Тема: РАЗРАБОТКА СЕРВЕРА КОММУНИКАЦИЙ ДЛЯ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ

Актуальность темы
Быстрое развитие современных технологий требует непрерывной модернизации производства. Компании, владеющие заводами и фабриками, заинтересованы в переходе на производственный стандарт Industry 4.0. Стандарт подразумевает дигитализацию предприятия: широкое внедрение цифровых технологий в производственные процессы, организацию «умного» мониторинга, постоянный анализ технологических данных. В основе этих процессов лежит взаимодействие цифровых устройств - Machine-to-Machine Communication (M2M).
Новое программное обеспечение должно предоставлять не только HMI, но и M2M интерфейс. Приложение-сервер, следующее спецификации OPC, является одним из возможных способов организации такого интерфейса. Необходимость разработки подобного приложения обуславливает актуальность темы.
Краткое содержание работы
В работе рассматривается проектирование и реализация OPC Unified Architecture сервера для Genius CM, системы мониторинга состояний компании SMS Group. Разработка ведется на языке программирования C# 6.0 с использованием UA .NET StandardLibrary Stack - официального фреймворка OPC Foundation. Интеграция приложения с системой Genius CM позволит предоставить унифицированный доступ к уже имеющимся и поступающим в онлайн режиме от систем мониторинга данным. Это позволит использовать систему более широкому кругу клиентских приложений.
Цели и задачи
Целью работы является разработка OPC UA сервера для системы Genius CM. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Проектирование приложения. Необходимо описать возможные варианты использования, выявить функциональные и нефункциональные требования к программному обеспечению. Разработанная система должна иметь легко поддерживаемую архитектуру, которая может быть расширена в дальнейшем.
2. Реализация OPC-сервисов, в соответствии со спецификациями: Data Access (DA) сервис для получения данных от станций анализа, Historical Data Access (HDA) сервис, обеспечивающий доступ к истории наблюдаемых значений, и Alarms & Events (AE) сервис для информирования о нештатных ситуациях.
3. Реализация методов управления станциями наблюдения: включение и отключение станции, запрос её состояния.
Структура и объем работы
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, четырех основных разделов, заключения, списка литературы и 3 приложений. Объем работы составляет 57 страниц, объем библиографии - 29 наименований.
Первый раздел посвящен анализу предметной области. Приводится обзор современных методов получения технологических данных из разнообразных источников. Рассматриваются существующие аналоги и система Genius CM. Также приведено описание стандарта OPC и его новой версии - спецификации OPC UA.
Второй раздел описывает проектирование архитектуры OPC UA сервера. Формулируются требования к системе, выявляются варианты использования. В разделе приведена доменная диаграмма приложения, описывающая основные сущности нижележащей системы, модели и основные объекты OPC.
Третий раздел посвящен реализации приложения. Подробно рассматривается спецификация и реализация каждого сервиса. Приводятся фрагменты исходного кода и конфигурации приложения. Также в разделе описывается взаимодействие сервера с Genius CM WebAPI.
Четвертый раздел содержит описание процесса тестирования приложения. Рассматриваются использованные инструменты, приводится протокол тестирования.
В заключении приводится анализ результатов работы и рассматриваются возможные пути дальнейшего развития системы.

Купить

В работе продемонстрировано проектирование и реализация OPC UA приложения-сервера. Приложение было успешно интегрировано с системой мониторинга состояний Genius CM.
Основные результаты
1. Проведен анализ предметной области и обзор аналогов. Описаны протоколы OPC Classis и OPC UA, рассмотрены системы мониторинга и сбора технологических данных.
2. Разработана архитектура системы. Рассмотрены функциональные и нефункциональные требования, варианты ее использования отражены на use-case диаграмме. Создана доменная модель приложения, отражающая основные компоненты приложения и взаимосвязи между ними.
3. Было реализовано OPC UA приложение, предоставляющее DA, HDA и AE сервисы. Сервисы обеспечивают доступ к технологическим и аналитическим данным, поддерживают запросы исторических данных, предоставляют уведомления о тревогах и нештатных ситуациях.
4. Приложение было протестировано: проведено модульное и интеграционное тестирование. OPC UA сервер прошел все тесты и готов к использованию.
Направления дальнейших исследований
Дальнейшее развитие может быть направлено на расширение функциональности сервера и более полную его интеграцию с системой Genius CM:
• Улучшение системы авторизации. Возможно разделение прав пользователей и введение ролей. Кроме того, может быть реализована авторизация на основе сертификатов.
• Доработка взаимодействия с подсистемами Genius CM: получение информации о тревоге может быть реализовано через MQTT, аналогично DA- сервису. Однако это потребует модификаций самой Genius CM.

Купить