Struktura systemu wizualizacji

Transkrypt

1 Wizualizacja - cele alarmy z instrukcjami ich usuwania zanalizowane dane wykresy animowane ekrany raporty zmiany nastaw korekty pracy systemu usuwanie awarii Struktura systemu wizualizacji czesć sprzetowa: komputery PC, sterowniki PLC, panele operatorskie oraz aparatura pomiarowa i sieciowa. czesć programowa: srodowisko systemu operacyjnego, oprogramowanie narzedziowe do tworzenia aplikacji typu MMI (Man - Machine - Interface) lub SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), programy komunikacyjne. 1

2 SCADA Jest to oprogramowanie wykorzystywane do zbierania danych ze sterowanego procesu i przesyłające je do centralnego komputera, w którym są wykorzystywane do zarządzania i sterowania. Podstawowe funkcje oprogramowania SCADA wizualizacja pracy procesu na obrazie synoptycznym, wybór i zadawanie parametrów technologicznych, sterowanie automatyczne, zdalne sterowanie węzłami technologicznymi, alarmowanie o awariach i przekroczeniach parametrów technologicznych. 2

3 System sterowania, zarządzania i archiwizacji danych SCADA Podstawowe wymagania stawiane systemom wizualizacji obiektowe, zintegrowane środowisko informatyczne, otwarte na współpracę z róŝnymi systemami i aplikacjamią, obsługa urządzeń pomiarowo kontrolnych z róŝnymi protokołami komunikacyjnymi i monitoring komunikacji, skalowalność tj. moŝliwość rozbudowy sprzętowej i programowej bez konieczności dokonywania istotnych zmian w istniejącej strukturze urządzeń i programu, moŝliwość rejestracji, archiwizowania i raportowania, łączność z bazami danych z moŝliwością dynamicznych zmian konfiguracji (on line), ochrona przed nieuprawnionym dostepem oraz moŝliwość nadawania uprawnien na róŝnych poziomach. 3

4 Rozpowszechnione programy do tworzenia systemów wizualizacji FixDynamics firmy Intellution Wizcon firmy PC Soft International Ltd Genie firmy Advantech InTouch firmy Wonderware Asix firmy Askom LabVIEW firmy National instruments InTouch co to jest? pakiet do wizualizacji procesów przemysłowych, elastyczne narzędzie do: graficznego odwzorowania procesu zbierania danych z procesu alarmowania sterowania 4

5 InTouch Charakterystyczne cechy Graficzne tworzenie aplikacji Monitorowanie awarii urządzenia Korzystanie ze zmiennych zdalnych Archiwizacja danych MoŜliwość budowy aplikacji sieciowych Szybka komunikacja ze sprzętem PLC Graficzne tworzenie aplikacji obiektowa grafika, wiele rodzajów połączeń animacyjnych, Gotowe obiekty graficzne dla przemysłu - przełączniki, lampki, regulatory i t.p., generator nowych inteligentnych obiektów, moŝliwość wykorzystania wielu gotowych elementów (kontener ActiveX). 5

6 Monitorowanie awarii urządzenia alarmy ze względu na wartość zmiennej, jej odchylenie od wartości zadanej lub szybkość zmian, zbieranie danych o alarmach na dysk lub drukowanie, potwierdzanie alarmów, animacja obiektów w zaleŝności od warunków obiektowych, zestawienia aktywnych alarmów i historii. Korzystanie ze zmiennych zdalnych MoŜna korzystać z oddalonych źródeł danych bez konieczności tworzenia zmiennych lokalnych. Zmienne zdalne mogą być powiązane z większością źródeł Wejścia/Wyjścia (za pomocą protokołu DDE lub SuiteLink) 6

7 Archiwizacja danych logowanie zmian wartości zmiennych, wykresy przedstawiające dane historyczne i bieŝące zmiany, 16 pisaków na jednym wykresie, wykres wtopiony w ekrany animacyjne, eksport danych do baz danych i Excela. Szybka komunikacja ze sprzętem PLC ponad 600 programów komunikacyjnych (w tym Siemens, Modicon, GE Fanuc, Allen Bradley), moŝliwość stworzenia własnego drivera, otwarte protokoły komunikacyjne: SuiteLink, DDE, fastdde, NetDDE, moŝliwość połączenia InTouch a z innymi programami Windows. 7

8 DDE - Dynamiczna wymiana danych (Dynamic Data Exchange - Microsoft) Protokół przesyłania danych między współbieŝnie pracującymi aplikacjami klient serwer. Aplikacja serwera udostępnia dane i przyjmuje Ŝądania przesyłania danych, wysyłane przez inne aplikacje. Aplikacje wysyłające Ŝądania nazywane są klientami. Protokoły: FastDDE, NetDDE FastDDE umoŝliwia upakowanie wielu komunikatów w pojedynczy komunikat DDE. Upakowanie zwiększa efektywność oraz szybkość komunikacji. NetDDE pozwala na komunikowanie się za pomocą sieci lokalnych i złączy szeregowych. 8

9 Protokół Wonderware SuiteLink zaprojektowany do zastosowań przemysłowych dla przesyłania cyklicznie duŝych ilości danych, oparty o TCP/IP, działa w systemie operacyjnym Windows NT, kompatybilny z OPC, z wbudowanymi mechanizmami kontroli wydajności (Win NT monitor wydajności). Klient-serwer Jest to architektura systemu komputerowego, która umoŝliwia korzystanie z serwerów baz danych lub aplikacji. Zadania serwera: jest przechowywanie danych, przyjmowanie zgłoszeń świadczenie usług na rzecz klientów, Klient: zgłaszają się do serwera z konkretnymi zapytaniami i oczekują odpowiedzi. Zalety architektury klient - serwer: jest to, Ŝe przez sieć przesyłane są tylko odpowiedzi na konkretne pytania, a nie całe pliki lub aplikacje. 9

10 IT Mechanizm komunikacji InTouch a ze sterownikami Excel PC SuiteLink sieć IT PC SuiteLink GEF Siemens GEF ABB GE Fanuc Siemens ABB Mechanizm współpracy InTouch a ze sterownikiem S7 i wymiana danych z obiektem Poziom 1 Poziom 2 Obiekt InTouch Kanał Kep Server komunikacyjny PC DDE Sterownik S

11 Współpraca InTouch a ze sterownikiem S7: Poziom 1: sterowanie obiektem (procesem) w czasie rzeczywistym, zbieranie danych. Poziom 2: wizualizacja procesu komunikacja sterownika z programem wizualizacyjnym za pośrednictwem drivera komunikacyjnego KepServer. Lista zmiennych Jest to baza danych zawierająca bieŝące wartości wszystkich zmiennych wykorzystywanych przez aplikację. KaŜda zmienna musi mieć przyporządkowaną nazwę i typ. Dopuszczalna liczba zmiennych zaleŝy od wersji oprogramowania (wersja pełna: do zmiennych). 11

12 Typy zmiennych InTouch umoŝliwia wykorzystanie dwóch typów zmiennych: Zmienne własne typu pamięciowego wykorzystywane wewnątrz aplikacji InTouch. Zmienne globalne typu I/O wymieniane z innymi aplikacjami. Zmienne typu pamięciowego Memory Discrete - Wewnętrzna zmienna dyskretna o wartości 0 (False, Off) lub 1 (True, On). Memory Integer 32 bitowa zmienna całkowita ze znakiem. Memory Real Zmienna typu rzeczywistego o wartościach z zakresu +/ 3.4* Memory Message Zmienna tekstowa o długości do 131 znaków. 12

13 Zmienne typu I/O Obsługują wymianę danych (odczyt i zapis) ze sterownikami PLC, komputerami sterującymi procesami oraz stacjami sieciowymi. Wykorzystują protokół DDE lub Wonderware SuiteLink. KaŜda zmiana wartości zmiennej I/O powoduje natychmiastową aktualizację tej zmiennej w aplikacjach w których jest ona wykorzystywana. Rodzaje zmiennych I/O I/O Discrete - Wewnętrzna zmienna dyskretna o wartości 0 (False, Off) lub 1 (True, On). I/O Integer 32 bitowa zmienna całkowita ze znakiem. I/O Real - Zmienna typu rzeczywistego o wartościach z zakresu +/ 3,4*

14 Konwencja adresowania w DDE Dane w programie komunikacyjnym identyfikowane są poprzez podanie nazwy, składającej się z trzech składników: nazwy aplikacji, nazwy tematu, nazwy elementu. InTouch łączy nazwę aplikacji i tematu w jedną całość nazwę dostępu. W celu uzyskania danych z innej aplikacji program klienta otwiera kanał komunikacyjny do programu servera. Aby InTouch mógł odczytać dane z innej aplikacji musi znać nazwę aplikacji dostarczającej dane, nazwę tematu wewnątrz aplikacji oraz nazwę elementu w obrębie tematu. Dodatkowo naleŝy określić typ danych: dyskretne, całkowite, rzeczywiste lub tekstowe. 14

15 Nazwy dostępu w InTouch u Dla zmiennych typu I/O naleŝy określić nazwę dostępu. Nazwa dostępu zawiera informacje wykorzystywane do komunikowania się z innym źródłem danych We/Wy. Konfiguracja komunikacji pomiędzy InTouch em a PLC InTouch komunikuje się ze sterownikami PLC za pośrednictwem programów komunikacyjnych. Program komunikacyjny automatycznie obsługuje wymianę informacji do i z PLC. NaleŜy skonfigurować: komunikację pomiędzy programem komunikacyjnym a PLC Komunikację pomiędzy programem komunikacyjnym a InTouch em. 15

16 Monitorowanie statusu wymiany danych Za pośrednictwem programu komunikacyjnego moŝna nadzorować stan komunikacji: Programu komunikacyjnego ze sterownikiem PLC InTouch a z programem komunikacyjnym Połączenia animacyjne Zdefiniowanie połączeń animacyjnych umoŝliwia zmianę wyglądu (barwa, przesuwanie, migotanie, dźwięki..) obiektu lub symbolu graficznego, w celu zobrazowania zmian wartości zmiennej. Np. pompa moŝe mieć kolor czerwony gdy jest wyłączona, a zielony podczas pracy. 16

17 Rodzaje połączeń animacyjnych W InTouch u dostępne są dwa rodzaje połączeń: połączenia dotykowe pozwalają uŝytkownikowi wprowadzać dane do systemu (przyciski, suwaki,..), połączenia wyświetlające przedstawiają informacje wyjściowe systemu (kolor wypełnienia, migotanie obiektu,..). Skrypty Dają moŝliwość wykonywania poleceń oraz operacji logicznych w zaleŝności od spełnienia określonych kryteriów. UmoŜliwiają utworzenie szeregu zautomatyzowanych funkcji systemowych Są sterowane zdarzeniami. Język skryptowy wzorowany jest na Visual Basic. 17

18 Struktura sys. ster. i wiz.kotlowni w fabryce AMICA Wronki S.A. (1/3) Wizualizacja pracy kotla (2/3) 18

19 (3/3) System automatyki kotlowni zbudowano bazujac na sterownikach Simatic S7-300 firmy Siemens. Do wizualizacji pracy kotlowni zostal wykorzystany program InTouch 7.0 pracujacy na komputerze PC z zainstalowanym systemem Windows NT 4.0. System sterowania w Zakładach Azotowych Kędzierzyn (1/4) Instalacje kwasu azotowego wyposazono w komputerowy system sterowania i pomiarów oparty o sterowniki GE Fanuc i InTouch. Proces wytwarzania kwasu azotowego na tej instalacji polega na utlenianiu mieszaniny amoniakalno - powietrznej w obecnosci katalizatora platynowego,w celu otrzymania tlenków azotu, które nastepnie sa wymywane woda w kolumnie absorbcyjnej dajac w efekcie okolo 60 procentowy kwas azotowy. Kwas ten jest nastepnie uzyty na kolejnych instalacjach do produkcji nawozów azotowych. 19

20 (2/4) Charakterystyka systemu: komunikacja z siecią 10 sterowników GE Fanuc, po dwóch niezaleŝnych kanałach transmisyjnych: GENIUS i ETHERNT 3 stanowiska InTouch a monitorują i sterują kolumną do wytwarzania kwasu azotowego. (3/4) System realizuje m.in.: Wizualizację procesu, Uklady regulacji (stalowartosciowe, stosunku, kaskadowe), Sterowania cyfrowe (pompy, wentylatory, zawory), Programy blokad, Obliczenia, Sumowanie czasu pracy urzadzen technologicznych... 20

21 Ekran synoptyczny instalacji kwasu azotowego (4/4) Wizualizacja w hotelu (1/2) 21

22 (2/2) Stanowisko komputerowe znajduje sie w recepcji Tablice synoptyczne pozwalaja na przegladanie temperatur w kazdym pomieszczeniu. Istnieje mozliwosc ustawienia wartości zadanej temperatury, z poziomu kaŝdego pomieszczenia. Wizualizacja procesu w reaktorze chemicznym 22

23 Ekran systemu sterowania wytlaczarką (1/4) (2/4) Wytlaczarka do PVC sterowana jest sterownikiem GE Fanuc z jednostka centralna CPU 331 oraz komputerem przemyslowym, w którym zastosowano oprogramowanie wizualizacyjne InTouch. 23

24 (3/4) System posiada: 80 wejsc cyfrowych, 48 wyjsc cyfrowych, 4 wejscia analogowe obslugujace, dzieki zastosowaniu 4 krotnej multipleksacji, pomiary 16 wielkosci 4 wyjscia analogowe (4/4) Komputer obsluguje komunikacje z operatorem : umoŝliwia zalaczanie i wylaczanie urządzen linii wytlaczarkowej, umoŝliwia wprowadzanie wartosci zadanych i odczyt wartosci rzeczywistych, rejestruje w cyklu 1 i 8 godzinnym wybrane parametry procesu, rejestruje stany awaryjne i zaklócenia, umoŝliwia korzystanie z recept produkcyjnych. 24

25 System z redundancją Dwa sterowniki i dwie stacje operatorskie; Oba sterowniki wykonują ten sam program; Tylko jeden oddziałuje na moduły wyjściowe; Po kaŝdym przebiegu programu następuje synchronizacja danych - rejestry ze sterownika aktywnego są przepisywane do zapasowego; Sterownik zapasowy jest stale gotowy do przejęcia sterowania. 25