Применение trace mode в учебном процессе

Применение Trace mode в учебном процессе

, к. т.н., доцент СГТУ,

Тел. [phone], 52-52-83, E-mail:

SCADA-система Trace Mode 5 применяется на кафедре «Системотехника» Саратовского государственного технического университета в обучении студентов с 2003 года. Преподаватели кафедры прошли курс обучения в учебном центре Adastra. На кафедре разработан лабораторный стенд моделирования АСУ технологических процессов (ТП) (рис.1). В основу его создания положен стенд, используемый в учебном центре Adastra. Лабораторный стенд предназначен для моделирования ТП с распределенными параметрами (термопечи, ванны расплава стекла, теплицы и т. п.) и разработки АСУ, обеспечивающей поддержание заданного поля температур и освещенности внутреннего объема стенда в условиях возмущающих воздействий. Активное участие в разработке и изготовлении стенда приняли студенты четвертого курса Егоров С. В. и Ушаков И. А.

 

Рис.1. Лабораторный стенд

Стенд состоит из объекта управления и системы управления. Реализовано три вида систем управления на основе:

·  Автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора (МРВ Trace Mode 5/6) и распределенной системы сбора информации (ICP I7520 конвертор интерфейсов RS232/RS485, ICP I7050D дискретный модуль 7 входов и 8 выходов, ICP I7017 модуль 8 аналоговых входов, ICP I7024 модуль 4 аналоговых выхода) (рис.1);

·  АРМ оператора (МРВ Trace Mode 5/6) и контроллера LAGOON ICP I-7188D/DOS/512 (ICP ICP I7050D дискретный модуль 7 входов и 8 выходов, ICP I7017 модуль 8 аналоговых входов, ICP I7024 модуль 4 аналоговых выхода);

·  АРМ оператора (МРВ Trace Mode 5/6, ОРС сервер PC Aceess) и контроллера Simatic S7-200 (CPU S7-222, ЕM235, EM235).

Объект управления состоит из двух ламп накаливания с регулируемым накалом, двух вентиляторов с изменяемой скоростью вращения, двух датчиков освещенности, четырех датчиков температуры, четырех каналов движения воздуха с концевыми датчиками положения (закрыто/открыто).

Стенд можно переводить в различные режимы работы, изменяя:

·  состояние четырех каналов для движения воздуха (открыт, закрыт);

·  мощность каждой из двух ламп накаливания, влияющих на освещенность и температуру внутреннего объема стенда (ручное и автоматическое управление);

·  скорость вращения вентиляторов (ручное и автоматическое управление).

Стенд позволяет продемонстрировать студентам основные задачи уровня АСУТП:

·  поддержание заданного температурного поля внутреннего объема стенда;

·  поддержание заданного поля освещенности внутреннего объема стенда;

·  опрос состояния оборудования стенда;

·  сигнализацию об аварийной ситуации и обработку аварийных ситуаций;

·  метрологическое обеспечение ТП.

С 2006 года в учебный процесс внедряется Trace Mode 6. На лабораторных занятиях по курсам «Проектирование АСОиУ» и «Системы реального времени» студенты разрабатывают проекты автоматизации ТП.

Использование профессиональной версии Trace Mode 6 (256 каналов) с полной поддержкой механизмов T-Factory 6 позволило студентам пятого курса Панарину А. В. и в рамках научно-практической работы разработать подходы к решению задач АСУ производства (MES уровень) [1]. Подход состоит в одновременном использовании Trace Mode 6 и 1С 8.0 конфигурации «Управление промышленным предприятием (УПП)» для решения задач MES уровня. Конфигурация УПП обеспечивает решение задач ERP и MES уровней.

Для предприятий с несложной структурой ТП, небольшим количеством оборудования и номенклатуры выпускаемой продукции (ТЭЦ, ГЭС) целесообразно решать основную часть задач MES уровня в Trace Mode 6.

В общем же случае предлагается следующий подход. При управлении ресурсами выполняются следующие этапы (рис.2):

1.  Trace Mode 6 получает от 1С:УПП задание на производство в течение заданного периода (смену, партия).

2.  Параметры задания на производство выступают в качестве локальных целей функционирования ТП в заданный период. Trace Mode 6 обеспечивает выполнение задания, собирая интегрированную информацию о ТП (расходы ресурсов, среднее время обработки, количество изделий и т. д.), диагностируя и управляя ТП.

3.  При наступлении в ТП некоторого события (например, закончена обработка партии, конец смены и др.) Trace Mode 6 посылает через SMS или E-mail сообщение администратору 1С:УПП.

4.  Администратор, получив сообщение, запрашивает собранные данные о ТП и формирует на их основе документ «Отчет производства за смену».

5.  По инициативе сотрудника планово-диспетчерского отдела выполняется обработка полученных данных по имеющимся в конфигурации УПП и ABIS алгоритмам.

6.  Формируется документ «Задание на производство». Затем цикл управления ресурсами повторяется.

При управлении оборудованием Trace Mode 6 обеспечивает хранение параметров аварийных ситуаций, рассчитывает тенденции работоспособности оборудования с привлечением данных различных видов диагностики (вибро, тепло и др.) и сообщает 1С:УПП наработки оборудования в дискретные моменты времени (например, конец смены). По полученным данным 1С:УПП планирует работы по обслуживанию оборудования (по состоянию и/или по периодам), формирует документы на заказ необходимых материалов и наряды на выполнение работ.

При управлении персоналом Trace Mode 6, установленная на производственном участке, обеспечивает:

·  отображение персоналу заданий на смену;

·  с помощью системы считывания штрихкодов определение начала и конца выполнения нарядов на выполнение работ;

·  приход и уход сотрудников с работы.

 

Рис.2. Взаимодействие Trace Mode 6 и 1С 8.0:УПП

Данные по работе сотрудников за смену передаются из Trace Mode 6 в УПП для формирования табелей учета рабочего времени, отчета по смене и анализа эффективности функционирования подразделений. В свою очередь УПП предоставляет Trace Mode 6 кадровые данные при изменении состава смен и должностей сотрудников.

Другим направлением применения Trace Mode 6 в учебном процессе является моделирование и проектирование сложных организационно-технических систем для построения интегрированных АСУ (ИАСУ). Основными вопросами при разработке ИАСУ являются: объединение системы, функционирующей в реальном времени, (Trace Mode 6) и системы, работающей в пакетном режиме по инициативе пользователя, (1С); оптимальный выбор механизмов и алгоритмов каждой из систем для реализации задач ИАСУ.

Разработка ИАСУ для новых производств начинается с проектирования технологических процессов, под них формируется организационная структура предприятия. При модернизации существующих производств описывается организационная структура предприятия и, исходя из производственных потребностей и спроса, разрабатываются новые технические структуры и проекты автоматизации ТП.

Фирма Siemens при реализации ИАСУ по технологии Totally Integrated Automation [2] разработала комплекс программ Simatic IT, PCS7, WinCC и интегрировала их с системой SAP R/3. Информационные системы фирмы Siemens, обеспечивающие разработку и функционирование MES уровня, обладают высокими характеристиками, но их стоимость делает их внедрение целесообразным для ограниченного круга предприятий.

Trace Mode 6 реализует функции всех этих систем за исключением построения и анализа моделей управления производством, которая в Simatic IT реализуется системой G2 фирмы Gensym. Для построения и анализа моделей управления производством предлагается использовать конфигурацию 1С:ABIS. Конфигурация 1С:ABIS позволяет на основе данных из конфигурации 1С:УПП и разработанных в системе ARIS бизнес-процессов реализовать задачи анализа и планирования эффективности производства за счет применения методов Activity Based Costing (ABC), Activity Based Management (ABМ), Activity Based Budgeting (АВВ), Balanced ScoreCard (BSC) [3]:

·  Метод ABC обеспечивает определение производительности, трудоемкости и стоимости действий, исходя из потребляемых ими ресурсов; стоимости объектов издержек, таких как продукция, услуги, поставщики или клиенты, исходя из действий, которые были выполнены, а также временных отношений (драйверов) ресурсов и действий и объектов издержек.

·  Метод ABM обеспечивает принятие решений на основе АВС-информации. Этот метод позволяет менеджерам осуществлять мониторинг состояния предприятия и управление его бизнес-процессами с целью определения и устранения ненужных расходов, уменьшения затрат времени, повышения качества, уменьшения рисков, в результате чего увеличивается прибыль и конкурентоспособность предприятия.

·  Метод ABB обеспечивает процесс планирования и контроля над ожидаемыми действиями и бизнес-процессами, согласованными со стратегическими целями предприятия, и прогнозируемой рабочей нагрузкой действий.

·  Метод BSC обеспечивает управление эффективностью предприятия на основе сбалансированной системы показателей.

Система ARIS предназначена для разработки, анализа и реинжениринга бизнес-процессов. Система ARIS позволяет передавать модели, разработанных бизнес-процессов, через форматы XML и HTML в SAP R/3 и конфигурацию 1С:ABIS. Такой подход позволяет обеспечить анализ, планирование и оперативное управление производством на всех уровнях, т. е. реализовать ИАСУ.

Таким образом, подходы и механизмы, реализованные в Trace Mode 6, позволяют продемонстрировать широту областей применения данной системы, поднять качество обучения студентов за счет наглядности и простоты работы с системой и реализовать новые задачи и методы взаимодействия подсистем для построения ИАСУ.

Литература

1. , , Петров интегрированных автоматизированных систем управления предприятием // Управление производством в системе Trace Mode: Тез. докл. 12-й междунар. конф. – М., 2006. С.65-70.

2. Промышленная автоматизация в России [Электронный ресурс]: SIMATIC IT – инструмент для построения MES. – Режим доступа: http://www. industrialauto. ru/Reviews/sms_articles/simatic-it. asp.

3. , ABIS. Информационные системы на основе действий. - М: 1С-Паблишинг», 2005. 245с.