Начальный этап внедрения цифровых СКУ выявил и положительный, и отрицательный опыт. За короткий промежуток на отдельных электростанциях оказались внедренными несколько (два, три, четыре) ПТК с различными, часто нестандартными интерфейсами. Их сопряжение вылилось в проблему, связанную с организационными, техническими и финансовыми трудностями. Наблюдалась картина, когда на щите управления функционировали несколько изолированных друг от друга подсистем автоматизации, На первом этапе внедрения цифровых СКУ электрической части следует не повторять сделанных ошибок. Все решения должны подвергаться жесткой стандартизации.
В последние годы изменилась трактовка понятия «открытая система». Ранее здесь подразумевались развитые средства настройки системы и ее совместимость с другими информационно- управляющими системами. В настоящее время - это совокупность таких свойств, как стандартизация, отсутствие патентного права, наличие независимых поставщиков, процессорная независимость, масштабируемая производительность, широкий спектр приложений.
В структуре цифровой СКУ пять основных модулей: программируемые контроллеры; операционные системы реального времени; средства программирования контроллеров; цифровые сети; средства человеко-машинного интерфейса. Глобальная тенденция такова: указанные пять «кирпичиков» разрабатываются различными независимыми производителями. Каждый из модулей унифицирован. Иначе он не пользуется спросом.
Программируемые контроллеры.
Их производители все больше ориентированы на специфицированные внутриблочные шины: VME(VXI), РС1, и др. Так, шина VME (стандарт IEC-821) поддержана свыше 300 производителей в мире, включая Россию, и имеет наиболее широкую гамму процессорных плат и плат устройств связи с объектом (более 3000). Тем самым удается реализовать принцип: «Выбран не производитель, а изделие, наиболее рациональное в данных условиях». Платы с шиной VME обеспечили с верх масштабируемость процессоров (МС68ххх, i80x86, Pentium, PowerPC, DSP, ...). Их вычислительных ресурсов достаточно для решения любой задачи контроля и управления.
Операционные системы реального времени.
Их свыше 40. Отличительные особенности последних: гарантированная реакция на событие в заданном интервале времени; компактность, многозадачность, многоплатформенность, наличие средств разработки приложений. Для промышленных приложений упор на операционные системы, построенные на принципе ядер реального времени. Например, одно- QNX (Intel) и многоплатформенная OS-9/OS- 9000 (МС, Intel, PowerPC и др.).
Средства программирования контроллеров.
В 1992 принят стандарт IEC-1131-3 программирования контроллеров. Он специфицировал пять языков; SFC (sequential function chart), графический язык описания процессов на уровне блок-схем; FBD (function block diagram), графический язык функциональных блоков для построения процедур по библиотечным функциям; LD (ladder diagram), графический язык релейных схем для логических уравнений; ST (structured text), язык высокого уровня, схожий по синтаксису с Packal; IL (instruction list), язык инструкций низкого уровня аналогичный Assembler для создания высокоэффективных приложений или оптимизации их частей. После появления стандарта (унификации создания прикладного программного обеспечения) были созданы соответствующие инструментальные пакеты под MS-DOS или Windows. Языки обладали общим внешним интерфейсом, едиными объектами, поэтому части прикладной программы создавались на любом языке и компоновались в единую исполняемую программу. Реализованы опции, обеспечившие открытость системы для доступа извне к внутренним структурам данных прикладной задачи. Возможна разработка драйверов для плат ввода-вывода сигналов самим пользователем и портация ядра задачи под любую программно-аппаратную платформу.
Цифровые сети.
В 90-х годов в Европе впервые проведена стандартизация полевых шин. Эталон - семиуровневый стандарт 1SO-7498 (§5.4). На первом этапе в стандарт EN-50170 внесли три сети: Р-Net, FIP, Profibus. Только у них специфицированы Ι-й, 2-й и 7-й уровни (§ 5.4). Как правило, это маркерные сети с гарантированным доступом абонентов к каналу связи. Их пропускная способность превысила 10 Мбит/с. Для локальных вычислительных сетей в разряд стандарта перешла сеть (Fast)Ethernet пропускной способностью 100 Мбит/с и более, специфицированная ANSI/IEEE-802.3.
Средства человеко-машинного интерфейса (SCADA- системы).
Общая тенденция в переходе к операционной системе Windows NT и стандартным протоколам и механизмам обмена данными. Стандарт де-факто - набор транспортных и сетевых протоколов TCP/IP. Его главное преимущество в совместимости. Все типы локальных вычислительных сетей поддерживают TCP/IP. Ранее при упоминании о нем отмечался его основной недостаток, громоздкий стек протоколов, ограничивавший быстродействие у пользователей MS-DOS. Для Windows NT размер стека не проблема. По скорости TCP/IP оказался сравнимым с другим распространенным, маршрутизируемым, высокоскоростным протоколом IPX/SPX. Для динамического обмена данными использованы встроенные в Windows механизмы DDE (NetDDE), ОРС или TCP/IP-Socket, специфицированные Microsoft. Доступ к базам данных осуществлен с помощью языка SQL (стандарт ISO/IEC- 9075), программной среды для прямого интерактивного доступа к данным сервера заданием SQL-команд или выполнения командных файлов. Открытость SCADA-систем определена не только стандартными протоколами и механизмами обмена, но и включением большого (300 и более) числа драйверов ввода-вывода ведущих производителей контроллеров. Предоставлен инструментарий для написания собственных драйверов.
Таким образом, в развитии СКУ все более заметено разделение труда. На смену 20-летней эпохе диктата поставщиков цельных систем автоматизации пришла конкуренция многочисленных поставщиков функционально законченных модулей систем, что положительно скажется на автоматизации энергообъектов. Дробление СКУ на отдельные модули вынуждает стандартизировать их интерфейсы (стыки) для создания целостных систем. Достигнутый мировой уровень стандартизации позволяет формировать практически открытые системы автоматизации.
