Tag Archives: SCADA

Пример комплексного проекта в MasterSCADA (часть 4)

 

Создание мнемосхемы.

Материал взят с сайта производителя www.insat.ru

Мой блог находят по следующим фразам

Пример комплексного проекта в MasterSCADA (часть 3)

 

Установка связей с ОРС переменными. Принцип «Клеммника».

Материал взят с сайта производителя www.insat.ru

Мой блог находят по следующим фразам

Пример комплексного проекта в MasterSCADA (часть 2)

 

Создание объекта «Аппарат1» — добавление мнемосхемы, функциональных блоков. Функция дублирования элементов.

Материал взят с сайта производителя www.insat.ru

Мой блог находят по следующим фразам

Пример комплексного проекта в MasterSCADA (часть 1)

 

Постановка задачи. Добавление ОРС. Создание шкал. Работа с визуальными функциональными блоками.

Мой блог находят по следующим фразам

Простой пример работы с MasterSCADA

 

Материал взят с сайта производителя (www.insat.ru)

Мой блог находят по следующим фразам

Типы проектов WinCC

В WinCC существует три типа проектов:

  • • однопользовательский проект;
  • • многопользовательский проект;
  • • клиентский проект.

Однопользовательский проект

Если в WinCC проекте предполагается использовать один компьютер, необходимо создать однопользовательский проект. В этом случае проект WinCC будет исполняться на компьютере, выполняющем как функции сервера по обработке данных, так и функции ввода на операторской станции. Другие компьютеры не смогут обращаться к проекту.

Принцип работы

Компьютер, на котором вы создаете однопользовательский проект, настраивается, как сервер. Компьютер подключается к программируемому контроллеру с помощью соответствующих средств связи с процессом.

Резервируемость

Однопользовательский проект можно создать, как резервированную систему. В таком случае, необходимо сконфигурировать однопользовательский проект для работы со вторым, резервированным сервером.

Архивный сервер

Для однопользовательского проекта можно создать архивный сервер. В этом случае необходимо сконфигурировать однопользовательский проект и второй сервер, на который будут архивироваться данные однопользовательского проекта.

 

Многопользовательский проект

Если в проекте WinCC вы хотите работать с несколькими компьютерами, то необходимо создать многопользовательский проект. Существует два основных варианта многопользовательской системы:

  • • многопользовательская система с одним или большим числом серверов: несколько серверов с одним или большим количеством клиентов. Одна клиентская станция обращается к нескольким серверам. Рабочие данные находятся на различных серверах. Конфигурационные данные хранятся на серверах и на клиентских станциях;
  • • многопользовательская система только с одним сервером: один сервер и один или несколько клиентов. Все данные находятся на сервере.

Принцип работы

На сервере необходимо создать многопользовательский проект. С помощью соответствующих средств связи с процессом сервер подключается к программируемому контроллеру. В многопользовательском проекте вам необходимо сконфигурировать клиентов, которые обращаются к серверу. В качестве второго шага, нужно создать требуемые клиентские проекты на соответствующих компьютерах. Если вы собираетесь работать с несколькими серверами, продублируйте многопользовательский проект на втором сервере, а затем, настройте продублированный проект соответствующим образом. Кроме того, вы можете создать второй многопользовательский проект на втором сервере, который будет независим от проекта на первом сервере. Сервер может обращаться к другому серверу, как клиент. Этой возможностью можно воспользоваться при работе с архивным сервером или файл-сервером.

Клиентский проект

После создания многопользовательского проекта необходимо сконфигурировать клиентов, которые будут обращаться к серверу. Для этого на компьютере, который будет использоваться в качестве клиентской станции, нужно создать клиентскую программу.

Существует два основных варианта работы WinCC клиента:

  • • многопользовательская система с одним или несколькими серверами: клиент обращается к серверам. Рабочие данные распределены между различными серверами. Конфигурационные данные многопользовательских проектов находятся на соответствующих серверах. Локальные конфигурационные данные клиентских проектов, такие как кадры, сценарии и теги, могут храниться на клиентских станциях;
  • • многопользовательская система с одним сервером: клиент обращается к единственному серверу. Все данные находятся на сервере, клиенты к ним обращаются.

Архивный сервер или файл-сервер может, как клиент, обращаться к другому серверу.

 

Принцип работы

На сервере создается многопользовательский проект. С помощью средств связи с процессом сервер соединяется с программируемым контроллером. В многопользовательском проекте вам необходимо создать клиентов, которые будут обращаться к серверу. Если вы настраиваете многопользовательскую систему с одним сервером, вам не нужно создавать отдельный клиентский проект на WinCC клиенте. При конфигурировании многопользовательской системы с несколькими серверами на каждой клиентской станции необходимо создать отдельный клиентский проект. Это также необходимо сделать, если вы собираетесь работать только с одним сервером, но вам потребуются дополнительные конфигурационные данные на клиентской станции.

Многопользовательская система с одним или более количеством cерверов

Для доступа к нескольким серверам, на клиентской станции необходимо создать клиентский проект. Свойства проекта определяются в WinCC клиенте. На сервере нужно создать пакеты с помощью компонента Serverdata [Данные сервера]. В пакетах содержатся все важные конфигурационные данные многопользовательского проекта. Пакеты необходимо загрузить на WinCC клиента. Создавать и компилировать пакеты вручную требуется только один раз – если конфигурационные данные на сервере изменяются, WinCC автоматически генерирует нужные пакеты. Загрузить пакеты на клиентскую станцию можно либо вручную, либо автоматически.

Конфигурация с центральным сервером для многопользовательской системы с одним сервером

Если вы хотите настроить клиента для работы только с одним сервером, все настройки многопользовательской системы нужно определить на сервере. При редактировании списка автоматически запускаемых программ на клиентской станции, вам следует указать только те приложения, которые действительно требуются на клиентской станции. На клиентской станции не нужно создавать отдельный клиентский проект, серверный проект запускается с помощью удаленного доступа.

Web-клиент

Вы можете настроить клиента, который обращается к серверу по сети Интернет. Если вам необходим такой вид доступа, с помощью опции WinCC Web Navigator вы можете создать Web-клиента.

Структура WinCC

WinCC – это модульная система. Основными компонентами являются Configuration Software [Система проектирования] (CS) и Runtime Software (RT) [Система исполнения]

 

 Система проектирования

Сразу после запуска WinCC открывается WinCC Explorer [Проводник WinCC]. WinCC Explorer [Проводник WinCC] является ядром системы проектирования. В WinCC Explorer [Проводнике WinCC] отображается

структура всего проекта. Кроме того, здесь происходит администрирование

проекта.

Из WinCC Explorer [Проводника WinCC] могут быть вызваны специальные редакторы, предназначенные для проектирования. Каждый редактор используется для создания специальной подсистемы WinCC.

Наиболее важными подсистемами WinCC являются:

• графическая система; редактор графической системы, используемый для создания кадров процесса называется Graphics Designer [Графический дизайнер];

• система регистрации аварийных сообщений; процесс конфигурирования сообщений выполняется редактором Alarm Logging [Регистрация аварийных сообщений];

• система архивирования; редактор Tag Logging [Регистрация тегов] используется для определения данных, которые необходимо архивировать;

• система отчетов; редактор для создания шаблонов отчетов называется Report Designer [Дизайнер отчетов].

• система администрирования пользователей, редактор которой называется User Administrator [Администратор пользователей].

• система обмена данными Communication [Связь] конфигурируется непосредственно в WinCC Explorer [Проводнике WinCC].

Все данные конфигурации сохраняются в базе данных CS.

Система исполнения

Система исполнения (Runtime software) позволяет пользователю следить и управлять процессом. Система исполнения в основном используется для решения следующих задач:

• чтения данных, сохраненных в базе данных CS;

• отображения кадров процесса на экране;

• взаимодействия с системой автоматизации;

• архивирования текущих данных процесса, например, значений процесса и сообщений о событиях;

• управления процессом, например, путем ввода оператором значений уставок, переключения On/OFF

Производительность

Производительность непосредственно зависит от характеристик используемого аппаратного обеспечения ПК, а также от конфигурации создаваемой системы. Примеры различных групп систем можно найти в

WinCC Information System [Справочной системе WinCC] под заголовком «Performance data [Данные о производительности]».

На рисунке, приведенном ниже, представлена схема взаимодействия подсистем WinCC. Рисунок содержит важную информацию о последовательности действий при конфигурировании.

Например, Report Designer [Дизайнер отчетов] формирует задания на печать для вывода отчетов и журналов регистрации. Данные не будут печататься, пока соответствующий шаблон отчета не будет определен в Report Designer [Дизайнере отчетов].

 

SIMATIC WinCC –Встроенные SCADA функции

Видеокадр WinCC: пищевая промышленность

Архивирование и регистрация сообщений

Для архивирования сообщений используется Microsoft SQL Server 2000. Система архивирует сообщения только в случае каких-либо изменений, например, когда сообщение возникло или изменилось состояние сообщения.

В журнале сообщений сообщения располагаются в хронологическом порядке. В результате, система выведет все изменения состояния (пришло, ушло, квитировано). В журнале архивных сообщений существует возможность создавать списки архивированных сообщений, отфильтрованных по требуемым критериям.

Высокопроизводительное архивирование сообщений и тегов

Архивирование тегов и сообщений обеспечивается высокопроизводительной базой данных Microsoft SQL Server 2000: до 10 000 измеренных значений и до 100 сообщений в секунду не составляют труда для выделенного сервера. Эффективные функции сжатия без потерь позволяют экономить память. Есть возможность архивировать значения процесса циклически (непрерывно), по событию (например, в случае превышений пределов), а также в сжатом виде (например, усреднение). Система сохраняет теги и сообщения в архиве настраиваемого размера. Можно установить максимальный период архивирования, например: один месяц или один год, или же возможно установить максимальный объем архива. Каждый архив разделяется на сегменты, законченный сегмент может передаваться серверу долговременного архивирования. При необходимости, все архивированные значения быстро становятся доступными для отображения и обработки в WinCC с использованием встроенных возможностей.

В базовой версии WinCC возможно архивирование до 512 переменных. Система Powerpack’ов позволяет расширить количество архивных тегов до 80 000.

WinCC Trend Control отображает графики текущих или архивированных значений

 

Статистическая обработка тегов

При просмотре архива можно определить за указанный промежуток времени минимальное, максимальное, среднее значение и среднеквадратичное отклонение. Есть возможность настроить толщину линий трендов. Если нажать правую кнопку мыши на графике, то подсказка покажет расширенную информацию о выбранной точке: архив, переменная архива, дата/время и значение. За счет возможности использования второй линии курсора упрощается анализ данных. Также теперь можно представлять графики в логарифмическом масштабе.

Список сообщений для пришедших сообщений (Alarm Control)

 Система отчетности и регистрации

WinCC имеет встроенную систему отчетов, которую можно использовать для распечатки данных из WinCC или других приложений. Эта система печатает данные, которые были собраны в Runtime, в соответствии с настраиваемым шаблоном, например: журнал последовательности сообщений, журнал системных сообщений, журнал действий оператора, пользовательский отчет.

Перед печатью отчета возможно его сохранение в файл и предварительный просмотр на мониторе.

Печать по требованию

Существует возможность начать выводить отчет по времени, по событию или же по требованию оператора, можно выбрать свой принтер для каждой распечатки, определить содержимое отчета динамически во время исполнения и определить или установить параметры журнала.

Использование внешних данных в формате CSV

Журналы WinCC могут также содержать данные из базы данных и внешние данные в формате CSV в виде таблицы или графика. Для отображения данных из других приложений в виде таблицы или графика есть возможность разработать собственный Report Provider.

Базовые технологические функции (I&C)

Basic Process Control – это набор дополнительных объектов и инструментов, позволяющий легко реализовать типовые задачи, а именно:

  • Разделение экрана на обзорную, рабочую и клавиатурную области
  • Автопостроение иерархии экранов
  • Сохранение/удаление пользовательских композиций окон
  • Выбор мнемосхем и точек измерения по имени
  • Настройка трендов в реальном времени
  • Group Display – специальный объект, отображающий неисправности на нижних уровнях иерархии и обеспечивающий непосредственный переход к картинке процесса, на которой изображен неисправный объект Lifebeat Monitoring – автопостроение экрана диагностики технических средств системы автоматизации
  • Управление внешними устройствами сигнализации
  • Синхронизация времени (установка часов ПК через DCF77 или GPS; передача точного времени через PROFIBUS или Industrial Ethernet)

Представление экрана, созданного с помощью Basic Process Control на WinCC/Web Navigator

 

 

Интеграция PLC в систему управления предприятием.

На базе контроллера с включением минимального количества дополнительных компонентов можно построить многофункциональную систему управления. Контроллеры традиционно работают в нижнем звене автоматизированных систем управления предприятием (АСУ) — систем, непосредственно связанных с технологией производства (ТП). Это объясняется тем, что необходимость автоматизации отдельного механизма или установки всегда наиболее очевидна. Она дает быстрый экономический эффект, улучшает качество производства, позволяет избежать физически тяжелой и рутинной работы. Контроллеры по определению созданы именно для такой работы.

Интеграция PLC в систему управления предприятием (Рис.1):

  • конфигурация системы
  • программирование контроллеров
  • мониторинг (SCADA)

Системы визуализации HMI

Далеко не всегда удается создать полностью автоматическую систему. Часто «общее руководство» со стороны квалифицированного человека — диспетчера необходимо. В отличие от автоматических систем управления такие системы называют автоматизированными. Диспетчерский пульт управления с кнопками и световыми индикаторами применяется в настоящее время только в очень простых случаях. Класс программного обеспечения, реализующего интерфейс человекмашина (HMI), — это системы сбора данных и оперативного диспетчерского управления (Supervisory Control And Data Acquisition system — SCADA). (Trace Mode, InTouch, Sitect, SIMATIC WinCC).

Рис.1 Обобщенная схема системы контроля и управления.

Как правило, это двухуровневые системы, так как именно на этих уровнях реализуется непосредственное управление технологическими процессами. Специфика каждой конкретной системы управления определяется используемой на каждом уровне программно — аппаратной платформой.

Нижний уровень — уровень объекта (контроллерный) — включает различные датчики для сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным PLC, которые могут выполнять следующие функции:

  • сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса;
  • управление электроприводами и другими исполнительными механизмами;
  • решение задач автоматического логического управления и др.

Так как информация в контроллерах предварительно обрабатывается и частично используется на месте,существенно снижаются требования к пропускной способности каналов связи.

К аппаратно-программным средствам контроллерного уровня управления предъявляются жесткие требования по надежности, времени реакции на исполнительные устройства, датчики и т.д. Программируемые логические контроллеры должны гарантированно откликаться на внешние события, поступающие от объекта, за время, определенное для каждого события. Для критичных с этой точки зрения объектов рекомендуется использовать контроллеры с операционными системами реального времени. Контроллеры с операционными системами реального времени функционируют в режиме жесткого реального времени. Разработка, отладка и исполнение программ управления локальными контроллерами осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения.

Информация с локальных контроллеров может направляться в сеть диспетчерского пункта непосредственно, а также через контроллеры верхнего уровня (см. рис.6). В зависимости от поставленной задачи контроллеры верхнего уровня (концентраторы, интеллектуальные или коммуникационные контроллеры) реализуют различные функции. Некоторые из них перечислены ниже:

  • сбор данных с локальных контроллеров;
  • обработка данных, включая масштабирование;
  • поддержание единого времени в системе;
  • синхронизация работы подсистем;
  • организация архивов по выбранным параметрам;
  • обмен информацией между локальными контроллерами и верхним уровнем;
  • работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним уровнем; резервирование каналов передачи данных и др.

Почти все SCADA-системы поддерживают основные PLC. Современные SCADA -системы выполняются с обязательным применением средств мультимедиа. SCADA в настоящее время остаётся наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами) в жизненно важных и критичных, с точки зрения безопасности и надёжности, областях.

Помимо живого отображения процесса производства, хорошие SCADA системы позволяют накапливать полученные данные, проводят их хранение и анализ, определяют критические ситуации и производят оповещение персонала по каналам телефонной и радиосети, позволяют создавать сценарии управления, формируют данные для анализа экономических характеристик производства.

Процесс SCADA применятся в системах, в которых обязательно наличие человека (оператора, диспетчера). Оператор несёт, как правило, общую ответственность за управление системой, которая, при нормальных условиях, только изредка требует подстройки параметров для достижения оптимальной производительности. Активное участие оператора в процессе управления происходит нечасто и в непредсказуемые моменты времени, обычно в случае наступления критических событий (отказы, нештатные ситуации и др.) Действия оператора в критических ситуациях могут быть резко ограничены по времени. Разделение производства PLC, средств программирования и диспетчерских систем привело к появлению стандартных протоколов обмена данными. Наибольшую известность получила технология ОРС (OLE for Process Control). Механизм динамического обмена данными (DDE) применяется пока еще достаточно широко, несмотря на то что требованиям систем реального времени не удовлетворяет. Все это «многоэтажное» объяснение призвано подчеркнуть еще одно немаловажное преимущество PLC — средства системной интеграции являются составной частью базового программного обеспечения современного PLC.

Мой блог находят по следующим фразам

ISaGRAF 5 – основа для создания распределенных приложений на базе стандарта IEC61499 (часть 2)

Функциональные блоки IEC61499

Различают базовые (рис. 6) и композиционные (рис. 7) функциональные блоки IEC61499. Композиционные функциональные блоки – это набор базовых функциональных блоков IEC61499. Для определения базового функционального блока IEC61499 надо задать следующие элементы: входные и выходные переменные, входные и выходные события, диаграмму управления выполнением (ECC – Execution Control Chart) и собственно алгоритм блока. Диаграмма управления выполнением – это описание реакций на внешние воздействия, в котором задается, что именно нужно сделать, если произошло конкретное событие. Входные события инициируют и управляют выполнением функционального блока IEC61499. Помимо внешних (входных) событий указывается (при необходимости), какие события будут генерироваться при окончании выполнения функций-обработчиков. Наиболее удобным языком для создания диаграмм управления выполнением является SFC (язык последовательных функциональных схем).

Рисунок 6 Пример базового функционального блока IEC61499

Рисунок 7 Формирование композиционного функционального блока IEC61499 из базового ФБ

Для описания алгоритма преобразования входных данных в выходные (алгоритма блока) используются языки стандарта IEC61131-3 (FBD, SFC, LD, ST, IL) и те же типы данных, что в IEC61131-3.

Процесс выполнения функционального блока IEC61499 описывается на основе анализа диаграммы управления выполнением следующим образом.

  • Инициализация и вызов экземпляра для проверки входного события.
  • Выполнение алгоритма функционального блока.
  • Генерация выходного события.

На рис. 8 дается пример работы функционального блока E_MERGE (слияние событий).

Рисунок 8 Пример описания работы функционального блока E_MERGE

 

Библиотека функциональных блоков в IEC61499

В стандарте определены 18 типов функциональных блоков, некоторые из которых приведены на рис. 9. ISaGRAF v.5 поддерживает все типы функциональных блоков IEC61499. Для каждого типа функционального блока в IEC61499 дается его диаграмма управления выполнением. Такой пример приведен на рис. 10. В дополнение к стандартным обозначениям на языке SFC выходной сигнал EO на этой диаграмме обозначается прямоугольником с двойной правой стороной.

Рисунок 9 Фрагмент библиотеки базовых функциональных блоков IEC61499

Рисунок 10 ФБ “Разрешающее распространение события” и его диаграмма состояний в IEC61499

Особенности и преимущества IEC61499

  • Регулирует поток управляющих решений для связанной распределенной системы управления.
  • Гарантирует целостность и непротиворечивость данных в системе.
  • Обеспечивает средства надежного синхронного взаимодействия между устройствами.
  • Проясняет отношения взаимной блокировки.
  • Устраняет потребность в отдельных схемах синхронизации алгоритмов.
  • Значительно упрощает разработку трудоемкой системы управления.
  • Радикально облегчает сопровождение распределенных систем управления.

Экспериментальная проверка построения распределенной системы из 72 контроллеров с помощью ISaGRAF 5

Для экспериментальной проверки стандарта IEC61499 и его реализации в ISaGRAF компанией ICS Triplex использовались 72 низкостоимостных контроллера NetBurner MOD5272-100CR (с микропроцессором Motorola ColdFire 5272), смонтированных в три группы. Каждый микроконтроллер оборудовался двумя кнопками и 2 переключателями в качестве входных сигналов и двумя зелеными и желтыми лампочками в качестве выходных сигналов. Эти контроллеры имеют Ethernet вход и выполняют операционную систему μC/OS. ISaGRAF был портирован на эти контроллеры, и все коммуникации осуществлялись через TCP/IP.

Для убедительной демонстрации было разработано три приложения. Все приложения использовали одни и те же аппаратные средства, описанные выше. Это были следующие приложения:

  • приложение по распространению сигнала: оно использовалось для измерения распространения сигнала и данных в приложении;
  • приложение симуляции поезда: это приложение использовалось для демонстрации использования базовых и композиционных функциональных блоков IEC61499 в симуляторе реальной системы;
  • приложение “оркестр”: оно демонстрировало мощь и гибкость IEC61499 в условиях реального мира.

Общий вывод по результатам тестирования показал следующее: реализация в ISaGRAF 5 стандарта IEC61499 позволяет использовать его для построения распределенных приложений в системах с большим числом контроллеров, давая в руки разработчиков такое очень мощное и гибкое программное средство, каким является ISaGRAF. На сегодняшний день в мире не существует другого аналогичного по своей функциональности средства программирования распределенных приложений в среде контроллеров.

Более подробное описание см. Julien Chouinard, An IEC 61499 configuration with 70 controllers; challenges, benefits and a discussion on technical decisions, http://www.icstriplex.ca/pages/documentation/ETFA07_SS1_Final17Oct2007.pdf

 

Мой блог находят по следующим фразам