Что такое runtime trace mode

Обновлено: 04.07.2024

Это может быть контроллер, операторская или архивная станция. Узлы могут быть связаны между собой по локальной сети, по последовательным интерфейсам, по коммутируемым линиям или по радиоканалу. Применяются два термина:

текущий узел – это узел, рассматриваемый в данный момент;

удаленный узел – тот, с которым обменивается информацией текущий узел.

Проект – это совокупность всех математических и графических компонентов программного обеспечения операторских станций и контроллеров одной АСУТП, объединенных информационными связями и единой системой архивирования.

Структура проекта сохраняется в файле конфигурации проекта. Он имеет расширение ctm и записывается в директорию Trace Mode. Все компоненты проекта хранятся в отдельных файлах в поддиректории с тем же именем, что у файла конфигурации проекта.

Проект размещается на каждом узле, при этом наименование поддиректорий его размещения на разных узлах должно быть одним и тем же.

Канал – это информационная структура, состоящая из набора переменных и процедур, имеющая имя и настройки (реквизиты, атрибуты).

Данные с внешних устройств записываются в каналы. Данные из каналов посылаются на внешние устройства, отображаются на экране монитора, записываются в архивы и отчеты. В каналах осуществляется преобразование данных.

При разработке проекта автоматизации необходимо создать и настроить каналы обмена данными между узлами или внутри узла.

База каналов – это база данных реального времени, которая создается для каждого узла проекта.

Основным элементом базы является канал. Каналы одной базы могут группироваться по заданным признакам или произвольно, создавая таким образом иерархические структуры..

Объекты - это группа каналов, которой приписан набор определенных атрибутов.

В базе каналов обязательно присутствует объект база. В него автоматически добавляются все каналы проекта.

Автопостроение - это автоматическое создание баз данных и настройка каналов узлов проекта: контроллеров, операторских станций, ОРС серверов.

Этот механизм автоматически запускается для узлов класса Большой и Гигантский при первом входе в редактирование их баз каналов.

Сеть m-Link

Встроенный сетевой протокол, на базе которого можно создавать сетевые комплексы до 128 узлов (контроллеров и операторских станций). Для связи двух узлов используются последовательные порты, которые реализуют протокол физического уровня.

В сети M-Link используется широко распространенный метод доступа: Master – Slave (или Host– Slave или Ведущий-ведомый). Узел со статусом Master (Host) является активным. Он посылает команды управления и запросы на передачу информации. Узел со статусом Slave принимает посланные ему команды и передает запрошенные данные.

2. Структура trace mode

2.1 Инструментальная система

Инструментальная система включает в себя три редактора (рис.1.)

Редактор базы каналов

конфигурация всех узлов: рабочих станций, контроллеров и устройств связи с объектом (УСО),

описываются входные и выходные сигналы устройств (сбора данных и управления)

настраиваются законы первичной обработки данных,

создаются программы контроля и управления на языках FBD и IL (метапрограммы).

настраивается архивирование технологических параметров и сетевой обмен.

Результатом работы в этом редакторе является файл конфигурации всего проекта, файлы конфигурации узлов, а также набор баз каналов.

Файл конфигурации проекта имеет расширение ctm и сохраняется в рабочей директории системы разработки. Для хранения всех остальных файлов проекта в рабочей директории создается каталог, имя которого совпадает с именем файла конфигурации. При этом базы каналов сохраняются в файлах с расширениями dbb.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

АРМ дежурного ЦОД «Миран-2». Кликабельно

Trace Mode являет собой вполне классической образчик SCADA, имеет в себе ядро-сервер, опрашивающий циклично все необходимые железки по сети и клиент-консоли на АРМах дежурных, которые всю жизненную информацию от сервера и выводят, в виде различных мнемосхем. Такой вариант исполнения был использован для мониторинга «Миран-2» в целом. Для модульных ЦОД внутри (их пока у нас два) — был использован вариант с «тонкими» клиентами (java-апплет в браузере).

Фото панели с «тонким» клиентом в браузере и панели с клиент-консолью. Кликабельно

Кратко расскажу о внутренней структуре проектов. Есть условно два уровня:

Trace Mode IDE. «Источники/Приемники». Кликабельно

Trace Mode IDE. «Каналы». Кликабельно

Это и есть ядро SCADA.
Конечно же в Trace Mode есть также возможность писать подпрограммы на общепринятых промышленных языках (ST, LD, FBD), создавать отчеты, рассылать SMS и E-mail.

На заметку.
Все продукты в семействе Trace Mode защищены HASP-ключами. Для работы в IDE требуется свой ключ, лимитирующий в проекте количество источников данных (e.g. лицензия на 128, 256, 512… N устройств). Для работы МРВ требуется свой ключ. Он лимитирует максимальное количество «каналов» в скомпилированном проекте; в подмножество каналов, помимо самих каналов, входят и вызовы программ, шаблонов экранов. Также ключ определяет доступность некоторых технологий, у нас, в частности, возможность запуска OPC-сервера Trace Mode. Для клиент-консолей, которые используются в АРМах, ключ лимитирует число экранов (в проекте дюжина мнемосхем, а ключ на десять? Два экрана перестанут вызываться). «Тонкие» клиенты? Ну вы поняли, ограничения на кол-во одновременных подключений, шаблонов документов.

Изначально, мониторинг от интегратора был довольно прост. Самый минимум: данные о состоянии вводных и вспомогательных автоматов, данные по энергопотреблению, показания температурных датчиков и датчиков влажности, состояние кондиционеров и ИБП, а также (один из важнейших параметров) — по-стоечный расчет энергопотребления.

Т.к. система, конечно же, была неидеальна и страдала от всяческих недоработок, ее нужно было поддерживать и совершенствовать. Здесь на сцене и появляется ваш покорный слуга. Основной моей задачей стало свести количество ошибок в системе к минимуму, а в последующей перспективе — добавить новых ~~глюков~~ фич, которые должны облегчить эксплуатацию всей инженерной инфраструктуры наших дата-центров.

Перво-наперво, система мониторинга была «причесана и вылизана», а именно: исправлены всяческие «очепятки», приведены в соответствие порядок чисел (200 градусов Цельсия в холодном коридоре превращаются в 20,0), найден консенсус, в чем же мы меряем потребление в стойках — в кВт или все-таки в кВА. Спойлер!

Основная мнемосхема ЦОД «Миран-2»

Основная мнемосхема ЦОД «Миран-1»

Мнемосхема состояния ИБП узла связи «Миран-2»

Мнемосхема ДГУ-1 «Миран-2»

Всплывающая мнемосхема модульного ЦОД «Модуль-2»

Огромные панели с мигающими мнемосхемами — это очень круто и хорошо, но дежурный все же человек, которому свойственно уставать, забывать и не замечать. Системы мобильных ЦОД не имеют, к сожалению, журнала тревог, поэтому было решено реализовать рассылку аварийных писем, как службе главного инженера, так и в тикетную систему нашей тех.поддержки. В последствии, к этому еще добавилась и оповещающая сирена.

Крутые метрики и все-все-все

После года шлифовки проектов Trace Mode, был достигнут некий удобоваримый компромисс между «хотим красиво, современно и круто» и «реализовали как смогли и как получилось». В целом, система справлялась с мониторингом и оповещением по текущему состоянию, но хотелось иметь и возможность простейшего анализа климатики и энергопотребления.

Т.к. системы модульных ЦОД были оснащены только лишь «тонкими» клиентами и графиков и трендов они не поддерживали (опять же), хоть какой-то анализ был выполнен в виде суточных отчетов на E-mail`ы службы главного инженера (с простейшими табличками, заполненных мин/максами значений по датчикам температур и энергопотребления стоек). Наглядность, впрочем, все равно оставляла желать лучшего. Ко всему прочему, еще одним камнем преткновения стала нестабильная работа собственных архивов Trace Mode, из которых эти данные извлекались.

Перебрав несколько вариантов решения всего этого безобразия, было решено остановиться на варианте с отгрузкой данных из Trace Mode во внешнюю БД для дальнейшей обработки.

Когда я уже хотел приступать к реализации вышеозначенного варианта, наш главный инженер наткнулся на просторах интернета на сайт grafana. Дружно повздыхав над красотой графиков, мы сошлись на том, что-де реализовать подобное под наши нужды на текущей платформе — затруднительно. Тем не менее, grafana крепко засела у меня в голове и я стал искать любые гайды с описанием реализованных решений с ее участием. Переломными стали несколько статей на хабре: 1 и 2 (Хабр ~~окрыляет~~ помогает!) с упоминанием демона collectd и его плагинов.

Теперь уже вполне себе вызрела идея как все это реализовать под наши нужды.

Под все это дело был выделен скучающий от низкой нагрузки blade-сервер и развернута тестовая Ubuntu со всем необходимым набором софта. После этого настал черед заполнить конфиг collectd на предмет что и как ему опрашивать. Ниже некоторые выдержки из конфига. Ничего особенного, все строго в соответствии с документацией по демону и плагинам:

Дашборд главного ВРУ «Миран-2». Кликабельно

Дашборд с наиболее важными параметрами «Модуль-2». Кликабельно

Дашборд с климатическими трендами «Модуль-2». Кликабельно

Дашборд с трендами по потреблению стоек «Модуль-1». Кликабельно

Подводя итоги

Итак, текущие плюсы решения на collectd + graphite + grafana в сравнении с Trace Mode:

TRACE MODE 6: Монитор реального времени (МРВ)

Монитор реального времени (МРВ) - это основной исполнительный модуль SCADA/HMI системы TRACE MODE 6. МРВ исполняет dbb -файлы проекта TRACE MODE , созданные в Инструментальной системе.

МРВ может быть использован для создания:

рабочего места оператора (АРМ);
выделенного сервера для взаимодействия с клиентами TRACE MODE (например, NetLink Light , DataCenter) или с другими серверами-МРВ.

Монитор реального времени (МРВ) включает в себя набор бесплатных драйверов для 2755 устройств, серверы реального времени, тревог и графический клиент (мнемосхемы и тренды). Продукт может быть использован как в АСУТП, так и в системах телемеханики.

Существует несколько разновидностей МРВ, предназначенных для решения различных задач, и отличающихся набором функций. Обычный МРВ является классическим SCADA/HMI приложением, основными функциями которого являются:

сбор данных с УСО через встроенные и пользовательские драйверы TRACE MODE, DDE и OPC ;
первичная обработка информации - фильтрация, масштабирование, контроль границ и т.д.;
управление технологическим процессом и регулирование по алгоритмам, запрограммированным на языках стандарта МЭК 6-1131/3;
визуализация информации на мнемосхемах и трендах (HMI);
ведение отчета тревог (алармов);
предоставление HMI-информации клиентам и другим серверам TRACE MODE;
отображение информации на трендах ;
сетевой обмен с другими серверами и клиентами.

Монитор реального времени обладает мощными графическими возможностями:

фотореалистичная объемная графика;
поддержка слоев;
поддержка "прозрачности" фигур и наложения текстур;
технология 3D FAST+ ускоряющая загрузку графических экранов;
возможность динамизации любого графического объекта;
масштабирование экранов;
мультипликация;
тренды реального времени;
исторические тренды ограниченной глубины;
окна событий;

Монитор реального времени имеет открытый формат драйвера, что позволяет пользователям писать собственные драйверы УСО на языке Си или без программирования. Обмен с УСО может быть также реализован непосредственно в ST-программе (без драйвера) через ее специальные функции. Соответствующий toolkit входит в состав любой инструментальной системы TRACE MODE.

Все разновидности МРВ и МРВ+ версии 6 обладают способностью управлять модемом для связи по коммутируемым телефонным линиям. Если проводить аналогию с TRACE MODE 5, то можно сказать, что функция Модем+ теперь бесплатно добавлена ко всем видам МРВ.

Помимо стандартного МРВ существуют версии Монитора реального времени с автоматическим горячим резервированием, адаптивным регулированием, со встроенным сервером документирования, OPC-сервером, сервером СУБД РВ SIAD/SQL 6, GSM-серврером и т.д.

Лицензионная политика: МРВ 6 лицензируется на 1 ПК с ограничением на количество каналов. Существуют версии МРВ на 15, 31, 63, 127, 255, 511, 1023, 2047, 4095, 8191, 32000, 64000 каналов.

TRACE MODE – это программный комплекс, предназначенный для разработки, настройки и запуска в реальном времени систем управления технологическими процессами. Все программы, входящие в TRACE MODE, делятся на две группы:

а) инструментальная система разработки АСУ.

б) исполнительные модули (runtime).

Инструментальная система включает в себя три редактора:

а) редактор базы каналов.

б) редактор представления данных.

в) редактор шаблонов.

В них разрабатываются: база данных реального времени, программы обработки данных и управления, графические экраны для визуализации состояния технологического процесса и управления им, а так же шаблоны для генерации отчетов о работе производства.

Исполнительные модули - это программы, под управлением которых запускается АСУ, созданная в инструментальной системе. Большинство из них предназначено для организации работы верхнего и административного уровней АСУ, а Микро МРВ, Микро МРВ Модем+ и Микро МРВ GSM+ – для работы в контроллерах нижнего уровня систем управления, естественно, при условии наличия в них операционной системы MS DOS.

Структура проекта описывается и редактируется в редакторе базы каналов и сохраняется в файле конфигурации проекта. Проект TRACE MODE включает в себя программное обеспечение всех входящих в него узлов, которые могут быть связаны между собой по локальной сети, по последовательным интерфейсам, по коммутируемым линиям или по радиоканалу. Проект размещается на каждом узле, при этом наименование поддиректорий его размещения на разных узлах должно быть одним и тем же. Не используемое на узле программное обеспечение может быть удалено из проекта, размещенного на этом узле (например, базы каналов и графические базы других узлов).

В редакторе базы каналов создается математическая основа системы управления: описываются конфигурации рабочих станций, контроллеров и УСО, а также настраиваются информационные потоки между ними. Здесь же описываются входные и выходные сигналы и их связь с устройствами сбора данных и управления. В этом редакторе задаются периоды опроса или формирования сигналов, настраиваются законы первичной обработки и управления, технологические границы, программы обработки данных и управления. Здесь настраивается архивирование технологических параметров, сетевой обмен и решаются некоторые другие задачи.

Результатом работы в этом редакторе является математическая и информационная структуры проекта. Они включают базы каналов всех узлов, а также файл конфигурации проекта

Графическая часть - это совокупность всех экранов для представления данных и супервизорного управления, входящих в графические базы узлов проекта.

Создание и редактирование графической составляющей проекта осуществляется в редакторе представления данных. Структура проекта представлена здесь в виде дерева, корневыми элементами которого являются имена узлов, а вложенными – имена групп и экранов.

В рамках создания проекта автоматизации необходимо описать информационные потоки: для контроллеров надо создать и настроить каналы обмена данными с платами УСО, а для АРМ – каналы обмена данными с контроллерами и другими узлами проекта.

В крупных проектах задача заполнения баз, описывающих адреса источников и приемников данных, является очень трудоемкой. Это может привести к ошибкам, обусловленным объемностью и рутинностью данной работы.

Для облегчения этой работы в TRACE MODE реализованы следующие шесть механизмов авто-построения баз каналов:

а) создание каналов обмена данными с удаленными узлами текущего проекта.

б) создание каналов обмена данными с платами УСО.

в) создание каналов обмена данными с контроллерами нижнего уровня (не PC-совместимыми).

г) создание каналов при импорте баз данных.

д) создание каналов обмена с OPC- серверами.

е) создание каналов обмена данными с каналами объекта удаленного узла.

В TRACE MODE поддерживаются три типа архивов:

а) локальный СПАД-архив.

б) глобальный архив РЕГИСТРАТОР.

В данном проекте используются локальный отчет тревог.

Значения канала записываются в СПАД по изменению. При этом в архив добавляется одна запись, фиксирующая новое значения и время. Точность фиксации времени составляет 1 мс.

Кроме того, используя ODBC, можно сохранять информацию в любые базы данных, поддерживающие этот протокол.

TRACE MODE поддерживает обмен данными с разными контроллерами. Для PC-контролеров обмен реализуется по собственным протоколам TRACE MODE при использовании в них Микро МРВ, а для остальных – по их протоколам. Часть этих протоколов встроена в исполнительные модули TRACE MODE, а часть поставляется опционально в виде динамически загружаемых библиотек.

Информационные потоки в TRACE MODE настраиваются с помощью каналов. Тип, подтип и другие характеристики каналов определяют источники или приемники данных (контроллеры, платы УСО, удаленные узлы, системные переменные и пр.).

В каналах предусмотрена первичная и выходная обработка данных. Все остальные задачи по обработке данных и управлению разрабатываются в виде отдельных программ. Для этого предусмотрены два языка: Техно FBD и Техно IL. Они реализуют стандарт МЭК-1131 и имеют большое количество дополнительных функций.

Язык Техно FBD предназначен для разработки алгоритмов в виде диаграмм функциональных блоков. Созданные на нем программы могут вызываться из процедур каналов.

Программы на Техно IL записываются в виде последовательности инструкций. Этот язык позволяет программировать функциональные блоки для языка Техно FBD и создавать метапрограммы, которые запускаются параллельно с пересчетом базы каналов

В статье рассматривается программное средство для решения задач мобильного мониторинга и управления параметрами контролируемого процесса - TRACE MODE Data Center. Описаны особенности и возможности данной системы.

Компания AdAstrA Research Group, Ltd успешно работает на рынке автоматизации с 1992 года. Специализируется компания на производстве инструментальных средств для управления производством, обучении и сопровождении проектов. Среднегодовой рост компании составляет примерно 30 % в год. У AdAstrA Research Group, Ltd свыше 70 фирм партнеров и программные продукты продаются более чем в 30 странах мира, есть собственные представительства в Китае и на Украине.

В процессе развития технологий АСУ ТП растут и требования пользователей к системам доступа к данным контролируемого процесса. Компания AdAstrA Research Group, Ltd, предлагает простое в конфигурировании и вместе с тем высоко-функциональное программное средство для решения задач мобильного мониторинга и управления параметрами контролируемого процесса - TRACE MODE Data Center. Основная задача этого программного продукта заключается в предоставлении возможности управления технологическим процессом пользователям через Web-браузер по Internet/Intranet сетям или по беспроводной связи GSM, GPRS, Wi-Fi, Bluetooth.

TRACE MODE Data Center является Web-шлюзом для локальных АСУ ТП (рис. 1). Программа получает данные реального времени от серверов TRACE MODE по протоколу TCP/IP и предоставляет к ним Internet доступ, через браузеры или с мобильных телефонов, выступая в качестве Java-сервера. Одновременно программа может обслуживать неограниченное число серверов реального времени с разными прикладными проектами АСУ ТП. В качестве серверов могут также выступать контроллеры, под управлением Micro TRACE MODE 6 для Windows CE. Важным достоинством TRACE MODE Data Center является то, что при его установке на удаленном сервере он может получать данные с объектов автоматизации через Internet/Intranet сеть, что позволяет оптимизировать скорость передачи информации в Internet и не нагружать сети локальных АСУ ТП дополнительным трафиком.

TRACE MODE Data Center обеспечивает выполнение следующих функций:

- предоставление графического операторского интерфейса удаленным Web-пользователям, в т.ч. и с функциями управления;

- предоставление графического операторского интерфейса пользователям мобильных телефонов (рис. 2);

- вывод генерируемых в исполнительном модуле ДокМРВ+ документов на принтер, мониторинг очереди печати и управление печатью документов (с помощью сервера печати, входящего в состав Data Center);

- управление публикациями на Web-сервере Публикатор (входит в состав Data Center) и обеспечение доступа удаленных пользователей к публикациям.

Для доступа к данным Data Center в мобильном телефоне или КПК должен быть инсталлирован Java midlet.

TRACE MODE Data Center располагает системой безопасности, интегрированной в систему безопасности TRACE MODE 6. Поэтому доступ к данным веб-сервера могут получить только пользователи, наделенные соответствующими правами. Права различных пользователей гибко настраиваются и администрируются в реальном времени.

Рис. 2. Графический интерфейс для мобильных телефонов

TRACE MODE Data Center имеет минимум настроек и интуитивный интерфейс, но вместе с тем способен помочь в решении таких серьезных задач, как своевременное устранение аварийной ситуации на предприятии мобильными бригадами, например, пожарной или радиационной безопасности или предоставлять отчеты с самыми последними данными о состоянии технологического процесса на предприятии и расходе ресурсов, что может быть очень полезно для технологов, начальников цехов и персонала службы сбыта и управления от менеджеров по продажам до директора предприятия.

Таким образом, TRACE MODE Data Center в совокупности с другими продуктами компании AdAstra Research Group, Ltd является комплексным средством по созданию распределенных систем управления технологическими процессами и контроля за ними на предприятиях различных отраслей промышленности.

Как уже было написано выше, одна из функций TRACE MODE Data Center является предоставление графического операторского интерфейса пользователям мобильных телефонов. Для демонстрации мобильного управления в проекте клиент серверной АСУ ТП с горячим резервированием и Web-доступом, работа которой была продемонстрирована на XIII международной конференции “Управление производством в системе TRACE MODE”, была реализована возможность управления и мониторинга за системой с мобильного телефона Nokia N 80 (рис. 3).

Рис. 3. Интерфейс управления и мониторинга за системой с мобильного телефона Nokia N 80

Рис. 4. Интерактивная модель клиент-серверной АСУ ТП

Проект полностью выполнен с использованием программных продуктов компании AdAstrA Research Group, Ltd. Проект представляет собой АСУ ТП отопительной системы (котельной) и состоит из аппаратного, операторского и клиент-серверного уровня.

Аппаратный уровень АСУ ТП состоит из двух контроллеров WinCon 8000 (PLC 1 и PLC 2) с горячим резервированием, работающим под управлением Micro TRACE MODE 6 для Windows CE и контроллера Mitsubishi (PLC 3).

Операторский уровень АСУ ТП состоит из двух серверов реального времени на ПК (PC 1 и PC 2) с горячим резервированием, работающих под управлением исполнительных модулей Double Force МРВ+ TRACE MODE 6, которые представляют собой равноправные сервера АСУ ТП.

- TRACE MODE МРВ (PC 4), куда также установлена инструментальная система с сетевым шпионом SPY Utility;

Компьютер PC 5 с TRACE MODE Data Center в проекте выполняет функцию Web-сервера, который предоставляет возможность доступа к проекту посредством Web-браузеров по Internet/Intranet сети. Также реализована возможность подключиться к проекту по мобильной связи через GSM/GPRS, что и было продемонстрировано на примере телефона Nokia N 80.

Для отображения графического интерфейса в мобильном телефоне Nokia N 80, разрешение экрана которого 352*416, в инструментальной среде разработки были созданы две графические панели разрешением 352*288 (без учета области экрана, которую занимает меню телефона).

Один из экранов представляет собой уменьшенный вариант графического интерфейса операторской станции, работающей под управлением Double Force МРВ+, а другой - системный экран. Между экранами реализован переход с помощью кнопки.

Рис. 5. Графический интерфейс операторской станции,

На основном экране (рис. 5) расположен динамизированый текст, который отображает данные реального времени параметров системы, также реализована возможность изменения значения уставки температуры с помощью посылки значения на операторскую станцию. На системном экране (рис. 6) реализована возможность мониторинга за состоянием резервированных серверов и контроллеров проекта, а также возможность по нажатию кнопки отключить любой сервер или контроллер, что повлечет за собой смену статуса этого узла. При этом на системном экране мобильного телефона происходили соответствующие изменения динамизированных графических элементов.

Огромное удобство при создании графического интерфейса для мобильного телефона в инструментальной среде разработки заключается в том, что никакого специального редактора экранов для этой цели нет, и экраны создаются стандартным образом в редакторе графических панелей. Таким образом, для пользователей, которые уже имеют опыт работы с интегрированной средой разработки TRACE MODE, никакого дополнительного обучения не требуется. Для установки TRACE MODE Mobile SCADA на телефон Nokia N 80 был использован Application Installer из пакета Nokia PC Suite.

Читайте также: