7. Информационный обмен данными в системах автоматизации Стандартный интерфейс взаимодействия программ в промышленных системах автоматизации – орс

Стандарт ОРС (OLE for Process Control – стандарт OLE для промышленного управления) определяет, в частности, механизм доступа к данным контроллера из любого программного приложения. Наличие во всех перспективных открытых SCADA программах стандартного интерфейса ОРС позволяет непосредственно информационно соединять их с контроллерами разных фирм, для которых имеется интерфейс ОРС без разработки специальных драйверов.

ОРС базируется на общих технологиях OLE и DCOM и работает в среде Windows. Он разработан независимой международной организацией ОРС Foundation.

В целом, стандарт ОРС обеспечивает совместимость и взаимозаменяемость средств автоматизации от разных производителей. Через интерфейсы ОРС одни программы могут читать и записывать данные в другие программы, передавать различные сообщения друг другу; все это происходит независимо от расположения программ на различных узлах сети и независимо от производителей аппаратуры и самих, находящихся в ней программ.

Взаимодействие по интерфейсу ОРС основано на клиент-серверной схеме. ОРС - клиент может работать только там, где установлена объектная модель DCOM; т.е. в операционных системах Windows NT, Windows 95/98/2000, отдельных версиях Unix, Windows CE. В подавляющем большинстве случаев, этими операционными системами оснащены рабочие станции операторов, и именно их программное обеспечение (SCADA-программы, различные прикладные пакеты программ) может выполнять роль клиента при обмене данными с любым устройством (контроллером, блоком ввода/вывода, интеллектуальным прибором), для которого есть ОРС - сервер. При этом реализуются как прямые вызовы от клиента к серверу, так и обратные – от сервера к клиенту. Таким образом, любое устройство, для которого имеется ОРС - сервер, может без каких–либо специальных драйверов взаимодействовать с любой перспективной открытой SCADA-программой, работающей под операционной системой, с установленной моделью DCOM.

Следует отметить, что хотя ОРС не обеспечивает работу в жестком реальном времени, имеющаяся частота передачи данных порядка 50 мс обычно удовлетворяет требованиям большинства конкретных промышленных объектов.

Стандарт ОРС состоит из трех спецификаций:

– доступ к данным реального времени,

– обработка тревог и событий,

– доступ к историческим данным.

Доступ к данным реального времени имеет основное понятие – элемент данных. Каждый элемент данных (измеряемая величина) состоит из значения, которое может быть любой информацией скалярного типа; времени последнего обновления, которое проставляется с 100-наносекундной точностью; признака качества – кода, который определяет достоверность значения.

Метка времени либо формируется и передается контроллером, либо вносится компьютером, получающим данные.

Метка качества определяет качество данных и может принимать значения: хорошо, неопределенно, плохо. Если качество плохое, то получившее эти данные приложение имеет, обычно, доступ к полям диагностики, где метка качества расшифровывается. Она может конкретизироваться одним из ряда причин:

– отсутствие связи,

– сбой устройства,

– ошибка конфигурации,

– отказ датчика,

– данные заблокированы,

– причины неизвестны.

По требованию клиента ОРС–сервер создает группу данных, которую он обновляет и передает клиенту с заданной ему клиентом частотой. Клиент может создавать для себя на сервере несколько групп данных, различающихся требуемой частотой обновления.

Обработка тревог и событий производится ОРС-сервером тревог; он формирует определенные логические параметры (события), посылает их клиентам, а последние подтверждают получение этих сообщений.

Доступ к историческим данным производится через ОРС-сервер исторических данных, который полученные в реальном времени значения величин архивирует и предоставляет их по запросам клиентов.

Обмен данными между клиентом и сервером может проходить в синхронном режиме (клиент инициирует периодический обмен) и асинхронном режиме (сервер оповещает клиента об изменившихся значениях величин, интересующих клиента, что обеспечивает минимальное время обнаружения разных событий).

В перспективных открытых SCADA-программах интерфейс ОРС может быть включен либо как один из интерфейсов взаимодействия с внешними программами; либо являться основой структуры SCADA-программы. В последнем случае все компоненты SCADA-программы взаимодействуют между собою через ОРС, являясь, в зависимости от ситуации клиентами или серверами, или теми и другими одновременно.

Инструментальные средства для разработки ОРС-компонентов могут либо поставляться разработчиками SCADA программ, либо независимыми производителями программных средств. Использование специализированных инструментальных средств создания ОРС-серверов и ОРС-клиентов значительно упрощает разработку ОРС–компонентов, поскольку предлагает готовую реализацию ОРС-интерфейса.