RU79675U1 - Распределенная управляющая измерительно-вычислительная система - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к области информационных технологий и может быть использована при построении глобальных управляющих распределенных измерительно-вычислительных систем, пронизывающих все сферы промышленной управленческой компьютерной деятельности человека, в частности, при создании корпоративных территориально распределенных систем управления производством, включая уровень управления АСУ ТП и предприятием, в различных отраслях промышленности, например, в энергетической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической, транспорт.

Распределенная управляющая измерительно-вычислительная система содержит первичные преобразователи данных, программируемые логические промышленные контроллеры (ПЛК), ОРС-сервера OLE for Process Control, информационные Узлы, систему гарантированной доставки данных потребителю (кабельная проводная связь, УКВ-связь, радиоканал, сотовая связь, Internet-связь, спутниковая связь), администратора, терминал удаленного доступа, централизованную систему безопасности, объединенные в глобальную компьютерную распределенную вычислительную сеть.

Архитектура сети системы позволяет создавать на ее базе многоуровневые автоматизированные и автоматические системы управления распределенными технологическими процессами и предприятиями, объединяя их в единую систему управления производством, обеспечивая ее открытость (открытые интерфейсы) для сторонних операторов, для гибкого и безопасного для системы использования ее ресурсов, постоянно наращивать ее информационную мощь.

Такая характеристика как «гарантированная доставка» позволяет использовать распределенную сеть системы как транспортную среду обмена данными и информацией.

При работе системы распределение вычислительных мощностей, памяти и ресурсов происходит по всей сети - по информационным Узлам, обрабатывающих множество информации для последующей доставки необходимых данных только по событиям, происшедшим в Узлах. Повышается живучесть распределенной системы за счет меньшей зависимости от состояния центрального сервера единой базы данных;

Система масштабируема с позиций наращивания мощностей сбора и обработки информационных потоков, расширения функциональности и позволяет работать в многодоменной сети.

1 с.п. ф-лы, 3 ил.

Для опубликования в бюллетене на титульном листе описания полезной модели рекомендуется фиг.1

Description

Полезная модель относится к области информационных технологий и может быть использована для интеграции на ее базе как локальных систем автоматики, так и автоматизированных систем управления различными технологическими процессами и предприятиями, объединяя их в глобальную управляющую распределенную вычислительную систему, пронизывающую все сферы промышленной управленческой компьютерной деятельности человека.

Известны вычислительные системы модели ISO/OSI [1], распределенные в пространстве на большой территории и охватывающие множество предприятий содержащие аппаратные и программные средства, сервера в сети предприятий с базами данных, потребителей информации, узлы - рабочие станции, WEB-сервер, систему управления, систему безопасности, администратора. Такая система может объединять и множество локальных сетей, работающих на физическом и канальном уровне и взаимодействующих между собой, например, по принципу internetworking в IP-сетях. Сеть имеет выделенные аналоговые и цифровые каналы, построенные по технологии первичных сетей FDM, PDH и SONET/SDH, соответствующее оборудование доступа-модемы различных типов и цифровые устройства DSU/CSU, а также - протоколы канального уровня HDLC, РРР и SLIP.

Как правило, такая глобальная система имеет и систему управления сетями. Эти сложные, громоздкие и дорогостоящие системы имеют множество недостатков. Не всегда возможно создание единой системы управления для разнородных сетей, построенных на оборудовании разных производителей. Не всегда экономически оправдано применение таких систем.

Что же не дает автоматизированным системам управления технологическими процессами (АСУ ТП), создаваемым на базе локальных вычислительных сетей слиться с автоматизированными системами управления предприятий (АСУП) в единую систему управления.

Во-первых, разные методы управления. Если для поддержания технологического процесса все управление должно быть максимально автоматизировано, то - есть контуры управления должны быть замкнутыми и не требовать участия человека, то руководство производством в целом осуществляется исключительно человеком, то - есть четких контуров управления просто нет (какие действия предпринимать для повышения рентабельности - это скорее искусство чем, чем контур управления).

Во-вторых, разные «движки». В АСУ ТП все входные каналы должны «непрерывно» опрашиваться (сканироваться), данные обрабатываться, управляющие воздействия выдаваться. Инициатором всего происходящего является пресловутое «реальное время», и чем оно реальнее, тем лучше. В АСУП главным двигателем является пальчик оператора, нажимающий на клавишу «Enter». Это и ввод новых данных, и запуск функций обработки и формирование отчетов.

В-третьих, отличается и сама информация, «живущая» в системах. Технологический процесс характеризуется «непрерывным потоком» измеряемых и вычисляемых параметров, соответственно и все средства рассчитаны на обработку постоянно изменяющихся данных. Для управления предприятием информационный «шум», наоборот, вреден. И чем информация более статична, тем удобнее с ней работать управленцу.

В-четвертых, администраторы у этих систем разные.

И не был бы этот вопрос актуален, если бы для успешной работы предприятия достаточно было двух уровней управления: оператор/диспетчер/мастер, который по месту контролируют технологический процесс (уровень АСУ ТП) и управленец/менеджер/экономист, который регулирует бизнес - процесс (уровень АСУП). Но есть еще один уровень (уровень управления производством), находящийся на стыке, между этими двумя - это уровень специалистов, которые обязаны руководить оперативными технологическими вопросами, и в тоже время владеть общей ситуацией.

При текущем развитии корпоративных систем управления в сторону централизации всей информации в единой базе данных, специалист оказывается в ситуации нехватки данных! Оперативная технологическая информация с десятка локальных систем автоматизации в исходном виде для него малоинформативная, а единая централизованная база оперативными данными о событиях (изменениях свойств объектов) не располагает. Хуже всего в данной ситуации то, что специалист, обладающий наибольшими правами на коррекцию технологического процесса, оказывается просто выключенным из контура автоматического управления процессом.

К недостаткам таких распределенных вычислительных сетей следует отнести также их «узкие места». "Узкое место" - это место или условие в сети, уменьшающее доступ к ресурсам. Скорость, с которой сеть обрабатывает пиковый график, называется пропускной способностью. На пропускную способность влияют несколько факторов, включая кабельную систему, производительность сервера и производительность рабочих станций. "Узкие" места на сервере влияют на пропускную способность всей сети, поэтому важно закупать оборудование, которое может справиться с загрузкой сети и устранить "узкие места". Для этой цели в таких сетях создают суперсерверы. Суперсерверные системы поддерживают большие объемы оперативной памяти (в некоторых случаях до 1 гигабайта) и дисковой памяти (10-50 гигабайт). Нередко устанавливаются матрицы дисков (RAID), накопители дисков типа SCSI, средства повышения отказоустойчивости и управления сервером. Стоимость двухпроцессорных систем составляет не менее 5000$, а наиболее мощных десятипроцессорных суперсерверов - от 50000 до 700000$ (для наиболее полных конфигураций). Так как суперсерверы обычно используют десятки мегабайт памяти, возрастает возможность ошибок. Некоторые системы включают в себя ЕСС (код коррекции ошибки), который обнаруживает и корректирует ошибки в памяти. Система NetFRAME даже проверяет ошибки системной шины. Некоторые системы предусматривают резервные источники питания.

Централизация вычислительных мощностей, памяти и ресурсов имеет свои плюсы и минусы. К недостаткам следует отнести снижение живучести сети за счет все большей зависимости от состояния центрального сервера единой базы данных.

Сложно интегрировать АСУ ТП при помощи интерфейса ОРС в компьютерных сетях со сложной доменной структурой.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому являются распределенные автоматизированные системы управления энергоресурсами, например, автоматизированная система учета и управления энергоресурсами РАО ЕЭС, автоматизированные системы управления добычей, транспортом, хранением и переработкой нефти, газа и химическими технологиями, поставщиком которых является такая известная компания как «АББ Автоматизация» [2]. Эти системы интегрируют средства, реализующие традиционное управление технологическими процессами, оперативно-диспетчерское управление производствами и географически распределенными системами, сертифицированную связь с бизнес-системами.

Однако несмотря на все преимущества этих систем по сравнению с известными им присущи те же недостатки что и [1].

В основу полезной модели положена задача создания такой распределенной управляющей измерительно-вычислительной системы, которая интегрируя системы АСУ ТП и АСУП (бизнес-процессы) в единое целое, позволяла бы оперативно решать и вопросы управления производством, включая и пользователей, находящихся в любой точке географического пространства, с гарантированной безопасностью для системы.

Поставленная задача решается тем, что в составе сети распределенной измерительно-вычислительной системы образованы информационные Узлы, позволяющие обмениваться данными с программируемыми логическими контроллерами, с серверами и другими информационными Узлами, для последующей гарантированной доставки данных потребителю, централизованная система безопасности, терминал, подключаемый к сети для просмотра состояния объектов данного информационного Узла в виде кадров визуализации, отчетов, графиков, формируемых непосредственно для конкретного пользователя с разрешения Администратора.

На фиг.1 (один из вариантов исполнения) представлена архитектура измерительно-вычислительной системы для автоматизированного контроля и управления распределенными технологическими объектами добычи нефти и газа (станки - качалки нефтедобывающих скважин, насосные установки, пункты учета тепловой и электрической энергии, установки сбора нефти); на фиг.2 - сегмент распределенной управляющей измерительно-вычислительной системы в виде Узла со связями с другими компонентами системы (схема распределения вычислительных мощностей, памяти и ресурсов по всей сети системы); на фиг.3 - структура программного обеспечения распределенной управляющей измерительно-вычислительной системы; на фиг.4, фиг.5 - организационная структура (объектная модель) программы «РОТОР» системы опроса и обмена данными с источниками информации; на фиг.6 - схема работы

информационного узла по выявлению происшедших событий (изменения параметров технологических процессов) и доставке их пользователю; на фиг.7 - компонентная модель информационного узла (структура программы); на фиг.8 - элемент модели объектов-компонент синхронизации с хранилищем данных и настроек; на фиг.9 - схема администрирования системы; на фиг.10 - схема тревог централизованной системы безопасности; на фиг.11 - схема визуального представления данных; на фиг.12 - схема распределенных масштабируемых данных.

Распределенная управляющая измерительно-вычислительная система содержит первичные преобразователи данных - датчики давления, температуры, расхода и т.п. (условно не показаны), программируемые логические промышленные контроллеры (ПЛК) 1, ОРС-сервера 2, информационные Узлы 3, систему гарантированной доставки данных потребителю 4 (кабельная проводная связь, УКВ-связь - радиоканал, сотовая связь, Internet-связь, спутниковая связь.), терминал удаленного доступа 5, администратор 6, централизованную систему безопасности (условно не показана), объединенные в глобальную компьютерную распределенную вычислительную сеть.

Контроллеры 1 технологических объектов (фиг.1) преобразуют входные сигналы от датчиков, контролируют работоспособность исполнительных механизмов, определяют аварийные ситуации, включают/выключают оборудование, поддерживают пакетный протокол обмена данными по различным каналам связи, осуществляют накопление данных, выполняют функции ретранслятора при обмене данными между сетью контроллеров и Узлом.

ОРС-сервер 2 - сервер опроса промысловых объектов, работает с сетью полевых контроллеров осуществляет фоновый циклический опрос всех контроллеров системы, архивирует все изменения параметров и сигналов, визуализирует состояние технологических объектов, поддерживает пакетный протокол обмена данными по радиоканалу или по интерфейсному каналу с информационным Узлом промысла (цех нефтедобычи). На основе полученных данных информационный Узел промысла рассчитывает такие параметры по нефтедобывающей скважине как дебит, определяемый по динамограмме, удельное энергопотребление на тонну продукции, учет времени работы скважины, износ оборудования, обводненность, определяющие рентабельность скважины и необходимые для управления бизнес-процессами на уровне объединения.

Информационный Узел 3 - автоматизированное рабочее место специалиста с программным обеспечением в составе сервера технологических объектов (фиг.1.2) состоит из системы опроса и обмена данными 8 (в виде рабочей программы «РОТОР») с другими Узлами 3 системы, вычислителя 9, например, процессорной платы РСА-6186VE с процессором Pentium 4 и ОЗУ для математической обработки данных в реальном масштабе времени, хранилища данных и настроек 10, WEB-узла 11 и системы безопасности для санкционированного доступа в систему в виде соответствующих паролей 12.

Информационный Узел промысла (построен на основе индустриального компьютера фирмы Advantech) со своей базой данных является источником информации для АРМ диспетчера, АРМ специалистов цеха нефтедобычи и для пользователей, работающих через интранет/Интернет.

Терминал 5 - любой компьютер с WEB-браузером, подключенный к сети или Internet. Назначение терминала - просматривать состояние объектов информационного Узла в виде кадров визуализации, отчетов, графиков, формируемых для конкретного пользователя (фиг.11).

Программное обеспечение системы предназначено для работы в среде операционной системы Windows NT и состоит из отдельных программ, составляющих три уровня обработки данных (фиг.3).

На нижнем уровне менеджер опроса контроллеров «РОТОР» отвечает за опрос и настройку контроллеров (фиг.4). Средний уровень, представляющий из себя ОРС-сервер 2, формирует поток информации в стандартном виде, что позволяет «видеть» все данные системы из наиболее распространенных систем автоматизации производства (фиг.3). На верхнем уровне в общем случае может быть любое программное обеспечение визуализации и диспетчерского управления, например, GENESIS32 (Iconics) или FIX Dynamics (Intellution) (фиг.3).

Система обеспечивает гарантированный опрос контроллеров «СФЕРА», получивших распространение на нефтепромыслах Башкирии, и контроллеров других производителей по протоколу РТМ. Гибкая модель опроса позволяет добиться своевременного и прогнозируемого получения данных с контроллеров. При этом контроллеры - это не единственный источник данных, с которым работает информационный узел промысла (фиг.1). Как видно из фиг.2, узел способен получать информацию из баз данных предприятия, а также с любых ОРС-серверов предприятия. Для промысла (фиг.1) это означает, что система может учитывать в своей работе не только данные поступающие с непосредственно с контроллеров, но и данные, введенные технологом или начальником в какую-нибудь промысловую базу данных, а также данные формируемые системами сторонних производителей. Например, в зависимости от уровня жидкости в емкостях дожимной насосной станции (ДНС), значения которых поступают из системы автоматики ДНС (фиг.1), сервер может автоматически отключить ряд скважин, перечень которых был задан технологом в его базе данных, чтобы предотвратить переполнение емкостей на ДНС.

Встроенные вычислительные возможности узла позволяют формировать новые расчетные данные и реализовать сложные алгоритмы управления промыслом (фиг.5). Расчет данных производится на основе как стандартных, так и узко специализированных функций. Благодаря использованию стандартных и открытых для изменения средств программирования функций сервера можно самостоятельно добавлять новые специализированные функции и алгоритмы.

АРМы специалистов - еще один важный элемент системы. Они строятся на базе того же компонента, что и центральный информационный узел промысла, и поэтому имеет возможность не только отображать данные, но и обрабатывать их вреальном времени с предоставлением результатов другим

заинтересованным пользователям. Система обладает достаточной гибкостью, что позволяет формировать практически любые необходимые АРМы специалистов по желанию заказчика (АРМ начальника промысла, АРМ поддержания пластового давления (ППД), АР энергетика и т.п.). АРМ диспетчера позволяет диспетчеру промысла контролировать состояние всех объектов промысла, управлять ими, выводить отчеты о работе промысла, своевременно реагировать на аварийные сообщения. В каждом НГДУ и объединении возможна установка множества АРМов специалистов, которые позволяют постоянно иметь самую последнюю информацию о протекающих производственных процессах (фиг.1).

Поскольку каждый информационный узел поддерживает Web доступ, специалисты предприятия могут получать нужные им данные не только через свой АРМ, но через стандартный Web-браузер. Например, находясь в отпуске, специалист или начальник промысла, войдя в Интернет, через администратора Системы, всегда сможет получить доступ к необходимой ему информации (фиг.11).

Единый АРМ администратора системы позволяет удаленно контролировать работу всех компонентов системы, настраивать их взаимодействие, добавлять и удалять пользователей, распределять права доступа. С его помощью можно построить внутри сети объединения сложные иерархические системы обработки данных и управления (фиг.9).

Распределенная управляющая вычислительная система содержит распределенную вычислительную сеть, охватывающую определенную территорию и объединяющую множество локальных сетей промышленных предприятий, имеющих коммутируемые каналы связи, аппаратные средства в виде коммутаторов, концентраторов, адаптеров и маршрутизаторов, плат сетевых интерфейсов и т.п. Сеть имеет выделенные аналоговые и цифровые каналы, построенные по технологии первичных сетей FDM, PDH и SONET/ SDH, соответствующее оборудование доступа-модемы различных типов и цифровые устройства DSU/CSU, а также - протоколы канального уровня HDLC, РРР и SLIP.

Распределенная вычислительная сеть системы имеет операционную систему NetWare.

Одним из наиболее важных средств NetWare является поддержка других операционных систем. Вы можете подключать рабочие станции, на которых работают DOS, Windows, OS/2 и Unix. Поддержка рабочих станций DOS, Windows и OS/2 встроена в NetWare, а некоторые сервисные управляющие утилиты используют интерфейс Windows. Поставляемые с NetWare программные средства для рабочей станции обеспечивают поддержку OS/2. NetWare позволяет использовать расширенные атрибуты и длинные имена файлов OS/2, а также позволяет работать в сети серверным приложениям OS/2. Поддержка Apple Macintosh, NFS Unix и OSI FTAM (средства доступа и управления файлами) добавляется в NetWare в качестве дополнительных продуктов. NetWare использует независимую от протокола структуру, известную как ODI (Open Data-Link Interface), которая обеспечивает

одновременную поддержку различных сетевых протоколов. Допускаются также различные сетевые платы. Драйверы этих плат подключаются к уровню ODI. Пакеты направляются в соответствующий стек протокола над уровнем ODI, например, IPX, ТСР/IР или AppleTalk. На верхнем уровне протоколы обеспечивают поддержку файловой системы и поддержку различных операционных систем, которые устанавливаются на NetWare-сервере. NetWare предусматривают встроенные средства межсетевой маршрутизации, которые позволяют объединять столько сетевых сегментов (Token Ring, Ethernet, ArcNet им др.), сколько сетевых плат будет содержать сервер. Связанные вместе сети представляются пользователям как одна сеть. Создать маршрутизатор так же просто как установить несколько плат сетевого интерфейса. Средства маршрутизации устанавливаются на внешней системе, что снимает лишнюю нагрузку с сервера и улучшает производительность. NetWare предусматривает несколько утилит для отслеживания состояния сети, Novell предлагает пакеты программного обеспечения для административного управления, которые содержат улучшенные средства. NetWare включает в себя администратор (NetWare Administrator) - работающее в Windows приложение, используемое для управления объектами NDS (пользователями, ресурсами, каталогами на дисках и файлами). В NetWare v.4 поддерживается также версия NetWare Administrator, работающая в текстовом режиме, которая называется NETADMIN. NetWare Administrator можно использовать вместо некоторых утилит, работающих в режиме командной строки. Он проще в использовании и обеспечивает больше функциональных возможностей. NetWare Administrator имеет процессора 80386 или старше и систему Windows. Администратор сети использует NetWare Administrator в основном для создания пользовательских объектов (учетных данных) и управления использования сети пользователями, а также управления ее ресурсами и файлами. С помощью NetWare Administrator вы можете изменять полномочия пользователей, характеристики и другие аспекты объекта. Он позволяет создавать дополнительные объекты (например, пользователей или объекты печати), изменять пароли пользователей и их доступ к ресурсам, каталогам и файлам, изменять полномочия доступа к объектам, предоставлять другим пользователям права супервизора, определять группы пользователей, создавать и редактировать системные и индивидуальные сценарии регистрации пользователя, а также упорядочивать и организовывать структуру NDS и ее разделов. Сетевая операционная система NetWare содержит несколько средств, обеспечивающих защиту данных. Средства защиты запрещают доступ к данным неуполномоченных пользователей и предохраняют их от вирусов. NetWare поддерживает также аппаратные средства защиты, которые за счет избыточности обеспечивают корректность данных и доступность их при отказе части системы. Средства защиты NetWare имеют важное значение для сетевой среды масштаба предприятия. Файловая система NetWare и файловая система DOS весьма различны. Пользователь не может получить доступ к файловой системе NetWare, запустив сервер с диском DOS. Естественно, это не предотвращает кражи или порчи диска - от этих неприятностей следует защищаться с помощью копирования. Дублирование таблицы распределения

файлов (FAT) обеспечивает создание и ведение копии FAT. Если оригинал будет потерян, то диск все равно доступен через дубликат. Средство коррекции обнаруживает и корректирует ошибки, обнаруживаемые в процессе работы системы. Данные из дефектных секторов перемещаются в другое место диска, а секторы помечаются как недоступные для использования. Средство обеспечения устойчивости к сбоям (SFT) предусматривает защиту от сбоев за счет избыточности аппаратных средств системы. Вы можете установить два диска и отображать содержимое одного жесткого диска на вспомогательный диск. В случае сбоя одного диска другой (его копия) становится рабочим. Контроллер диска также может дублироваться (дуплексироваться), что обеспечивает еще более высокую степень защиты от отказов аппаратуры. SFT Level III предусматривает дуплексирование всего сервера. Если основной сервер выходит из строя, то другой без прерывания включается в работу. Система отслеживания транзакций TTS (Transaction Tracking System) предохраняет файлы данных от незавершенных операций записи, что происходит, когда пользователь редактирует записи в базе данных, а сервер выходит из строя. При перезапуске сервера выполняется отмена незавершенных транзакций, и файлы возвращаются к исходному состоянию (до транзакции). Транзакции при такой системе должны быть либо полностью завершены, либо полностью отменены. NetWare также отслеживает состояние источника бесперебойного питания (UPS) и определяет, будет ли сервер работать при отказе питания. Совместимые с NetWare UPS обеспечивают для нее соответствующий сигнал. При сбое питания NetWare уведомляет пользователей и начинает сохранять всю открытую информацию (данные кеш-буферов) и нормально завершать работу системы.

Настройка системы. Во-первых Администратор 6 формирует структуру системы, состоящую из информационных Узлов 3, определяет межузловые информационные потоки, создает пользователей и определяет их права. Во-вторых, настраивается информационный Узел. Основное, что нужно сделать при настройке информационного Узла - создать объектную модель (фиг.6), которая будет «жить» в этом Узле. Для каждого объекта задается имя, место в иерархии объектов и его свойства. В свою очередь, для каждого свойства задается важнейшая характеристика - «Источник». В качестве источника информации задается константа, поле удаленной базы данных, тег сервера ОРС, параметр контроллера, свойство другого объекта из этого или другого информационного Узла, или его можно вычислить с помощью библиотеки функций, используя в качестве операндов функций различные источники. События от источников путем вычислений преобразуются в значения свойств объектов. Богатство выбора источников информации для обновления свойств объекта определяет мощь и гибкость системы. Для каждого зарегистрированного пользователя Узла создаются экраны визуализации (фиг.11), отражающие только ту информацию, которая необходима и интересна конкретному пользователю.

Распределенная управляющая измерительно-вычислительная система работает следующим образом (фиг.1, 2).

Пользователь осуществляет опрос всех источников - информационных Узлов, ОРС-серверов, контроллеров, с целью определения изменения используемых параметров, и, если такое изменение обнаружено, оно считается событием. Событие вызывает изменение связанных с ним свойств объектов. В качестве свойств объекта могут выступать не только обычные числовые, логические и текстовые данные, но и данные произвольных типов, включая файлы, почтовые сообщения, фотографии, таблицы и т.д. (фиг.6).

Все изменения объектов на всех информационных Узлах в вычислителе 9 по цепочке обрабатываются, значения свойств вычисляются (фиг.7), а затем архивируются в хранилище данных и рассылаются с помощью системы гарантированной доставки данных 4 потребителю - на исполнительные устройства, другие информационные Узлы, терминалы. Рассылка данных осуществляется асинхронно. В зависимости от требований к информационной мощности Узла в качестве хранилища данных используются различные реляционные системы управления базой данных (СУБД) (фиг.8). Система рассчитана на работу в сложной многодоменной сети с разнородными и неустойчивым каналам связи, но гарантированность доставки данных до получателя обеспечивается. При отсутствии связи, данные для получателя накапливаются на сервере объектов, а при восстановлении связи, данные передаются. Автоматическая маршрутизация. В качестве коммутируемых каналов связи применяются волоконно-оптическая, радиоканал, сотовая связь, Internet-связь, спутниковая связь. Такая характеристика как «гарантированная доставка» позволяет использовать распределенную сеть системы как транспортную среду обмена данными и информацией. Например, организовать «ОРС-тунель» для надежной передачи тегов ОРС по неустойчивым каналам связи между различными сетевыми доменами. Централизованная система безопасности с отдельным Администратором системы исключает неавторизованное изменение настроек системы и несанкционированный доступ к данным (фиг.10), осуществляет регистрацию действий пользователей, содержит схемы информационных Узлов системы и связей между ними. Математика серверов объектов обеспечивает иерархическую масштабируемость свойств объектов (фиг.12), т.е. если какое-то свойство некоторого объекта является суммируемым, то на предыдущей (родительской) ступени иерархии данного объекта появится аналогичное свойство, в котором будут суммироваться текущие значения этих свойств подчиненных объектов. Таким образом, легко построить многоуровневую иерархию предприятия.

В корпоративной компьютерной сети предприятия сервер виден как один из компьютеров, в котором есть несколько ОРС-серверов данных. Территориально сервер может располагаться на любом компьютере сети.

Программа настройки объектов позволяет настроить функциональность сервера объектов под конкретный проект автоматизации. Пользователь получает в свое распоряжение своеобразный конструктор, позволяющий автоматизировать объекты различной природы в области применения.

По Web-интерфейсу, любой специалист или начальник, имеющий соответствующие права доступа, может через Интернет просмотреть всю текущую информацию, например, о состоянии промысла или отдельного технологического объекта (фиг.1). Так специалист НГДУ получает всю информацию о дебитах, поддержании пластового давления и о потребляемых энергоресурсах по всем промыслам и формирует свою постоянно обновляемую базу данных, которая является источником информации при управлении бизнес процессами на уровне объединения. Вертикальная интеграция организует потоки данных реального времени от нижнего уровня (датчиков и контроллеров технологических объектов) во внутренние и внешние компьютерные сети предприятия и через них (посредством серверов обработки и фильтрации данных) в административные системы управления. Данная задача решается путем объединения промышленных и административных сетей. Основная цель вертикальной интеграции - устранение препятствий на пути информационных потоков между уровнями АСУ ТП и АСУП для достижения оперативности обмена данными и управления технологическими процессами, производством и бизнес-процессами.

Технический результат. В отличие от суперсерверных систем, где вся текущая оперативная технологическая информация с десятков локальных систем автоматизации была сосредоточена в единой базе данных - в общей массе информации в центральном сервере, что затрудняло принятие своевременных решений по управлению производством, распределение вычислительных мощностей, памяти и ресурсов по информационным Узлам сети системы с последующей доставкой необходимых данных пользователю только по событиям, происшедшим в информационных Узлах, позволяет в реальном времени пополнять информационные системы предприятия текущими данными об изменении свойств объектов (добыче нефти, поддержании пластового давления, энергопотреблении и т.д.), обеспечивая специалистов предприятия своевременной оперативной информацией о состоянии производства для управления им и осуществления бизнес-процессов (например, применительно к системе, изображенной на фиг.1 - общее количество добываемой на нефтепромыслах нефти за текущие сутки, количество нефти в резервуарном парке, количество нефти, отправленной по магистральным трубопроводам на нефтеперерабатывающие заводы, своевременно принимать решения о закрытии нерентабельных нефтяных скважин или о переводе их на капитальный ремонт). Управление предприятием становится прогнозируемым.

Каждый информационный Узел распределенной сети - это еще и WEB-сервер, что значительно упрощает удаленный доступ к оперативной информации в рамках распределенной системы и позволяет своевременно принимать управленческие и технические решения, сокращая затраты и увеличивая прибыль предприятия.

К преимуществам системы по сравнению с аналогами и прототипом следует также отнести следующее:

- специалисту предоставляется возможность самому настроить для себя «рабочее место» - Приложение, которое будет само собирать необходимую только ему информацию, суммировать, перемножать, вычислять нужные показатели и всегда предоставлять актуальный отчет;

- интегрирует различные локальные системы автоматики в единую систему, позволяет создавать для них новую объектную модель с вычисляемыми свойствами и обеспечивает доступ к ней из сетей Интернет/Интранет, хранение, передачу во внешнюю базу данных. Позволяет подсоединять практически любые системы, а не только имеющие интерфейс ОРС;

- архитектура сети системы позволяет создавать на ее базе распределенные многоуровневые автоматизированные и автоматические системы управления технологическими процессами и предприятиями, объединяя их в единую систему управления производством;

- масштабируемость системы с позиций наращивания мощностей сбора и обработки информационных потоков и расширения функциональности (фиг.12);

- разгрузка центральной базы данных. Черновые архивы накапливаются на местных Узлах, а все, что подлежит долговременному хранению, можно передавать в несколько дублированных архивных Узлов. Удобная организация хранения информации «по интересам»;

- такая характеристика как «гарантированная доставка информации» позволяет использовать распределенную вычислительную сеть системы как транспортную среду обмена данными и информацией;

Применение на всех уровнях программного обеспечения системы интерфейса ОРС (OLE for Process Control), предназначенного для обмена данными между приложениями АСУ ТП, позволяет расширить возможности системы путем использования различных специализированных компонентов. Широкую возможность для этого представляет применяемый в системе пакет Genesis32 фирмы Iconics, основной идеей которого является компонентное построение системы.

Отличительной чертой программного обеспечения системы является возможность конфигурирования различных систем и объектов с различными свойствами. Если в известных версиях программных продуктов основная доля свойств и характеристик определяется кодом программ, и лишь относительно небольшая часть подлежит настройке, то в предлагаемой системе ситуация обратная: без изменения кода, например, систему контроля и управления нефтедобычей можно превратить в систему управления любым промышленным предприятием.

Из доступных источников информации автор не выявил технических решений, аналогичных предлагаемому техническому устройству распределенной управляющей измерительно-вычислительной системы.

Система выполнена в условиях приборостроительного предприятия, не требует дефицитных материалов и комплектующих, успешно прошла опытную

эксплуатацию в виде корпоративной системы управления распределенным производством в ОАО «Башнефть».

Полезная модель может быть использована при создании корпоративных географически распределенных систем управления производством включая уровень управления АСУ ТП и предприятием в различных отраслях промышленности, например, в энергетической, нефтедобывающей, нефтеперерабатывающей, химической, металлургической, транспорт.

Источники информации:

1. Олифер В.Г., Олифер Н.А. // Компьютерные сети, принципы технологии, протоколы. - 2001. Издательский дом «Питер».

2. Автоматизированные системы управления добычей, транспортом, хранением переработкой нефти, газа и химическими технологиями. Рекламный проспект фирмы «АББ Автоматизация».

Claims (3)

1. Распределенная управляющая измерительно-вычислительная система, содержащая первичные преобразователи информации, программируемые логические контроллеры технологических объектов, ОРС-сервера OLE for Process Control, информационные Узлы - рабочие места специалистов с программным обеспечением в составе серверов объектов, администратора системы, терминал удаленного доступа, кабельную проводную связь, УКВ-связь, сотовую связь GPRS, Internet-связь, спутниковую связь для передачи измерительной и другой информации, систему безопасности, объединенные в глобальную компьютерную распределенную на большой территории вычислительную сеть, отличающаяся тем, что распределение вычислительных мощностей, памяти и ресурсов происходит по всей сети системы - по информационным Узлам, обрабатывающим множество информации для последующей доставки необходимых данных пользователю только по событиям, происшедшим в информационных Узлах.

2. Распределенная управляющая измерительно-вычислительная система по п.1, отличающаяся тем, что каждый информационный Узел сети является для другого источником информации - событий, свойств объектов.

3. Распределенная управляющая измерительно-вычислительная система по п.1, отличающаяся тем, что Internet-связь имеет каждый информационный Узел сети.