Поделиться
Гео-кластер: новая архитектура для трубопроводов
Построение региональных автоматизированных систем управления (РАСУ) магистральными трубопроводами ведется не один год. За это время сильно изменились ИТ, расширился круг выполняемых РАСУ задач. На первое место выходит не просто управление трубопроводом, но оптимизация управления. Учесть растущую сложность информационных систем и обеспечить при этом высокую надежность решения поможет новая архитектура, предусматривающая виртуализацию задачи с применением гео-кластера.Работа современных транспортных трубопроводов требует внедрения Региональных Автоматизированных Систем Управления Технологическим Процессом (РАСУ ТП), охватывающих географически удаленные друг от друга комплексы оборудования и системы автоматизации нижнего уровня. Организационно, РАСУ ТП газо-транспортного предприятия(ГТП) представляет собой двухуровневую, структуру, состоящую из АСУ ТП ГТП с центральным диспетчерским пунктом (ЦДП) на верхнем уровне, и АСУ ТП Линейных производственных управлений (ЛПУ) с диспетчерскими пунктами на уровне компрессорных станций.
Традиционное решение
Традиционно иерархическая структура переносится и на техническую реализацию. Каждая АСУ уровня ЛПУ имеет свою базу данных c информацией, доступной диспетчерам и технологам ЛПУ. В центральном пункте устанавливается АСУ уровня ГТП, содержащая базу данных всего предприятия. Между "верхним" и "нижним" уровнями осуществляется информационный обмен.
Иерархическая РАСУ ТП ГТП
При такой архитектуре надежность системы зависит от каждого узла. Существуют методы повышения отказоустойчивости узлов, но с ростом их числа вероятность отказа всей системы увеличивается. Кроме того, данная структура не обеспечивает катастрофоустойчивости, т.к. выход из строя в результате сбоя или внешнего воздействия одного из узлов нарушает целостность всей системы.
Такой системе свойственна неравномерность использования вычислительных мощностей. Количество обрабатываемых данных АСУ ЛПУ меняется от объекта к объекту, серверы SCADA могут быть, как перегружены, так и недогружены, а центральный пункт всегда испытывает повышенную нагрузку. Система слабо масштабируема и не имеет возможности легко наращивать мощности или добавлять новые объекты автоматизации.
Этот подход к архитектуре РАСУ ТП ГТП был сформирован, когда на рынке ИТ еще не было серийных продуктов консолидации вычислительных ресурсов, разделенных большими расстояниями (более 100 км). Современные программно-аппаратные решения позволяют, используя кластерные технологии для географически удаленных серверов, по-другому подойти к задаче построения РАСУ ТП ГТП и предложить новую архитектуру.
Архитектура гео-кластера
Центральной идеей нового решения является отказ от физической иерархии узлов и переход к архитектуре кластера с географически удаленными серверами. Система основана на обслуживании всех задач ДП ЛПУ и ЦДП единой, однородной средой, объединяющей все вычислительные комплексы. При этом иерархия диспетчерских служб сохраняется, а вся структура приобретает такие дополнительные свойства, как полное резервирование системы, катастрофоустойчивость, перераспределение нагрузки и легкость наращивания.
Гео-кластер РАСУ ТП ГТП
В новой структуре все серверы ЛПУ и ГТП физически равноправны и содержат одну и ту же базу данных – полную базу технологических объектов. Различие в наблюдаемых объектах для диспетчеров ЛПУ и ЦДП определяется не содержанием базы, как в иерархической структуре, а правилами доступа. Дифференцированный доступ к данным определяет и регулирует традиционные отношения ДП ЛПУ и ЦДП. Каждый диспетчер ЛПУ имеет доступ к экранным формам только своей зоны ответственности. Диспетчер ГТП имеет доступ к экранным формам всех ЛПУ с необходимой степенью детализации, глубиной отображения технологических объектов, параметров их эксплуатации.
Систему можно рассматривать как один виртуальный SCADA-сервер с одной базой данных и средствами визуализации, который обеспечивает работу всех диспетчерских пунктов ЛПУ и ГТП расположенных на значительном расстоянии друг от друга. На самом деле серверная часть системы достаточно сложна, но эта сложность полностью скрыта от пользователя. Процессы, выполняющиеся в такой среде можно разделить на две группы. Группу интерфейсных процессов "переднего края" - Front-end, отвечающих за общение системы с клиентами. И группу "рабочих" процессов управления - Back-end, выполняющих основные ресурсоемкие задачи.
Рассмотрим схему процессов гео-кластера на примере газотранспортного предприятия, состоящего из четырех ЛПУ и центрального пункта. Серверы SCADA в ГТП и двух ЛПУ образуют кластер. Они функционально идентичны и содержат единую базу данных. На схеме показано, что в ЛПУ 3 и 4 нет собственных SCADA-серверов, и их клиенты используют интерфейсы узлов ЛПУ 1 и ГТП.
Можно выделить три группы клиентов: пользователи (диспетчеры, технологи и специалисты, выполняющие мониторинг и управление); бездисковые терминалы, обеспечивающие работу пользователей; системы сбора данных, передающие в нашу среду информацию со стороны АСУ "нижнего" уровня, и внешние информационные системы, с которыми возможна интеграция. Каждой группе клиентов соответствуют Front-end-процессы. Это интерфейсы пользователей, серверы терминалов и службы обмена с внешними системами.
Короткая ссылка
