Принцип работы межпроцессного взаимодействия в заводской автоматизации

Современные системы управления в значительной степени полагаются на бесперебойное межпроцессное взаимодействие для обмена эксплуатационными данными между программами. В 1987 году Microsoft впервые представила протокол динамического обмена данными (DDE), обеспечив возможность обмена данными в реальном времени. В заводской автоматизации DDE стал одним из первых мостов между программным обеспечением управления и настольными приложениями Windows. Поэтому понимание принципов работы DDE дает важное представление о том, как в промышленных сетях предыдущих поколений обеспечивалась связь на уровне программного обеспечения.

Принцип работы клиент-серверной архитектуры Dynamic Data Exchange (DDE)

Протокол DDE использует простую клиент-серверную архитектуру для передачи динамических данных без необходимости создавать сложные специализированные API или использовать внешние программные библиотеки. Клиентское приложение запрашивает определенные текущие параметры, а серверное приложение предоставляет запрошенные значения. Например, человеко-машинный интерфейс (HMI) выступает в роли DDE-клиента, запрашивая значения у драйвера ПЛК, работающего как DDE-сервер. Кроме того, протокол использует общую память и стандартизированные структуры сообщений в операционной системе Windows для постоянного обновления динамических данных.

Основные промышленные применения и устаревшая связь данных в реальном времени

Исторически инженеры предприятий широко применяли протокол DDE для прямой передачи текущих технологических данных в офисное программное обеспечение для подготовки отчетов. Операторы часто связывали SCADA с электронными таблицами Microsoft Excel для непрерывного ведения журналов данных и построения графиков. При изменении значения тега ПЛК DDE автоматически обновлял связанную ячейку в реальном времени. Благодаря этому функция динамической связи обеспечивала автоматическую подготовку отчетов, мониторинг запасов в реальном времени и визуализацию текущих технологических параметров на первых предприятиях с компьютерно-интегрированным производством.

Мнение эксперта: переход от устаревшего DDE к протоколам OPC UA

Опытные инженеры по автоматизации считают DDE исторически важной вехой, проложившей путь современным стандартам совместимости. Хотя DDE сделал обмен данными доступным на заре развития Windows, его зависимость от локальной общей памяти создавала серьезные проблемы со стабильностью, масштабированием и задержками на крупных промышленных предприятиях. Современные DCS и системы заводской автоматизации практически повсеместно заменили DDE на OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture). OPC UA обеспечивает кроссплатформенную безопасность, надежное сетевое взаимодействие и более высокую скорость в распределенных по всему предприятию системах управления.

Сценарий применения: миграция данных устаревшей DCS на химических предприятиях

Рассмотрим химическое предприятие, на котором устаревшая платформа DCS работает одновременно с устаревшими средствами ведения журналов данных на базе Windows. В этой среде выделенный драйвер DDE-сервера получает значения тегов температуры реактора из сети управления и передает их в локальные приложения управления производственными партиями. Чтобы модернизировать предприятие без остановки производства, инженеры по автоматизации реализуют модуль-обертку OPC-to-DDE. Такая гибридная архитектура безопасно связывает устаревшие приложения DDE-клиентов с современными средами OPC UA-серверов, сохраняя процессы подготовки исторических отчетов и одновременно подготавливая предприятие к полноценной цифровой трансформации в рамках Индустрии 4.0.

Об авторе:

Чжан Цзюнь - старший эксперт по промышленной автоматизации с более чем 15-летним международным опытом работы на объектах, специализирующийся на программировании ПЛК, распределенных системах управления (DCS), системах TSI и архитектуре промышленного программного обеспечения. В настоящее время он является техническим консультантом международных отраслевых СМИ, помогая производственным предприятиям модернизировать устаревшие системы управления и внедрять цифровые платформы корпоративного уровня.