Building Automation Software Solutions

Building Automation Software Solutions Warszawa 2012 1

Spis treści 1. Wstęp... 3 2. Standard OPC... 4 3. OPC Unified Architecture (OPC UA)... 6 4. BACnet.... 8 6. Genesis64 jako 64-bit system SCADA wykorzystujący standard OPC UA i BAcnet.... 8 6. Opis poszczególnych komponentów systemu Genesis64... 11 6.1 Workbench... 12 6.2 GraphWorX64... 13 6.3 AlarmWorX64... 17 6.4 TrendWorX64... 21 6.5 EarthWorX... 23 6.6 WebHMI... 25 6.7 GridWorX... 26 6.8 ScheduleWorX64... 26 8. Podsumowanie... 28 2

1. Wstęp Czy jest to tylko pojedynczy budynek czy cały kampus, wyzwania są takie same: zarządzanie wieloma systemami komunikującymi się różnymi protokołami. Rozwiązania ICONICS dla automatyki budynkowej zapewniają łatwy dostęp do kontroli i zarządzania kluczowymi parametrami w ramach scentralizowanego interfejsu użytkownika. Zintegruj swoje systemy oświetlenia, energetyczne, bezpieczeństwa, HVAC, przeciwpożarowe oraz bezpieczeństwa. Integracja istniejących systemów automatyki w budynku dzięki wykorzystaniu jednego webowego interfejsu użytkownika. Wyobraź sobie, korzystanie w pełni zintegrowanego rozwiązania dla automatyki budynkowej do monitorowania systemów od wszystkich głównych dostawców. ICONICS zapewnia jednolity system do zarządzania i wizualizacji powiadomień alarmowych, danych historycznych czy systemów sterowania. W obecnych czasach od obsługi budynku wymaga się ekonomicznej eksploatacji oraz zarządzania. Efektywne zarządzanie obiektem oznacza, że firma może skoncentrować się na swojej podstawowej działalności, zwiększając zyski poprzez obniżenie kosztów operacyjnych. Nowoczesne system BMS/SCADA umożliwia pełną wizualizację i kontrolę wszystkich systemów w budynku. Bardzo popularna w ostatnim czasie jest także możliwość zdalnego sterowania/monitorowania obiektem poprzez przeglądarkę internetową czy urządzenia przenośnie. Kwestią kluczową jest także gromadzenie danych archiwalnych. Nie mniej istotne pozostaje późniejsze przedstawienie tych zmian w postaci wykresów, czy raportów dobowych, miesięcznych, czy też rocznych. Oprogramowanie zatem powinno skutecznie archiwizować dane, a także cechować się funkcjami pozwalającymi na łatwe ich wyszukiwanie. Dla zapewnienia bezpieczeństwa ważne jest także generowanie informacji o stanach alarmowych i awaryjnych. Do poprawy komfortu pracy operatora przyczyni się zaawansowane funkcja alarmowania i powiadamiania z konfigurowalną liczbą obszarów alarmowych, filtrowaniem alarmów oraz ich zdalnym zarządzaniem, powiązanie stanów alarmowych z obrazem z kamer video. System BMS ze względu na bezpieczeństwo powinien także cechować się zaawansowanym system ochrony dostępu, umożliwiającym przypisanie indywidualnych uprawnień dla każdego użytkownika. Przydatną funkcją może okazać się weryfikacja podpisu elektronicznego przy każdej próbie zmiany parametrów sieci i ręcznym sterowaniu. Nowoczesne systemy BMS cechują się również zaawansowanymi możliwościami sieciowymi oraz funkcją pozwalającą na przeprowadzenie konfiguracji w trybie on-line umożliwiające zmianę konfiguracji/parametrów bez konieczności przerywania pracy systemu. Rynek w zakresie systemów BMS/SCADA jest bardzo obszerny, jednak większość systemów opartych jest na 32-bit architekturze. Obecnie systemy zarządzania muszą łączyć dane z różnych infrastruktur i przekazywać je jednocześnie wielu użytkownikom. Wynika to z konieczności ciągłej analizy i wizualizacji danych w czasie rzeczywistym. Architektura 64-bitowa już od dawna ma zastosowanie w superkomputerach oraz maszynach w firmach i ośrodkach naukowych, gdzie potrzebna jest znaczna moc obliczeniowa i niezawodna wymiana informacji. Powoli ta technologia zaczyna w końcu być także wykorzystywana w sektorze automatyki budynkowej. 3

2. Standard OPC OPC jest otwartym standardem komunikacyjnym stosowanym w automatyce budynkowej i systemach informatycznych wyższych warstw (biznesowej/zarządzania) przedsiębiorstw przemysłowych. Interoperacyjność aplikacji jest zapewniona dzięki utworzeniu i utrzymywaniu specyfikacji otwartych standardów. W przeszłości OPC było skrótem, którego rozwinięcie brzmiało OLE to Process Control. OLE (Object Linking and Embedding) jest technologią opracowana przez Microsoft i powszechnie stosowaną w aplikacjach pracujących pod kontrolą systemu Windows, bazującą na technologii COM (Component Object Mode) oraz DCOM (Distributed Component Object Model) czyli jej odmianą sieciową. Utrzymaniem i rozwojem standardu zajmuje się OPC Foundation. OPC powstał i został tak zaprojektowany, aby łączyć aplikacje bazujące na systemach operacyjnych ogólnego stosowania (np. Windows) ze sprzętem i oprogramowaniem aplikacyjnym automatyki przemysłowej (urządzenia procesowe), nadzorującym i sterującym procesem technologicznym. Jest to otwarty standard komunikacji, który pozwala używać jednolitych metod dostępu i opisu danych (interfejsu) dla procesu technologicznego. Metody te są niezależne od typu oraz źródła danych. OPC jest jednym z najpopularniejszych sposobów przekazywania informacji w aplikacjach warstwy procesowej i operacyjnej. Jego implementacje można znaleźć w większości popularnych systemów typu BMS/SCADA. Istnieje wiele różnych serwerów komunikacyjnych, które pozyskują dane z różnych urządzeń a następnie udostępniają je przy pomocy standardu OPC. Przeanalizujmy poniższy przykład: Rys. 2.1 Schemat realizacji odczytu wartości temperatury przez klienta OPC Rysunek przedstawia schemat przykładowej realizacji odczytu przez klienta OPC wartości temperatury z rurociągu. Oprócz samej wartości fizycznej temperatury przekazywana jest również informacja na temat jakości (Quality Good/Bad) oraz wartość stempla czasowego (na rysunku TimeStamp) pozwalającego na identyfikację dokładnego czasu pomiaru temperatury. Klient nie musi znać protokołu komunikacyjnego konkretnego sterownika (PLC), na rysunku oznaczonego jako protokół X. Podobnie w przypadku potrzeby pozyskania danych z innych urządzeń (Device1, Device 2) - klient nie ma potrzeby znać dokładnych parametrów obsługi danego protokołu, dane zostaną odczytane bezpośrednio z serwera OPC obsługującego te urządzenia. Komunikacja z serwerami OPC odbywa się zazwyczaj po sieci komputerowej (TCP/IP). 4

Technologia OPC definiuje interfejsy przeznaczone do komunikacji z urządzeniami przemysłowymi, umożliwia to uniezależnienie oprogramowania monitorującego od konkretnego producenta sprzętu. Technologie COM/DCOM dostarczają zarówno infrastrukturę jak i środowisko programistyczne dla tworzenia i rozwoju oprogramowania. Najważniejsze kategorie objęte specyfikacjami OPC: -OPC DA (ang Data Access) zapewnia swobodny dostęp do aktualnych danych procesowych czasu rzeczywistego. Poprzez OPC DA do serwera OPC kierowane są zapytania o aktualne wartości zmiennych procesowych. -OPC HDA (ang. Historical Data Access) zapewnia dostęp do danych archiwalnych, np. w celu tworzenia trendów. Klient uzyskuje dostęp do zarchiwizowanych danych (np. odczytów z urządzenia) poprzez zgłaszanie zapytań do serwera OPC HDA. -OPC A&E (ang. Alarms & Events) daje możliwość generowania przez serwer - po stronie klienta - rodzaju przerwań informujących o występujących w procesie zdarzeniach i stanach alarmowych. - OPC Security pozwala na dodatkowe - niezależne od mechanizmów wbudowanych w DCOM podniesienie poziomu bezpieczeństwa dostępu do danych procesowych publikowanych przez serwer OPC poprzez uwierzytelnienie i autoryzacje klienta. -OPC UA (ang. Unified Architecture) zbiór kilkunastu dokumentacji w których zawarte są specyfikacje określające komunikację pomiędzy różnymi typami systemów i urządzeń, bazujących na standardach dla Internetu z grupy WS-. 5

3. OPC Unified Architecture (OPC UA) OPC UA jest następcą technologii OPC i jego podstawowe przeznaczenie pozostaje nie zmienione: udostępnianie danych w standardowy sposób. OPC Unified Architecture (OPC UA) łączy funkcjonalności znane z poprzednich wersjach OPC, takie jak OPC DA, OPC HDA, OPC A&E oraz dodatkowo wprowadza nowe funkcjonalności tzw. metody, czy zdarzenia historyczne. Nie ma konieczności aby każda aplikacja wykorzystująca OPC UA musiała wspierać wszystkie funkcje opisane w specyfikacjach definiujących technologię OPC UA, np. sterownik z zainstalowanym serwerem OPC UA, z racji ograniczonej pamięci nie musi udostępniać danych historycznych, a jedynie wpierać funkcje szyfrowania danych. Podobnie sytuacja występuje w przypadku oprogramowania typu klient OPC UA, w związku z tą różnorodnością oraz dbając o to użytkownicy tej nowej technologii mogli lepiej dobrać współpracujące ze sobą aplikacje, standard OPC UA wprowadza tzw. profile. Profile definiują zbiory funkcjonalności wchodzących w skład specyfikacji OPC UA. Umożliwiają one lepszą wymianę informacji pomiędzy dostawcami rozwiązań a ich użytkownikami. Dostawca deklaruje, jakie profile są wspierane przez jego produkt, a użytkownik może wskazywać, dla jakich profili on potrzebuje wsparcia. Informacje na temat wspieranych profili są także wymieniane podczas połączenia pomiędzy aplikacjami wykorzystującymi OPC UA, co daje możliwość odrzucania połączeń pomiędzy aplikacjami, które nie są w stanie współpracować. Nawiązując do rysunku 4. Możemy zakładać, że wraz z aktualnie mierzoną temperaturą chcielibyśmy uzyskać informację o alarmie gdy temperatura przekroczy określoną wartość maksymalną lub spadnie poniżej zadanego minimum. Przed wprowadzeniem OPC UA do wykorzystania danych w aplikacji klienta konieczne było zastosowanie dwóch interfejsów: OPC DA i OPC A&E oraz odpowiadających im przestrzeni adresowych. Zatem aplikacja, chcąc uzyskać dostęp do informacji o aktualnej temperaturze, nawiązywała połączenie z serwerem OPC DA oraz oddzielne połączenie z OPC A&E, tak aby uzyskać dane o alarmach. OPC UA łączy te dwie oddzielne przestrzenie adresowe w jedną, tak aby klient poruszając się w jednej przestrzeni adresowej, mógł zlokalizować zmienne i alarmy dotyczące przetwornika temperatury. Dodatkową funkcją wprowadzoną w najnowszej specyfikacji jest również możliwość przypisania urządzenia do stworzonego przez nas obszaru, np. Budynek A instalacja ozonowania OPC Unified Architecture (OPC UA) jest solidnym, bezpiecznym i skalowalnym protokołem komunikacyjnym bazującym na sukcesach technologii COM/DCOM. OPC-UA pozwala na współpracę najlepszych w swojej klasie systemów opartych na danych czasu rzeczywistego, historycznego i systemów zarządzania alarmami. Pozwala to integrację danych wprost z hali produkcyjnej z danymi biznesowymi. Do każdego systemu, który obecnie wykorzystuje komunikacje OPC może zostać łatwo dodany OPC-UA, nadając istniejącemu systemowi nową funkcjonalność wykorzystywania w pełni usług internetowych, które w znacznym stopniu usprawnią komunikację. Podstawowymi cechami wyróżniającymi technologię OPC UA od OPC są: Niezależność od platformy - klasyczne OPC jest oparte na technologii DCOM firmy Microsoft, natomiast standard OPC UA może wykorzystywać różne technologie i platformy programistyczne takie jak: JAVA,.Net, ANSI C Skalowalność - dopiero standard OPC UA może być używany w systemach o różnej wielkości i różnym stopniu komplikacji - od wbudowanych systemów po systemy nadzorujące pracę całego przedsiębiorstwa. Bezpieczeństwo - klasyczne OPC tylko w ograniczonym stopniu dba o bezpieczeństwo danych. W OPC UA wprowadzone zostały mechanizmy oparte na zaleceniach organizacji W3C - np. autoryzacja użytkowników, szyfrowanie czy wymiana cyfrowych certyfikatów bezpieczeństwa. 6

Przestrzeń adresowa w OPC UA wprowadzono jednolitą przestrzeń adresową dla specyfikacji DA, A&E i HDA. Klasyczne OPC charakteryzuje się brakiem zunifiokowanej przestrzeni adresowej. Niezawodność transmisji - klasyczne OPC dopiero z pewnym opóźnieniem dostarcza nam informacje o przerwaniu połączenia, natomiast nowy standard OPC UA posiada mechanizmy diagnostyczne, keep-alive, czy buforowanie danych w przypadku przerwania połączenia i szybki mechanizm przywracania łączności. Inne modele danych - OPC UA w przeciwieństwie do klasycznego OPC, przewiduje obsługę innych modeli danych np. EDD ( Electronic Device Description), posiada również zaawansowane możliwości umożliwiające prezentowanie danych złożonych i modeli procesu leżącego poniżej. 4. BACnet BACnet jest protokołem komunikacyjnym dedykowanym do sieci automatyki budynkowej. Został stworzony pod auspicjami Amerykańskiego Związku Inżynierów HVAC ASHRAE. Powodem utworzenia BACnet było stworzenie standardu w komunikacji pomiędzy urządzeniami różnych producentów i systemów. BACnet pozwala użytkownikom instalacji na maksymalną elastyczność instalacji przy jednoczesnej redukcji kosztów. Zapewnione jest to dzięki utworzeniu systemu w pełni zintegrowanego, choć mogącego składać się z urządzeń różnych producentów. BACnet umożliwia pełną współpracę takich podsystemów budynkowych jak HVAC/R, oświetlenie, PPOŻ, kontrola dostępu, SSWiN. BACnet umożliwia również używanie jednej stacji roboczej do zarządzania systemem złożonym z urządzeń wielu producentów, co znacznie wpływa na obniżenie kosztów instalacji. BACnet może być zastosowany w każdym budynku, niezależnie od jego wielkości. System BACnet świetlnie sprawdzi się zarówno w bardzo małych instalacjach, składających się z kilku urządzeń jak również w bardzo dużych, skomplikowanych instalacjach. Protokół BACnet odnosi się do wszystkich poziomów systemu - od stacji roboczych, poprzez kontrolery sieciowe i routery, kontrolery wykonawcze, aż po czujniki. System zgodny z BACnet zapewnia na każdym poziomie spójność i pewność prawidłowej współpracy wszystkich urządzeń. System nie posiada dodatkowych gateway'ów lub driverów komunikacyjnych które mogą znacznie spowalniać pracę całości systemu lub ograniczać wymianę informacji pomiędzy wybranymi segmentami systemu. 7

5. Genesis64 jako 64-bit system BMS/SCADA wykorzystujący standard OPC UA i BACnet Ze względu na konwergację 64-bitowych,wielordzeniowych i wieloprocesorowych systemów komputerowych, wdrażanie nowych 64-bitowych systemów operacyjnych Windows i zapotrzebowanie na inne 64-bitowe aplikacje, firma ICONICS wprowadziła na rynek również 64-bit system BMS/SCADA - GENESIS64. Technologia 64-bitowa została z sukcesem przyjęta przez wielu producentów sprzętu i oprogramowania. Kiedy pojawiły się systemy 32-bitowe, wydawało się, że do typowych zastosowań komputerów PC to więcej niż potrzeba. Wkrótce jednak koszt pamięci spadły, co umożliwiło szersze wykorzystanie wyższego bitowego przetwarzania.64-bitowe procesory, w tym AMD i Intela, znajdują się w najnowszych produktach wszystkich głównych dostawców. 64-bitowa architektura zwiększa wydajności pamięci do 264 adresów, co odpowiada 16 eksabajtów (ponad 17 miliardów gigabajtów) pamięci RAM. Obecnie większość oprogramowania, w tym wiele wykorzystywanego w automatyce budynkowej, zaprojektowane jest w oparciu o 32-bitowy, a nie 64-bitowego kod. Praca 64 bitowej aplikacji wielozadaniowej, wykorzystującej znaczne zasoby pamięci i wymagająca dużej prędkości i niezawodności działania, będzie dużo bardziej efektywna w stosunku do wszelkich 32-bitowe jej odpowiedników. 64-bitowa architektura zwiększa wydajność pamięci do 264 adresów, co odpowiada 16 eksabajtów (ponad 17 miliardów gigabajtów) pamięci RAM. Trend potwierdzający coraz większe zainteresowanie użytkowników architekturą 64-bit przedstawia poniższy wykres: Rys. 5.1 Wykorzystanie architektury 64-bit 8

Genesis64 to pierwsze na świecie 64-bit rozwiązanie zaprojektowane do współpracy z najwyższym poziomem zgodności z BACnet - B-AWS Advanced Workstation Device Profile. GENESIS64 to zestaw narzędzi wykorzystujących najnowocześniejsze rozwiązania Microsoft, w zakresie: 64-bit technologii wieloprocesorowa, naturalnych interfejsów użytkownika z wykorzystaniem multi-touch, sprzętowej akceleracja grafiki 3D i 2D, alarmowania, planowania i długoterminowej archiwizacji danych. Korzyści z wdrożenia Genesis64 obejmują: Współpraca w przyszłości z dowolną aplikacją 64-bit Oszałamiająca wizualizacja 2D/3D przy wykorzystaniu Microsoft WPF i Silverlight Skalowalność do milionów zmiennych i setek serwerów Szybki podgląd aktywów za pomocą BING-Maps dzięki GEO-SCADA WEBHMI- zobacz dane zawsze i wszędzie na dowolnej platformie sprzętowej. Wizaualizacja alarmów, trendów i danych historycznych Podgląd alarmów i zdarzeń z dowolnego systemu automatyki budynkowej Nowa Asset Technology do mapowania obiektów BACnet Wydajny moduł zaplanowanych zdarzeń dla każdego kontrolera BACnet Szybki podgląd trendów z każdego zaawansowanego kontrolera BACnet Automatyczne wykrywanie urządzeń BACnet sterujących obiektem w każdej sieci sterowania Nowy zintegrowany system wykrywania i diagnostyki uszkodzeń - Fault Detection and Diagnostics Technology BACnet, OPC, OPC-UA, SNMP, SQL i Web Services Pełna redundancja Oszczędność czasu dzięki WEB-based narzędziu konfiguracji Workbench Inne funkcje systemu obejmują nową technologię wykrywania i diagnostyki usterek (FDD), która pomaga przewidzieć zużycie energii oraz nieprawidłowości sprzętu oraz przedstawia zalecenia co do najlepszych działań naprawczych. FDD w połączeniu z nowym AssetWorX, to zupełnie nowa oparta na czasie rzeczywistym obiektowa technologia, która sprawia że ICONICS Genesis64 jest najpotężniejszą zintegrowaną platforma BAS dostępną obecnie na rynku. GENESIS64 to pakiet oprogramowania certyfikowany dla systemów Microsoft Windows 7, Windows Server 2012 i najnowszego systemu operacyjnego Microsoft Windows 8, korzystającego z prawdziwej technologii 64-bitowej AMD i Intela. Rozwiązania ICONICS zostały wdrożone na ponad 45000 obiektach na całym świecie. Rys. 5.2 Przykładowe wdrożenia rozwiązań ICONICS 9

Rozwiązanie ICONICS jest otwartą, niezależną od producentów sprzętu platformą do integracji wszelkich systemów BAS opartych o BACnet, SNMP, Modbus, LonWorks, Web-Services, OPC lub OPC-UA, wykorzystywanych do zarządzania HVAC, centami danych, pomiarów elektrycznych, układów kogeneracji czy innych aplikacji budynkowych. Rys. 5.3 Rozwiązania ICONICS zapewniają pełną integracja różnych systemów i urządzeń. 10

6. Opis poszczególnych komponentów systemu Genesis64 W skład standardowej licencji ICONICS wchodzą 4 podstawowe komponenty: Workbench (zcentralizowane zarządzanie projektem), GraphWorX64 (interfejs graficzny), TrendWorX64 (trendy) oraz AlarmWorX64 (alarmy). Zmienne licencyjne są typu On-demand czyli wliczane do licencji są tylko te zmienne które są aktualnie wykorzystywane. W cenie licencji Genesis64 jest także Server OPC umożliwiający połączenie po Modbus Serial and Ethernet, SNMP, BACnet. Jest zawarta także jedna licencja WEBHMI64-DEVCAL umożliwiająca podgląd/sterowanie/modyfikacja projektu lokalnie /lub przez przeglądarkę internetową. Licencja ta obejmuje również szereg bardzo użytecznych funkcji: -ICONICS GridWorX - moduł odpowiedzialny za wyświetlanie i obsługę baz danych bezpośrednio przez operatorów; -ICONICS VideoControl wyświetlanie plików video bądź obrazu z kamer - ICONICS ScheduleWorX zaplanowany dziennik zdarzeń -ICONICS EarthWorX moduł odpowiedzialny za podgląd geograficznie rozproszonych aktywów Rys. 6.1 Komponenty oprogramowania Genesis64 Wszystkie dane z Genesis64 mogą być automatycznie zapisywane np. do bazy danych Microsoft SQL 2012 (jest ona dołączona na płycie instalacyjnej Genesis64 i jest automatycznie konfigurowana) a następnie na ich podstawie mogą być generowane analizy i raporty przy pomocy wbudowanych narzędzi bądź przy wykorzystaniu skryptów. 11

6.1 Workbench Workbench jest scentralizowanym środowiskiem opartym na sieci Web, wykorzystywanym do konfiguracji wszystkich komponentów wchodzących w skład GENESIS64. Może on także działać jako zaawansowany interfejs operatora do zarządzania usługami i wbudowanymi funkcjami czy do zarządzania wieloma projektami jednocześnie. Dzięki Workbench wszystkie czynności konfiguracje GENESIS64 można przeprowadzić za pomocą jednego narzędzia, pozwala to na szybszy rozwój i oszczędność kosztów podczas tworzenia dowolnej aplikacji. Rys. 6.2 Przykładowe okno aplikacji Workbench Najważniejsze funkcje: Zdalna konfiguracja Web W pełni konfigurowalny interfejs użytkownika Dostosowania Wstążki (w tym w trybie Runtime) Obsługa Zmian Online Styl Outlook paska nawigacyjnego Nawigacja Carousel i Pływające karty Wsparcie funkcji Load-On-Demand Obsługa wszystkich serwerów GENESIS64 Zarządzanie wyglądem Pełna obsługa SNMP Pack & Go - Prosta instalacja produktu Narzędzie to zapewnia również niezawodne i proste zarządzanie usługami GENESIS64, przez co Workbench jest interfejsem umożliwiającym użytkownikom uruchamianie i wstrzymywanie wszystkich GENESIS64 Service, monitorowanie poprawności działania poszczególnych komponentów aplikacji czy podgląd statystyk dowolnej usługi. 12

Workbench zawiera również bardzo przydatne funkcje zarządzania projektem takie jak: Szybkie wdrożenie projektu, dzięki Pack and Go Zarządzanie zmianami Globalne wyszukiwanie i zamian Statystyki projektu Monitoring Startu i Stopu Usług Zarządzanie pulpitem Konfiguracja zabezpieczeń Zarządzanie licencjami, redundancją czy bazami danych poprzez Workbench zachowuje możliwość korzystania z bezpiecznego logowania do zabezpieczonych konfiguracji. Konfiguracja alarmów, trendów, zabezpieczeń a nawet ekranów graficznych obywa się w samym Workbench, pozwala to uwolnić pełną centralizację konfiguracji. 6.2 GraphWorX64 GraphWorX 64 jest narzędziem graficznym wykorzystującym możliwości Windows Presentation Foundation (WPF) - technologii do tworzenia bogatych graficznie wizualizacji HMI i SCADA. Pozwala użytkownikom na budowanie w pełni skalowalnej grafiki wektorowej, która nie traci swoich szczegółów przy powiększeniu. GENESIS64 korzysta także z wyglądu i innych zintegrowanych aplikacji systemu Vista/Windows7, w tym menu narzędziowego zwanego Wstążką wykorzystywanego m.in w Microsoft Office 2007. Użytkownicy mogą szybko przeglądać galerie, które stanowią bogaty podgląd dostępnych działań. Na przykład, operator w trybie Runtime może dodać opcje przejrzystości / lub cienia do obiektów, poprzez wykonanie tylko kilku kliknięć.genesis64 w pełni uwalnia moc 64-bitowej technologii. Rys. 6.3 Wstążka narzędziowa GraphWorX64 W sercu GraphWorX64 znajduje się Windows Presentation Foundation (WPF), Silverlight i XAML, i to one są odpowiedzialne za zdumiewającą wizualizację danych. Możliwości WPF zarówno 2D jak i 3D pozwalają na dostarczenie w czasie rzeczywistym prawdziwych wizualizacji dając klientowi jedno z najbogatszych z dostępnych obecnie rozwiązań na świecie. Grafika 2D i możliwości Silverlight pozwalają wyświetlać wizualizacje stworzone w GraphWorX64 na różnych systemach operacyjnych w dowolnym miejscu na świecie za pomocą dowolnej przeglądarki internetowe Zaawansowane efekty graficzne, takie jak antyaliasing (zmniejszenie błędów zniekształceniowych) mapowanie przezroczystości i struktur ( wnikanie w obiekt) pozwalają na tworzenie wyrafinowanych i zaawansowanych grafik. GraphWorX64 oferuje również pełne wykorzystanie możliwości kart graficznych bazujących na platformie DirectX10. 13

Rys. 6.4 Przykłady wizualizacji 2D/3D przygotowanej w GraphWorX64 14

Niewątpliwą zaletą narzędzia GraphWorX64 jest możliwość bezpośredniego importu trójwymiarowych obiektów graficznych pochodzących z innych programów inżynierskich, np. 3DStudio, Inventor. COLLADA jest otwartym standardem do wymiany zasobów cyfrowych wykorzystywanym m.in. do graficznego odwzorowania w różnych poziomach szczegółowości instalacji i urządzeń, stanowi to klucz do zapewnienia użytkownikom łatwego tworzenia bogatych modeli 3D w GENESIS64. Ciekawostką może być także udostępnienie przez producenta technologii detekcji kolizji. Dzięki wbudowanej w GENESIS64 technologii możliwe jest odwzorowaniu na ekranie ruchu obiektów w wirtualnym otoczeniu. Dzięki temu rozwiązaniu jesteśmy w stanie wystarczająco wcześnie przewidzieć kolizję. Genesis64 zapewnia symulację i podgląd obiektów/urządzeń w pełnych 360. Dzięki zintegrowanej technologii Microsoft Silverlight, narzędzie ICONICS oferuje znaczną elastyczność wizualizacji w sieci, w tym: Lekkie plug-in z bardzo małym zużyciem pamięci Cross-Browser/Cross-Platform/Cross-Device Działanie w programie Internet Explorer, Firefox lub Safari bez dodatkowych instalacji Działanie na Windows / Mac Działanie na Windows CE / Mobile Zdalne konfigurowanie i zabezpieczenia Web projektu Zwiększenie prędkości ładowania i wydajności pracy Kreator Publikacji pozwala na tworzenie grafiki z obsługą Silverlight Ciekawostką jest także wbudowane wsparcie technologii Multitouch. Dzięki niej operatorzy mogą kontrolować, co dzieje się na ekranie dotykowym za pomocą palców. Na przykład użytkownicy mogą obracać obraz na ekranie wykonując okrężny ruch palcem, lub dotykając palcem ekran zastępować kliknięcie myszką. Rys. 6.5 Wsparcie technologii Multitouch w GraphWorX64 15

W celu przyspieszenia realizacji projektu producent udostępnia bogatą bibliotekę symboli graficznych, zarówno 2D jak i 3D. Użytkownicy mają możliwość szybkiego i efektywnego dodawania gotowych symboli i animacji grafiki do swoich projektów. Istnieje także możliwość pełnej edycji już stworzonych symboli. Rys. 6.6 Przykład symboli z biblioteki 3D dostępnej w GraphWorX64 GraphWorX64 pozwala również użytkownikom na stworzenie własnych grafik, również tych trójwymiarowych. Symbole 3D zostały stworzone dla wielu branż. Użytkownicy na pewno odnajdą interesujące ich narzędzia i materiały. Każdy moduł Biblioteki Symboli 3D Symbol podzielony jest na kategorie, dzięki czemu łatwo i szybko można znaleźć to, co jest potrzebne, zwiększając wydajność pracy. Genesis64 zawiera specjalnie przygotowany pakiet symboli dedykowanych branży automatyki budynkowej. 16

6.3 AlarmWorX64 AlarmWorX64 dostarcza informacji w czasie rzeczywistym o alarmach i wydarzeniach w całym przedsiębiorstwie (OPC A+E). AlarmWorX64 zawiera nowy 64-bitowy Serwer współpracujący z serwerami OPC-DA i OPC-UA. W pełni obsługuje zarówno 32 jak i 64-bitowe serwery OPC co czyni go jednym z najbardziej otwartych rozwiązań do zarządzania alarmami na rynku. Rys. 6.7 Przykładowe okno aplikacji AlarmWorX64 Producent wśród korzyści z użycia tego narzędzia wymienia: Łatwy w użyciu/spójny wygląd i obsługę przejrzysty interfejs i menu narzędziowe użytkownika Błyskawiczny rozwój projektu użycie wbudowanych galerii za pomocą jednego kliknięcia, Szybka konfiguracja dzięki scentralizowanemu środowisku pracy Zgodność ze standardami/solidna i bezpieczna platforma komunikacyjna dzięki OPC UA. 17

Narzędzie AlarmWorX64 składa się zasadniczo z trzech części: części konfiguracyjnej AlarmWorX64 Configurator, części do wyświetlania alarmów AlarmWorX64 Viewer oraz z AlarmWorX Serwer który komunikuje się z danymi czasu rzeczywistego, historycznymi zgodnymi z OPC-UA, OPC-AE, OPC-HDA. Rys. 6.8 Okno konfiguracyjne aplikacji AlarmWorX64 AlarmWorX64 Configurator bazuje na nowej generacji narzędziach oraz na części nowego oprogramowania GENESIS64 Unified Workbench. AlarmWorX64 Configurator umożliwia zdalne konfigurowanie i uruchomienie w programie Microsoft Internet Explorer nawet w środowisku użytkowanym przez kilku użytkowników AlarmWorX64 Configurator zapewnia: Zdalną konfigurację Elastyczność wyglądu i obsługi Definiowanie stanów alarmowych Grupowanie alarmów z określonych obszarów AlarmWorX64 Viewer umożliwia jednoczesny podgląd danych rzeczywistych I historyczne z tego samego serwera OPC-UA dzięki WPF lub przeglądarce Silverlight. Możemy obserwować dane z wielu źródeł i dodawać na bieżąco nowe funkcje wizualizacji, takie jak zmiana koloru, zaznaczenie kluczowych stanów alarmowych. Dzięki temu mamy lepszą analizę ważnych dla siebie danych i możliwość skutecznej reakcji w przypadku wystąpienia stanów alarmowych. 18

Dodatkowe nowe funkcje formatowania pozwalają wyszczególnić naprawdę ważne alarmy, filtrowanie alarmów może odbywać się zarówno po stronie serwera OPC-UA jak i po stronie klienta w postaci filtrowanych wykresów i siatek, grupowania wielopoziomowe i sortowania. Istnieje także możliwość korzystania z obrazów i hiperłączy w komórkach sieci i tłumaczenie surowych danych serwera. Rys. 6.9 Lista alarmów w AlarmWorX64 AlarmWorX64 Viewer zapewnia: Jednolity Unified WPF Control Technologie OPCUA Efekty wizualne (w tym gradienty kolorów i przezroczystości) Odczytywanie danych z wielu źródeł Wiele widoków tej samej zmiennej Alarmy zalogowane do bazy danych można sortować/filtrować i dopiero wtedy użyć do analizy. Historical Alarm Analysis/Reporting pozwala na łatwe tworzenie przefiltrowanych raportów, wykresów kołowych, wykresów bar i innych. Za pomocą jednego kliknięcia, można dowiedzieć się które alarmy występują najczęściej i sprawdzić, czy istnieją "miejsca ewentualnych trudności", a także mieć podgląd na czas i miejsce przestojów. AlarmWorX64 pozwala również na raportowanie alarmów w formie wykresów (standardowe lub konfigurowane przez użytkownika). Źródłem danych mogą być zarówno alarmy czasu rzeczywistego, alarmy zarejestrowane wcześniej lub połączenia obu typu tych alarmów. Alarm Report może być umieszczony w dowolnym miejscu na ekranie HMI/SCADA lub bezpośrednio w Workbench. Funkcje AlarmWorX64 są inspirowane rozwiązaniami Windows, zmiana graficznego interfejsu użytkownika może odbywać się poprzez zmianę widoku kolumn czy włączanie/wyłączanie pewnych funkcji wizualnych. 19

Rys. 6.10 Statystyki w AlarmWorX64 20

6.4 TrendWorX64 TrendWorX64 jest narzędziem dedykowanym do gromadzenia danych, logowania, tworzenia wykresów, raportów i analiz. Jest on zawarty w standardowym pakiecie GENESIS64 i umożliwia zapis informacji do dowolnej bazy danych OLEDB (np. Microsoft SQL Server 2008, Oracle, MySQL i innych). TrendWorX64 oferuje narzędzia potrzebne do wyznaczenia trendów i wykresów opartych na danych czasu rzeczywistego i historycznego z dowolnej relacyjnej bazy danych.trendworx64 jest zgodny z OPC HDA i i gwarantuje otwarte połączenia z każdym OPC/OPC UA źródłem danych, Wśród cech które są szczególnie warte uwagi należy wymienić: Korzystanie z grafiki wektorowej wykorzystanie technologii Windows Presentation Foundation pozwala dowolnie skalować grafikę wykresów i trendów, niezależnie od wielkości ekranu, zapewniając przy tym płynne animacje, Wysoka wydajność i wykresy 3D wykorzystanie sprzętowej akceleracji grafiki, Bardziej efektywne zarządzanie danymi dzięki rozwiązaniom opartym na 64-bit systemach, Zdalna konfiguracja poprzez internet pełna interakcja ze zdalną konfiguracją, Łatwy w użyciu/spójny wygląd i obsługa przejrzysty interfejs i menu narzędziowe użytkownika, szybkie dostosowywanie trendów, wykresów dzięki wbudowanej bogatej galerii stylów, Zapisywanie danych i konfiguracja w tym samym miejscu scentralizowane środowisko zarządzania, Dostępność wielu źródeł danych/jednoczesny dostęp do danych czasu rzeczywistego i danych historycznych dzięki wykorzystaniu technologii OPC-UA. Rys. 6.11 Przykład wykresów 2D i 3D w TrendWorX64 21

Podobnie jak moduł do alarmów, moduł odpowiedzialny za wizualizację przebiegów zmian składa się z TrendWorX64 Configurator oraz z TrendWorX64 Viewer. TrendWorX64 Configurator umożliwia grupowanie baz danych i rejestrowanie całych grup danych. Konfiguracja hierarchii organizacyjnej całej struktury i import tagów odbywa się szybko i prosto dzięki Tag Import Wizard. Integracja z systemem Windows Communication Foundation (WCF) według producenta pozwala użytkownikowi budować bardzo bezpieczne i niezawodne aplikacje trendów. W TrendWorX64 Viewer możemy wyświetlić swoje dane szybko i łatwo używając jednego z wbudowanych okien. Mamy również możliwość wyboru najbardziej odpowiedniego dla nas stylu : X/Y, logarytmiczny, kołowy, słupkowy i wiele innych. Producent zapewnia również możliwość stworzenia czytelną dla nas prezentacji danych poprzez wybór tła, koloru i stylu wykresu. Ciekawostką jest, iż konfiguracja może odbywać się także w trybie Runtime w celu szybkiej i łatwej wizualizacji najważniejszych w danym momencie informacji. Według producenta narzędzie to pozwala na zwiększenie efektywności i skalowalności, zoptymalizowanie wykorzystywanej pamięci i szybszy dostęp do danych. Rys. 6.12 Okno aplikacji TrnedWorX64 Viewer 22

Do logowania danych do bazy danych wykorzystywane jest TrendWorX64 Logger. Narzędzie umożliwia łatwą konfigurację zapisu danych do bazy danych SQL. Producent rekomenduje wykorzystywanie tego narzędzia do zapisu do 25.000 tagów na sekundę, może być on podłączony do TrendWorX Viewer jak do OPC DA. Następnie dane te mogą być wyświetlone w formie trendów wraz z dokładną analizą. Zagregowane dane mogą być wykorzystane w trybie Runtime do generowania trendów takich jak: licznik, średnia, minimum, maksimum, zakres. Dzięki monitorowaniu OPC Quality operatorzy mogą uzyskać dodatkowe informacje na temat procentowego udziału sygnału o dobrej i złej jakości. W aplikacjach w których istnieje potrzeba zapisu większej ilości danych, np. powyżej 100.000 zmiennych na sekundę, producent zaleca wykorzystania narzędzie Hyper Historian. 6.5 EarthWorX EarthWorX dostarcza w czasie rzeczywistym wizualizacji geograficznie rozproszonych aktywów takich jak fabryki, złóża ropy naftowej, umożliwia również np. śledzenie floty pojazdów. Technologia ICONICS' uniquesmartpin w innowacyjny sposób umożliwia wyświetlić status czy alarm urządzenia z dowolnej lokalizacji. Położenie geograficzne każdego obiektu może być odzwierciedlone przy użyciu cyfrowych map np. Bing Microsoft Maps. Rys. 6.13 EarthWorX wraz z SmartPins 23

Główne funkcjonalności: Możliwość połączenia wszystkich informacji geograficznych, Natychmiastowa Analiza Geograficzna, Łatwa interpretacja danych dzięki wykorzystaniu możliwości GIS (Geographic Information System), Integralność z GraphWorX64, Workbench, BizViz lub Windows Vista Gadget Objekty w EarthWorX mogą mieć różne konfiguracje, takie jak PushPins, TextPins czy SmartPins. PushPins może przekazywać podstawowe informacje o elemencie na mapie za pomocą różnych grafik, odpowiednich dla danej branży przemysłu czy rodzaju aplikacji. TextPins powodują iż, istotne informacje są zawsze dostępne. Informacje tekstowe które mogą być wyświetlone są w pełni konfigurowalne. Rys. 5.13 PushPins Spojrzenie na SmartPins umożliwia operatorom szybką identyfikację i reakcję na problemy. Za pomocą prostych schematów, zmiany kolorów i spójnego układu, SmartPins mogą być używane do pokazywania ważnych informacji, jak również istnieje możliwość dodania dynamicznych podpowiedzi i linków. Korzystanie z warstw możne także pozwolić na umieszczenie większej ilości szczegółów, widocznych po powiększeniu celu przez użytkownika. Rys. 5.14 SmartPins Ukrywanie i wyświetlanie odpowiednich SmartPins pozwala w sposób przejrzysty pokazać wszystkie istotne informacje bez potrzeby projektowania złożonych widoków. SmartPins pomagają zauważyć potencjalne problemy ze względu na geograficzne aspekty (np. ze względu na pogodę lub punkty dostępnego zasilania awaryjnego). Objekty EarthWorX są w stanie wykonać szereg działań, w tym : Uruchomić ekran GraphWorX64 Uruchomić inne operacje GENESIS64 Uruchomić aplikację Internet Explorer/Link do strony Uruchomić inne aplikacje systemu Windows Wyświetlić podpowiedzi Potwierdzić alarm Odczytać/zapisać z dowolnego źródła danych 24

Konfiguracja EarthWorX jest szybka i łatwa dzięki wykorzystaniu opisanego wcześniej GENESIS64 Unified Workbench. Posiada opcje przeciągnij i upuść i możliwość podglądu kliku paneli jednocześnie. Cechuje się intuicyjną konfiguracją, użytkownicy mogą dodawać, usuwać i edytować obiekty, jak również zmieniać widok zakładek. Dane mogą być w łatwy sposób eksportowane i importowane. 6.6 WebHMI Rys. 6.15 Okna konfiguracyjne EarthWorX64 W podstawowym pakiecie Genesis64 jest zawarta jedna licencja WEBHMI dzięki której możemy w pełni wykorzystać możliwości GraphWorX64 poprzez publikację naszych ekranów w sieci. Za pomocą przeglądarki internetowej mamy możliwość zarówno podglądu/sterowania naszymi aktywami jak również konfiguracji naszych ekranów. Ekrany mogą być opublikowane w oparciu o Windows Presentation Foundation (WPF) lub technologię Microsoft Silverlight dzięki której mamy możliwość min. przystosować naszą wizualizację do oglądania na ekranie telefonu dzięki Windows Phone 7. Rys. 6.16 Publikowanie ekranu WebHMI 25

6.7 GridWorX Podczas przeglądania dużej ilości danych często pomocne jest dostosowanie ich wyświetlania do sposobu znanego z arkusza kalkulacyjnego Exel. GridWorX umożliwia użytkownikom dostosować zestaw danych i utworzyć wizualizację danych w formie siatki. Dzięki wsparciu dla SQL Server, OLEDB (x64), ODBC (x64), Oracle (przez ODP.NET) oraz danych z systemu SAP, GridWorX stanowi bardzo użyteczne narzędzie umożliwiające wizualizację informacji bezpośrednio z baz danych. GridWorX umożliwia proste i logiczne uporządkowanie danych wykorzystując filtrowanie i sortowanie danych w czasie rzeczywistym. GridWorX natywnie obsługuje zarówno odczyt jak i zapis danych. Operatorzy w czasie rzeczywistym mogą przeglądać, sortować, filtrować i grupować obiekty. W celu zwiększenia widoczności zestawień danych można wykorzystać opcję dynamicznej zmiany kolorów. Rys. 6.17 Podgląd bazy danych przy wykorzystaniu GridWorX 6.8 ScheduleWorX64 Zoptymalizowanie działania aplikacji SCADA wymaga pewnego poziomu planowania. Tworzenie harmonogramów dla zmiennych w celu obniżenia temperatury, wyłączenia światła i ogólnej kontroli działań na podstawie czasowych harmonogramów w Genesis64 jest możliwy dzięki ScheduleWorX64. Wykorzystanie stylu kalendarza znanego z Microsoft Outlook, sprawia że jest to narzędzie wyjątkowo intuicyjne i łatwe w konfiguracji. Mamy możliwość zaplanowania całego dnia, tygodnia, weekendów czy poszczególnych wydarzeń związanych np. z przeglądem urządzeń. Jako dane do zestawów wartości dla działań harmonogramu możemy wykorzystać zarówno wartości z OPC DA jak i OPC UA. Istnieje możliwość wykorzystania sekwencjonowania komend w celu stworzenia łańcucha zdarzeń dla poszczególnych punktów. Tak jak wszystkie pozostałe komponenty GENESIS64, ScheduleWorX64 jest konfigurowany z poziomu Workbench, także wykorzystuje jego wszystkie zalety, takie jak import, eksport i przenośne wdrożenie. 26

Elastyczna obsługa harmonogramów w ScheduleWorX64 pozwala na zaawansowane sterowanie poprzez ustawianie konkretnych wartości. ScheduleWorX64 pozwala na regulację wielu punktów za pomocą jednego harmonogramu. W harmonogramach możemy uwzględniać zachowanie dla niestandardowe zdarzeń np. Wakacje, święta możliwość konfiguracji konkretnych dni w roku lub wykorzystanie wstępnie skonfigurowanych dat do zmiany komendy dla danych wartości. Zdarzenia sezonowe - konfiguracja miesięcy lub tygodni w roku, gdzie harmonogram powinien się zmienić. Wyjątki - tworzenia ogólnego harmonogramu domyślnego oraz dodanie wyjątków dla kontroli aplikacji. Sterowanie ręczne Rys. 6.18 Okno konfiguracyjne Schedule WorX64 27

7. Podsumowanie Największy udział w kosztach większości projektów automatyki stanowi wynagrodzenie za pracę inżynierską. Dla przeciętnego projektu, może to być ponad 60% całkowitych wydatków. Rynek zaczyna dostrzegać fakt, że wykorzystując technologię 64-bitowych systemów można znacznie zmniejszyć wysiłek włożony w stworzenie aplikacji, co powoduje ogromne oszczędności. Wraz z rozwojem technologii użytkownicy systemów dedykowanych dla automatyki przemysłowej zaczynają wymagać dostępu do informacji z dowolnego miejsca i w dowolnym czasie. Dlatego wsparcie aplikacji BMS/SCADA dla systemów mobilnych jak Windows Mobile, czy dla systemów ios, Android jest coraz częściej pożądane. Tendencje pokazują również, iż użytkownicy nie chcą być dłużej zależni tylko od jednego producenta sprzętu, dlatego jednym z wymagań jest konieczność pełnej otwartości systemu. System ICONICS Genesis64 bazuje na najnowocześniejszych technologiach Microsoftu, dzięki temu mamy pewność, że nasz system będzie miał zapewnione wsparcie/aktualizacje jeszcze przez długie lata. Ważną cechą rozwiązania jest przyjazny interfejs użytkownika, znany z rozwiązań wykorzystywanych na co dzień takich jak Microsoft Word czy Excel. Wykorzystanie standardu OPC UA oraz najwyższy poziom zgodności z BACnet daje użytkownikom gwarancję niezawodnej, wydajnej i przede wszystkim łatwej wymiany informacji. Duża zaletą rozwiązania jest również możliwość konfiguracji wszystkich komponentów aplikacji z jednego miejsca, również przez przeglądarkę internetową. Programiści.NET docenią również możliwość bezpośredniej integracji z oprogramowaniem własnych kontrolek. 28