Модернизация информационной системы управления на ОАО "RONEe'S"

Требования к качеству на международном уровне определены стандартами ISO серии 9000. Стандарты ISO 9000 установили единый, признанный в мире подход к договорным условиям по оценке систем качества и одновременно регламентировали отношения между производителями и потребителями продукции. Внедрение их способствует повышению конкурентоспособности предприятий (особенно за рубежом).

Важнейшей составляющей всей системы качества является качество продукции, которое определяется экспериментальным путем в технических лабораториях (отделах технического контроля).

Лаборатория, с одной стороны, должна получить информацию о ходе технологического процесса, с другой - предоставить информацию о том, что требования, предъявляемые к продукции, выполнены в полном объеме, и продукция соответствует зафиксированным нормам. Возрастает и интенсифицируется поток информации, растут требования к квалификации персонала, аналитическому оборудованию, качеству поступающего сырья, остро стоит вопрос о качестве самих испытаний.

Удовлетворить все требования, выдвигаемые системой контроля качества в лабораториях, невозможно без автоматизации лабораторий, и LIMS является той системой, которая может сделать это.

Лабораторно-Информационные Системы качественно меняют облик любой лаборатории, описывая все этапы управления анализами и работой с образцами, начиная с момента появления их в лаборатории и заканчивая проведением анализов и получением результатов.

Итак, большинство LIMS-продуктов позволяют лаборатории:

* регистрировать запросы на работы;

* получать и записывать аналитические данные;

* отслеживать и сообщать о невыполненных заказах по образцам/методам;

* планировать работы;

* отслеживать качество всех аналитических работ;

* утверждать аналитические данные для клиентского выпуска;

* печатать аналитические таблицы;

* печатать и записывать аналитические отчёты и счета;

* защищать доступ к любым данным;

* отслеживать и локализовать записи для образцов;

* отслеживать и сообщать о любых проверках качества в лаборатории;

* выполнять управление лабораторией с точки зрения производственной и финансовой статистики и клиентской информации (имена, адреса, торговые представители и т.д.).

Использование лабораторно-информационных систем компании в качестве инструмента для управления качеством продукции приводит к повышению эффективности бизнеса за счет:

* создания системы управления качеством продукции, удовлетворяющей требованиям международных (ISO 9001:2000, GLP, GALP, GMP) и внутренних (ГОСТ Р ИСО серии 5725 - 2002, ГОСТ Р ИСО 9001-2001, ГОСТ 24297-87) стандартов и требований, поддержание ее на современном уровне;

* улучшения ключевых показателей качества товарной продукции;

* сокращения затрат на управление несоответствующей продукцией;

* предоставления потребителю достоверной информации о том, что требования, предъявляемые к качеству продукции, выполняются в полном объеме;

* интеграции информационной базы системы управления качеством продукции в автоматизированные системы управления предприятием (MES, ERP).

Задачи, связанные с проблемой качества, могут решаться на разных уровнях. С одной стороны, это LIMS, перекрывающие весь спектр требований, предъявляемых к ним со стороны лабораторий. С другой стороны, это средства ERP-уровня, в реальном времени управляющие производственно-хозяйственной деятельностью предприятия в целом. На этом уровне принятие эффективных управленческих решений требует анализа информации о качественных характеристиках сырья, полупродуктов и конечной продукции.

Такая информация важна и для управления закупками, и для планирования и поддержки производства, и для поставок. Таким образом, если не сама лаборатория, то, по крайней мере, результаты её деятельности представляют большой интерес для ERP-систем. Вообще говоря, ERP-системы не берут на себя задачи по управлению лабораториями. Задача этих систем - управление финансами, кадрами, поставками, отгрузками и т.п. Но без информации по качеству, поступающей из лабораторных подразделений, на ERP-уровне обойтись трудно.

Если LIMS функционирует автономно, то это означает, что ввод и вывод указанной выше информации осуществляется вручную. Там, где на долю лаборатории выпадает большая функциональная нагрузка, такое положение дел не может устраивать. И в этом случае всегда встаёт вопрос об интеграции.

С другой стороны, и деятельность лаборатории не обходится без поступающей с верхних уровней информации. Действительно, графики и объём лабораторных испытаний прямо зависят от планируемого выпуска продукции и других процессов, связанных с общим управлением производством и происходящих на ERP-уровне.

3. РАЗРАБОТКА СЕТИ

3.1 Топология сети

Современная система управления предприятия не мыслима без создания единой сети. Главная цель, которая преследуется при соединении компьютеров в единую сеть - это возможность использования ресурсов каждого компьютера всеми пользователями сети. Для того чтобы реализовать эту возможность, компьютеры, подсоединенные к сети, должны иметь необходимые для этого средства взаимодействия с другими компьютерами сети.

Различают три наиболее распространенные топологии - с общей шинной, кольцевая и звездообразная.

Интегрированная сеть управления ОАО «RONEe`S» имеет конфигурацию типа «звезда».

Сети со звездообразной топологией поддерживают технологию Ethernet, что позволяет увеличить пропускную способность сети в десятки и даже сотни раз (разумеется, при использовании соответствующих сетевых адаптеров и кабелей). Ethernet - это самый распространенный на сегодняшний день стандарт локальных сетей. Общее количество сетей, использующих в настоящее время Ethernet, оценивается в 5 миллионов, а количество компьютеров, работающих с установленными сетевыми адаптерами Ethernet - в 50 миллионов.

Для построения сети со звездообразной архитектурой в центре сети необходимо поместить маршрутизатор. Его основная функция - обеспечение связи между подсетями и передача данных по оптимальным маршрутам.

В каждой из подсетей, образующих сеть, все компьютеры не связываются непосредственно друг с другом, а присоединяются к концентратору. Такая структура надежнее, поскольку в случае выхода из строя одной из рабочих станций предприятия, все остальные сохраняют работоспособность.

3.2 Линии связи

Вычислительные сети предприятий в нашей стране развиваются все более быстрыми темпами. Поэтому обычно перед компанией со временем встают две основные проблемы: модернизация существующей сети в сторону увеличения мощности всех ее компонент и реорганизация обработки информации. Кроме того, потребность в передаче данных с высокой скоростью и без потери качества выходит на первый план. Решение этой проблемы требует, помимо закупки активного сетевого оборудования, организацию линий связи.

Линией связи в общем случае называется среда, используемая для передачи сигналов от передатчика к приемнику.

При построении сетей применяются линии связи, использующие различную физическую среду: телефонные и телеграфные провода, подвешенные в воздухе, медные коаксиальные кабели, медные витые пары, волоконно-оптические кабели, радиоволны. При выборе того или иного типа линий связи разработчики прежде всего учитывают их технические характеристики, стоимость, а также простоту монтажа. Сегодня наиболее перспективными являются волоконно-оптические кабели, но они являются самыми дорогостоящими. На них строятся как магистрали крупных территориальных и городских сетей, так и высокоскоростные линии связи локальных сетей. Популярной средой является также витая пара, которая характеризуется отличным отношением качество/стоимость.

В зависимости от среды передачи данных линии связи разделяются на (рис. 10):

- проводные (воздушные);

- кабельные (медные и волоконно-оптические);

- радиоканалы наземной и спутниковой связи.

Проводные (воздушные) линии связи представляют собой провода без каких-либо изолирующих или экранирующих оплеток, проложенные между столбами и висящие в воздухе. По таким линиям связи традиционно передаются телефонные или телеграфные сигналы, но при отсутствии других возможностей эти линии используются и для передачи компьютерных данных. Скоростные качества и помехозащищенность этих линий оставляют желать много лучшего. Сегодня проводные линии связи быстро вытесняются кабельными.

Кабельные линии имеют достаточно сложную конструкцию. Кабель состоит из проводников, заключенных в несколько слоев изоляции: электрической, электромагнитной, механической, а также, возможно, климатической. Кроме того, кабель может быть оснащен разъемами, позволяющими быстро выполнять присоединение к нему различного оборудования. В компьютерных (и телекоммуникационных) сетях применяются три основных типа кабеля: кабели на основе скрученных пар медных проводов, коаксиальные кабели с медной жилой, а также волоконно-оптические кабели (первые два типа кабелей называют также медными кабелями).

Рисунок 10 - Типы линий связи

В зависимости от условий прокладки и эксплуатации кабели делятся на внутренние кабели (кабели зданий) и внешние кабели, которые, в свою очередь, подразделяются на подземные, подводные и кабели воздушной проводки. Скрученная пара проводов называется витой парой. Скручивание проводов снижает влияние внешних и взаимных помех на полезные сигналы, передаваемые по кабелю.

Коаксиальный кабель представляет собой медный проводник, покрытый диэлектриком и окруженный свитой из тонких медных проводников экранирующей защитной оплеткой. Коаксиальные кабели для телекоммуникаций делятся на две группы:

- «толстые» коаксиалы;

- «тонкие» коаксиалы.

Толстый коаксиальный кабель имеет наружный диаметр 12,5 мм и достаточно толстый проводник (2,17 мм), обеспечивающий хорошие электрические и механические характеристики. Скорость передачи данных по толстому коаксиальному кабелю достаточно высокая (до 50 Мбит/с), но, учитывая определенное неудобство работы с ним и его значительную стоимость, рекомендовать его для использования в сетях передачи данных можно далеко не всегда. Тонкий коаксиальный кабель имеет наружный диаметр 5-6 мм, он дешевле и удобнее в работе, но тонкий проводник в нем (0,9 мм) обусловливает худшие электрические (передает сигнал с допустимым затуханием на меньшее расстояние) и механические характеристики. Рекомендуемые скорости передачи данных по «тонкому» коаксиалу не превышают 10 Мбит/с.

Наиболее дорогими являются оптопроводники, называемые также стекловолоконным кабелем. Скорость распространения информации по ним достигает нескольких гигабит в секунду. Допустимое удаление более 50 км. Внешнее воздействие помех практически отсутствует. На данный момент это наиболее дорогостоящее соединение для ЛВС. Применяются там, где возникают электромагнитные поля помех или требуется передача информации на очень большие расстояния без использования повторителей. Они обладают противоподслушивающими свойствами, так как техника ответвлений в оптоволоконных кабелях очень сложна. Оптопроводники объединяются в ЛВС с помощью звездообразного соединения.

Радиоканалы наземной и спутниковой связи образуются с помощью передатчика и приемника радиоволн. Существует большое разнообразие типов радиоканалов, отличающихся как используемым частотным диапазоном, так и дальностью канала. Диапазоны коротких, средних и длинных волн (КВ, СВ и ДВ), называемые также диапазонами амплитудной модуляции (Amplitude Modulation, AM) по типу используемого в них метода модуляции сигнала, обеспечивают дальнюю связь, но при невысокой скорости передачи данных. Более скоростными являются каналы, работающие на диапазонах ультракоротких волн (УКВ), для которых характерна частотная модуляция (Frequency Modulation, FМ), а также диапазонах сверхвысоких частот (СВЧ, или microwaves). В диапазоне СВЧ (свыше 4 ГГц) сигналы уже не отражаются ионосферой Земли, и для устойчивой связи требуется наличие прямой видимости между передатчиком и приемником. Поэтому такие частоты используют либо спутниковые каналы, либо радиорелейные каналы, где это условие выполняется.

Bluetooth - это технология передачи данных по радиоканалам на короткие расстояния, позволяющая осуществлять связь беспроводных телефонов, компьютером и различной периферии даже в тех случаях, когда нарушается требование прямой видимости.

Первоначально Bluetooth рассматривалась исключительно как альтернатива инфракрасным соединениям между различными портативными устройствами. Но сейчас специалисты предсказывают уже два направления широкого использования Bluetooth. Первое - это домашние сети, включающие в себя различную электронную технику, в частности компьютеры, телевизоры и т. п. Второе, гораздо более важное, направление - локальные сети офисов небольших фирм, где стандарт Bluetooth позиционируется как замена традиционных проводных технологий.

Недостатком Bluetooth является сравнительно низкая скорость передачи данных - она не превышает 720 Кбит/с, поэтому эта технология не способна обеспечить передачу видеосигнала.

Телефонные линии связи являются наиболее разветвленными и широко используемыми. По ним осуществляется передача звуковых (тональных) и факсимильных сообщений, они являются основой построения информационно-справочных систем, систем электронной почты и вычислительных сетей. По телефонным линиям могут быть организованы и аналоговые, и цифровые каналы передачи информации./4/

При разработке сети для ОАО «RONEe`S» используются в качестве линии связи витая пара. В настоящее время это самая популярная среда, которая характеризуется отличным отношением качества к стоимости, а также простотой монтажа.

4. ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ИНТЕГРАЦИИ

4.1 Промышленный компьютер

Выбираем необходимые компьютеры IBM PC, удовлетворяющие всем требованиям важным для управления технологическим процессом и обмена информацией между структурными подразделениями. Сейчас на рынке присутствует большое количество фирм, предлагаемых свою продукцию. При установке компьютеров непосредственно в производственных помещениях, где существуют различные возмущающие воздействия, целесообразно использовать промышленные компьютеры. К числу наиболее надёжных, современных и экономичных относится панельный компьютер c 15" сенсорным экраном на базе процессора Intel Celeron M фирмы Advantech./5/

Панельный ПК c 15" TFT сенсорным экраном ТPC-1570Н - основан на новейшем процессоре Intel Celeron M, сочетающем высокую производительность и низкое энергопотребление. ТРС1570 имеет корпус из алюминиево-магниевого сплава и возможность расширения функций картами PCMCIA.

Характеристики

? Дисплей: цветной TFT с диагональю 15" и разрешением 1024Ч768 точек

? Сенсорный экран резистивный

? Процессор Intel Celeron M до 1 ГГц (установлен)

? Память ОЗУ 256 Мбайт DDR SDRAM (до 512 Мбайт)

? НЖМД: 1 место для 2,5" НЖМД и гнездо CompactFlash

? Ethernet: 2Ч10/100Base-T

? Порты ввода-вывода: 2ЧRS-232, 1ЧRS-232/422/485, 1ЧLPT, 2ЧUSB 2.0, клавиатура и мышь (PS/2), VGA, 2ЧPCMCIA Тип 2, аудиосистема (микрофон, линейный вход/выход)

? Поддержка ОС: Windows 2000/ XP/XP Embedded/CE.NET

? Степень защиты передней панели IP65

? Диапазон рабочих температур 0…+50°C

? Габаритные размеры 383Ч307Ч55 мм

? Питание 24 В постоянного тока, до 1,4 А

? Масса 3,8 кг

4.2 Контроллеры

Для управления технологическим процессом целесообразно использовать контроллеры и модули серии SIMATIC, фирмы Siemens. Программируемые логические контроллеры SIMATIC S7-200 предназначены для построения относительно простых систем автоматического управления, отличающихся минимальными затратами на приобретение аппаратуры и разработку системы. Контроллеры способны работать в реальном масштабе времени и могут быть использованы как для построения узлов локальной автоматики, так и узлов, поддерживающих интенсивный коммуникационный обмен данными через сети Ethernet, PROFIBUS-DP, MPI, AS-Interface, MPI, PPI, а также через модемы.

Семейство SIMATIC S7-200 объединяет в своем составе:

· центральные процессоры, способные выполнять операции над числами с плавающей запятой и поддерживающие алгоритм ПИД-регулирования;

· модули ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов и модуль позиционирования;

· коммуникационные модули для подключения к сетям PROFIBUSDP, Ethernet и AS-i, а также для организации связи по выделенным, коммутируемым и GSM-каналам связи;

· устройства операторского интерфейса.

Центральные процессоры

В серию SIMATIC S7200 входит 5 типов центральных процессоров, отличающихся объёмом встроенной памяти, количеством встроенных дискретных входов и выходов, встроенных коммуникационных портов, возможностями по расширению и другими показателями. Каждый тип имеет два исполнения:

· с напряжением питания 24 В пост. тока и дискретными транзисторными выходами,

· с напряжением питания 115/230 В перем. тока и дискретными релейными выходами.

Встроенный коммуникационный порт с интерфейсом RS-485 (один или два) используется:

· для программирования контроллера,

· для включения контроллера в сети PPI или MPI,

· в качестве свободно программируемого порта с поддержкой ASCII- протокола,

· для поддержки протоколов USS или ModBus, обеспечиваемых дополнительным программным обеспечением Instruction Library.

Программирование

Для программирования контроллеров используется пакет STEP 7 Micro/Win, в котором реализована поддержка языков LAD (релейноконтактные схемы), STL (список инструкций) и FBD (функциональных блоковых диаграмм). Пакет позволяет выполнять все операции по программированию контроллеров SIMATIC S7-200, конфигурированию и параметрированию устройств операторского интерфейса, коммуникационных и функциональных модулей, обеспечивает под держку протокола USS. Связь компьютера с программируемым центральным процессором осуществляется через PC/PPI-кабель.

Эксплуатационные характеристики

· Монтаж на 35 мм DIN-шину или на плоскую поверхность

· Степень защиты корпуса IP20

Температура окружающей среды 0...+55°С

Центральный процессор с 24 встроенными дискретными входами и 16 дискретными выходами SIMATIC CPU 226

Характеристики

? Количество каналов ввода/вывода: 4/4; 8/8; 16/16

? Тип выходного каскада: транзисторный ключ или "сухой" контакт

? Гальваническое разделение внешних и внутренних цепей

? Номинальное входное напряжение: 24 В пост.тока

? Номинальное выходное напряжение: 24 В пост.тока; 24 В пост.тока или 250 В перем.тока

? Возможность монтажа на DIN-рейку или плоскую поверхность

? Съемные терминальные блоки для подключения внешних цепей

? Длина экранированного кабеля: не более 500 м

? Габаритные размеры: 46Ч80Ч62 мм; 71,2Ч80Ч62 мм или 137,3Ч80Ч62 мм

Модули ввода-вывода дискретных сигналов SIMATIC EM 223

Характеристики

? Количество каналов ввода/вывода: 4/4; 8/8; 16/16

? Тип выходного каскада: транзисторный ключ или "сухой" контакт

? Гальваническое разделение внешних и внутренних цепей

? Номинальное входное напряжение: 24 В пост.тока

? Номинальное выходное напряжение: 24 В пост.тока; 24 В пост.тока или 250 В перем.тока

? Возможность монтажа на DIN-рейку или плоскую поверхность

? Съемные терминальные блоки для подключения внешних цепей

? Длина экранированного кабеля: не более 500 м

? Габаритные размеры: 46Ч80Ч62 мм; 71,2Ч80Ч62 мм или 137,3Ч80Ч62 мм

Модуль ввода-вывода аналоговых сигналов SIMATIC EM 235

Характеристики

? Количество входов/выходов: 4/1

? Максимальное значение входного напряжения/тока: 30 В/32 мА

? Разрешающая способность 12 бит (униполярный сигнал); 11 бит + знак (биполярный сигнал)

? Пределы измерения: 0…50 мВ; 0…100 мВ; 0…500 мВ; 0…1 В; 0…5 В; 0…10 В (униполярный сигнал); ±25 мВ; ±50 мВ; ±100 мВ; ±250 мВ; ±500 мВ; ±1 В; ±2,5 В; ±5 В; ±10 В (биполярный сигнал); 0…20 мА (сигнал силы тока)

? Параметры выходных сигналов: ±10 В/ 0…20 мА

? Время аналого-цифрового преобразования: не более 250 мкс

? Потребляемая мощность: 2 Вт

? Габаритные размеры: 71,2Ч80Ч62 мм

4.3 Маршрутизаторы

Для организации связи между подсетями и передачи данных по оптимальным маршрутам при построении сетей предприятия служат маршрутизаторы.

Учитывая требования, возлагаемые на маршрутизатор, наиболее целесообразно использовать маршрутизатор Cisco 2500 с фиксированной конфигурацией. Эта модель имеют 16 портов (hub) Ethernet 10BaseT, 3 WAN порта (ISDN BRI или Serial) и 8 низкоскоростных синхронно/асинхронных.

Этот маршрутизатор может с успехом быть использован для связи отделений компании, организации доступа в Internet и удалённого доступа по коммутируемым линиям.

4.4 Концентратор

Основная функция концентратора - обеспечение связи между компьютерами, входящими в подсеть.

В технологии Ethernet устройства, объединяющие несколько физических сегментов коаксиального кабеля в единую разделяемую среду, использовались давно и получили название «повторителей» по своей основной функции - повторению на всех своих портах сигналов, полученных на входе одного из портов. В сетях на основе коаксиального кабеля обычными являлись двухпортовые повторители, соединяющие только два сегмента кабеля, поэтому термин концентратор к ним обычно не применялся.

С появлением спецификации 10Вазе-Т для витой пары повторитель стал неотъемлемой частью сети Ethernet, так как без него связь можно было организовать - только между двумя узлами сети. Многопортовые повторители Ethernet на витой паре стали называть концентраторами или хабами, так как в одном устройстве действительно концентрировались связи между большим количеством узлов сети. Концентратор Ethernet обычно имеет от 8 до 72 портов, причем основная часть портов предназначена для подключения кабелей на витой паре.

Концентратор 10 Base -T имеет 8 портов стандарта 10 Base -T с разъемами RJ -45, а также 1 порт AUI для подключения внешнего трансивера. Обычно к этому порту подключается трансивер, работающий на коаксиал или оптоволокно. С помощью этого трансивера концентратор подключается к магистральному кабелю, соединяющему несколько концентраторов между собой. Таким же образом обеспечивается подключение технологических помещений, удаленных от концентратора более чем на 100 м./3/

4.5 Файл-серверы

Локальная сеть предприятия использует специальную систему для управления сетевыми ресурсами общего доступа, называемую сервером сети. Сервер является комбинацией аппаратного и программного обеспечения.

В качестве сервера выбираем компьютер, имеющий следующие характеристики:

- Монитор Samsung SyncMaster 757DFX;

- Материнская плата Epox 4PGMI<i865G/SVGA/AC”97/AGP/DDR 400/ATA133/SATA/USB 2.0/LAN;

- Процессор Celeron 2800 MHz, 128 К, FSB 400 MHz Northwood;

- Винчестер Seagate Barracuda 120 Гбайт 7200 об/мин;

- Память Original Samsung DDR 256 Мбайт PC 2700;

- Корпус Microlab M4102 300 Вт;

- Клавиатура A4Tech, оптическая мышь Labtec;

- Источник бесперебойного питания Power Com;

- Принтер Samsung ML-1710P.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате выполнения данного курсового проекта была разработана архитектура интегрированной системы управления завода по производству виноматериалов ОАО «RONEe`S» с использованием современных программно-аппаратных средств.

В ходе выполнения курсового проекта был проведён обзор задач и типов интеграции систем предприятия, а также выбор и обоснование средств интеграции.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Лекции по дисциплине «Интегрированные системы проектирования и управления».

2. Олифер В.Г., Олифер Н.А. «Компьютерные сети». 2-е издание - Санкт-Петербург: Питер, 2005, 865с., ил.

Бройдо В.Л. «Вычислительные сети, сети и телекоммуникации». 2-е издание - Санкт-Петербург: Питер, 2005, 705с., ил.

Краткий каталог продукции ProSoft 9.0. Передовые технологии автоматизации. 2005. - 237 с.

Материалы сайтов сети Internet