Мобилни операторски станции

АвтоматизацияСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 5, 2006

Мобилни операторски станцииМобилни операторски станции
 

Нека си представим следната ситуация - началникът на отдел Автоматизация в голямо промишлено предприятие се намира по работа в един от най-отдалечените цехове на завода. В този момент, обаче, на екрана на една от операторските станции в централна диспечерска зала - отдалечена на километри от текущото му местопребиваване - излиза аларма, налагаща спешна намеса в управлявания процес. Характерът на алармата е такъв, че дежурните инженери се колебаят какво действие да предприемат. Звънят се спешно телефони, започва надпреварване с времето... За съжаление, описаната ситуация не е хипотетична, а ежедневие за немалко инженери по автоматизация, работещи в индустрията. Навлизането на безжичните комуникации в индустриалната автоматизация направи технически възможна мобилността на операторските станции. Днес, важен елемент от структурата на автоматизираните системи, които водещите компании в областта предлагат, са т.нар. мобилни операторски станции. И, ако се върнем към описания пример, ситуацията не би била критична, защото началникът на отдел Автоматизация просто би носил в джоба си операторска станция и алармата, както и цялата налична информация за процеса към момента и като история, би била на негово разположение и от отдалечения край на завода. По този начин операторската станция не просто може да се изнесе в производството, а да се осигури нейната портативност и мобилност.

Какво представляват?

Независимо от факта, че различните производители ги наричат по различен начин, мобилните операторски станции заемат все по-голяма приложна област в индустриалната автоматизация. Наглед не се различават съществено от завладелите пазара на битова електроника персонални цифрови асистенти (PDA, или компютри-бележници). Направени пазарни проучвания сочат, че използването им във функцията на човеко-машинен интерфейс в областта на индустрията ще бележи все по-голям пазарен ръст. Специално разработените за индустриално приложение цифрови асистенти представляват мощни, многофункционални устройства. Безспорно, те все още не могат изцяло да заместят стационарните операторски станции, но функциите, за които не могат да бъдат конфигурирани, стават все по-малко. Двигател за все по-широкото им използване са големите им графични възможности. Разработените софтуерни пакети дават възможност за използване на персоналните цифрови асистенти в почти всяко индустриално приложение, давайки свобода в движението на инженерите по автоматизация из цялата територия на завода. Значителна част от предлаганите HMI (Human Machine Interface) системи могат да се приспособят за работа с мобилни операторски станции. Развитието на персоналните цифрови асистенти в посока използването им като мобилни операторски станции е в три основни направления - хардуер, софтуер и поддръжка.

Хардуер за мобилни операторски станции

Два са основните типове хенд-хелд устройства, използвани във функцията на човеко-машинен интерфейс в индустриалната автоматизация и управлението на процеси - базирани на Microsoft Windows операционни системи, например PocketPC и Palm-базирани. Двата типа устройства предлагат сходни графични възможности, памети и процесорни скорости. И Windows, и Palm-базираните мобилни операторски станции са подходящи за широк обхват от приложения. Очевидно, софтуерните пакети, които се зареждат върху единия тип устройства, са неподходящи за другия тип. Въпреки това, някои разработчици на софтуер за такива устройства предлагат версии на продукти и за двата типа. Все пак, дори и тези пакети са по-скоро ориентирани към устройства с Windows или Palm-базирани операционни системи. Важно е да се отбележи, че колкото и да са мощни в хардуерно отношение, силата и предназначението на хенд-хелд устройствата, които изпълняват функциите на мобилни операторски станции, е в комуникацията с други устройства и системи. Съществува широко разнообразие от комуникационни методи, които се използват при мобилните операторски станции. Изборът им, съвсем логично, зависи от комплекс фактори, първостепенна роля сред които има естеството на приложението.

Софтуер за мобилни операторски станции

Софтуерните пакети, които превръщат персоналните цифрови асистенти в мобилни операторски станции, също са два основни типа. Редица мобилни станции работят със софтуер, който реално се зарежда върху хенд-хелд устройството. При други модели пакет от функции са качени върху терминал, свързан с хенд-хелд устройството, и се визуализират на него. Конфигурирането на терминала позволява на потребителя да наблюдава изпълнението на програмата върху сървър от мобилната операторска станция. В този случай, приложението работи дистанционно, за разлика от безжичните решения, които функционират като самостоятелни системи и софтуерът е зареден директно върху мобилната операторска станция. И двата подхода се използват широко в сферата на индустриалната автоматизация, въпреки че всеки от тях се характеризира с различни възможности. Върху избора на HMI софтуер влияят различни фактори. Не бива да се забравя, че мобилните станции са просто елемент от цялостните системи за управление на процеси и като такива софтуерните пакети се разработват в съответствие с платформата за индустриална автоматизация на конкретната компания.

Сигурност и стабилност на работа

Успешното използване на хенд-хелд устройства във функцията на мобилни операторски станции е свързано и с отчитане на много повече фактори от хардуера и софтуера. Сред тях от първостепенно значение е въпросът със сигурността. Причина за безпокойството на редица представители на инженерната общност е опасността от неоторизирана намеса в комуникацията между станцията и автоматизираната система. Въпросът със сигурността е особено важен, когато мобилната операторска станция се използва като елемент от системи за управление в промишлени предприятия, предвид опасните последствия от евентуална хакерска намеса. Както при всички безжични технологии в индустрията, компаниите производители на мобилни операторски станции обръщат голямо внимание на надеждността им, залагайки на различни технологии, гарантиращи сигурността на комуникация на операторската станция със свързаните към нея устройства и системи. Важна роля за осигуряване сигурност в комуникацията има и IT отделът на съответното предприятие.

Друг важен фактор, който следва да се отчете при закупуването на мобилна операторска станция, е здравината й, предвид изискванията за сигурна работа в индустриални условия, често съпроводени с прах, вибрации, вредни вещества. Сред въпросите, на които е задължително да се отговори, и то достатъчно отговорно, преди превръщането на мобилната станция в част от цялостната концепция за управление в процеса е какви са изискванията по отношение на надеждността й на работа. Също така, е важно да се отчете какви функции ще изпълнява мобилната операторска станция - мониторингови и/или управляващи. Какви възможности за обработка на информацията за процеса ще предлага станцията? Какъв е управляваният процес? Какви права на достъп до информацията и въздействията върху процеса могат да бъдат делегирани?

Изисквания по отношение на покритието

Ефективното приложение на мобилните операторски станции зависи и от друг важен фактор - какви са изискванията по отношение покритието на сигнала, с който хенд-хелд устройството ще си комуникира с други устройства и автоматизираната система. Пълно покритие в рамките на целия завод често е нереалистично, а в много случаи - и нежелателно. Обикновено на територията на завода се създават няколко точки на достъп, в които покритието на сигнала е добро и съответно комуникацията на операторската станция със системата - оптимална. Необходимо е, също така, да се оцени евентуалната загуба на сигнала какви неприятности би могла да предизвика. Както и по какъв начин това би могло да се предотврати. Не на последно място стои въпросът с човешкия фактор. Направени изследвания показват, че човек трудно концентрира вниманието си върху седем елемента от един екран. Допълнително утежняващ фактор са малките габарити на екрана, с който разполагат мобилните операторски станции. На практика това означава, че дори и да няма технически бариери пред усъвършенстването и усложняването на визуализацията, те следва да бъдат съобразени с човешките възможности.

Технологичните тенденции в развитието на мобилните операторски станции са свързани с отпадането на все повече ограничения, свързани с използване на персоналните цифрови асистенти във функцията на HMI системи. Непрекъснатото техническо усъвършенстване на възможностите за визуализация и обработка на мобилните станции ги превръщат в необходим елемент от системите за управление.

Комуникационни възможности

В голяма степен изборът на комуникационна технология зависи от спецификите на приложението. Съществува широко разнообразие от методи за обмен на информация между мобилната операторска станция и системата - някои широко използвани, други тепърва навлизащи, а трети - определяни от редица специалисти като проблемни.

Сред най-често прилаганите е инфрачервената технология. Основно предимство на метода е ниската му цена. Използването на инфрачервената комуникационна технология в сферата на индустриалната автоматизация е свързано с редица ограничения. На първо място, следва да се има предвид, че технологията се влияе от замърсеността на работната среда, което ограничава използването й в голям брой промишлени приложения. Инфрачервената комуникационна технология успешно се използва в чисти стаи, например, където възможностите за интерференция на сигнала са ограничени. Съвременните Windows-базирани операционни системи автоматично разпознават вградените в полевите устройства инфрачервени портове. Инфрачервената технология позволява комуникация между две устройства, отдалечени на разстояние от един до около три метра.

Комуникационният обмен на мобилните операторски станции с други устройства и системи често се базира на стандартите - IEEE 802.11 и Bluetooth. Еднозначна съпоставка между възможностите, които предлагат комуникационните технологии, базирани на двата стандарта, е трудно да се направи. Все пак, с известно приближение се счита, че Bluetooth има по-ограничен обхват, когато се използва като комуникационна технология за мобилни операторски станции. Най-новите версии на стандарта IEEE 802.11 g и i пък гарантират по-висока степен на сигурност в комуникацията в сравнение с по-старата версия IEEE 802.11b. Стандартът IEEE 802.11 е Ethernet безжична технология, която предлага богата хардуерна и софтуерна поддръжка от компоненти с различни търговски марки. В протокола на стандарта Bluetooth пък има вградена система за разпознаване, благодарение на която, когато две Bluetooth устройства се намират на близко разстояние едно от друго, те автоматично започват да комуникират помежду си. В много индустриални области, например автомобилостроенето, стандартът Bluetooth се използва широко.

За приложения, в които се изисква обмен на информация между устройства, намиращи се на големи разстояния, се използват клетъчни комуникационни технологии. В интерес на обективността би следвало да се посочи, че с изброените стандарти, технологиите, на базата на които мобилните операторски станции комуникират със системата, далеч не се изчерпват.

Приложения на станциите

Въпреки че по света мобилните операторски станции се използват широко в различни индустриални приложения, у нас персоналните цифрови асистенти все още са обект на употреба основно за бизнес цели. Положителен е фактът, че представителства на водещи компании в областта на индустриалната автоматизация не само предлагат мобилни операторски станции у нас, но и залагат на различни маркетингови инициативи, за да разясняват функционалните им възможности. В страните от Западна Европа сред най-широко използваните области на приложение на мобилните операторски станции са пречиствателните станции. Типичен пример е приложението на хенд-хелд устройство за мониторинг на всички контролирани процесни параметри на десетки помпени станции, обхванати от обща система за управление. Във възможностите на мобилната операторска станция е да визуализира в различен формат текущите стойности на контролираните величини, историята им във времето, да алармира при настъпване на определени събития. Допълнително, от мобилната операторска станция може да се проследи информацията за броя на пусканията и спиранията на помпите, броят на работните часове за определен период, консумацията на енергия и др.

Друго подобно приложение на мобилните операторски станции е използването им за дистанционно програмиране, контрол и поддръжка на автоматизирани водоснабдителни системи, разположени на много голяма площ. Мобилните операторски станции са полезен и важен елемент от автоматизираните платформи, управляващи процесите и в нефтохимическата промишленост. Успешно се използват също и в мониторингови системи, следящи нивата на запълване на канали. Изброените примери отразяват само много малка част от възможностите за приложение на мобилните операторски станции.




ЕКСКЛУЗИВНО

Top