Новый OPC-сервер от Моха способен повысить эффективность любой SCADA-системы

В настоящее время модули ввода/вывода способны получать данные как с помощью опросов, так и в результате приёма оповещения о произошедших событиях. Существуют некоторые общие правила, которые позволяют определить, какой метод обновления данных лучше подходит для конкретных задач.

Около десяти лет назад модули ввода/вывода сигналов были простыми неинтеллектуальными устройствами. Они могли делать только две вещи: измерять показания (температуры, давления, событий и др.) и по запросу отправлять полученные данные в цифровом виде. По этой причине стандарт OPC (технология OLE для управления процессами) представляла собой модель опроса «клиент-сервер», то есть центральный OPC-сервер настраивался на опрос датчиков сигналов. Но поскольку сервер мог и не знать заранее об изменениях в показаниях датчиков, его можно было запрограммировать на опрос различных устройств с определенной периодичностью, что в итоге могло привести к большим нагрузкам на сети.

В это же время компании, являющиеся лидерами в производстве систем сбора данных, представили интеллектуальные устройства удаленного ввода/вывода, которые способны самостоятельно инициировать установку соединения с OPC-сервером. Например, модули серии ioLogik от компании Moxa способны отслеживать значение сигналов и самостоятельно передавать эти данные в программу Active OPC Server, в которой используется «технология связи по событию». Это позволяет нагружать сеть связи исключительно в моменты изменения состояния сигналов.

Позднее, уже в 2008 году, OPC Foundation сумел стандартизировать в едином OPC-стандарте (OPC UA) схему «оповещение по событию» (report by exception), использующую систему «подписка и мониторинг элемента» (subscription and monitored item). Это создало множество новых способов построения распределенных систем сбора данных. OPC UA является совершенно новым стандартом, который позволяет настраивать вид взаимодействия OPC-сервера с различными устройствами ввода/вывода непосредственно в SCADA-системе.

В данной статье мы объясним разницу между «обновлением данных в результате опроса» и «обновлением данных в связи с возникновением события», а также озвучим некоторые общие правила, которые позволяют определить, какой метод больше подходит для конкретных устройств ввода/вывода. Кроме того, мы представим Вашему вниманию новое решение от компании Moxa – сервер MX-AOPC UA.

Обновление данных в результате опроса или события

В течение многих лет «обновление данных путем опроса» было промышленным стандартом связи между OPC-серверами и клиентами. Сегодня же перед инженерами стоит выбор между обновлением данных путем проведения опроса или в результате возникновения события. Выбор зависит от частоты изменения контролируемых сигналов, а также от уровня необходимой точности. Если показания датчиков часто меняются, то и записываться в SCADA они должны постоянно – это позволит получить полную картину изменений данных. С другой стороны, для датчиков, которые меняют свои показания довольно редко, требуется совсем небольшая пропускная способность сети.

Для управления передачей данных между OPC-сервером и SCADA-клиентами в технологии OPC UA используется функция «подписки и мониторинга элемента». С помощью нее SCADA-клиенты могут присоединяться к набору наблюдаемых элементов, после чего сервер «публикует» показания, получаемые с предварительно настроенной частотой (Рисунок 1). В данном случае «публикует» означает, что сервер отправляет полученные показания клиенту.

Рисунок 1: Функция управления и мониторинга устройств

Для того чтобы данная функция работала на устройствах ввода/вывода должны быть настроены два режима: интервал выборки и интервал публикации (Рисунок 2). Интервал выборки представляет собой скорость, с которой сервер проверяет наличие изменений в контролируемых устройствах. А интервал публикации – скорость, с которой сервер отсылает уведомления клиенту. Интервал выборки может быть короче, чем интервал публикации, и зарегистрированные данные могут вставать в очередь на сервере до тех пор, пока не истечет интервал публикации. В этот момент сервер посылает клиенту все уведомления.

Рисунок 2: Пример настройки для управления и мониторинга устройств

Используя механизм «оповещения по событию», можно существенно экономить сетевой трафик в тех ситуациях, когда состояние системы на протяжении длительного времени не меняется и, соответственно, показания устройств ввода/вывода не передаются. Это особенно актуально, когда частота изменения значений гораздо ниже, чем интервал опроса, например, при мониторинге открытия/закрытия редко используемой двери. Этот механизм, оповещения при возникновении события, экономит вычислительные ресурсы как клиента, так и серверов, поскольку уменьшается обработка тайм-аутов и повторных попыток передачи данных. Кроме того, если частота изменения значений выше, чем интервал опроса, а точность данных имеет решающее значение, обновление данных в виде исключения станет наилучшим решением для такой системы.

Стоит учитывать, что этот метод может привести к возникновению проблем, если в течение короткого промежутка времени будет необходимо передать большой объем данных. Это может вызвать перегрузку сети. Эту проблему можно решить, установив, например, «мертвую зону» для аналоговых данных или «обрезав» данные с числовыми вычислениями еще до момента их отправки.

С другой стороны, если частота изменения значений оказывается выше интервала опроса, а точность данных не является критически важным параметром (например, при контроле температуры жидкости), обновление данных путем опроса является наиболее подходящим. Таким образом, выбор метода опроса зависит от частоты изменения значений и критичности точности данных, которые поступают от контролируемых элементов.

Для того чтобы получать данные с подключенных устройств большинство серверов OPC UA используют протоколы опросного типа, например, Modbus. Но опрос, производимый по сотням или даже тысячам тегов, не будет эффективным. Если оборудование поддерживает передачу данных как в результате опроса, так и события, то у Вас появляется возможность выбрать наиболее подходящий способ чтения данных по классификатору (Рисунок 3), тем самым увеличивая эффективность работы.

Рисунок 3: Выбор метода передачи данных: по опросу или по событию

Сервер Moxa OPC UA - MX-AOPC UA

В сервере MX-AOPC UA расширена запатентованная компанией Moxa технология мониторинга «Active OPC». Кроме того, сервер поддерживает протокол Modbus и обеспечивает надежность передачи данных между устройствами и удаленной SCADA-системой.

Компания Moxa была инициатором создания технологии сбора данных «по событию», представив свой сервер «Active OPC». Запатентованный сервер MX-AOPC UA позволяет получать данные, собранные как с помощью опросов, так и в результате произошедших событий (Рисунок 4).

Рисунок 4: Выбор типа связи MX-AOPC UA

Логика проектирования сервера была основана на выполнении пользовательских задач. На рисунке 5 показано, каким образом пользователи могут создавать группы устройств, например, под названиями «SiteA» и «SiteB». В данном примере каждый узел использует один и тот же модуль ввода/вывода ioLogik E1210, чтобы контролировать состояние насоса.

Рисунок 5: Группировка устройств на основе задач пользователя

При настройке SCADA-системы имена тегов (Рисунок 6) представлены наиболее удобным для чтения способом.

Рисунок 6: Удобные имена тегов

Широкий выбор оборудования Moxa для сбора данных

Компания Moxa представляет широкий спектр надежных промышленных решений, предназначенных для сбора данных, в том числе простое в использовании программное обеспечение, позволяющее выполнять задачи в области промышленной автоматизации. Дополнительно к ставшим популярным модулям ioLogik серий Ethernet E1200 и E2200, а также GPRS/3G-серии ioLogik W53xx, в 2015 году стали доступны для заказа следующие модули удаленного ввода/вывода серии ioLogik E2500:

• ioLogik 2512: модули с 8 x DI, 8 x DIO, программирование Click&Go Plus
• ioLogik 2512-T: модули с 8 x DI, 8 x DIO, программирование Click&Go Plus, с диапазоном рабочих температур -40° ~ +75 C°
• ioLogik 2542: модули с 4 x AI, 12 x DIO, программирование Click&Go Plus
• ioLogik 2542-T: модули с 4 x AI, 12 x DIO, программирование Click&Go Plus, с диапазоном рабочих температур -40° ~ +75 C°

Получить более подробную техническую консультацию, взять на тестирование и приобрести оборудование MOXA в России можно у официального партнера производителя – компании «Ниеншанц-Автоматика»: (495) 980-64-06, (812) 326-20-02, (343) 311-90-07, (383) 330-05-18 или e-mail: sales@moxa.ru,support@moxa.ru.

Оригинал новости представлен на сайте компании Moxa Inc.