|
Диспетчеризация птичного хозяйства
Основано: Октябрь 2010 |
|
Contents
В настоящее время ОАО "Ярославский бройлер" является единственным специализированным предприятием по производству и переработке мяса цыплят-бройлеров в Ярославской области. Сегодня на предприятии существует замкнутый цикл производства: от производства инкубационного яйца до готовой продукции. Отличительной особенностью фабрики является наличие собственной сети фирменных магазинов, а свой автопарк и наличие оптовых складов позволяют быстро доставить мясные изделия потребителю, включая центральные и отдаленные регионы России.
Многие современные птицефабрики выбирают для автоматизации производства птичного хозяйства оборудование автоматизации выращивания птицы фирмы "Big Dutchman", в лице специализированных модульных компьютеров микроклимата и управления "Viper", в их числе ОАО "Ярославский бройлер". Птицефабрика имеет порядка 20 птичников с около 5 помещениями в каждом.
Типовой конфигурацией систем с использованием "Viper", является установка по одному компьютеру на помещение, которые группируются по птичникам. Для централизованного диспетчерского контроля за технологическим процессом и оперативного реагирования компьютеры подключаются к модулям формирования сети птичного хозяйства BFN(BigFarmNet), с которых, в свою очередь, данные представляются в программе "Infomatic" фирмы "Big Dutchman".
Однако решение этой фирмы по оперативному наблюдению за процессом ("Infomatic") имеет ряд ограничений по производительности, что ещё более усугубляется большим количеством специализированных компьютеров и большим объемом данных одного компьютера (200-500 сигналов). Так, данные с компьютеров помещений концентрируются в одном модуле BFN(BigFarmNet), а затем уже запрашиваются диспетчерской программой. Специализированная программа опроса модулей осуществляет опрос модуля BFN одного птичника в течение пяти минут, а также не может осуществлять параллельный опрос модулей BFN отдельных птичников, что в общей сложности составит 1.5 часа для обновления данных всех двадцати птичников. Естественно это нельзя называть оперативным контролем и птичным комбинатом была поставлена задача решить данную проблему.
1 OpenSCADA
Для решения поставленной задачи было принято решение осуществить оптимизированный и компактный опрос данных модулей BFN птичника в объёме текущих значений сигналов и нарушений в параллельном режиме. Поскольку OpenSCADA имеет развитые механизмы сбора данных, их хранения и представления, а также является открытой системой то решено было написать модуль опроса BFN птичников для неё.
В результате выполнения работы был написан модуль опроса BFN, который позволяет опросить все данные контроллеров, подключенных к BFN-птичника, с нарушениями по каждому. В общем, объём полученных данных одного птичника (6 помещений) составил 1500 сигналов со средним временем опроса 12 секунд. Поскольку опрос отдельного птичника (модуля BFN) осуществляется независимо то общее время опроса двадцати птичников составит эти самые 12 секунд. Архивы сигналов, по потребности, включаются и хранятся в OpenSCADA с оптимизацией на время доступа и размер, что позволяет полноценно контролировать историю процесса.
Сбор и представление данных птичного хозяйства реализован на выделенном сервере, станции диспетчера и рабочих местах руководства:
- Выделенный сервер реализован на офисном ПК с процессором Intel Atom D520. На сервере запущен опрос и архивирование данных птичников (модулей BFN).
- Две станции диспетчера реализованы на офисном ПК с процессором Intel Atom D520 и служат для оперативного контроля за процессом посредством данных, собранных выделенным сервером.
- На рабочих местах руководства предоставлен Web-интерфейс, посредством выделенного сервера, для оценки текущего состояния процесса и его истории.
Интерфейс визуализации в общем представлен несколькими объектами сигнализации в составе:
- "Общая": Главная мнемосхема птичного хозяйства содержит блоки птичников с перечнем помещений и нарушений по ним.
- "Птичник {N}": Мнемосхема конкретного птичника с таблицей выбранных сигналов и нарушений по ним; журнал нарушений по птичнику с историей нарушений.
Предусмотрена возможность расширения интерфейса визуализации путём добавления новых птичников в объекты сигнализации и на главную мнемосхему путём копирования существующего птичника. Полученная информационная структура птичного хозяйства представлена на рисунке 1.
2 Функции
Система диспетчерского контроля на основе OpenSCADA может реализовываться как на одной станции оператора, совмещающей функции сервера сбора, так и распределённо, т.е. сервер отдельно, а станции визуализации-оператора, в нужном количестве, отдельно. При этом визуализация может осуществляться на специально для этой задачи установленных машинах, посредством надёжного-производительного интерфейса на основе библиотеки Qt4, а также на персональных компьютерах административного и инженерного персонала в виде Web-интерфейса.
Интерфейс оперативного контроля за птичным хозяйством на основе OpenSCADA представляет из себя несколько кадров:
- "Кадр сводной информации"
- "Кадр данных птичника"
- "Протокол нарушения"
Кроме перечисленных можно создать и другие, нужные кадры, например: кадр обзора трендов выбранных данных по птичнику с хранением истории на сервере на продолжительную глубину, мнемосхемы со структурным изображением расположения отдельных сигналов по помещениям птичников и т.д.
Общий интерфейс оператора представлен на рисунке 2.
Сверху общего интерфейса представлены кнопки выбора объекта сигнализации с общим кадром и кадрами отдельных птичников. При наличии нарушения подсвечивается соответствующая птичнику кнопка объекта сигнализации, что позволяет оператору перейти к птичнику с проблемой и быстро её локализовать.
Справа вверху изображены кнопки перелистывания между кадрами в рамках одного объекта сигнализации. Под кнопками перелистывания располагаются кнопки видов отображения, где оператор может выбрать мнемосхемы, графики, документы и т.д. Под кнопками смены видов отображения располагается область панели управления, где, могут отображаться панели управления параметром, графиком, документом и т.д., в зависимости от выбранного контекста управления.
В центре общего интерфейса располагается область кадров отображения, вариации которых рассмотрены ниже.
2.1 Кадр сводной информации
Кадр, в виде блоков отдельных птичников, содержит состояния нарушений по каждому помещению птичника и нарушение по птичнику в целом (рис.3). По нажатию на кнопку состояния птичника можно перейти на кадр детализации нарушений и данных по отдельно-взятому птичнику. Снизу кадра сводной информации приведена таблица с общим перечнем нарушений по птичному хозяйству. Согласно изображению ниже присутствуют нарушения в помещениях 2-4, 6 птичника 1.
На рисунке 4 представлен кадр общего объекта сигнализации Ярославского Бройлера на текущее время, где нет нарушений.
2.2 Кадр данных птичника
Кадр птичника содержит таблицу со значениями избранных данных по помещениям и таблицу общего списка нарушений по птичнику (рис.5). Также на кадре содержится кнопка для очистки нарушений, что иногда нужно и связано с особенностями протокола обмена с BFN.
В процессе локализации проблемы, которую мы начали в прошлом разделе переключившись на объект сигнализации птичника 1, оператор получит именно этот кадр, из которого увидит, что в проблемных помещениях 2-4, 6 птичника 1 имеется нарушение "Внутренней температуры". В таблице снизу можно получить информацию о нарушениях по всем параметрам, а не только по тем, которые выбраны оператором для наблюдения за текущим значением в основной таблице, сверху.
2.3 Протокол нарушений
Для предоставления возможности изучения истории нарушений по каждому птичнику предоставляется кадр протокола нарушений (рис.6), который содержит таблицу нарушений за указанный промежуток времени.
Управление отображением протокола нарушения осуществляется посредством панели управления, которая появится в области панелей управления справа при нажатии мышью на документе. Полученный документ можно экспортировать и распечатать.
3 Заключение
С помощью проекта OpenSCADA можно строить системы сбора, диспетчеризации, контроля и управления различной сложности, а благодаря открытой природе возможна и адаптация в окружения неспособствующие изначально к этому, при этом часто достигая более высоких качественных характеристик. Благодаря этому реализация диспетчерского контроля птичного хозяйства на основе OpenSCADA позволяет достичь уровня оперативного контроля при большом объёме данных, а значит и повысить общее качество производства за счет своевременной реакции на нарушения.