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.ua/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:
- формирование из шаблонных кадров, путём назначения динамики (возможно и без графической конфигурации);
- графическое формирование новых кадров, путём использования готовых элементов визуализации из библиотеки(мнемосхемы);
- 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.ua/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 CIF.
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