Фото, Гладков Ю.А.


Главная

Научные интересы

Публикации

Архив

Контакты

Ccылки


Организация дистанционной диагностики горячештамповочных комплексов


01.04.1998

Гладков Ю.А., Скворцов Н. А.

Требования к конкурентоспособному кузнечно-штамповочному оборудованию включают в себя характеристики, определяемые развитием информационных технологий. Предпосылкой для этого явилось появление глобальных информационных сетей. В работе предлагается один из путей реализации удаленного доступа для осуществления дистанционной диагностики и удаленного управления горячештамповочным комплексом, как в рамках вычислительной сети предприятия, так и в среде мировой информационной сети Internet.

Представляет интерес рассмотреть назначение системы удаленного доступа. Задачи, решаемые посредством удаленного доступа, можно разделить на 4 группы.

1. Предоставление информации о работе узлов и агрегатов технологического оборудования заводской службе технического сопровождения для его оперативной дистанционной диагностики.

2. Осуществление дистанционного сопровождения технологического оборудования его изготовителем. Наличие у изготовителя детальной технической документации, статистических данных о работе подобного технологического оборудования и опытных инженеров - разработчиков именно этого технологического оборудования создает ряд преймуществ:

• анализ изготовителем подробных данных о работе узлов позволит оперативно выявлять и прогнозировать выход из строя оборудования, что приведет к сокращению и более рациональному выделению времени внепланового ремонта;

• так как изготовитель оперативно выявляет и даже прогнозирует выход из строя оборудования, то он может в минимальные сроки подготовить рекомендации по устранению неполадки, произвести необходимые для ремонта детали, отправить их заказчику и, если это экономически оправдано, направить собственных специалистов для устранения неполадки; это существенно сократит расходы и простой оборудования из-за внепланового ремонта;

• точные данные о состоянии оборудования позволят рекомендовать оптимальное время и номенклатуру работ по очередному техническому обслуживанию; это уменьшит расходы и приведет к сокращению простоя в связи с плановым ремонтом;

• дистанционное сопровождение даст возможность заказчику сократить количество высокооплачиваемых инженерных работников, которые должны были осуществлять техническое сопровождение оборудования, что приведет к сокращению производственных расходов;

• в случае необходимости заказчик может оперативно проконсультироваться с изготовителем по вопросам связанным с оборудованием, в том числе при разработке технологии изготовления изделия; оперативное решение подобных проблем сократит время подготовки производства.

3. Сбор статистических данных о работе технологического оборудования. Наличие и оперативное пополнение статистических данных изготовителем сделает возможным:

• проводить статистическую обработку данных, что позволит заводу повысить качество дистанционного сопровождения производимого оборудования;

• выполнить детальный анализ данных, что приведет к выявлению слабых мест в оборудовании и их учету в разработке новых моделей;

• учитывать изменения условий эксплуатации, что позволит вырабатывать наилучшие рекомендации по эксплуатации существующего оборудования, а так же улучшить характеристики вновь проектируемого оборудования, вследствие учета тенденций изменения условий эксплуатирования существующего оборудования.

4. Использование компонентов системы удаленного доступа для производства рекламы, как заказчиком, так и изготовителем технологического оборудования:

• технология рекламы на страницах WWW (World Wide Web) в международной сети Internet может быть реализована на базе системы удаленного доступа; подобная реклама заключается в формировании и помещении информации на страницах WWW, включает в себя не только данные о производимой продукции, но и информацию о процессе изготовления подобной продукции, предоставляет широкой аудитории потенциальных покупателей информации о технологическом процессе изготовления продукции и формирует о ней положительное представление, как о качественных изделиях, в которых используются новейшие достижения науки; подобное общественное мнение базируется на восприятии психологического эффекта, имеющего в основе тезис, что изготовителю нечего скрывать, т. к. продукция лучшая на рынке;

• формирование заказчиком информации о работе технологического оборудования (возможно формирование динамических изображений процесса работы различных технологических единиц в квазиреальном времени на страницах WWW);

• при проведении рекламы производитель технологического оборудования получает возможность продемонстрировать работу своего оборудования, сославшись на страницы WWW, на которых находится оговоренная выше информация; особенно важен тот факт, что эта информация исходит как бы не от производителя.

Кузнечно-штамповочное оборудование, поставляемое заводом-изготовителем, комплектуется двухуровневой автоматической системой управления технологическим процессом (АСУ ТП). Принципы построения АСУ ТП подробно рассмотрены в [1,2]. На рис. 1 показана схема АСУ ТП и системы удаленного доступа к данным о работе технологического оборудования с завода-изготовителя [3].


Рисунок 1. Организация удаленного доступа

Рис. 1. Организация удаленного доступа

Технологическая единица линии (цеха), а именно горячештамповочный комплекс на базе КГШП, непосредственно управляется системой управления (СУ) низшего уровня, в основе которой может находиться промышленный компьютер, программируемый логический контроллер [4]. Все СУ низшего уровня объединяются в локальную вычислительную сеть (ЛВС) и по ней управляются от специальной рабочей станции, которая может быть выполнена на базе промышленного компьютера. ЛВС с серверами и рабочими станциями представляют собой СУ верхнего уровня. Данная ЛВС должна предусматривать возможность связи с ЛВС предприятия, а программное обеспечение АСУ ТП должно иметь возможность встраивания в единую АСУ предприятием.

В качестве программного обеспечения АСУ ТП можно использовать системы SCADA/MMI (Supervisory Control And Data Acquisition/Man Machine Interface) такие, как InTouch (производитель - фирма Wonderware), TRACE MODE (AdAstra), GENESIS (Iconics), GENIE (Advantech), Intellution (INDUSOFT), Paradym-31 (WIZDOM CONTROLS), RealFlex (BJ Software Systems), Sitex (Jade Software), AutoNet (Imagination Systems), RIPCAM (Elsid Software Systems) [3, 5]. Последние четыре программных продукта работают под операционной системой QNX (разработка фирмы QSSL, Канада). В некоторые из этих программных продуктов встроены возможности удаленного доступа. Так, программный продукт TRACE MODE фирмы AdAstra обладает широкими возможностями для реализации системы удаленного доступа. Часто, при проектировании АСУ ТП ставятся специфические задачи удаленного доступа. Вопросы реализации таких функций и написания распределенных приложений рассмотрены ниже.

Во время работы АСУ ТП протоколирует параметры узлов КШМ и формирует выходную информацию о функционировании горячештамповочного комплекса. Специальная система приема-передачи информации имеет доступ к данным АСУ ТП. Эта система служит для дистанционной связи с диагностирующими службами.

Завод-изготовитель с помощью своей системы приема-передачи информации связан с системой приема-передачи информации предприятия-заказчика. Эта система со стороны завода-изготовителя собирает информацию о работе поставленного различным предприятиям оборудования и формирует обобщенную базу данных о работе технологического оборудования. Информация становится доступной через ЛВС завода-изготовителя специальной системе обработки информации, посредством которой осуществляются функции дистанционного сопровождения.

Управляющая информация для коррекции работы технологического оборудования в случае необходимости может быть отправлена с удаленного компьютера службы дистанционного сопровождения.

Аппаратные и программные средства систем приема-передачи информации могут быть различными. Конкретная реализация зависит от выбранной технологии организации удаленного доступа к данным.

В настоящее время применяется следующая классификация систем удаленного доступа [6,7]:

• метод доступа к информации в режиме удаленного узла (remote node);

• в режиме удаленного управления (remote control);

• комбинированный метод.

Метод удаленного узла основан на использовании сервера удаленного доступа (remote access server), который служит своего рода “регулировщиком” и позволяет отдельному удаленному пользователю или удаленной ЛВС с множеством пользователей связываться с центральной ЛВС.

Доступ в режиме удаленного управления позволяет удаленному пользователю подключаться к ЛВС по информационным каналам в режиме терминала. При этом основная работа происходит на серверах. Данный способ представляет интерес для высокопроизводительных приложений, когда требуется подкачка большого количества “сырых” данных от сервера и обработка их на станции клиента. Классическим примером применения режима удалённого управления является работа с обширными базами данных СУБД типа xBase не в режиме клиент-сервер .

Метод доступа в режиме удаленного управления применяется все реже. Однако он нередко используется, поскольку обладает рядом преимуществ в неприхотливости к ресурсам удаленного компьютера и количеству передаваемых данных во многих типах задач.

Мировая сеть Internet имеет назначение организации удаленного доступа в широком понимании этого термина. В Internet успешно применяются все упомянутые способы удаленного доступа.

При использовании Internet связывающимся в off-line режиме сторонам не обязательно одновременно поддерживать связь друг с другом. Связь осуществляется по наиболее дешевым и доступным на данный момент каналам.

В нашем случае, как будет показано при рассуждении о конкретной реализации удалённого доступа, в качестве удаленного пользователя или узла будет выступать ПК завода-изготовителя, выполняющая диагностику. И он будет носить в себе признаки, как технологии удалённого узла, так и удалённого управления, другими словами, использовать комбинированный метод доступа. Для связи с ПК завода-изготовителя в ЛВС заказчика может быть предусмотрен специальный небольшой мощности компьютер. Для этой цели возможно использование ПК верхнего уровня управления, если программное обеспечение и ресурсы компьютера позволят параллельно выполнять дополнительную задачу.

После представленных выше постановки задачи и обзора общих подходов к построению систем удалённого доступа целесообразно приступить к подробному рассмотрению предлагаемой технологии организации удалённой диагностики.

В зависимости от расстояния, количества и частоты передачи данных, числа клиентов системы дистанционной диагностики завода-изготовителя оптимальными могут стать различные виды связи между удалёнными узлами. Потребности в дистанционной диагностике могут возникнуть в рамках одного предприятия. Для реализации такой задачи может быть создана локальная вычислительная сеть Intranet. Диагностика оборудования может производиться территориально близкими предприятиями, и при условии малой интенсивности соединений, небольших количествах и удалении узлов друг от друга оказывается предпочтительной прямая модемная связь. Для случая же частой передачи информации, большого количества обслуживаемых абонентов дистанционной диагностики, а также при значительном удалении объектов целесообразно пользоваться средствами Internet. По сравнению с локальной вычислительной сетью, модемная связь и Internet до сих пор не имеют высокой степени надёжности, и существует вероятность прерывания соединения при обстоятельствах, не зависящих от местных специалистов. Следует отметить, что работа в среде Internet предоставляет средства с наименьшим количеством ограничений по дальности связи и числу одновременных логических соединений. Кроме того, когда происходит авария на каком-либо узле по пути следования информации, связь может производиться через другие узлы. Для повышения надёжности удалённой связи может оказаться целесообразным предусмотреть несколько видов связи: Internet и прямое модемное соединение.

Определим конкретный способ логической связи для поставленной задачи передачи информации. Современные технологии логической связи позволяют распространить объектно-ориентированный подход для создания распределённых приложений в глобальных сетях. Они обеспечивают работу с удалёнными объектами на высоком уровне, что позволяет существенно облегчить усилия, прикладываемые на разработку распределённых информационных систем, повысить их надёжность и масштабируемость. Характерным примером здесь может являться стандарт CORBA 2.0 (Common Object Request Broker Architecture) – архитектура брокеров объектных заявок [8,9]. Принятый в 1995 консорциумом OMG (Object Management Group), стандарт CORBA 2.0 стремительно распространяется во всём мире и служит основой сетевых взаимодействий во всё большем количестве проектов. Показательно, что в консорциум на сегодняшний день входит около 900 крупных промышленных компаний.

Технология работы брокера объектных заявок (ORB) основана на принципах компонентного программирования. Распределённое приложение содержит в разных узлах сети программные компоненты с объектами-серверами и объектами-клиентами. При создании приложением экземпляра объекта-клиента в удалённом узле создаётся соответствующий ему экземпляр объекта-сервера. Брокер обеспечивает вызов методов объекта-сервера по запросам со стороны объекта-клиента и поддерживает соответствие внутренних состояний этих объектов. Таким образом, с удалённым объектом приложение может работать так же, как с обычным объектом. В Internet средством передачи информации между брокерами служит стандартизованный протокол IIOP (Internet Inter-ORB Protocol), основанный на транспортном протоколе TCP/IP.

При создании распределенных приложений предлагается использовать реализацию брокера объектных заявок omniORB2 [10]. Она соответствует стандарту CORBA 2.0 и может использоваться для разработки сетевых приложений на языке Microsoft Visual C++ 5.0 в операционных системах Windows 95 или Windows NT. Также существуют реализации данного брокера для языка Java, и для платформ SUN OS, Solaris, Linux и многих других. Протокол IIOP гарантированно обеспечивает интероперабельность с другими реализациями CORBA 2.0. Брокер omniORB2 предоставляет возможность связи объектов-клиентов и объектов-серверов в средах Internet, Intranet, а также в пределах одного узла. Одновременно брокер выполняет один вызов между двумя узлами сети, но не ограничивает количество параллельно выполняемых запросов к разным узлам, что обеспечивает максимальный уровень параллелизма.

Резюмируя сказанное выше, можно предложить следующие принципы построения информационной системы диагностики технологического оборудования.

Системы управления участком (цехом) в рамках предприятия объединены в локальную сеть. Системы приёма-передачи информации служб и абонентов удалённой диагностики предпочтительно имеют постоянно доступный выход в Internet. За каждым узлом закреплён статический IP-адрес. Система приёма/передачи информации СУ 2-го уровня имеет своей частью объекты, служащие для доступа к данным о состоянии ТО. Эти объекты должны являться объектами-серверами брокера объектных заявок (ORB-сервера), ожидающими запросов от системы диагностики. Данные, необходимые для диагностики состояния конкретного ТО и записываемые в обобщённую БД, получаются от соответствующего абонента путём создания в системе приёма-передачи информации службы диагностики объекта-клиента брокера объектных заявок (ORB-клиента) и вызова его методов. Инициация заявки на передачу информации с горячештамповочного комплекса в службу дистанционной диагностики может производиться любой из сторон. В этом случае они обе будут являться и клиентами и серверами.

Информационная система рассчитана на операционную систему Windows 95 или Windows NT. Компоненты информационной системы, отвечающие за сетевые взаимодействия, реализуются на языке Microsoft Visual C++ 5.0 с использованием брокера omniORB2.

Из выше сказанного вытекают следующие аппаратные требования к верхнему уровню СУ линией (цехом):

• СУ верхним уровнем должна функционировать на IBM совместимом компьютере (класса Pentium);

• операционная система - Windows 95 или Windows NT;

• СУ верхним уровнем должна иметь возможность собирать информацию через СУ нижнего уровня о работе узлов от датчиков;

• СУ верхним уровнем должна формировать базу данных из поступившей от датчиков информации и предоставлять доступ к этим данным системе приёма/передачи. Интерфейс доступа должен быть строго определен;

• должно присутствовать соединение с Internet;

• для реализации возможности дистанционного воздействия на оборудование необходима реализация соответствующих алгоритмов в СУ нижнего уровня.

Список литературы

1. Солодовников В.В., Плотников В.Н., Яковлев А. В. Теория автоматического управления техническими системами. М.: МГТУ, 1993. -492 с.

2. Перевёртов В. П., Бочаров Ю. А., Маркушин М. Е. Управление кузнечными машинами в ГПС. Куйбышев: Куйбышевское книжное из-во, 1987. -160 с.

3. Бочаров Ю.А., Антимонов В.А., Гладков Ю.А. Управление процессами и машинами обработки металлов давлением: Учебное пособие. - М.: Промышленные Системы Управления, 1997. -88 с.

4. Гладков Ю.А. Система программно-адаптивного управления горячештамповочным комплексом. / Сб. трудов Студенческая весна - 98: Теория, процессы и оборудование обработки материалов давлением, М.: ГНПП "ТЕМП", 1998, с. 77-82.

5. Кузнецов А.Ю. SCADA - системы: программистом можешь ты не быть. Современные технологии автоматизации, 1996, № 1, с. 32–35.

6. Костяков С. За стенами офиса, COMPUNITY 1996, №2(6), с.134-137.

7. Шатт С. Мир компьютерных сетей. К.: Из-во BHV, 1996. -288 с.

8. Object Management Group, The Common Object Request Broker: Architecture and Specification. Revision 2.0. July 1995.

9. Калиниченко Л.А., Когаловский М. Р. Интероперабельность брокеров в стандарте CORBA 2.0. Системы Управления Базами Данных 1996, №3, с.125-135.

10. Sai-Lai Lo, Olivetti & Oracle Research Laboratory. The omniORB2 User’s Guide. March 1997.


Используются технологии uCoz


Используются технологии uCoz