Web-технологии в автоматизации предприятий и производств

Введение

На текущий момент основной тенденцией развития производственных технологий является направленность в сторону удаленного управления и мониторинга технологическими процессами. Это может быть объяснено тем фактом, что с каждым годом масштабы производства по всему миру постоянно возрастают, технологии становятся более сложными, и, как следствие, требуется непрерывный контроль за работой заводов, предприятий и других разнообразных объектов промышленности. Такой контроль можно осуществить использованием Web -технологий, которые являются самыми распространенными по всему миру среди рядовых пользователей.

Современные автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) являются распределенными системами управления. Это может быть следствием того, что объекты управления могут располагаться на больших площадях и зачастую могут находиться на значительном удалении друг от друга. Среди большого числа объектов управления могут быть и технологические установки со значительной концентрацией технологических параметров, таких как давление, температура, содержание определенных элементов и так далее.

На каждом объекте могут контролироваться и управляться потоки сырья, материалов, энергии от их источников. Если взять среднюю по мощности технологическую установку, то для ее надежной и экономичной работы могут использоваться порядка шестисот различных параметров, причем как аналоговых, так и дискретных, а также порядка ста и более исполнительных механизмов, которые регулируют эти потоки. Но также могут присутствовать и множество мелких технологических объектов, типа насосных станций, емкостных парков, узлов подготовки продуктов и так далее, имеющих незначительное количество параметров.

На подобных объектах применяются распределенные системы управления, которые включают набор программируемых контроллеров, ряд промышленных компьютеров и еще совокупность отдельных электронных регуляторов и приборов. К каждому такому прибору подсоединяются различные датчики и исполнительные механизмы. Программируемые контроллеры и компьютеры могут объединяться в локальные сети, в частности по протоколу Ethernet. На базовом промышленном компьютерном оборудовании могут устанавливаться разные системы SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), то есть, системы, представляющие собой программно-аппаратные комплексы сбора данных и диспетчерского контроля. Это системы, в которых закладываются программные основы для связи по сети с системами, входящими в состав остальных контроллеров, компьютеров и электронных приборов.

Web-технологии в автоматизации предприятий и производств

Одним из возможных решений удаленного управления в автоматизированных системах управления (АСУ) может быть использование протокола WebSocket, который располагается поверх TCP- соединения и служит для организации асинхронного информационного обмена между сервером и браузером в режиме реального времени.

К каждой проектируемой автоматизированной системе управления может предъявляться большое количество требований, наиболее важным из которых может считаться возможность работы АСУ в режиме реального времени, то есть, возможность получать и передавать актуальные информационные данные.

При объединении WEB-технологий с АСУ очень важной является проблема выбора конкретных технологий, которые будут использоваться для передачи данных по WEB. Если применять самые известные WEB-технологии, подобные HTTP (HyperText Transfer Protocol), то трансляция актуальной информации в реальном масштабе времени может оказаться под угрозой, поскольку HTTP-протокол представляет собой клиент- серверное взаимодействие в виде следующих операций:

• отправка запроса серверу,
• ожидание ответа,
• получение ответа,
• отправка запроса,
• ожидание ответа,
• получение ответа

На любой запрос от клиента (из браузера) сервер должен предоставить ответ в форме данных. Если клиент по различным причинам не смог отправить запрос серверу, то и ответ клиенту не поступит. Схема работы HTTP-протокола представлена на рисунке ниже.

Рисунок 1. Схема работы HTTP-протокола. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Объединение промышленных технологий с WEB может реализовать концепцию удобства управления технологическими процессами с определенного устройства на предприятии без установки какого-нибудь дополнительного программного обеспечения на персональный компьютер. Поскольку WEB представлен, в первую очередь, браузерами, которые имеются как на мобильном оборудовании, планшетах, так и на персональных компьютерах пользователей.

Концепция может быть представлена следующим образом. На сервере устанавливается специализированное программное обеспечение, выступающее как ядро системы автоматизированного управления, которое при авторизированных запросах от пользователей способно предоставить диспетчерское управление и отображение информационных данных. Подобная реализация может быть названа как WEB-SCADA-система, базовым интерфейсом которой является браузер.

В браузере может отображено практически все, начиная от протекания технологического процесса и отображения информации с датчиков, и заканчивая отправкой управляющих сигналов на исполнительные механизмы.

На рисунке ниже изображена схема передачи данных с WEB-SCADA при помощи Web- Socket.

Рисунок 2. Схема передачи данных с WEB-SCADA при помощи Web- Socket. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

При помощи специального драйвера технологическая информация с промышленных объектов по технологии WebSocket должна передаваться на Server, в котором осуществляется манипуляция с информационными данными, а именно, перерасчет, запись в базу данных, запись в исторический журнал и так далее. Дальнейшая передача данных в WEB-SCADA (в браузер) также реализуется по технологии WebSocket, в которой управляющий персонал может взаимодействовать с системой как с SCADA-системой.