Quản lý mạng hệ thống thông tin công nghi

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC  BÁO CÁO HỆ THỐNG THÔNG TIN CÔNG NGHIỆP Đề tài:Quản lý mạng hệ thống thông tin công nghiệp GVHD : PGS.TS Nguyễn Văn Khang SVTH : Hoàng Mạnh Tuấn CB110629 Đoàn Trọng Thành CB110622 Lớp : 11BKTĐT 1 Hà Nội, tháng 6 năm 2012 Mục Lục 1 Giới thiệu 3 2 Cấu trúc hệ thống 3 3 Trường hợp thực tế 6 4 Tiếp cận các phương thức triển khai 8 5 Lợi ích của hệ thống 12 6 Kết luận 13 Tài liệu tham khảo ! 2 Quản lý mạng hệ thống thông tin công nghiệp 1.Giới thiệu Ngày nay, các công ty tham gia vào phân phối năng lượng và truyền tải yêu cầu hệ thống kiểm soát mạng lưới không chỉ với giao diện người dùng đồ họa tiên tiến, như Windows với giao diện đồ họa người dùng , khả năng di chuyển màn hình, phóng to,thu nhỏ v.v mà còn yêu cầu khả năng tích hợp tiên tiến , và khả năng dịch chuyển tốt. Các khả năng tích hợp bao gồm kiểm soát các ứng dụng về khả năng điều khiển và dữ liệu của các hệ thống khác bao gồm cả các ứng dụng thương mại, ví dụ, quản lý tài sản doanh nghiệp và hệ thống kỹ thuật như hệ thống thông tin địa lý. Tất cả trong số đó có thể được tích hợp với một nỗ lực hợp lý bằng cách sử dụng AIP (Industrial IT Aspect Integrator Platform ). Ngoài ra, người ta sẽ luôn luôn có một tùy chọn chuyển đổi sang các hệ thống SCADA khác bằng cách đơn giản thay thế các máy chủ SCADA mà không làm mất hệ thống làm việc tích hợp và giao diện người-máy (HMI). Điều này có nghĩa rằng hệ thống hoàn chỉnh sẽ không được loại bỏ, như là trường hợp trước đó. Trong thời đại hiện nay, hệ thống SCADA mà con người sử dụng thường thực hiện hầu hết các dữ liệu kỹ thuật và xây dựng hình ảnh làm việc bằng cách sử dụng một khái niệm kỹ thuật hiệu quả cho các dữ liệu kỹ thuật và xây dựng hình ảnh. Ví dụ, nó có thể sao chép và dán các dữ liệu kỹ thuật của một trạm (ví dụ, hoàn thành trạm biến áp điện hoặc khí), giống như trong kịch bản windows, với các khả năng sau đó chỉnh sửa nó để tạo ra một trạm mới. Yêu cầu này có thể có được bằng cách đơn giản là tái sử dụng từ công nghiệp AIP của ABB , sẽ tiết kiệm thời gian kĩ sư và thời gian tập trung chủ yếu vào hệ thống cấu hình, tuỳ biến, và tối ưu hóa. 2.Cấu trúc hệ thống Ứng dụng điều khiển công nghiệp để phân phối điện và chuyển đổi thường thực hiện các chức năng khác nhau như HMI, khai thác dữ liệu, điều khiển tiên tiến, ra hoạt động đầu ra / đầu vào, kết nối doanh nghiệp, v.v [1,3,4]. Máy tính cá nhân (PC),với hệ thống chạy hệ điều hành Windows như Windows 2000 và Windows XP, đang ngày càng được sử dụng trong các ứng dụng công nghiệp, do 3 kiến trúc máy tính mở của họ, giao diện đồ họa người dùng windows, sẵn có các công cụ Office thông thường, một loạt các sản phẩm phần mềm và các sản phẩm phần cứng, cung cấp một loạt các cách thu thập dữ liệu, phân tích, trình bày, công cụ quản lý, và tương đối dễ dàng kết nối với hệ thống máy tính khác nhau trong một mạng. Câu hỏi thực tế ở đây là làm thế nào để sử dụng tất cả các ứng dụng này một cách hiệu quả, cụ thể là, thực hiện trao đổi dữ liệu, chuyển hướng, thay thế các thành phần, và bảo trì hệ thống một cách nhanh chóng và dễ dàng [6, 7]. Một khía cạnh quan trọng trong ứng dụng phân phối năng lượng và chuyển đổi là khả năng di chuyển từ một hệ thống SCADA khác hoặc tích hợp của nhiều hơn một hệ thống SCADA đằng sau một giao diện đồ họa người dùng. Khái niệm hệ thống thông tin công nghiệp đưa ra một cơ hội duy nhất ở đây, cụ thể là, lặp đi lặp lại quá trình di cư của các thành phần trên cơ sở công nghiệp công nghệ thông tin. Trong hình 1, chúng tôi cho thấy một trong các giải pháp, cụ thể là, kiến trúc mẫu mực của hệ thống điều khiển mạng dựa trên sự di cư của hệ thống SCADA đến công nghiệp CNTT AIP. Trong kiến trúc hệ thống (xem hình 1), dữ liệu quá trình được chuyển giao giữa máy chủ và máy chủ AIP SCADA quá trình sử dụng dữ liệu bộ nhớ cache với tiêu chuẩn OPC (OLE cho quá trình điều khiển ) giao diện thừa kế từ AIP có OPC của máy chủ và máy khách OPC với bộ nhớ đệm tiên tiến đa tính năng. Điều này cung cấp một hiệu năng hệ thống cao do thực tế là bộ nhớ cache quá trình dữ liệu có một thời gian truy cập ngắn để lấy dữ liệu lưu trữ. Một người quản lý giám sát thông minh, liên kết với bộ nhớ cache dữ liệu quá trình trên máy của khách hàng, kiểm soát lưu trữ các dữ liệu quá trình trong bộ nhớ cache và chọn lọc truyền dữ liệu quá trình từ hệ thống máy tính máy chủ dữ liệu bộ nhớ cache của các nút khách hàng bằng cách sử dụng cơ chế thuê bao dữ liệu. Các thành phần hệ thống của một hệ thống SCADA dựa trên AIP có thể được định nghĩa cho mỗi phiên thực hiện cụ thể riêng biệt, tùy thuộc vào các yêu cầu nêu. Trong hình 1, các loại hộp khác nhau cho thấy rằng các thành phần từ các hệ thống khác nhau được dễ dàng tích hợp vào AIP. Đề án về khái niệm của hệ thống quản lý để chuyển đổi năng lượng và các ứng dụng phân phối bao gồm trao đổi các thành phần chủ yếu sau đây và các hệ thống tích hợp trên cơ sở công nghiệp IT (các thành phần khác, như Danh sách báo và sự kiện, Hiển thị Trend, được tái sử dụng từ AIP): 4 Hình 1 Cấu trúc của hệ thống mạng điều khiển dựa trên platform mạng công nghiệp ● Quy trình đồ họa (500 WS, DataViews, GraphWorX, vv); ● SCADA máy chủ; ●Quá trình cache dữ liệu OPC khách hàng; ● OPC-DA máy chủ truy cập dữ liệu SCADA máy chủ; ● DNC (ứng dụng mạng màu tự động). Ứng dụng máy chủ SCADA bao gồm cơ sở dữ liệu thời gian thực (chịu trách nhiệm về việc xử lý một tập hợp con của các biến quá trình liên quan đến xử lý thu thập dữ liệu báo động, và lưu trữ), kết nối với các mô-đun giao diện điều khiển của các thiết bị I / O, xử lý mô-đun, và OPC máy chủ. Quá trình kết nối mô-đun hóa được sử dụng để thăm dò các bộ điều khiển của các thiết bị I / O ở người sử dụng xác định tỷ lệ lựa chọn. Tỷ lệ lựa chọn có thể khác nhau cho các thông số khác nhau. Thời gian đánh dấu của các tham số của các quá trình thường được thực hiện trong các bộ điều khiển và tem thời gian này được thực hiện trên máy chủ OPC 5 tiếp nhận xử lý dữ liệu ở cuối để làm cho có sẵn cho thuê bao khách hàng OPC khác nhau nằm trên máy của khách hàng. Trong việc thực hiện dựa trên AIP cho các OPC, các máy chủ OPC sử dụng một giao diện OPC-DA, có chức năng đọc và viết các giá trị biến. Các chức năng này được phân loại qua mạng bằng cách sử dụng CSLib (giao thức độc quyền của ABB) để khách hàng có thể gọi cho họ. Sau khi một mục OPC trên máy chủ đã được đăng ký từ khách hàng, bất kỳ sự thay đổi giá trị dữ liệu trong ứng dụng máy chủ sẽ tự động cập nhật các giá trị liên quan trong ứng dụng của khách hàng. Quá trình thực hiện CSLib của OPC có một lợi thế mà DCOM (nâng cao một số vấn đề ổn định) không được sử dụng để thực hiện OPC-DA. Quá trình AIP dựa trên bộ nhớ cache dữ liệu có chứa một tập hợp của các lớp thực hiện tất cả các giao diện OPC DA bắt buộc, như trong hình 2. OPC chứa quá trình dữ liệu trong các hình thức của các thuộc tính được liệt kê trong Bảng 1. Quản lý giám sát của AIP dựa trên bộ nhớ cache quá trình dữ liệu cung cấp tính năng cho phép tùy biến như thế nào các mục lưu trữ và thời gian chúng được lưu trữ. Nó có thể hướng dẫn quản lý giám sát để cung cấp cho một số mặt hàng ưu tiên hơn các mặt hàng khác khi người quản lý giám sát thực hiện loại bỏ các mặt hàng hiếm khi được sử dụng hoặc không quan trọng Hệ thống kiến trúc dựa trên AIP cung cấp một sự linh hoạt cao để xác định các giải pháp tùy chỉnh SCADA và luồng dữ liệu, đặc biệt, trên cơ sở OPC phổ biến với việc tích hợp tiên tiến và lặp đi lặp lại các cơ hội di chú hóa. Các thành phần từ các hệ thống điều khiển khác nhau có thể được khá dễ dàng sử dụng tích hợp công nghiệp CNTT Platform Aspect bằng cách sử dụng tiêu chuẩn OPC và giao diện COM thừa kế từ AIP. 3.Trường hợp thực tế Nói chung, nó không phải là rất khó khăn để tích hợp các ứng dụng hiện đại, dựa trên thành phần hỗ trợ các tiêu chuẩn hội nhập nổi tiếng như CORBA, COM, vv [3, 6] và chạy trên các nền tảng khuôn khổ hội nhập là mục tiêu. Tuy nhiên, tích hợp các ứng dụng nguyên khối với các giao diện lập trình ứng dụng người thấp hoặc không xác định rõ ràng là không chỉ khó khăn nhưng đôi khi thậm chí còn đánh giá cao vấn đề do chi phí rất cao của công tác hội nhập. Thật không may, loại thứ hai của thư mục ứng dụng thường được sử dụng trong phân phối điện và hệ thống truyền tải. Trong trường hợp này, một số phương pháp tiếp cận tích hợp dễ dàng và linh động được yêu cầu.Việc thực hiện của khái niệm hội nhập dựa trên AIP ABB công nghiệp cho các công ty điện phân phối, và chuyển đổi đã được thực hiện cho các thành phố công cộng ở Đức bởi Utility ABB 6 Hình 2 Sơ đồ lớp cho triển khai OPC trong AIP Đề án về khái niệm của hệ thống CNTT dựa trên công nghiệp cho quản lý mạng trên cơ sở IT công nghiệp được thể hiện trong hình 3. Một số các thành phố nào ở Đức yêu cầu các máy trạm mới với sự nâng cao của Windows giao diện người dùng đồ họa nhìn và cảm nhận, điều hướng tiên tiến khả năng trong các thành phần hệ thống (xu hướng, báo Danh sách tổ chức sự kiện, faceplates, nơi làm việc, và hệ thống thông tin địa lý), nhưng với việc sử dụng các máy chủ SCADA trước đó và các kết nối quá trình không thay đổi. Quản lý người dùng trong hệ thống điều khiển công nghiệp CNTT dựa trên được thực hiện tài khoản Windows. Điều này có nghĩa là mỗi người dùng xác thực có một vai trò nhất định trong hệ thống điều khiển và cho phép một số quyền đối với đối tượng sẵn có, các khía cạnh, và các hệ thống khía cạnh trong AIP. Tiêu chuẩn công nghệ, như ActiveX, 7 COM, DCOM và OPC [3], đã được sử dụng để thực hiện khái niệm của các khía cạnh và đối tượng của ABB. Để giảm thiểu các chi phí phát triển trong các dự án hội nhập, nó là một cách tiếp cận tốt để tập trung vào tái sử dụng và về công nghiệp CNTT với AIP. 4.Phương pháp thực hiện tiếp cận Một trong những ví dụ điển hình của việc sử dụng AIP cho các ứng dụng quản lý mạng là cách mới của thực hiện chức năng kiểm soát khóa và tuần tự. Mục tiêu đã được thiết kế các thành phần điều khiển khóa và tuần tự theo cách như vậy họ sẽ dễ dàng làm việc với các máy chủ SCADA khác nhau. Mục đích của các thành phần khóa là để ngăn chặn lệnh cấm, các giá trị điểm thiết lập, và các mục hướng dẫn sử dụng của dữ liệu không thích hợp. Thông thường, đối với một thiết bị hai trạng thái , các nhà điều hành có thể định nghĩa khóa điều kiện phải có giá trị để cho phép chuyển đổi của một thiết bị. Yêu cầu điều khiển không đáp ứng các điều kiện sẽ bị từ chối nhưng có thể được bỏ qua trong các tình huống khẩn cấp và thử nghiệm. Các thành phần khóa cho phép người sử dụng để xác định một điều kiện khoá l động, hoặc một chuỗi các điều kiện, được kiểm tra mỗi thời gian một lệnh điều khiển được đưa ra hoặc tình trạng mới của dấu hiệu cho thấy là tự nhập vào. 8 Chức năng điều khiển tuần tự (tự động chuyển đổi đơn đặt hàng) cung cấp cho sự kiểm soát của một số thiết bị của phương tiện trình tự được xác định trước các lệnh điều khiển, mà cũng có thể bao gồm kiểm tra an toàn, sự chậm trễ, điều khiển tuần tự có thể được sử dụng cho: 1. Kết nối / ngắt kết nối của dòng Bus-Bar với một chuỗi các lệnh điều khiển cách ly và bộ phận ngắt 2. Cấu hình lại các Bus-Bar 3. Nhiều lệnh On / Off cho bộ phận ngắt đổ tải và phục hồi tải, 4. Quy định các đối tượng 5. Cung cấp các nhà khai thác với hướng dẫn công việc 9 Hình 3 Mạng quản lý thông tin công nghiệp cho phân phối năng lượng và ứng dụng chuyển đổi Các giải pháp kỹ thuật có thể cho Gạch và kiểm soát tuần tự là: ● SCADA giải pháp dựa trên máy chủ (cách tiếp cận cũ) và ● AIP-giải pháp dựa trên cách tiếp cận mới. Các giải pháp dựa trên AIP cho thấy rằng các thành phần điều khiển khóa và tuần tự được thực hiện như hệ thống Aspect trong AIP và, do đó, có thể dễ dàng tái sử dụng. Trình bày sơ đồ mạch hiển thị trong hình 4 (a). Trong trường hợp này, người ta có thể dễ dàng sử dụng các khía cạnh kiểm soát khóa và tuần tự trong Faceplates và phân phối chúng giữa các đối tượng khác nhau bằng cách sử dụng mô hình đối tượng của AIP. Như một thay thế cho giải pháp dựa trên AIP, khóa và chức năng tuần tự kiểm soát bản địa của các máy chủ SCADA có thể được sử dụng trong ứng dụng điều khiển mạng. Trong trường hợp này, API (Application Programming Interface) của SCADA cho có thể được sử dụng để truy cập các chức năng khóa từ các ứng dụng bên ngoài như AIP hoặc những người khác. Trình bày sơ đồ mạch 10 [...]... các thành phần AIP công nghi p CNTT như Quản lý người dùng, faceplates, nơi làm việc, Danh mục, Cấu trúc dữ liệu, vv; ● Dễ dàng hội nhập và tái sử dụng các hệ thống phổ biến, thương mại và kỹ thuật, giống như tài sản doanh nghi p ● Quản lý, hệ thống thông tin địa lý, và những người khác trên cơ sở IT công nghi p; ● Cửa sổ nhìn và cảm nhận dựa trên tiêu chuẩn công nghi p giao diện đồ họa người dùng Trong... sử dụng dựa trên công nghi p cho phép định vị thông tin thích hợp và có liên quan kịp thời với những thay đổi tối thiểu trong các hệ thống di đặc tính khác nhau hiện có 6 Tóm tắt Chúng tôi đã cho thấy việc sử dụng của AIP ABB của công nghi p trong phân phối điện và các ứng dụng truyền dẫn, ví dụ, trong các hệ thống SCADA Một số những lợi ích của khách hàng chính được cung cấp bởi công nghi p CNTT bao... thức hợp lý để xác định quy tắc khóa 5 Lợi ích của hệ thống Việc sử dụng của công nghi p ABB AIP cung cấp những lợi ích chính sau đây để phân phối điện và các ứng dụng truyền dẫn: ● Dựa trên thành phần kiến trúc hệ thống mạng lưới kiểm soát; ● Cơ hội di cư toàn công ty với vốn đầu tư thấp; ● Giảm nỗ lực cho dữ liệu kỹ thuật (40-50%); ● Tái sử dụng (cấu hình yêu cầu) của các thành phần AIP công nghi p... là một sở hữu chuỗi OPC Tất cả các hệ thống Aspect trong AIP có thể truy cập thông tin này như một khoản OPC thông thường Các bộ sưu tập dữ liệu có thể được thực hiện từ bất kỳ khía cạnh đối tượng sở hữu công cộng Điều này có nghĩa là thuộc tính đối tượng trong bộ điều khiển và hệ thống SCADA có thể truy cập nguồn dữ liệu Thuộc tính 12 đối tượng thường được thực hiện thông qua OPC máy chủ kết nối với... cấp bởi công nghi p CNTT bao gồm thành phần dựa trên kiến trúc mạng hệ thống kiểm soát và cơ hội chuyển đổi toàn công ty với vốn đầu tư thấp Ngoài ra, nhiều tùy chọn sử dụng lại trở thành có sẵn cho người sử dụng SCADA Nó là đặc biệt quan trọng cho các công ty muốn giảm thiểu các chi phí phát triển của họ trong các dự án hội nhập Công 13 nghi p của ABB Platform Aspect tích hợp cung cấp không chỉ là... không chỉ là một môi trường thiết kế nhưng cũng có một số tiêu chuẩn của ABB và không-ABB của các thành phần tái sử dụng trên các cơ sở công nghi p IT cũng như khái niệm làm thế nào để dễ dàng xây dựng giao diện đồ họa phổ biến của điều khiển mạng hệ thống sử dụng công nghi p CNTT References 1 Boyer, S., SCADA: Supervisory Control and Data Acquisition, ISA — The Instrumentation, Systems, and Automation... tiêu chuẩn của dịch đặc tính cho phép thực hiện khóa sử dụng các biểu thức hợp lý và không có bất kỳ chương trình dư thừa Hình5 trình bày những biểu đồ sử dụng Explorer AIP của các biểu thức logic có thể được định nghĩa cho một van được đưa ra trong mạng lưới khí đốt Hình 5 Khóa sử dụng AIP’s property translation aspect Thông thường, dịch Aspect đa chức năng AIP có thể được sử dụng để tạo ra các chuỗi . BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC  BÁO CÁO HỆ THỐNG THÔNG TIN CÔNG NGHI P Đề tài :Quản lý mạng hệ thống thông tin công nghi p GVHD : PGS.TS Nguyễn Văn Khang SVTH : Hoàng Mạnh. Cấu trúc hệ thống 3 3 Trường hợp thực tế 6 4 Tiếp cận các phương thức triển khai 8 5 Lợi ích của hệ thống 12 6 Kết luận 13 Tài liệu tham khảo ! 2 Quản lý mạng hệ thống thông tin công nghi p 1.Giới. điều khiển và dữ liệu của các hệ thống khác bao gồm cả các ứng dụng thương mại, ví dụ, quản lý tài sản doanh nghi p và hệ thống kỹ thuật như hệ thống thông tin địa lý. Tất cả trong số đó có thể