Сервер OPC

      Данный  программный продукт  разрабатывался на Borland Delphi 7.0. Для корректной работы сервера требуется операционная система Microsoft Windows 2000/XP.

      Учитывая  соответствие аппаратной и программной оснащенности компьютеров  отдела АСУП требованиям данного программного продукта, можно сделать вывод о том, что требования к программной и аппаратной оснащенности выполняются. 

 

       3. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 

      Требуется автоматизировать процесс  получения информации с ряда имеющихся  в системе хозучета промышленных контроллеров, а также организовать возможность обмена данными по протоколу ОРС для последующего подключения OPC-клиентов. Для этого требуется написать приложение для IBM-PC совместимых компьютеров, работающее под управлением Windows 2000 Server и производящее циклический непрерывный опрос контроллеров в соответствии с заданным набором необходимых параметров. В программе должен создаваться массив данных для промежуточного хранения получаемой информации, при подключении OPC-клиентов программа должна предоставлять им требуемую информацию в виде тегов, содержащих в себе актуальные на данный момент или архивные значения измеряемых теплосчетчиками параметров. Желательна также возможность просмотра значений в окне самого сервера, а также контроль за состоянием работы, проверка и оповещение оператора в случае ошибки (например, при потери связи с устройством). Так как впоследствии планируется подключение новых контроллеров, опрашиваемых настоящим программным продуктом, необходимо обеспечить как можно более легкую модернизируемость системы за счет оформления модулей опроса каждого нового контроллера в виде подключаемых библиотек dll.

 

      4. ВНЕШНИЕ СПЕФИКАЦИИ  ПРОГРАММНОГО ИЗДЕЛИЯ 

4.1. Цели и задачи, решаемые программным  изделием 

      Основное  назначение данного  программного продукта – автоматизация сбора данных для системы хозучета (АСУП) завода БК. В условиях внедряемой на заводе MES системы крайне важно иметь в любой момент времени всю необходимую информацию о технологическом процессе, в том числе показания теплосчетчиков. Для опрашиваемых теплосчетчиков разработчиками не было предоставлено средств опроса, удовлетворяющих всем требованиям системы хозучета, в связи с этим основной задачей, решаемой настоящим программным продуктом, является опрос этих контроллеров в соответствии с его спецификацией и протоколами обмена.

      На  рис. 1 изображена схема  передачи данных с  теплосчетчиков.

    рис. 1. Схема передачи данных с теплосчетчиков.

      Программа должна выполнять  следующие функции:

• циклически опрашивать теплосчетчики, получая с них значения требуемых параметров.
• сохранять полученные значения в памяти до их обновления.
• организовывать подключение ОРС-клиентов.
• в соответствии с протоколом ОРС Data Access 2.0 предоставлять клиентам необходимые значения.
• отображать получаемые данные в окне OPC-сервера (опционально).
• производить контроль за нештатными ситуациями.

      Программа является служебной, поэтому участие человека в ее работе не предусматривается. 

4.2. Требования и ограничения,  предъявляемые к  программному изделию 

      4.2.1.    Эффективность (временные  характеристики, потребность  в ресурсах и так далее). Временные характеристики программ зависят от конфигурации  используемых средств аппаратного обеспечения. Следовательно, чем выше скорость процессора и объем оперативной памяти компьютера, тем большее количество клиентов способен одновременно обслуживать OPC-сервер. Непосредственно сам опрос требует минимума процессорной мощности, однако при большом числе клиентов нагрузка на сервер может возрасти (вопросы управления нагрузкой сервера в настоящей дипломной работе не рассматриваются). При работе в сети скорость обработки зависит также от характеристик сети.  Максимальная пропускная способность сети завода БК составляет 100 Мбит/с.

      4.2.2. Надежность (вероятность  сбоя опроса, возможность  самовосстановления в случае ошибки, возможность оповещения в случае ошибки). Несмотря на то, что опрашиваемые теплосчетчики не являются критическими с точки зрения надежности в управлении технологическим процессом, а служат лишь для хозучета, успешная работа всей системы складывается из совокупности успешной работы всех ее элементов, в том числе настоящего программного продукта. Именно поэтому необходимо уделить повышенное внимание надежности работы OPC-сервера.

            4.2.3. Совместимость (стандарты,  которым необходимо  следовать для  совместимости с  другими программными  продуктами). Операционная  система Microsoft Windows 2000/XP стала де-факто стандартом операционных систем в нашей стране. Система Delphi 7, функционирующая в данной ОС, также распространена в качестве системы программирования приложений Windows. Разрабатываемое приложение совместимо с большинством операционных систем семейства Windows, поддерживающих COM/DCOM, и работает с абсолютно любыми OPC-клиентами, использующими этот протокол. 

4.3  Краткое описание  устройств. 

      4.3.1 «SKM-1»

      Cчетчик тепловой энергии и количества воды электромагнитный SKM-1 предназначен для измерения тепловой энергии и количества теплоносителя в водяных системax теплоснабжения закрытого типа и для измерения тепловой энергии, количества теплоносителя и потребленной горячей воды в системах теплоснабжения открытого типа а также для измерения объема других жидкостей, с удельной электропроводимостью от 10 См/м до 0.001 См/м.

      Счетчики  могут применятся для учета потребленного  тепла и воды в  жилых домax, учреждениях, организациях и т.д., а также для учета поставляемого тепла и воды в котельных и в других пунктах теплоснабжения.

      В зависимости от конфигурации и количества измеряемых точек предусмотрены модификации, их обозначение, назначение, формула расчета тепловой энергии представлены в приложении А.

      По  метрологическим  характеристикам счетчик соответствует требованиям ГОСТ Р 51649-2000 (также основным требованиям МИ 2164-91, MP МОЗМ 75, EN 1434) 

      4.3.2 «СПТ961» и «СПТ762»

      Тепловычислитель  СПТ961 предназначен для применения в  составных теплосчетчиках. СПТ961 выполняет преобразования выходных сигналов датчиков расхода, температуры и давления теплоносителя в значения физических величин; вычисляет и ведет коммерческий учет теплоты и массы теплоносителя. СПТ961 является средством измерений и зарегистрирован в Государственном реестре средств измерений; прибор удовлетворяет требованиям Правил учета тепловой энергии и теплоносителя и рекомендации Р75 Международной организации законодательной метрологии.

      В качестве датчиков расхода  теплоносителей, совместимых  с СПТ961, могут  использоваться преобразователи объемного расхода и счетчики объема; преобразователи массового расхода и счетчики массы; преобразователи перепада давления на стандартных и специальных диафрагмах, соплах и трубах Вентури.

      Тепловычислитель  предназначен для  применения как в  закрытых, так и открытых системах теплопотребления и теплоснабжения. Теплоносителем может быть перегретый пар, сухой и влажный насыщенный пар, конденсат и вода. 

      4.3.3 «СТД»

      Счетчик СТД предназначен для измерения  температуры, давления, массы (объема) и тепловой энергии в закрытых и открытых системах тепловодоснабжения. Область применения СТД - коммерческие узлы учета и узлы технологического контроля у производителей и потребителей тепловой энергии.

      Счетчик СТД имеет следующий  состав:

      - вычислитель ВТД-В;

      - различные преобразователи расхода, давления, температуры;

      - вспомогательное  оборудование (принтер  и др.)

      Вычислитель ВТД-В обеспечивает:

      1. Ввод данных настройки  с помощью собственной  клавиатуры;

      2. Вывод данных на  жидкокристаллический  индикатор (ЖКИ), принтер и в персональный компьютер (ПК);

      3. Ввод и преобразование  токовых, частотных,  импульсных сигналов  и значений термосопротивления;

      4. Обмен данными  по интерфейсу RS-232. 

      4.3.4 «ЭСКО-Т»

      Теплосчетчик  «ЭСКО-Т» предназначен для измерений  и хранений значений количества отпущенной тепловой энергии, теплоносителя и его параметров в закрытых и открытых водяных системах теплоснабжения при учетно-расчетных операциях. Комплектуется стационарным или переносными адаптерами переноса данных, осуществляет связь с периферийными устройствами по интерфейсам RS-232, RS-485 и через модем.

      Область применения: Предприятия  тепловых сетей, тепловые пункты, тепловые сети объектов промышленного и бытового назначения.

      Теплосчетчик  выпускается в  трех модификациях: ЭСКО-Т-1, ЭСКО-Т-2, ЭСКО-Т-3. 

      4.3.5 «ВЗЛЕТ ТСР»

      Теплосчетчик-регистратор "ВЗЛЕТ ТСР" предназначен для  измерения, вычисления, индикации, регистрации, хранения и передачи значений количества и параметров тепловой энергии, теплоносителя, горячего и холодного водоснабжения, а также подпитки на источниках тепловой энергии, в системах теплоснабжения / теплопотребления различного типа.Теплосчетчик соответствует рекомендациям МИ 2164, МИ 2412, МОЗМ Р75 (OIML R75) и другой нормативной документации, регламентирующей требования к приборам учета.

        Теплосчетчик "ВЗЛЕТ  ТСР" обеспечивает:     измерение и индикацию текущих значений расхода, температуры и давления в 1 - 4 трубопроводах; имеется возможность использовать два незадействованных канала измерения давления для измерения с целью контроля температуры холодной воды и окружающего воздуха;     определение и индикацию текущих значений количества (объема или массы по выбору) теплоносителя, передаваемого по 1 - 4 трубопроводам;     определение и индикацию текущих значений тепловой энергии и тепловой мощности, расходуемой в одной или двух теплосистемах;     архивирование в энергонезависимой памяти результатов измерений, вычислений и параметров функционирования;     ввод, просмотр и вывод согласованных в установленном порядке договорных значений температуры и давления воды в источнике холодного водоснабжения (ХВС), давления теплоносителя в трубопроводах;     вывод измерительной, диагностической, установочной, архивной и т.д. информации через последовательные интерфейсы RS-232 (в том числе через телефонный или радиомодем), RS-485, а также вывод измерительной и архивной информации на печатающее устройство через адаптер принтера;      вывод результатов измерений расхода в виде импульсов;     вывод результатов измерения расхода в виде нормированного токового сигнала;     автоматический контроль и индикацию наличия неисправностей теплосчетчика и нештатных состояний (режимов работы) теплосистем, а также определение, индикацию и запись в архивы времени работы и останова теплосчетчика для каждой из теплосистем;     защиту архивных и установочных данных от несанкционированного доступа. 

4.4  Описание получаемых  данных  

      Программа получает данные с  устройств в соответствии с протоколом обмена конкретного тепловычислителя. Обмен ведется по цепям RS-232 путем побайтовой передачи/приема кадров. Каждый кадр символа состоит из стартового бита, 8 бит данных и одного стопового бита. Между символами допустимый временной промежуток не более 500 мсек. Символы формируют пакет запроса, формат которого различен для каждого конкретного устройства. Максимальная длина пакета зависит от размера приемного буфера прибора. Если пакет превышает размер буфера, пакет отбрасывается. Как правило в пакете запроса имеются как минимум:

      Управляющее поле.

      Поле  данных.

      Контрольная сумма.

      Управляющее поле задает требуемое действие. Поле данных описывает команду теплосчетчику и входные параметры. Контрольная сумма вычисляется по всем байтам пакета. Алгоритм вычисления для каждого устройства индивидуален. При обнаружении ошибки в контрольной сумме, выставляется флаг в слове состояния с номером 8. На ошибочный пакет ответ не отправляется.

      Ответный  пакет передается после обработки  запроса прибором. В ответном пакете содержится запрашиваемая информация, а также служебные данные, служащие для корректной идентификации строки.

 

       

    5. ВНУТРЕННЕЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 

5.1. Выбор и обоснование  выбора архитектуры  программного изделия 

     Данное  программное изделие  является приложением  с архитектурой «клиент-сервер». Выбор такой архитектуры  вызван следующими факторами:

     ОРС-взаимодействие основано на клиент-серверной  схеме. ОРС-клиент (например, SCADA), вызывая определенные функции объекта ОРС-сервера, подписывается на получение определенных данных с определенной частотой. В свою очередь, ОРС-сервер, опросив физическое устройство, вызывает известные функции клиента, уведомляя его о получении данных и вручая сами данные. Таким образом, при ОРС-взаимодействии используются как прямые СОМ-вызовы (от клиента к серверу), так и обратные (callback, от сервера к клиенту). Это надо учитывать при настройках безопасности DCOM в Windows NT: если клиент "видит" данные, но не получает их, значит, скорее всего, система безопасности NT блокировала обратные вызовы.