В настоящее время без применения АСУ ТП не обходятся ни одна отрасль производства. Обусловлено это, прежде всего, усложнением производственных и технологических процессов и требованием к повышению производительности труда. Внедрение такого рода систем так же влечет за собой уменьшение трудоемкости ТП, оптимизация качественных и количественных показателей ТП, экономия ресурсов, уменьшение влияния человеческого фактора [1].
Одним из видов АСУ ТП являются SCADA-системы, которые широко применяются в энергетике, металлургии, водоснабжении, нефтегазовой, пищевой промышленности и т.д. Они обеспечивают непрерывный контроль и управление технологическим оборудованием, информирование о событиях и авариях, хранение истории технологического процесса, обмен данными между узлами распределенного производства и т.д.
Одним из ключевых требований к SCADA-системе является хранение данных истории технологических процессов. Такого рода данные необходимы в аналитических целях, в частности, для:
а) Анализа данных за заданный промежуток времени;
б) Анализа цепочки событий;
в) Составления отчетов.
Помимо всего прочего, такие данные бывают полезны при разборе разного рода внештатных ситуаций, поскольку, используя их можно проводить ретроспективный анализ ТП (например, путем визуализации повторного воспроизведения процесса). Кроме того, применяя методы математической статистики, на основе исторических данных можно прогнозировать ход развития ТП [7].
Проблема в том, что основная масса представленных на рынке SCADA- систем разработаны под OS Windows, которая является проприетарным программным обеспечением. В последнее же время появилась задача создать отечественный высокотехнологичный программно-инструментальный комплекс для реализации систем управления технологическими процессами на базе свободного программного обеспечения, которую на себя взяла компания «ЭлеСи» и НИ ТГУ [5, 6]. В рамках разработки базовых модулей сервера истории такой системы и выполняется данная выпускная квалификационная работа.
Целью данной работы является реализация OPC UA-операций над временными рядами технологических процессов в СУБД для SCADA-системы.
Для достижения цели данной работы были выделены следующие задачи:
1. Провести анализ различных хранилищ данных и выбрать то, которое удовлетворяет необходимым требованиям;
2. Реализовать «надстройку» над хранилищем с функцией сохранения и изменения исторических технологических данных, приходящих от различных источников;
3. Создать API модуля поддержки операций (HDA API) в соответствии со спецификацией OPC UA;
4. Реализовать функции доступа к историческим технологическим данным посредством разработанного HDA API.
В результате выполнения данной выпускной квалификационной работы была достигнута поставленная цель. В частности, было выполнено следующее:
а) Произведен сравнительный анализ существующих хранилищ данных на предмет использования в качестве движка БД;
б) Произведены исследования производительности пяти выбранных хранилищ данных, удовлетворяющих техническим требованиям. Результаты этих исследований могут быть использованы и за пределами данной ВКР;
в) На базе спецификации OPC UA разработан API механизма хранения данных с поддержкой OPC UA-операций;
г) Реализован прототип сервера истории в части функции сбора оперативных технологических данных, а также в части поддержки операций над историческими технологическими данными в соответствии со спецификацией OPC UA.
В дальнейшем планируется добавить возможность сохранения и выполнения OPC UA-операций над событиями.
