Распределенная автоматизированная система управления

Система SupervisorÔ - создает основу для автоматизации рабочих мест административного персонала промышленного предприятия - от старшего диспетчера до главного инженера и директора. Основным отличием системы SupervisorÔ от NT-МРВÔ является отсутствие возможности непосредственного вмешательства администрации в процесс управления технологическим процессом в сочетании с расширенным сервисом по анализу накопленной информации. SupervisorÔ дает руководителю всю информацию, необходимую для принятия управляющего решения, но не позволяет осуществить его самостоятельно. Это полностью соответствует практике управления - руководитель должен отдавать приказы операторам, а не выполнять работы, входящие в их должностные обязанности.

Две программы, входящие в состав UTIL-NT (Report Viewer и Alarm Viewer), имеют вспомогательный характер. С их помощью оператор, не прерывая работы в реальном времени, может просматривать архивы технологической информации и получить информацию о накопленных данных. Утилита просмотра отчета тревог (Alarm Viewer) - программа предназначена для просмотра отчета тревог с использованием временных и строчных фильтров и позволяет производить квитирование сообщений, а также выводить данные из отчета тревог на печать. Программа предусматривает использование одного основного и трех дополнительных фильтров, с помощью которых оператор может произвести отбор данных о технологических событиях, фильтруя их по времени, месту, либо типу события. Кроме того, специальный фильтр позволяет оператору выводить на экран только неквитированные сообщения. Любая строка в отчете тревог может быть помечена “закладкой”. После этого возможен быстрый переход на нее из любого места отчета тревог. Программа Report Viewer предназначена для просмотра и редактирования уровневого архива TRACE MODE и позволяет выполнять ряд операций с выделенными столбцами данных (печать, изменение формата, экспорт данных), а также редактировать данные, записанные в архив. Данные, отображаемые программой, могут обновляться с заданным периодом.

NT-МРВÔ и SupervisorÔ созданы для работы в самых жестких условиях промышленного производства. Это полностью 32-разрядные приложения, в полной мере использующие достоинства современных операционных систем - приоритетную, вытесняющую многозадачность и многопотоковость. В NT-МРВÔ и SupervisorÔ блок ввода-вывода данных и их математической обработки выделен как отдельный поток с приоритетом реального времени. Блок отображения информации и интерфейса с пользователем также оформлен в виде отдельного потока, выполняющегося с обычным приоритетом.

Важное значение для АСУТП имеет вытесняющая многозадачность, предоставляемая операционными системами Windows NT и Linux. Благодаря этому свойству операционной системы оператор получает возможность использовать любые дополнительные приложения без риска остановить работу системы реального времени. Кроме того, исключительно важным свойством Linux для задач АСУТП является ее высокая устойчивость к сбоям. В режиме реального времени NT-МРВÔ, SupervisorÔ и утилиты работают в своем изолированном адресном пространстве.

NT-МРВÔ и SupervisorÔ обеспечивают повышенную защиту накопленной технологической информации. Это достигается как ведением зеркальной копии диска, так и особенностями файловой системы Linux. Дело в том, что в Linux используется особая защищенная от сбоев журналируемая файловая система ext3.

Крупные корпоративные пользователи найдут удобным повышенные средства защиты данных от несанкционированного доступа. Кроме стандартных средств ограничения доступа к данным, предоставляемых TRACE MODE, в NT-МРВÔ и SupervisorÔ возможно блокировать доступ к файлам на уровне операционной системы.

4.2.3. TRACE MODE 6: синтез новых технологий

Новая версия программы по своему инновационному характеру превосходит все существующие версии программы. В ней предложен совершенно новый подход к разработке систем управления, наглядный и интуитивно понятный специалистам разной профессиональной подготовки: инженерам по АСУ ТП, программистам, технологам и даже экономистам. Новая версия программы будет давать интегрированный инструмент для программирования контроллеров (Softlogic), разработки операторского интерфейса (SCADA), управления производственными заданиями (MES) и основными фондами (EAM). TRACE MODE 6 станет многоплатформной – Windows, UNIX, LINUX, QNX. При этом сохранится полная совместимость TRACE MODE 6 с TRACE MODE 5.

4.3. Графическое отображение состояния производственных процессов.

В соответствии с техническим заданием в ходе выполнения дипломного проекта мною на базе SACDA системы TRACE MODE была разработана программа графического отображения состояния производственных процессов.

4.3.1. Назначение программы

Основные функции программы графического отображения:

1.  Получение информации о технологическом процессе с сервера производственного контроля;

2.  Отображение состояния технологического процесса в реальном времени в виде мнемосхем, карт объекта и т. п., содержащих произвольные графические и текстовые объекты, на которые может быть наложена анимация (масштабирование, изменение цвета, движение и т. п. в зависимости от состояния параметров тех. процесса);

3.  Звуковое и визуальное (графическое) оповещение о событиях (нештатных ситуациях);

4.  Передача команд оператора на исполнительные механизмы (управление);

5.  Получение из базы данных информации об истории параметров технологического процесса (трендах) за произвольный период, обработка информации (усреднение, суммирование, сдвиг и т.п.), вывод в виде графиков (линейных, ступенчатых графиков расхода), таблиц;

6.  Получение из базы данных информации о произошедших за произвольный период событиях, связанных с объектом или группой объектов, вывод информации в табличном виде;

7.  Экспорт информации в другие приложения, печать.

Программа графического отображения может использоваться не только для контроля технологических процессов на производстве, но и для создания систем охранно-пожарной сигнализации, климат контроля помещений и т.п.

4.3.2. Требования к аппаратным и программным ресурсам

Минимальные требования к аппаратным ресурсам:

·  процессор Pentium II, 300 МГц;

·  память 64 Мб;

·  30 мегабайт свободного места на жестком диске для размещения программы.

Требования к программным ресурсам:

·  операционная система Windows /NT/2000/XP или Linux, с использованием эмулятора wine;

·  установленные протоколы TCP/IP;

·  MYSQL сервер.

4.3.3. Схема работы и возможности программы графического отображения состояния производственных процессов.

Рис. 4.3. Схема работы программы графического отображения

Структура информационных потоков, обрабатываемых программой графического отображения, изображена на рис. 4.3. TRACE MODE осуществляет обмен данными сервером производственного контроля, сервером баз данных, с помощью которых ведутся базы данных производственного контроля.

Программа графического отображения позволяет оператору получать информацию от элементов однопроводной сетей АСУ тепличного комбината о состоянии микроклимата в теплице. Состояние производственного процесса отображается в виде мнемосхем, на которых размещены планы объектов (теплицы), изображения приборов, установок, движущиеся агрегаты (смесительное устройство), шкалы (текущие значения контролируемых параметров).

4.3.4. Запуск и работа программы графического отображения

После загрузки программа находится в основном рабочем режиме – режиме периодического опроса. В каждом цикле опроса считывается информация с сервера производственного контроля, производится изменение всех графических и текстовых объектов на мнемосхемах, при возникновении событий активизируется звуковое и визуальное оповещение. Оператор в режиме опроса может запрашивать данные о трендах и произошедших событиях из базы, работать с соответствующими таблицами, графиками и т. п. (все действия производятся при нажатии правой кнопки мыши на соответствующих объектах), но не может управлять устройствами, менять какие-либо настройки. Для управления и настройки порогов событий необходимо получить доступ к функциям управления.

         При запуске программы происходит соединение с сервером производственного контроля, с которого необходимо считывать данные. Мнемосхемы появляются после того, как будут первый раз считаны данные с серверов, либо установлена невозможность соединения.

4.3.5. Графический интерфейс оператора

На рис. 4.4 приведено главное окно программы графического отображения, разработанное с использованием TRACE MODE версии 5.11.

Рис. 4.4. Главное окно программы графического отображения

В главном окне программы графического отображения показана структура тепличного комбината. Горячая вода температуры 75˚С от источника поступает на обогрев тепличного комбината и в смеситель. В смеситель происходит смешивание горячей и холодной воды. На выходе смесителя - вода для полива температуры 25 ˚С.

Рис. 4.5. Мнемосхема движение водяных потоков в теплице.

Рис. 4.6. Мнемосхема системы полива и обогрева.

Рис. 4.7. Окно вывода графиков контролируемых параметров

При выборе оператором пункта меню, соответствующего выводу графиков, появляется окно, изображенное на рис. 4.7. Чтобы в реальном времени переключить вертикальную шкалу тренда или изменить порядок расположения нескольких вертикальных шкал, нужно нажать ЛК на кнопке «Подробно». При этом на экране появится окно со списком кривых.

Рис. 4.8. Вспомогательное окно.

Шкала выбранной в этом списке кривой будет отображаться на тренде. Если тренд выводит шкалы для всех кривых, то шкала выбранной кривой переместится в крайнюю правую позицию. Для управления видимостью кривых в начале строки описания каждой из них имеется специальное поле. Кривая будет видима, если для нее в этом поле установлен флаг.

Во время работы с трендом может возникнуть необходимость уточнить значение кривой в некоторой точке. Для этой цели служит визир. Чтобы вывести на экран визир, нужно нажать ЛК в области построения графика. Перемещение визира производится нажатием ЛК на требуемой точке графика или клавишами стрелок в соответствующем направлении. Для изменения масштаба тренда используются сочетания клавиш Ctrl+<стрелки>. Клавиши вправо и вверх увеличивают масштаб, а влево и вниз – уменьшают. Значение, на которое указывает визир, отображается в поле под кнопкой «Подробно».

Универсальный тренд имеет меню управления выводимой информацией. Для входа в него следует нажать ПК в пределах тренда. Это меню содержит следующие команды:

1.  Переход на время – вывод данных в указанное время. При выполнении этой команды появляется диалог настройки даты и времени. После выхода из него на тренд выводится информация начиная с указанного времени.

2.  Свойства   – выводит на экран диалог настройки тренда. В нем можно изменить список кривых и их настройки.

3.  Восстановить пределы – возврат к исходному масштабу.

4.  Архивный           – переход в режим отображения данных из архива;

5.  Реальное время – переход в режим отображения данных реального времени.

4.3.6. Система архивов TRACE MODE

Одной из задач АСУТП является архивирование (сохранение на жесткий диск) информации, описывающей состояние объекта. При анализе потребностей тепличного комбината в информации о ходе технологического процесса к системе архивирования были предъявлены следующие требования:

1.  Информация в архиве должна иметь однозначную привязку к астрономическому времени.

2.  Темп записи (сброса) информации на диск должен превышать темп поступления данных.

3.  Кратковременная ошибка записи (т.е. ошибка ОС, драйвера, контроллера диска) не должна приводить к искажению на период больший, чем время длительности ошибки. При этом пользователь системы должен иметь доступ к информации о нарушениях в сохранении данных. Отключение ЭВМ должно приводить к как можно меньшей потере данных (минимальный размер буферов ОЗУ) и ни в коем случае не к исчезновению архива.

4.  Извлечение данных из архива - такая же важная задача, как и сохранение их.

5.  В программе, работающей в режиме реального времени, должны иметься хотя бы минимальные средства извлечения и просмотра архивных данных (таблицы и тренды) за произвольный момент времени.

6.  Структура архива должна быть документирована. Извлечение данных может быть произведено программными средствами других производителей.

7.  Возможность ручной коррекции информации в архиве средствами SCADA. Естественно, в этом случае должна быть защита коррекции данных паролем и в архив должна заноситься отметка, что такая коррекция была произведена.

8.  Временная глубина, объем, набор параметров должны задаваться (настраиваться пользователем).

TRACE MODE имеет широкие возможности по архивированию данных о технологических процессах. TRACE MODE поддерживает три архива [11]:

1.  СПАД (локальный архив);

2.  Отчет тревог;

3.  Глобальный регистратор.

Во все эти архивы заносятся изменения любых атрибутов каналов, отмеченных для архивирования. Разница между архивами состоит в алгоритмах сохранения данных и формате файлов. При сохранении данных в любой из перечисленных архивов фиксация времени осуществляется с точностью до 1 миллисекунды.

В локальный архив значения каналов записываются в бинарном формате. Условием новой записи в архив является изменение значения канала. Этот архив имеет фиксированную длину, которая указывается при его настройке. Структура архива оптимизирована с целью обеспечения компактности и синхронизации записей. При этом глубина архивирования определяется заданным размером и интенсивностью потока данных. Чтобы обеспечить большую глубину, следует для архивируемых каналов вводить апертуру на изменение реальных значений. Кроме того, не следует устанавливать для них частого пересчета, если это не требуется. Локальный архив СПАД предусмотрен для сохранения на диск и последующего анализа значений атрибутов каналов текущего узла. В нем фиксируются изменения реальных значений каналов и невычисляемых числовых атрибутов каналов. К таким атрибутам относятся: период, аварийные границы, границы шкалы, маски, настройки первичной обработки, флаги достоверности, состояния и подключения. Этот архив ориентирован на оперативную работу с данными. Для этого разработана специальная система индексации. Она обеспечивает очень высокую скорость доступа к данным и позволяет использовать СПАД для анализа архивных данных в реальном времени.

Обновление данных в СПАД осуществляется циклически. Перед добавлением в архив новой записи контролируется превышение заданного размера файла. Если после добавления новой записи будет превышен установленный размер, то осуществляется переход в начало архива. При этом все добавляемые записи будут записываться поверх самых дальних по времени.

Для контроля процесса архивирования данных в СПАД и управления им предусмотрены каналы, позволяющие управлять и контролировать выполнение следующих операций:

·  управление сохранением данных в СПАД;

·  контроль текущего состояния операций со СПАД;

·  копирование локального архива СПАД;

·  контроль и управление очередью сообщений в СПАД.

Монитор реального времени позволяет экспортировать данные из локального архива в файлы текстового формата. Эти файлы могут затем импортироваться в электронные таблицы и базы данных. Существует возможность экспортировать архивные значения одного канала или всей базы целиком.

Предусмотрена возможность автоматически в реальном времени создавать резервную копию локального архива. При этом пользователь сам может выбрать направление копирования.

Отчет тревог ведется в ASCII-формате. В этом архиве осуществляется фиксация событий. Теоретически он не имеет ограничений на размер. Данные заносятся в отчет тревог в виде отдельных строк. Каждая строка содержит время и дату ее формирования, а также ряд дополнительных полей. Эти поля могут содержать разную информацию в зависимости от того, какое событие фиксируется данной строкой. Такой информацией может быть, например, имя канала и его значение, сообщение из файлов пользовательских словарей и т.д.

Отчет тревог служит для записи в ASCII-файл информации об изменении значений атрибутов каналов, сообщений, содержащих тексты из словаря событий. Для контроля процесса архивирования данных в отчете тревог и управления им предусмотрены каналы, позволяющие управлять и контролировать выполнение следующих операций:

1.  Управление сохранением данных в отчет тревог.

2.  Копирование отчета тревог.

3.  Контроль состояния операций с отчетом тревог.

4.  Контроль состояния очереди сообщений в отчет тревог.

5.  Контроль текущей длины файла отчета тревог.

6.  Зацикливание отчета тревог.

Любое сообщение, помещенное в отчет тревог, имеет свой тип. Он определяет степень ответственности данного сообщения. Этот тип задается при вводе текста сообщения например, выход какого-либо контролируемого параметра микроклимата за технологические границы. Далее при просмотре отчета тревог можно в качестве одного из фильтров задать тип сообщения. Сообщения в отчете тревог могут квитироваться из МРВ с помощью специальной формы отображения.

Система архивов программа графического отображения состояния производственных процессов представлена на рис. 4.9 и реализует все выше описанные функции.

Рис. 4.9. Окно тренда “Архив”.

По моему мнению, применение TRACE MODE в разработке распределенных АСУ ТП перспективно и позволяет значительно сократить сроки проектирования и отладки.

5. Сервер производственного контроля

5.1. Назначение сервера

Основные функции сервера производственного контроля:

1.  получение и обработка информации о технологическом процессе;

2.  отслеживание событий (нештатных ситуаций);

3.  передача команд оператора на исполнительные механизмы;

4.  передача данных удаленным серверам и программам графического отображения, прием команд от удаленных операторов;

5.  сохранение параметров в базе данных, ведение журнала событий.

5.2. Анализ информационных потребностей фирмы

При работе над проектом были определены следующие функциональные требования:

1.  Централизованный доступ к данным. Хранение данных на выделенном файл-сервере с разграничением прав доступа к информации;

2.  Сетевые базы данных. Распределенные системы учета и автоматизация бухгалтерских расчетов;

3.  Использование Internet-технологий;

4.  Обеспечение информационной безопасности и сохранности данных.

Рис. 5.1. Схема работы сервера производственного контроля.

Структура информационных потоков, обрабатываемых сервером, изображена на рис. 5.1. Сервер осуществляет обмен данными со следующими устройствами:

1.  Элементы однопроводной сети MicroLAN фирмы «Dallas Semiconductor». Однопроводная сеть присоединяется к компьютеру через последовательный порт. Сеть содержит 17 датчиков, 6 ключей дискретного ввода/вывода, 8 меток линии, а также мастер линии.

2.  Сервер сохраняет значения параметров с произвольной периодичностью в базе данных реального времени и производит её еженедельную архивацию.

3.  Сервер позволяет обмениваться данными с удаленными серверами производственного контроля с помощью семейства протоколов TCP/IP. Это может быть необходимо, например, для ведения централизованной базы данных.

4.  Сервер позволяет передавать данные любому внешнему приложению по интерфейсу DDE.

5.  Сервер позволяет обмениваться данными с программой графического отображения, которая используется для создания интерфейса оператора, оповещения о нештатных ситуация, вывода графиков параметров, журнала событий.

5.3. Выбор сетевой ОС

Ключевым звеном в сети является операционная система, своего рода «сердце сети». Рассмотрим две операционные системы: Microsoft Windows 2000 Server и ASPLinux 7.3. Следует сразу отметить, что одним из важнейших критериев выбора ОС являются затраты, необходимые на приобретение как собственно ОС, так и программных продуктов для неё.

Рассмотрим сетевую операционную систему Windows 2000 Server корпорации Microsoft, кажущаяся простота которой часто сбивает с толку начинающих системных администраторов. И хотя Microsoft позиционирует данную ОС как серверную сетевую платформу для малого и среднего бизнеса, общеизвестно, что серьезные сетевые проекты в большинстве случаев по-прежнему базируются на платформе UNIX. Следует отметить завышенные требования к аппаратному обеспечению, например, для полноценного функционирования сервера требуется не менее 128 мегабайт оперативной памяти.

Так же, на мой взгляд, большим недостатком является то, что Windows 2000 Server – коммерческий продукт, стоимость которого составляет порядка 750 долларов США. Также следует отметить тот факт, что большая часть офисных программных продуктов (Microsoft Office, Visio и т.д.) являются коммерческими, что при проектирование тепличного комбината резко повысит его себестоимость.

Итак, ОС Windows 2000 Server была отвергнута по следующим причинам:

1.  Как ОС, так и большая часть прикладного программного обеспечения являются коммерческими продуктами, цена которых достаточно велика.

2.  Общее недоверие к программным продуктам Microsoft, их ненадежность, большое количество ошибок.

3.  Высокие требования к аппаратному обеспечению, при достаточно низкой производительности.

4.  Определенная функциональная неполноценность Windows 2000 Server как сетевой ОС.

С другой стороны ОС Linux обладает следующими неоспоримыми преимуществами:

1.  Относительно невысокие требования к аппаратному обеспечению.

2.  Бесплатное распространение ОС по лицензии GNU.

3.  Гибкость настроек при одновременной мощности и традиционной высокой функциональности UNIX – систем.

4.  Огромное количество свободно распространяемых продуктов (в том числе в виде исходных текстов).

5.  Отличная репутация ОС.

6.  Полнота начальной дистрибьюции системы, позволяющая обеспечить функционирование большинства требуемых сервисов и служб.

7.  Полная документированность.

ОС Linux стала привлекательной альтернативой коммерческих ОС. Лавинообразный рост интереса к Linux во всем мире подтверждает это. В ней объединены мощь и гибкость UNIX-станции, возможность использования полного набора приложений Internet и полнофункциональный графический интерфейс (например, X Window).

В качестве дистрибутива Linux возьмем ASP Linux 7.3 Server Edition .

5.4. Выбор сетевых протоколов

5.4.1. Протокол 1-Wire

Протокол интерфейса 1-Wire обеспечивает возможность работы с множеством iButton, подключенных параллельно к линии данных однопроводной сети сбора первичной информации тепличного комбината. Команды интерфейса позволяют определить ID всех iButton, подключенных в данный момент к линии и затем работать с конкретным прибором, переведя остальные в режим ожидания. Управление линией данных и выдачу команд производит ведущее устройство, в качестве которого может использоваться любой микроконтроллер или персональный компьютер (ПК).

5.4.2. Стек протоколов TCP/IP

Протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) - основное средство современного сетевого и межсетевого взаимодействия. Не секрет, что большинство современных систем поддерживают данный протокол. Распространению данного протокола способствовало, в частности, развитие сети Internet и использование TCP/IP в качестве универсального транспорта. TCP/IP предоставляет пользователям однородный интерфейс, обеспечивающий взаимодействие с сетевыми аппаратными средствами различных типов. Этот протокол гарантирует возможность обмена данными между системами, невзирая на многочисленные различия, существующие между ними. TCP/IP, кроме того, позволяет соединять на программном уровне отдельные физические сети в более крупную и более гибкую логическую сеть.

В состав комплекта TCP/IP входит несколько компонентов [7]:

·  межсетевой протокол (Internet Protocol, IP), который обеспечивает транспортировку без дополнительной обработки данных с одной машины на другую;

·  межсетевой протокол управления сообщениями (Inernet Control Message Protocol, ICMP), который отвечает за различные виды низкоуровневой поддержки протокола IP, включая сообщения об ошибках , содействие в маршрутизации, подтверждение получения сообщения;

·  протокол преобразования адресов (Adsress Resolution Protocol, ARP), выполняющий трансляцию логических сетевых адресов в аппаратные;

·  протокол пользовательских дейтаграмм (User Datagram Protocol, UDP) и протокол управления передачей (Transmission Control Protocol, TCP), которые обеспечивают пересылку данных из одной программы в другую с помощью протокола IP. Протокол UDP обеспечивает транспортировку отдельных сообщений без проверки, тогда как TCP более надежен и предполагает проверку установления соединения.

5.4.3. Протокол РРР

В качестве альтернативы аппаратным сетевым соединениям, таким как Ethernet, можно воспользоваться модемом и телефонными линиями. Существуют два протокола, которые позволяют передавать IP-пакеты по коммутируемым телефонным каналам. Это SLIP (Serial Line Internet Protocol - межсетевой протокол для последовательного канала) и протокол РРР (Point-to-Point Protocol - протокол "точка-точка"). SLIP - старый протокол, а РРР - более современный и очень стабильный. В АСУ тепличного комбината этот протокол используются для соединения сервера производственного контроля с Internet-провайдером. РРР - это "универсальный" протокол оформления (инкапсуляции) пакетов. Он позволяет передавать мультипротокольные пакеты по одному каналу. Описание этого протокола приведено в RFC 1331. Он отличается большей гибкостью, чем SLIP, который обрабатывает только IP-пакеты. Подключение АСУ тепличного комбината к Internet дает возможность отправки с помощью TRACE MODE sms-сообщений на мобильный телефон стандарта GSS900/1800 о нарушении в технологическом процессе. А также возможность организации на базе сервера производственного контроля WEB-сервера для размещения рекламы в сети Internet.

В состав протокола РРР входят три компонента:

1.  процедура инкапсуляции дейтаграмм для передачи их по последовательным каналам;

2.  протокол управления каналом" (Link Control Protocol, LCP), предназначенный для установления, конфигурирования и тестирования соединения на канальном уровне;

3.  семейство "протоколов управления сетью" ( Network Control Protocols, NCP), обеспечивающий конфигурирование и функционирование различных протоколов сетевого уровня.

Протокол РРР отличается рядом интересных особенностей, которыми не обладает протокол SLIP. В частности, РРР может инкапсулировать пакеты, соответствующие различным протоколам, для передачи их по одной последовательной линии. В нем есть встроенные средства коррекции ошибок и компрессии.

Использование протокола РРР достигается его встроенными реализациями в ядре Linux и программными компонентами, основу которых составляет демон pppd.

5.5. Web-сервер

Для размещения рекламы в сети Internet с целью сбыта выращиваемой продукции используется Web-сервер. WWW (World Wide Web) является, пожалуй, самой популярной технологией современного Internet. Когда пользователи просматривают "информационное пространство" WWW, они плавно перемещаются от странице к странице в пределах одного сервера и между серверами. Технология WWW основана на концепции документов с гипертекстовыми ссылками, обогащенной богатым языком форматирования документов и более удобной моделью доступа. Клиентская же часть представлена "браузерами" ("browsers"). Среди них надо отметить двух бесспорных лидеров Netscape Navigator и Microsoft Internet Explorer (они существуют для большинства современных систем с графическим интерфейсом). Помимо графических браузеров существуют и текстовые (например, lynx для UNIX, OS/2). Браузеры позволяют просматривать содержимое гипертекстовых документов, перемещаться по ссылкам, сохранять различные документы и файлы.

Собственный Web-сервер построен на системе Apache-1.3.23-11.asp. Apache - один из самых популярных Web-серверов. Он разрабатывается и поддерживается Apache Group и распространяется в рамках лицензии GNU. Он содержит обширный API для расширения с помощью модулей, множество способностей и большое количество подключаемых модулей; очень гибок, работает на большом количестве популярных операционных систем, имеет активное сообщество пользователей. В проекте используется русская версия Apache, поддерживаемая российскими участниками Apache Group. Главным достоинством русской версии является возможность автоматического распознавания кодировки клиентской стороны с последующим перекодированием страниц в требуемую кодировку. Так, например, если HTML-ресурсы сервера хранятся в кодировке KOI8, а к серверу обращается браузер Windows-машины, то Apache на лету перекодирует страницу в кодировку 1251 и "отдает" содержимое страницы клиентской стороне.

5.6. Информационная безопасность

Проблемы информационной безопасности охватывают широчайший диапазон административных, этических, правовых, технических вопросов. В рассмотрение данного раздела попадают причины исчезновения, порчи, изменения и утечки информации.

Задача сохранения целостности информации усложняется тем фактом, что сервер производственного контроля соединяется с внешним миром через канал подключения к Internet. Мощнейшим средством защиты сети от атак и несанкционированного доступа извне является firewall. Firewall это совокупность компонент или система, которая располагается между двумя сетями и обладает следующими свойствами:

1.  Весь трафик из внутренней сети во внешнюю и из внешней сети во внутреннюю должен пройти через эту систему.

2.  Только трафик, определенный локальной стратегией защиты, может пройти через эту систему.

3.  Система надежно защищена от проникновения.

В сети АСУ тепличного комбината в качестве firewall-хоста выступает Linux-машина. Firewall реализован с использованием iptables - средства, регулирующего правила фильтрации IP-пакетов на уровне ядра Linux. Собственно, firewall выполнен в виде одноименной shell-процедуры, состоящей из последовательных команд ipfwadm с определенными параметрами, которые и задают правила фильтрации. Данная процедура вызывается в соответствующих уровнях исполнения при загрузке Linux-машины.

К сожалению, описание всех применяемых методик и средств защиты информации выходит далеко за рамки дипломной работы.

5.7. Резервное копирование

Правильный подход к операциям резервного копирования позволяет свести к минимуму потерю важных для предприятия данных. Среди потенциальных причин таких следует отметить:

·  выход из строя дисковых систем;

·  ошибки и крахи файловых систем;

·  стихийные бедствия, пожары, кража компьютерной техники и прочие;

·  злонамеренные действия хакеров;

·  ошибки действий оператора и системного администратора.

При обычной общей недисциплинированности, плохой осведомленности и безответственности оператора, лучшим решением проблемы сохранности данных является автоматизация всех процессов резервного копирования. Файловые ресурсы, подлежащие резервному копированию следует разделить на две составляющие: информация о ходе технологического процесса и собственные файловые ресурсы сервера производственного контроля.

Суть работы системы сводится к периодическому вызову специально написанных shell-процедур. Главная из них - процедура main, которая осуществляет вызов процедуры архивации о ходе технологического процесса, архивацию собственных ресурсов сервера производственного контроля, вызов сценария ротации архивов и уведомление оператора резервного копирования о выполненных операциях. Архивация собственных критичных к потере файлов и директорий сервера производится внутри процедуры main согласно списку ресурсов, подлежащих резервному копированию. Список находится в файле /usr/local/bin/backup/locallist. Полученные архивы подвергаются трехступенчатой ротации.

Описание системы резервного копирования следует завершить упоминанием еженедельного вызова основной процедуры main при помощи системного процесса cron.

6. Безопасность и экологичность проекта

В данном разделе рассмотрим экологичность и безопасность разработанной автоматизированной системы. Рассматриваемая АСУ, предназначена для автоматического управления технологическим процессом выращивания овощей в тепличных условиях. Участие человека в технологическом процессе подразумевает, работу оператора на персональном компьютере. С учетом данного аспекта и продолжим дальнейшее рассмотрение проблемы.

6.1. Анализ основных потенциально опасных факторов

Характер и организация трудовой деятельности оказывает существенное влияние на состояние организма человека. Поэтому организаторы производства должны обеспечить соответствие рабочего места оператора санитарно-гигиеническими требованиями.

Труд оператора характеризуется монотонностью и напряженностью, а также значительным снижением двигательной активности человека, что приводит к формированию сердечно-сосудистых патологий, длительная умственная нагрузка угнетает психику, ухудшаются функции внимания, снижается восприятие, возможно появление ошибок.

Существенное влияние на здоровье человека оказывает микроклимат в помещении. Микроклимат производственного помещения - это климат внутренней среды помещений, определяемый действующими на организм человека сочетаниями температуры, влажности, интенсивности теплового излучения и скорости движения воздуха. Весьма важным для сохранения здоровья, обеспечения хорошего самочувствия является поддержание оптимальных климатических параметров. Параметры микроклимата регламентируются ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ.

Так как деятельность оператора связана с работой электронных устройств, которые находятся под напряжением, то при понижении влажности в помещении возрастает риск поражения человека статическим электричеством. Кроме того, существует риск попадания человека под напряжение из-за вышедшей из строя изоляции или незапланированного повышения напряжения в сети.

6.2. Оценка факторов, влияющих на окружающую среду и оператора при работе с компьютером

1.  Вентиляция. Температура в операторской поддерживается в холодный и переходный периоды при помощи батареи центрального отопления. Средняя температура составляет около 18 - 23 градуса Цельсия.

2.  Освещение. На рабочих местах искусственное освещение (люминесцентные лампы). Тип освещения комбинированный. Освещение рабочего места осуществляется лампами дневного света ЛБ 40-1-40W и всего помещения лампами типа ЛБ. Коэффициент естественного освещения находится в пределах от 0.65 (для рабочих мест, расположенных в центре), до 0.83 (для рабочих мест, расположенных около окна). На боковой стене находится два окна 2х2 метра.

3.  Шум. Шум, воздействуя на человека, создает дополнительную нагрузку на центральную нервную систему [13], ослабляет внимание, приводит к быстрому утомлению.

В лаборатории источниками шума являются системы воздушного охлаждения ЭВМ (встроенные вентиляторы) и печатающие устройства. Уровень шумов, создаваемых вычислительной техникой:

-дисковод - 10 дБА;

-устройство печати - 25 дБА.

Уровень шума системы вентиляции равен 10 дБА. Рассчитаем уровень звукового давления суммарного звука по формуле:

  (6.1)  

Этот уровень шума гораздо меньше допустимого по СанПиН 2.2.2.542-96 уровня шума на рабочих местах. Для защиты от поражения электрическим током предусмотрены следующие меры:

·  ЭВМ питаются от сети однофазного переменного тока напряжением 220±22В с частотой 50±1Гц; устранение неисправности ЭВМ, осмотр элементов системы электропитания, смена сетевых предохранителей производится только после отключения электропитания. Рубильник расположен на видном месте;

·  Токсические вещества, промышленная пыль, ультразвук, вибрация, инфракрасное излучение, лазерное излучение отсутствуют (из-за специфики работы);

Весьма важным для сохранения здоровья, обеспечения хорошего самочувствия является поддержание оптимальных метеорологических параметров (миктоклимата), оказывающих влияние на тепловое состояние организма человека – температуры, влажности, подвижности воздуха.

Неблагоприятные метеоусловия могут быть причиной угнетения защитных сил организма, возникновения предболезненных и болезненных состояний, усугубляя влияния других вредных и опасных факторов.

В таблице 8.1 приведены основные санитарно-гигиенические факторы окружающей среды, которые влияют на оператора при работе с компьютером [13].

Таблица 6.1

Основные санитарно – гигиенические факторы окружающей среды

Самым негативным фактором при работе оператора с компьютером является излучение монитора.

При работе монитор, как и любой телевизор, испускает ряд излучений: рентгеновское и бета-излучение, идущее из кинескопа, и переменное электромагнитное поле, идущее от катушек строчной и кадровой развертки, силовых трансформаторов и катушек коррекции. Бета-излучение обнаруживается лишь в нескольких сантиметрах от экрана, рентгеновское - в 20-30 см, электромагнитное поле катушек распространяется во все стороны, особенно вбок и назад (спереди оно в некоторой степени ослабляется теневой маской и арматурой кинескопа) [13].

По последним данным, именно электромагнитное излучение низкой частоты представляет наибольшую опасность для здоровья, поэтому санитарные нормы развитых стран устанавливают минимальное расстояние от экрана до оператора около 50-70 см (длина вытянутой руки), а ближайших рабочих мест от боковой и задней стенок монитора - не менее 1.5 м. Клавиатура и руки оператора также должны быть расположены на максимально возможном расстоянии от монитора. Один из наиболее жестких стандартов на допустимые уровни электромагнитных излучений - MPR II (Швеция), устанавливающий условно безопасные уровни излучений на расстоянии 50 см от монитора; этому стандарту удовлетворяют практически все современные мониторы. Более жесткий стандарт TCO'99 устанавливает условно безопасные уровни на расстоянии 30 см от монитора. Минимально допустимой в настоящее время частотой смены кадров (регенерации изображения, Vertical Refresh Rate) считается 75 Гц, однако многие люди даже на такой частоте ощущают мерцание изображения, либо подсознательное ощущение дискомфорта от повышенного утомления глаз. Порогом, за которым мерцание практически не ощущается, принято считать частоту смены кадров 100 Гц, которую обеспечивают многие профессиональные мониторы.

Страницы: 1, 2, 3, 4