным технологических процессов по промышленным шинам DeviceNet, Fieldbus, Interbus, Profibus, VME/VXI и ряда других. В самых общих чертах следование стандарту ОРС избавляет от трудностей соединения заводского управляющего оборудования и промышленного ПО, попутно подрывая бизнес небольших софтверных фирм, специализирующихся на разработке драйверов.
Web-технологии привели к снижению цены как на системы SCADA, так и на их сопровождение и обучение работе с ними. В области беспроводных решений сегодня с большим пиететом относятся к Tablet PC и КПК в промышленном исполнении – их сравнительно емкие экраны и средства интуитивного ввода данных во многом компенсируют прочие недостатки.
Сейчас рынок SCADA развивается не особенно быстро, но вполне стабильно – в среднем на 5–7% в год, а общий его объем скоро должен превысить 600 млн долл.
Одним из наиболее авторитетных изданий в области АСУТП является журнал Control Engineering, присуждающий свои награды уже 18 лет. В прошлом году в восьми категориях было выбрано рекордное количество призеров – 40, из них шесть – в номинации HMI. Среди победителей названы такие интересные продукты, как водостойкий 17-дюймовый TFT-монитор из нержавейки, голографическая кнопочная панель, «неубиваемый» промышленный КПК i.roc и др. А вот в классе ПО победитель оказался один – пакет inTouch от компании Wonderware. Читатели другого издания, журнала Control Magazine, также присудили Wonderware приз Best Supplier For HMI Software – причем это уже одиннадцатая ее победа подряд.
Три других компании предлагаемого ниже обзора участвуют в конкурсах достаточно давно, а вот российская TraceMode пока известна только в пределах СНГ. Приведем краткие описания каждого пакета.
| Библиотеки элементов: механика, фармацевтика, переключатели… Часть из них поставляется вместе с основным пакетом, некоторые продаются отдельно. На сегодняшний день разработчик располагает тысячами объектов практически для всех отраслей промышленности |
Производитель заявляет о более чем 300 тыс. инсталляций. Это рекорд в области HMI, причем данный показатель считается косвенным свидетельством надежности продукта. Он включает большой и хорошо составленный набор объектно-ориентированных графических средств. К любому объекту может быть привязано неограниченное количество скриптов, предопределенных или написанных пользователем.
Среда разработки приложений (WindowMaker) оснащена графической библиотекой SymbolFactory, в которую входит более 2000 готовых объектов из любых отраслей промышленности со всевозможными анимационными эффектами. Библиотекой интерфейсных программ поддерживаются тысячи устройств, промышленных шин и протоколов, в том числе различных средств связи – кабельных сетей, систем промышленных шин, LAN, WLAN, телефонных и радиомодемов, GSM/GPRS и т. д.
InTouch является первым продуктом класса HMI, получившим право использования логотипа «Designed for Windows XP». Этот факт имеет не только маркетинговое значение. Данные и события здесь могут сохраняться в MS SQL Server, их можно просматривать и анализировать с помощью составных частей самого InTouch, в частности Distributed History Trend или SQL Grids.
Продукт оснащен бейсик-подобным языком QuickScript, не совсем соответствующим общепринятому стандарту. Это – принципиальная позиция Wonderware: надежность и эффективность кода должны находиться под контролем разработчика, а не третьих фирм.
Есть, конечно, ограничения по открытости, однако обмен данными с другими приложениями легко наладить через DLL, к тому же в InTouch встроен сервер DDE/Suite-Link – так что возможность настройки в соответствии со спецификацией системы делает его одним из самых гибких продуктов на HMI-рынке.
В странах СНГ и Балтии эксклюзивным представителем интересов Wonderware с 1992 г. является компания Klinkmann, которая работает по модели Value-Added Distribution и достаточно много дополнений к продуктам создает собственными силами – включая русификацию 8-й версии inTouch. За 12 лет Klinkmann произвела установку программного обеспечения Wonderware на более чем 15 тыс. объектов в различных отраслях промышленности. Представительство в Украине открыто в декабре прошлого года.
Общее количество инсталляций, по данным производителя, превысило 185 тыс. В 2002 г. iFIX завоевал первое место в номинации «Лучшая SCADA-система» журнала Control Magazine, а его infoAgent стал «Лучшей инновацией – 2002» в рейтинге журнала Control Engineering.
Любое расширение функциональности iFIX-объектов нужно делать с помощью VBA-скриптов, что несколько увеличивает время разработки и усложняет сопровождение приложения. Импорт графических файлов ограничен только форматом .bmp. Поддерживаются любые ODBC-соединения – от MS SQL и Oracle до MS Access, однако для просмотра данных из БД нужно дополнительно приобрести компонент VisiconX. Система безопасности iFIX интегрируется с Windows не настолько тесно, как, например, в inTouch, но все же полностью контролирует доступ к iFIX-приложениям, операторским дисплеям и планировщикам событий.
Распределенное управление алармами достаточно гибкое. Использование дополнительного модуля iHistorian предлагает исчерпывающий набор функций для исторических данных.
Значительная часть как достоинств, так и недостатков iFIX обусловлена использованием в качестве внутреннего языка программирования в среде этого продукта VBA. На начальном этапе много времени отнимает его освоение, а впоследствии могут возникнуть трудности при отладке, так как необходимо учитывать большое количество его особенностей.
Заковыристое название производителя (GE Fanuc’s Software & Solutions) отражает тот факт, что фирма представляет собой совместное предприятие американской General Electric и японской FANUC. На территории СНГ и стран Балтии ее генеральным дистрибьютором является компания «ИндаСофт», которой в настоящее время русифицированы FIX 5.5, FIX32 6.15 и iFIX 3.0.
SIMATIC Windows Control Center (WinCC) не увенчан многочисленными лаврами международных конкурсов. Однако он принадлежит концерну Siemens, так что известность немецкого предприятия номер один в определенной степени компенсирует отсутствие регалий.
Редактор объектов (WinCC’s Graphic Designer) имеет достаточно традиционный набор функций для HMI, к тому же декларирована поддержка суперразрешения экрана 4096×4096 пикселов. Прекрасно организована обработка графических файлов, однако для использования .dxf требуется специальное ПО от Siemens. Скрипты реализуются при помощи включенных в поставку VBS (Visual Basic Scripting) или ANSI C. Для работы с внешними БД придется приобрести дополнительный инструмент – IndustrialDataBridge.
WinCC имеет хорошо продуманную систему обращения с алармами. WinCCAlarmOCX может фильтровать аварии в зависимости от имени компьютера, есть выбор из четырех различных стратегий обработки алармов и задания до 16 приоритетов. В отличие от основных конкурентов, функции для печати хорошо продуманы и нареканий не вызывают. Коллекция драйверов изрядная, благо Siemens – один из наиболее известных производителей индустриальных контроллеров. Сильной стороной пакета является также включенный в базовую поставку мощный модуль WinCC Historian с функциями сжатия/экспорта/резервирования данных, а также механизмами их корректного восстановления.
Украинский сайт Siemens дает сведения преимущественно по учебным курсам, однако на базе группы компаний «CMC-Автоматизация» действует центр компетенции по WinCC на территории России, и www.sms-automation.ru можно рекомендовать как полезный источник информации о нем.
Этот продукт был выбран для «проекта века» – крупнейшей в мире SCADA-инсталляции на 187 тыс. тегов и 1500 контроллеров для российской корпорации «Транснефть».
Для пакета характерна «мелкодисперсная» структура – количество модулей огромно. Только за HMI/SCADA отвечает несколько программ: GraphWorX32, TrendWorX32, ScriptWorX32, AlarmWorX32, DataWorX32, а также PanelWorX для встроенных приложений, PocketGenesis – специально для КПК, и множество более мелких.
Начиная с 7-й версии поддерживаются все основные графические форматы. С продуктом поставляется базовая SymbolLibrary, но ее расширения платны. Из других особенностей стоит отметить собственную систему безопасности и модуль WebHMI для предоставления данных о контролируемом процессе от любого приложения из GENESIS32 на любой ПК с обычным браузером.
В работе со скриптами помимо VBA/VBS обеспечена поддержка JScripts. Все материалы о продукте, от сайта до утилиты инсталляции, выполнены на «пять с плюсом», что встречается довольно редко. Интересы ICONICS в СНГ представляет российская фирма «Прософт», а с 6-й версии GENESIS локализован.
| TRACE MODE конкурирует с западными разработчиками в основном на территории СНГ |
Конкуренция с лидерами мирового рынка может быть небезуспешной, если расторопная локальная компания быстро выводит на него продукт класса «все в одном флаконе», не разделяемый на составные части. Близкой аналогией из мира офисных приложений здесь будет позиционирование MS Works и MS Office. В то же время у ведущих разработчиков большинство модулей обязательно продаются и порознь, а их возможности при объединении в «сюиты» (вроде FactorySuite от Wonderware) гораздо шире.
Примером подхода «а-ля Works» является российский HMI-пакет TRACE MODE компании AdAstra. В 1995 г. здесь впервые создали технологию разработки АСУТП «единым фронтом», объединяющую управление как интерфейсом SCADA/HMI, так и контроллерами. Теперь в полный комплект поставки включены еще и экономические модули управления производством, материальными ресурсами и персоналом, и по уверению создателей, «между ними зачастую уже трудно провести четкую грань». Поэтому в данном случае прямое сравнение этого пакета с другими участниками обзора затруднительно.
Объектность появилась в мнемосхемах TRACE MODE не сразу, однако элементы схем всегда были достаточно наглядными. Для удобства редактирования особо сложных мнемосхем в графическом редакторе поддерживаются даже слои с управляемой видимостью.
Используется собственная промышленная СУБД реального времени SIAD/SQL6. При формировании исторических данных применяется метод разделения на «быстрый» и «медленный» архивы, т. е. в одной его части можно сохранять историю быстрых параметров процесса с максимальной степенью детализации за сутки / неделю, а в другую войдут сводные данные о работе цеха за несколько лет.
В состав пакета входит OPC-клиент, а опционально поставляется OPC-сервер с сетевой поддержкой на неограниченное число тегов. Инструментальная система разработки из состава TRACE MODE оснащена отладочным монитором реального времени.
Разумеется, детально ознакомиться с такими специфичными продуктами, как программы класса HMI/SCADA, уяснить их тонкости, ограничения, преимущества и недостатки можно лишь после как минимум полугода интенсивной работы с ней. Возможно, именно тогда и стоит выбирать ту или иную из них для покупки. Прекрасно это понимая, все упомянутые в обзоре производители заранее позаботились, чтобы потенциальные пользователи смогли заказать бесплатные версии соответствующих продуктов (что можно сделать прямо с их сайтов). Процесс существенно упрощается, если в стране действует представительство или наделенный полномочиями партнер, которые заодно организуют обучение и консалтинг.