English
Українська

Введение

Релиз открытой SCADA(Supervisory control and data acquisition) системы версии 0.6.0 позиционируется как концепт-релиз. Это связано с тем, что на данный момент, фактически, реализованы основные функции концепции SCADA системы, которые были сформулированы проектом OpenSCADA в 2003 году.

Основной целью данного релиза является предоставление сообществу пользователей и разработчиков свободного программного обеспечения (ПО) концепции и платформы для отработки решений построения комплексных SCADA-систем и других смежных решений, с целенаправленным совершенствованием и стабилизацией имеющихся компонентов, а также разработки нужных расширений и модулей.

Данный документ является обработкой(компиляцией) документа <ChangeLog> системы OpenSCADA версии 0.6.0, который призван вкратце и наглядно осветить новые возможности системы OpenSCADA. Детально ознакомиться с изменениями в системе OpenSCADA можно в файле ChangeLog из дистрибутива системы или здесь: http://wiki.oscada.org/Works/ChangeLog.

Ключевыми особенностями данной версии являются:

• Концепция среды визуализации и управления (СВУ), а также визуализатор СВУ на основе библиотеки Qt4.
• Значительное повышение стабильности, устойчивости и производительности системы.
• Унификация интерфейса управления и построение протокола взаимодействия на его основе.
• Унификация механизма построения параметров подсистемы "Сбор данных" по шаблонам.
• Расширение основного языка (JavaLikeCalc) и API уровня пользовательского программирования.
• Переход на библиотеку Qt версии 4 в модулях, использующих эту библиотеку.
• Общие улучшения API ядра системы OpenSCADA.
• Общее улучшения сборочной системы, как следствие, упрощение и расширение поддерживаемых платформ.
• Новый сайт проекта OpenSCADA.

Новые и обновленные модули:

• Transport.Sockets (1.3.0) — Общая стабилизация модуля.
• Archive.FSArch (0.9.5) — Оптимизирован архиватор значений. Добавлена архивация сообщений в формате плоского текста. Модуль переименован с "BaseArh" в "FSArch". Исправлено множество ошибок.
• Archive.DBArch (0.5.0) — Новый модуль архивирования сообщений и значений на БД.
• DB.DBF (1.8.1) — Общая стабилизация модуля.
• DB.MySQL (1.3.0) — Добавлена поддержка API запроса перечня доступных таблиц и структуры этих таблиц. Значительная стабилизация и оптимизация модуля.
• DB.SQLite (1.3.0) — Добавлена поддержка API запроса перечня доступных таблиц и структуры этих таблиц. Значительная стабилизация и оптимизация модуля.
• DB.FireBird (0.6.0) — Новый модуль поддержки СУБД "FireBird".
• Protocol.HTTP (1.3.0) — Значительная переработка и стабилизация модуля.
• Protocol.SelfSystem (0.7.0) — Новый модуль собственного протокола OpenSCADA, основанного на интерфейсе управления OpenSCADA.
• Special.FLibComplex1 (1.0.0) — Общая стабилизация модуля.
• Special.FLibSYS (0.5.0) — Результат объединения с модулем Special.FLibTime и работ по унификации пользовательского API работы с архивами.
• Special.SystemTests (1.3.5) — Обновлены некоторые тесты.
• DAQ.DiamondBoards (1.0.0) — Пересмотрен механизм сбора посредством прерываний, исправлено много ошибок, совместно с библиотекой API версии 5.91 исправлена проблема блокирования потоков и выпущен финальный релиз.
• DAQ.System (1.5.0) — Общая стабилизация модуля. Переименован с "OperationSystem".
• DAQ.BlockCalc (1.0.0) - Некоторые улучшения в механизме связывания, расширенная функция копирования контроллеров, блоков и параметров, исправления ошибок и финальный релиз.
• DAQ.JavaLikeCalc (1.0.0) — Расширена грамматика языка, добавлена поддержка механизма прекомпиляции пользовательских процедур и последующего их использования в разных частях OpenSCADA, исправления ошибок и финальный релиз.
• DAQ.LogicLev (0.9.0) — Вынесенный в модуль код подсистемы "Параметры" OpenSCADA 0.5.0 с расширением функционала и исправлением ошибок.
• DAQ.CIF (0.9.0) — Новый модуль источника данных контроллеров фирмы Siemens серии S7 (300,400) посредством сети ProfiBUS, протокола MPI и коммуникационного процессора фирмы Hilcher CIF50PB.
• DAQ.SNMP (0.3.0) — Новый модуль базовой поддержки протокола Simple Network Management Protocol в режиме чтения.
• DAQ.ModBus (0.4.0) — Новый модуль поддержки источников данных, доступных по протоколу ModBus.
• DAQ.Transporter (0.3.0) — Новый модуль поддержки механизма отражения данных подсистемы "Сбор данных" удалённых OpenSCADA станций на локальные.
• UI.QTStarter (1.5.0) — Переход на библиотеку Qt версии 4, общая стабилизация и исключение внешних вызовов функций Qt.
• UI.QTCfg (1.5.0) — Переход на библиотеку Qt версии 4, поддержка изображений в интерфейсе управления, общая стабилизация и оптимизация.
• UI.WebCfg (1.5.0) — Общая стабилизация модуля.
• UI.VCAEngine (0.5.0) — Новый модуль движка среды визуализации и управления (СВУ).
• UI.Vision (0.5.0) — Новый модуль визуализатора среды визуализации и управления (СВУ) на библиотеке Qt.
• UI.WebVision (0.2.0) — Новый модуль визуализатора среды визуализации и управления (СВУ) на основе WEB-технологий (XHTML, JavaScript, CSS, AJAX).

1 Концепция среды визуализации и управления (СВУ), а также визуализатор СВУ на основе библиотеки Qt4.

Основным нововведением релиза 0.6.0 системы OpenSCADA стала базовая реализация гибкой среды визуализации и управления (СВУ). СВУ OpenSCADA построена по концепции «модель данных» - «вид», где «модель данных» описывает структуру и вычисления визуального интерфейса (ВИ), а «вид» реализует непосредственное представление и контакт с пользователем. Такой подход позволяет реализовать визуализацию с использованием различных графических библиотек и окружений пользовательского интерфейса, в пределах единого конфигурационного описания структуры пользовательского интерфейса. Реализована поддержка режима разработки и исполнения пользовательского интерфейса на основе известной графической библиотеки Qt4. На основе WEB-технологий создана базовая реализация визуализатора с поддержкой режима исполнения (RunTime).

Концепцией заложена возможность формирования широкого диапазона интерфейсов пользователя различной сложности. В основу всех этих интерфейсов положен узкий набор базовых примитивов. Комбинируя эти примитивы можно создавать как производные кадры пользовательских элементов визуализации, так и страницы конечных интерфейсов визуализации. Определён следующий набор базовых примитивов:

• ElFigure — Элементарные графические фигуры.
• FormEl — Элементы формы.
• Text — Текст.
• Media — Медиа.
• Diagram — Диаграмма.
• Protocol — Протокол.
• Document — Документ.
• Function — Функция API объектной модели OpenSCADA.
• Box — Контейнер.
• Link — Связующая линия.

Из числа перечисленных примитивов в данном релизе остались не реализованными: "Document", "Function" и "Link". Их реализация запланирована после выхода версии 0.6.0.

Реализуемый проект СВУ предусматривает поддержку следующих функций:

• три уровня сложности в формировании интерфейса визуализации, позволяющие органично осваивать и применять инструментарий по методике от простого к сложному:
  1. формирование из шаблонных кадров, путём назначения динамики (возможно и без графической конфигурации);
  2. графическое формирование новых кадров, путём использования готовых элементов визуализации из библиотеки(мнемосхемы);
  3. формирование новых кадров, шаблонных кадров и элементов отображение в библиотеки.
• построение интерфейсов визуализации разной сложности, начиная от простых плоских интерфейсов мониторинга и заканчивая полноценными иерархическими интерфейсами, используемыми в SCADA системах;
• предоставление различных способов формирования и конфигурации пользовательского интерфейса, основанных на различных интерфейсах графического представления (Qt, Web, Java ...), или-же посредством стандартного интерфейса управления системой OpenSCADA;
• смену динамики в процессе исполнения;
• построение новых шаблонных кадров на уровне пользователя и формирование специализированных, под область применения, библиотек кадров (например включение кадров параметров, графиков и других элементов с увязкой их друг с другом), в соответствии с теорией вторичного использования и накопления;
• построение новых пользовательских элементов визуализации и формирование специализированных под область применения библиотек кадров, в соответствии с теорией вторичного использования и накопления;
• описание логики новых шаблонных кадров и пользовательских элементов визуализации как простыми связями, так и лаконичным, полноценным языком пользовательского программирования;
• возможность включения в пользовательские элементы визуализации функций (или кадров вычисления функций) объектной модели OpenSCADA, практически связывая представление с алгоритмом вычисления (например, визуализируя библиотеку моделей аппаратов ТП, для последующего визуального построения моделей ТП);
• разделение данных пользовательских интерфейсов и интерфейсов представления этих данных, позволяющее строить интерфейс пользователя в одной среде, а исполнять во многих других (Qt, Web, Java ...);
• возможность подключения к исполняющемуся интерфейсу, для наблюдения и коррекции действий (например, при обучении операторов и контроля в реальном времени за его действиями);
• визуальное построение различных схем с наложением логических связей и последующим централизованным исполнением в фоне (визуальное построение и исполнение математических моделей, логических схем, релейных схем и иных процедур);
• предоставление функций объектного API в систему OpenSCADA, может использоваться для управления свойствами интерфейса визуализации из пользовательских процедур;
• построение серверов кадров, элементов визуализации и проектов интерфейсов визуализации с возможностью обслуживания множественных клиентских соединений;
• простая организация клиентских станций на различной основе (Qt, Web, Java ...) с подключением к центральному серверу;
• полноценный механизм разделения полномочий между пользователями, позволяющий создавать и исполнять проекты с различными правами доступа к его компонентам;
• гибкое формирование правил сигнализаций и уведомления с учётом и поддержкой различных способов уведомления;
• поддержка пользовательского формирования палитры и шрифтовых предпочтений для интерфейса визуализации (темы);
• поддержка пользовательского формирования карт событий под различное оборудование управления и пользовательские предпочтения;
• поддержка профилей пользователей, позволяющая определять различные свойства интерфейса визуализации (цветовая гамма, шрифтовые особенности, предпочтительные карты событий);
• гибкое хранение и распространение библиотек виджетов, кадров и проектов интерфейсов визуализации в БД, поддерживаемых системой OpenSCADA; практически пользователю нужно только зарегистрировать полученную БД с данными.

Более детально ознакомиться с проектом концепции СВУ можно по ссылке: http://wiki.oscada.org/Doc/KoncepcijaSredyVizualizacii

2 Значительное повышение стабильности, устойчивости и производительности системы.

В процессе работ над версией 0.6.0 было выполнено ряд мероприятий по общей стабилизации системы OpenSCADA, а также по повышению производительности системы. Перечислим наиболее важные из них:

• Исправлена глобальная проблема недостаточного покрытия ключевых переменных ресурсами. Проблема отчётливо выявила себя на многоядерных архитектурах.
• Исключена возможность прямого вызова Qt-методов из не Qt-потоков во всех Qt-модулях. Приводило к падению OpenSCADA при остановке.
• Механизм захвата ресурсов пересмотрен, исправлен для работы в многоядерных системах и оптимизирован. В результате повысилась общая стабильность и производительность.
• Исправлены функции TSYS::addr2str() и TSYS::str2addr(). Приводило к непонятным падениям модуля QTCfg.
• Внедрение ассоциативных контейнеров (map и hash_map) в наиболее ответственные узлы OpenSCADA. Значительно повысило скорость доступа к элементам больших массивов, например:
  • при доступе к динамическим объектам, динамического дерева, во время разбора полного пути динамического объекта;
  • при работе со свойствами элементов конфигурации и таблиц БД.
• Систематизирован и унифицирован интерфейс управления системой и его язык. Повысило функциональные качества и реактивность интерфейсов и протоколов построенных на нём.
• Добавлена возможность адресации отдельных элементов записи таблиц БД. Повысило производительность доступа к БД путём запроса только нужных элементов записи.
• Добавлен механизм запоминания смещения в строке, для основных функций, при разборе пути или адреса с разделителем. Исключило геометрический рост затрат времени на разбор строки от количества элементов в ней.
• Оптимизация реализации запросов в модулях БД: SQLite и MySQL. Значительно повысило эффективность доступа к БД этих типов.
• Оптимизирован механизм проверки прав доступа. Позволило снизить время проверки прав доступа.

3 Унификация интерфейса управления и построение протокола взаимодействия на его основе.

В данной версии произведена унификация интерфейса управления OpenSCADA в направлении формализации языка запросов, упрощения формирования информационной части и обработки командных запросов, а также с целью упрощения формирования транспортных протоколов на основе данного интерфейса. Результатом данной унификации стало повышений общей производительности запросов по данному интерфейсу, а так-же создание транспортного протокола SelfSystem. За основу этого протокола взяты запросы к интерфейсу управления OpenSCADA, обёрнутые в тонкий слой управляющего протокола.

Посредством данного протокола реализовано взаимодействие между различными станциями OpenSCADA в сети. Например, модуль конфигурации на библиотеке Qt, QTCfg, получил возможность конфигурации удалённых станций, позволяя строить распределённые системы с единым конфигурационным центром. Визуализатор пользовательских интерфейсов на основе библиотеки Qt, Vision, также, получил возможность формирования пользовательского интерфейса и исполнение сеансов пользовательских интерфейсов, расположенных на удалённых OpenSCADA станциях, формируя тем самым конфигурацию с сервером визуализации. Ко всему этому был реализован первый модуль отражения данных удалённых станций OpenSCADA на локальных, им стал модуль отражения данных подсистемы "Сбор данных". В последствии планируется создание таких, транспортных, модулей для остальных модульных подсистем.

А следом за данными решениями был добавлен механизм сервисных функций интерфейса управления. Данный механизм позволяет получить доступ к данным со сложным форматированием и данным больших объёмов, в приоритетном режиме запроса и оптимальной для передачи форме.

4 Унификация механизма построения параметров подсистемы "Сбор данных" по шаблонам.

В версию 0.5.0 был внедрён механизм формирования параметров подсистемы "Сбор данных" с нужной пользователю структурой, т.е. по шаблону. Данный механизм был реализован в виде отдельной подсистемы "Параметры". В данном релизе идея формирования параметров подсистемы "Сбор данный" по шаблонам была расширена на все остальные модули подсистемы "Сбор данных". При этом ранее существующая подсистема "Параметры" была преобразована в равноценный модуль логического уровня параметров "LogicLev", а шаблоны стало возможным формировать на уровне подсистемы "Сбор данных", группируя их по библиотекам шаблонов. Фактически любой модуль, предоставляющий доступ к данным высокоинтеллектуальных источников, может включать поддержку парметров, формируемых по шаблону, внося свой смысл в ссылку внутреннего уровня. Примером такого модуля стал модуль доступа к данным контроллеров фирмы Siemens серии S7 по протоколу MPI сети ProfiBUS Siemens.

Шаблоны параметров стали формироваться независимо от существующих функций, путём формирования собственной функции обработки параметров и последующей её компиляции в модуле, предоставляющем механизм компиляции языка пользовательского программирования. Шаблон может быть сформирован вообще без пользовательской процедуры, если нужно только пассивное, выборочное отражение параметров.

5 Расширение основного языка (JavaLikeCalc) и API уровня пользовательского программирования.

Компилирующий интерпретатор Java-подобного языка вместе с библиотеками функций пользовательского программирования фиксированного типа (API) формируют среду пользовательского программирования системы OpenSCADA.

В данном релизе Java-подобный язык получил:

• полноценную поддержку циклов while и for;
• механизмом прерывания зациклившихся процедур;
• операции префиксного и постфиксного инкремента и декремента;
• механизм прекомпиляции пользовательских программ различных подсистем;
• прямой механизм адресации параметров подсистемы "Сбор данных".

API функций пользовательского программирования было унифицировано и определяется библиотеками функций:

• FLibSYS — Библиотека системного API, на момент данного релиза содержит функции для работы с временем и датой, а также архивами сообщений и значений.
• FLibMath — Библиотека математических функций.
• FLibComplex1 — Библиотека функций совместимости со SCADA "Complex1".

6 Переход на библиотеку Qt версии 4 в модулях, использующих эту библиотеку.

В виду выхода новой версии библиотеки Qt (версия 4) и повсеместного её распространения, а также начала работ над средой визуализации и управления (СВУ), решено было перевести существующие модули, основанные на Qt, на новую версию.

Такая работа была выполнена и модули подсистемы "Пользовательские интерфейсы": QTCfg, QTStarter и Vision функционируют на основе библиотеки Qt версии 4. В виду наличия в ранних версиях определённых проблем и отсутствия некоторых функций рекомендуется использовать версию библиотеки не менее 4.3.

В результате перехода на библиотеку Qt4 удалось добиться большей стабильности и расширить функциональные характеристики модулей её использующих.

7 Общие улучшения API ядра системы OpenSCADA.

В процессе работ над данным релизом были внесены определённые изменения в API системы OpenSCADA. В большей мере это связано с процессами стабилизации, оптимизации, фиксации ошибок и общим улучшением API и в меньшей степени с добавлением новых функций. Перечислим наиболее значительные изменения:

• Унификация API интерфейса управления OpenSCADA. Подробнее об этом в разделе 3.
• В подсистеме безопасности, у пользователей и групп пользователей, устранена индексация пользователей и групп пользователей. Также, устранена группа пользователя по умолчанию. Выполнено с целью устранения двойной идентификации, поскольку присутствует быстрая идентификация по символьному идентификатору/имени.
• Упразднена подсистема "Параметры", а её функции вынесены в модуль логического уровня "LogicLev" подсистемы "Сбор данных". Шаблоны параметров сгруппированы по библиотекам и размещены в подсистеме "Сбор данных". Подробнее об этом в разделе 4.
• Добавлен механизм компиляции процедур в модулях подсистемы "Сбор данных", для использования пользовательского программирования в различных узлах OpenSCADA.
• Добавлен шаблон функции локализации сообщений _() с целью унификации, повышения читабельности исходного текста и уменьшения насыщенности.
• Добавлены шаблоны функций для формирования сообщений в OpenSCADA и повышения читабельности исходного текста, а так-же уменьшения насыщенности. Добавлены шаблоны функций: message(), mess_err(), mess_info() и подобные.
• Унифицированы точки состояний контроллеров подсистемы. Теперь состояние «Включен» подразумевает установку всех связей, а «Запущен» только фактический сбор данных.
• Практически все функции установки параметров переименованы к виду setMethod().
• Добавлена поддержка атрибута видимости полей записи БД. Это позволяет повысить производительность работы с БД за счёт получения только нужных данных.
• Добавлена поддержка глобального кода ошибки в объекте TError. Используется для избирательной обработки ошибок.
• Механизм захвата ресурсов пересмотрен, исправлен для работы в многоядерных системах и оптимизирован.
• Добавлен механизм предварительной инициализации создаваемых архивов значений в модулях сбора данных. Удалось добиться исключения дополнительной настройки архива при конфигурации атрибутов параметров.
• Добавлена поддержка механизмов запроса перечня доступных в БД таблиц и их структуры, а также редактирования их содержимого посредством интерфейса управления и конфигураторов OpenSCADA.
• Реализована поддержка исходящих протоколов. Внутренний интерфейс протокола реализован потоковым, со специализированной для протокола структурой.

Детальнее ознакомиться с API данной версии можно в соответствующем документе "API системы OpenSCADA".

8 Общее улучшения сборочной системы, как следствие, упрощение и расширение поддерживаемых платформ.

С целью реализации функции полноценного, раннего, уведомления об отсутствии нужных для сборки зависимостей сценарий проверки окружения был дополнен кодом проверки основных зависимостей сборки. В результате этого, уведомления о всех неудовлетворённых зависимостях будут выданы на стадии конфигурации сборочной системы, что ускоряет разрешение зависимостей или принятие решения об отключения сборки того или иного модуля.

Формат документации, размещённой в дереве исходного текста и тарболе проекта, был изменён на pdf, в виду простой манипуляции с ним на стадии установки.

9 Новый сайт проекта OpenSCADA.

В процессе работы над данным релизом, для проекта OpenSCADA был создан новый сайт (http://oscada.org), основанный на CMS-движке Typo3. Сайт является многоязычным и содержит основную информацию о проекте OpenSCADA, сохраняя большой потенциал по расширению. Для этого сайта были выполнены переводы основных информационных материалов на Украинский и Английский языки.

Запланировано добавление следующих функций на главном сайте: форума, галереи скриншотов и других медиа-материалов, почтовой рассылки, трекера изменений и работ ведущихся по проекту.

10 Планы дальнейшего развития

Планируются последующие, частые релизы в пределах версии 0.6.0, с целью оперативного отслеживания процесса прикладной адаптации и стабилизации. В финале планируется выпуск стабильной-промышленной версии 0.7.0 для платформы Linux x86, x86-64.

Для реализации к версии 0.7.0, по промежуточным версиям 0.6.0, можно определить следующие важные задачи:

• Web-визуализатор СВУ.
• Модульный механизм уведомлений и сигнализации.
• Разработка и реализация примитивов СВУ: Документ, Функция и связь.
• Реализация механизма: "Темы оформления" и "Карты событий" для СВУ.
• Расширение перечня поддерживаемых источников данных.

Ссылки