вторник, 7 июня 2011 г.

Transparent Ready - Обзор технологии

Итак,что же кроется за громким слоганом Transparent Ready, которым так гордится Schneider Electric. Официальным переводом этого термина следует считать русское словосочетание "Прозрачная готовность". Готовность к чему, вы спросите! И почему она прозрачная? С этим нам сегодня и предстоит разобраться.

Как и все новые технологии, Transparent Ready призвана что-то улучшить, упростить, удешевить и т.д. В нашем случае, улучшению подлежала сетевая инфраструктура промышленных систем управления технологическими процессами. В начале 90-х более менее крупные проекты строились на основании 3-х сетей:
  • полевая шина, объдинявшая датчики и исполнительные устройства в одну цепочку, подключенную к контроллеру;
  • управляющая сеть, которая служила связующим звеном между множеством контроллеров и др. устройств управленияс одной стороны и централизованной системой управления (SCADA) с другой;
  • сеть уровня предприятия, которая объединяет все IT-сервисы, в том числе АСУТП, в единую систему, которая работает на едином открытом стеке протоколов (как правило TCP/IP).
Пример такой системы проиллюстрирован ниже.
Несмотря на доказанную временем работоспособность такой системы у нее были существенные недостатки:
  • отсутсвовал прозрачный обмен данными между уровнем формирования производственной информации и IT уровнем ( а именно здесь вертелись всевозможные системы управления предприятием вцелом - MES, ERP);
  • поддержка двух териториально распределенных сетей было занятием не из легких, да и дешевизной похвастать не могла, да к тому организация переходов между двумя сетями (управляющей и IT) также влекло за собой немалые расходы;
  • SCADA оставалась, по-сути, единственным местом соприкосновения уровня управления процессом и уровня управления предприятием и постепенно становилась бутылочным горлышком всей этой конструкции.
В таких условиях было естественным желание производителей средств пром. автоматизации использовать и на 2-м и на 3-м уровнях одну и ту же сеть. Посудите сами - зачем морочиться и заниматься постоянной разработкой/отладкой сетей уровня управления, если можно было преспокойно взять откатанные на офисных пользователях решения и переложить их на уровень управления производством. Тем более что за этими технологиями стоят такие гиганты IT-рынка как Cisco, Intel, IBM и иже с ними. Собственно так и сделали. Пример такой трансформации показан на рисунке.
В дальнейшем, к лежащим на поверхности возможностям, добавили дополнительные сервисы. Получившемуся симбиозу дали название Transparent Ready. Строго говоря, Transparent Ready нельзя назвать технологией как таковой. Это скорее удачное сочетание сервисов, основанных на общепринятых стандартах IT-индустрии.
Теперь давайте поговорим об этих самих стандартах IT-идустрии. Здесь все достаточно логично - в основу Transparent Ready положен самый распространенный стек протоколов - TCP/IP. На сетевом уровне используется протокол IP, на транспортном, в зависимости от используемого сервиса - TCP либо UDP. Собственно, какой из сервисов Transparent Ready на каких протоколах стека TCP/IP основан удачно иллюстрирует следующая диаграмма:
Еще одной, достаточно важной особенностью использование стека TCP/IP является независимость от физического уровня. Это означает, что для использования сервисов Transparent Ready совершенно не обязательно построение сети на основе Ethernet (хотя в большинстве случаев именно этот вариант будет использовать), это может быть и PPP-соединение(телефонная линия) и VPN-канал и бог знает что еще.
Обратимся теперь к самим сервисам. Подробнее рассказать о них я планирую в следующих статьях посвященных Transparent Ready, а сейчас стоит сказать следующее. Сервисы принято делить на две группы: 
  1. обеспечивающие взаимодействие устройств автоматизации между собой; 
  2. обеспечивающие взаимодействие между устройствами автоматизации и системами управления.
К первой группе относят такие сервисы:
  • Modbus TCP - обмен данными между устройствами;
  • I/O scanner - циклициский обмен данными по Modbus TCP для приложений требующих низкого уровня реакции;
  • Global Data - публикация данных ПЛК;
  • Faulty Device Replacement - автоматическая настройка замененного устройства;
  • NTP - протокол синхронизации времени;
  • TCP Open - обмен данными с устройствами не поддерживающими Modbus TCP;
Вторая группа сервисов:
  • Web-страницы - Web-сервер на основе устройств автоматизации для отображения стандартных либо конфигурируемых страниц;
  • E-mail - настраиваемые оповещения о событиях;
  • OFS сервер - обмен данными с Windows-приложениями через механизм DCOM;
  • Modbus TCP - обмен данными с IT-приложениями, поддерживающими протокол Modbus;
  • FactoryCast HMI - прямой обмен производственными данными с базой данных (MySQL, MS SQL server, Oracle).
Естественно, что не все устройства поддерживают полный набор сервисов. Для того что-бы в короткой форме показать уровень поддерживаемых сервисов Schneider Electric придумал некую классификацию. Эта классификация предусматривает градации по двум ключевым признакам - уровень развитости сервисов для взаимодействия с устройствами или проще уровень Ethernet сервисов; уровень развитости Web-сервисов.
По первому признаку устройства делят на 3 класса:
  • Класс 10 - начальный уровень, поддерживающий обмен Modbus TCP сообщениями, а также контроль дублирования IP-адресов в сети;
  • Класс 20 - уровень, включающий помимо сервисов уровня 10 такие сервисы как I/O scanner, FDR (автоматическое назначение IP-адресов), SNMP (базовый функционал);
  • Класс 30 - Класс 20 + FDR сервер, SNMP с полноценной поддержкой MIB-базы, Global Data, NTP, e-mail.
Также предусмотрено 4 уровня Web-сервисов:
  • Класс A - отсутствие Web-сервисов;
  • Класс B - стандартный Web-сервер с возможностью отображения описания устройства и его статуса;
  • Класс C - конфигурируемый Web-сервер с редактором переменных, удаленные команды, пользовательские web-страницы, диагностика комунникационных сервисов;
  • Класс D - активный Web-сервер, автономные (без участия ПЛК) вычисления, связь с БД.
Таким образом, буквенно-цифровое обозначение вида A10 целиком описывает функционал устройства в в плане коммуникации через Ethernet и Web-доступа к данным.
На этом обзор, я думаю, можно закончить. Далее в планах продолжение темы Transparent Ready, поэтому в скором времени можно ожидать статьи, описывающие конкретные сервисы.

Комментариев нет:

Отправить комментарий