MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE

MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA

DIPLOMOVÁ PRÁCE

BRNO 2009

Miroslav Sukopčák

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky

Vizualizace technologického procesu Diplomová práce

Vedoucí práce: Dr. Ing. Radovan Kukla

Vypracoval: Miroslav Sukopčák Brno 2009

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky

Agronomická fakulta 2008/2009

ZADÁNÍ DIPLOMOVÉ PRÁCE Autor práce: Studijní program: Obor: Název tématu:

Bc. Miroslav Sukopčák Zemědělská specializace Automobilová doprava

Vizualizace technologického procesu

Rozsah práce:

40 - 50 stran, obrázky, tabulky a aplikační program podle potřeby práce

Zásady pro vypracování: 1. Na základě studie zhodnoťte různé systémy pro vizualizaci procesů 2. Studie zvolené technologie 3. Vlastní realizace programu pro vizualizaci technologického procesu Seznam odborné literatury: 1. RUŽBARSKÝ, J. Potravinářská technika. FVT, 2005. 560 s. ISBN 80-8073-410-0. 2. BÍLÝ, R. Control Web 2000. Praha: Computer Press, 1999. 382 s. ISBN 80-7226-258-0.

Datum zadání diplomové práce:

říjen 2007

Termín odevzdání diplomové práce: duben 2009

Bc. Miroslav Sukopčák řešitel diplomové práce

Dr. Ing. Radovan Kukla vedoucí diplomové práce

prof. Ing. Jan Mareček, DrSc. vedoucí ústavu

prof. Ing. Ladislav Zeman, CSc. děkan AF MZLU v Brně

PROHLÁŠENÍ

Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma Vizualizace technologického procesu vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana AF MZLU v Brně. Dne

podpis diplomanta……………………….

14.1.2009

Abstrakt : Cílem mé diplomové práce je zhodnotit různé systémy pro vizualizaci technologických procesů. Tedy vytvořit přehled produktů dostupných na našem trhu a vytvořit obraz funkčních možnosti jednotlivých systémů vhodných pro vizualizaci technologických procesů. Dále pak udělat podrobnou studii systému Control Web, který je jedním z nejkomplexnějších systému v tomto oboru. Studie zahrnuje seznámeni s funkčními a aplikačními možnostmi systému Control Web. Posledním krokem práce je v tomto systému vytvořit vizualizaci sušárny s tepelným čerpadlem. Program se bude zaměřovat na průběh fyzikálních dějů a zobrazování skutečných naměřených veličin. Jedná se tedy o program určený pro laboratorní účely nebo do skutečného provozu. Využívány jsou 3D i 2D vizualizace měřicích přístrojů pro názornost a větší přehlednost. Jedná se o vizualizaci vhodnou jak do praktického provozu, tak k vzdělávacím účelům a prezentacím. Klíčové slova : vizualizace, technologický proces, systém, měřicí přístroj, sušárna

Abstract : The objective of the graduation work is to evaluate miscellaneous solutions for visualization of technological processes; i.e. to categorize available visualization industry products and assess the functional potential of the individual visualization systems. One of the goals of the work is a detailed study of the Control Web solution, as one of the most complex visualization industry solutions. The study provides an

overview

of

functional

and

applicational

abilities

of

Control

Web.

The last step of the graduation work is creation of a visualization for a heat pump dryer. The resulting visualization program will follow the progression of physical events and display the obtained measurements. The program is designed for use by laboratories, for experimental purposes, or for use by businesses using technological processes in production. Both 3-D and 2-D visualizations of measuring appliances are used for demonstrations and simple outlines. Therefore, this is a vizualization solution suitable

for

production

as

well

as

training

and

presentation

purposes.

Key words: visualization, technological process, solution, measuring appliance, heat pump dryer

OBSAH ÚVOD...............................................................................................................................9 Cíl práce..........................................................................................................................10 1. Přehled systémů pro vizualizaci procesů.................................................................11 1.1 Wonderware InTouch.........................................................................................11 1.1.1Grafické vývojové prostředí InTouch .............................................................11 1.1.2 Animace .........................................................................................................11 1.1.3 Skriptování .....................................................................................................12 1.1.4 Dědění vlastností............................................................................................12 1.1.5 Knihovny symbolů ........................................................................................12 1.1.6 Doplnění šablony aplikačního objektu o grafickou reprezentaci ..................12 1.1.7 Platforma .......................................................................................................13 1.1.8 Podpora technologických standardů ..............................................................13 1.1.9 Podpora otevřených standardů .......................................................................14 1.1.10 Rozšiřující moduly ......................................................................................14 1.2 ICONICS GENESIS32 .......................................................................................14 1.2.1 GENESIS32 softwarový modul GraphWorX32 ............................................14 1.2.2 GENESIS32 softwarový modul TrendWorX32 ............................................15 1.2.3 GENESIS32 softwarový modul AlarmWorX32 ...........................................15 1.2.4 Platforma .......................................................................................................16 1.2.5 Podpora technologických standardů ..............................................................16 1.2.6 Podpora otevřených protokolů .......................................................................16 1.2.7 Podpora otevřených standardů .......................................................................17 1.3 Reliance .................................................................................................................17 1.3.1 Moduly systému ............................................................................................17 1.3.2 Platforma .......................................................................................................20 1.3.3 Podpora technologických standardů ..............................................................21 1.3.4 Podpora otevřených protokolů .......................................................................21 1.3.5 Podpora otevřených standardů .......................................................................21 1.3.6 Podpora komunikačních ovladačů pro automaty (SDA zařízení)..................21 1.4 Honeywell PlantScape ..........................................................................................22 1.4.1 Platforma .......................................................................................................22 1.4.2 Podpora technologických standardů ..............................................................23 1.4.3 Podpora komunikačních ovladačů pro automaty (SDA zařízení) .................23

1.4.4 Podpora otevřených standardů .......................................................................23 1.5 MICROSYS PROMOTIC ...................................................................................25 1.5.1 Editor aplikace systému PROMOTIC ...........................................................25 1.5.2 Editor obrazů systému PROMOTIC ..............................................................25 1.5.3 PROMOTIC Web server ...............................................................................26 1.5.4 Systém trendů ................................................................................................26 1.5.5 Alarm systému PROMOTIC .........................................................................26 1.5.6 Eventy systému PROMOTIC ........................................................................26 1.5.7 Platforma .......................................................................................................26 1.5.8 Podpora technologických standardů ..............................................................27 1.5.9 Podpora otevřených protokolů .......................................................................27 1.5.10 Podpora otevřených standardů .....................................................................27 1.5.11 Parametrizovatelné komunikační ovladače pro automaty ...........................29 1.6 Seven Technologies IGSS32 .................................................................................30 1.6.1 Platforma .......................................................................................................30 1.6.2 Podpora technologických standardů ..............................................................30 1.6.3 Podpora otevřených standardů .......................................................................30 1.7 Medium soft VIDIUM ..........................................................................................31 1.7.1 Výhody systému VIDIUM ............................................................................32 1.7.2 Podpora technologických standardů ..............................................................32 1.7.3 Podpora otevřených protokolů .......................................................................33 1.7.4 Podpora otevřených standardů .......................................................................33 1.8 InduSoft Web Studio ............................................................................................33 1.8.1 Platforma .......................................................................................................34 1.8.2 Podpora technologických standardů ..............................................................34 1.8.3 Podpora otevřených protokolů .......................................................................34 1.8.4 Podpora otevřených standardů .......................................................................34 1.9 Gensym G2 & NeurOn-Line ................................................................................35 1.9.1 Hlavní výhody G2 systému ...........................................................................35 1.9.2 Moduly systému G2 .......................................................................................36 1.9.3 Platforma .......................................................................................................36 1.9.4 Podpora technologických standardů ..............................................................37 1.9.5 Podpora otevřených protokolů .......................................................................37 1.9.6 Podpora otevřených standardů .......................................................................37

2. PODROBNÁ STUDIE ZVOLENÉ TECHNOLOGIE SYSTÉMU CONTROL WEB ............................................................................................................................38 2.1 Jak lze charakterizovat Control Web.................................................................38 2.2 Podpora hardware................................................................................................39 2.3 Podpora otevřených protokolů ...........................................................................39 2.4 Podpora otevřených standardů ..........................................................................39 2.5 Práce v distribuovaném prostředí ......................................................................40 2.5.1 Control Web Runtime („tlustý klient“) ........................................................40 2.5.2 Přístup k aplikaci přes WWW prohlížeč („tenký klient“) ............................40 2.6 Podpora platforem ...............................................................................................40 2.7 Podpora jazyků a kódování ................................................................................40 2.7.1 Podpora kódování .........................................................................................40 2.7.2 Podpora jazyků .............................................................................................41 2.8 Neomezená programovatelnost ..........................................................................41 2.9 Bezpečný programový model .............................................................................41 2.10 Integrované vývojové prostředí ........................................................................41 2.11 Standardní ovladače systému Control Web ....................................................42 2.11.1 Ovladače pro demonstrační a ladící účely .................................................42 2.11.2 Ovladače pro běžné použití v reálných aplikacích ....................................42 2.11.3 Externí ovladače pro použití v reálných aplikacích ...................................43 2.11.3.1 Ovladač použitý pro externí modul v sušárně s tepelným čerpadlem ....43 2.12 Grafika v prostředí systému Control Web ......................................................43 2.12.1 Systém pro 3D vykreslování ......................................................................43 2.12.2 OPEN GL ..................................................................................................44 2.12.2.1 Implementace ..........................................................................................44 2.12.2.2 Struktura OpenGL ..................................................................................44 2.13 Formáty souborů externích 3D modelů ...........................................................44 2.13.1 Format *.OBJ .............................................................................................45 2.13.2 Format *.3DS .............................................................................................45 2.13.3 Format *.DXF ...........................................................................................45 2.14 Integrované vývojové prostředí ........................................................................46 2.14.1 Dvojcestné programování ..........................................................................46 2.14.2 Grafický editor ...........................................................................................46 2.14.3 Paleta přístrojů ...........................................................................................46

2.14.4 Datový editor .............................................................................................47 2.14.5 Inspektor přístroje ......................................................................................48 2.14.6 Textový editor ............................................................................................48 2.14.7 Editace 3D scény .......................................................................................48 2.14.8 2D Grafika .................................................................................................49 2.14.9 Časování v systému Control Web .............................................................49 2.15 Minimální doporučená konfigurace počítače pro práci s 3D grafikou ........50 3. Vlastní realizace programu pro vizualizaci technologického procesu .................50 3.1 Vlastní zpracování vizualizace v systému Contol Web .........................................50 ............................................................................................................................................. 3.2 Teorie procesu sušení tepelným čerpadlem ...........................................................51 3.2.1 Sušárna s TČ s uzavřeným oběhem sušícího média ....................................51 4. VÝSLEDKY PRÁCE A DISKUSE .........................................................................54 ZÁVĚR ..........................................................................................................................54 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ........................................................................55 SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A SKRATEK ................................................56 SEZNAM OBRÁZKŮ ..................................................................................................57

ÚVOD : Dnešní moderní řídicí hardware se neobejde bez kvalitního technologického softwaru, který poskytuje důležitá technologická data nejen operátorům, ale stále častěji také představitelům podnikového managementu. Základ moderního SW pro průmyslovou automatizaci tvoří tzv. aplikace kategorie SCADA/HMI (Supervisory Control and Data Acquisition/Human-Machine Interface). Ty jsou navrženy pro vizualizace a sběr dat a supervizní řízení technologických procesů. Tyto programové produkty označované obvykle zkratkou SCADA/HMI nebo českým pojmenováním vizualizační systémy jsou nástroje pro vytvoření programů pro grafické operátorské rozhraní jednotlivých strojů, technologických a energetických zařízení, ale i celých provozů, rozsáhlých technologických procesů a distribučních sítí. Umožňují zviditelnění stavů řízených objektů, jejich obsluhu, dlouhodobé sledování a monitorování a dokumentování vývoje procesů, prokazování jejich kvality a náročnosti, řešení technické diagnostiky. Klíčovou úlohu v řídicích systémech přebírá programové vybavení. Technické vybavení je ve většině případů jednotné a záměnné. Až software je tou vrstvou celého systému, která jej činí unikátním, odpovídajícím specifickým potřebám zákazníků. Pomocí software uživatelé se svými aplikacemi komunikují. Software implementuje řídicí algoritmy a oživuje celý systém, dává mu vlastní inteligenci. A je to právě software, který je nutno vždy znovu vytvořit nebo alespoň upravit. Control Web je univerzální nástroj pro vývoj a nasazování vizualizačních a řídicích aplikací, aplikací sběru, ukládání a vyhodnocování dat, aplikací rozhraní člověk-stroj. Unikátní objektově-orientovaná komponentová architektura zajišťuje aplikacím systému Control Web nejširší rozsah nasazení od prostých časově nenáročných vizualizací až po řídicí aplikace reálného času. Hlavním cílem návrhu systémů jako je Control Web je učinit realizaci běžných úkolů snadnou a u neobvyklých, komplikovaných úkolů možnou. Samozřejmě při respektování všech existujících standardů pro běh programů a jejich uživatelské rozhraní, výměnu dat a přístup k databázím, komunikaci po počítačových sítích a spolupráci s hardware pro sběr dat a řízení. Nasazení těchto systémů od jaderných elektráren a celopodnikových vizualizačních systémů až po přímé řízení strojů a jednoduché vizualizace dokazuje velmi široké možnosti této architektury. Zachováním vzestupné kompatibility zároveň chrání investice do existujících aplikací, vzdělání a know-how.

8

CÍL PRÁCE : Cílem mé práce je na základě studie zhodnotit různé systémy pro vizualizaci technologických procesů. Vytvořit přehled aplikací určených pro vizualizaci technologických procesů, které jsou dostupné na našem trhu. Přehledně charakterizovat funkční a aplikační možnosti jednotlivých produktů. Diplomová práce bude dále podrobněji pojednávat o programu Control Web, který je navržen pro vizualizaci technologického procesu. Řešena bude problematika 3D i 2D vizualizace technologického procesu a podrobná studie zvolené technologie systému Control Web. Finální částí diplomové práce je vlastní realizace programu pro vizualizaci technologického procesu a popis problematiky vytvoření vlastní aplikace pro 3D vizualizaci v systému Control Web.

9

1. PŘEHLED SYSTÉMŮ PRO VIZUALIZACI PROCESŮ APLIKACE KATEGORIE SCADA/HMI 1.1 Wonderware InTouch Systém pro vizualizace, sběr dat a supervizní řízení technologických procesů. SCADA/HMI (Supervisory Control and Data Acquisition / Human-Machine Interface) Wonderware System Platform je strategická softwarová platforma pro průmyslové aplikace, založená na moderní technologické infrastruktuře ArchestrA. InTouch umožňuje operátorům, technologům, kontrolorům i manažerům v reálném čase sledovat a reagovat na průběhy veškerých výrobních operací prostřednictvím názorného grafického znázornění libovolných technologických procesů. Za jeho pomoci lze vytvářet aplikace pro vyspělé řízení a analýzu výrobních operací kategorie Production and Performance Management (řízení výroby a analýza výkonnosti výroby), resp. MES (Manufacturing Execution Systems).

1.1.1 Grafické vývojové prostředí InTouch Objektově orientovaná grafika ArchestrA, která je reprezentována zejména novým typem symbolů ArchestrA Symbols (dále symboly ArchestrA). Symboly ArchestrA se vytvářejí v novém grafickém prostředí ArchestrA Symbol Editor. [1] K dispozici jsou definice, které umožňují parametrizaci symbolu ArchestrA v hostitelské aplikaci InTouch a umožňují též propojení symbolu ArchestrA s proměnnými aplikacemi InTouch (InTouch Tagname Dictionary) nebo s atributy objektů Wonderware Application Server.

1.1.2 Animace Na úrovni symbolu ArchestrA lze dále definovat dynamické animace (procentuální výplň, viditelnost, posun v osách, šířku a výšku, rotaci apod.), interaktivní animace (např. akční skripty, zadání vstupních hodnot, jezdec, tlačítka, ale i možnost interakce se symbolem zakázat) a další specifické animace pro daný symbol. V editoru animací lze animace nejen přehledně definovat, ale i odzkoušet, aniž aby bylo nutné spouštět prostředí reálného času (runtime). Lze definovat i komplexní animace, například při animaci procentuální výplně lze animovat nejen velikost výplně, ale i barvu a styl

10

výplně na základě vyplněné pravdivostní tabulky. V rámci jednoho symbolu ArchestrA je možné kombinovat více animací různých druhů.

1.1.3 Skriptování Programovou logiku (skripty) lze realizovat na úrovni symbolu ArchestrA. Pomocí skriptů je možné ovlivňovat vlastnosti objektu a odkazovat se na proměnné z databáze InTouch nebo atributy instancí objektů aplikačního serveru.

1.1.4 Dědění vlastností Symboly ArchestrA je možné vkládat (vnořovat) i do jiných vyvíjených symbolů ArchestrA a dále je doplnit specifickou funkcí. Například symbol ArchestrA Zobrazení analogové hodnoty může být složen z několika grafických instancí již hotového symbolu ArchestrA realizujícího funkci sedmisegmentového zobrazení jedné číslice. Úpravy v symbolech ArchestrA se dědí do nových i existujících potomků, tj. symbolů ArchestrA, ve kterých byl původní symbol použit.

1.1.5 Knihovny symbolů V integrovaném vývojovém prostředí Wonderware IDE je k dispozici rozsáhlá knihovna již hotových symbolů ArchestrA InTouch 10.0 i ArchestrA Symbol Editor jsou rovněž kontejnery Microsoft.NET, a je tedy možné používat celou řadu již hotových komponent od třetích stran pokrývajících širokou škálu funkcí.

1.1.6 Doplnění šablony aplikačního objektu o grafickou reprezentaci Nové objektové vlastnosti grafických symbolů ArchestrA se dále zhodnotí v systémové architektuře na základě produktu Wonderware Application Server, resp. systémové platformy Wonderware System Platform.

11

Obr.1.1.1. Příklad vytvořené aplikace v programu InTouch

1.1.7 Platforma : •

Windows 2000

•

Windows 2003 (včetně podpory terminálových služeb)

•

Windows XP

•

Windows Vista Business/Premium/Ultimate.

Obr.1.1.2. Zobrazení alarmů pro detekci kritických hodnot

1.1.8 Podpora technologických standardů : •

I/O servery (Wonderware),

•

Pro dosažení libovolných funkčností aplikací je k dispozici výkonný událostně orientovaný skriptový jazyk QuickScripts

12

1.1.9 Podpora otevřených standardů : •

objekty ActiveX, .NET -

•

ADO/ODBC

•

SQL Server 2000/ SQL Server 2005/ SQL Server 2005 Express Edition

•

MSDE 2000

•

OPC

1.1.10 Rozšiřující moduly : •

Recipe Manager, SQL Access, SPC (Statistical Process Control)

1.2 Iconics GENESIS32 Kompletní 32 bitový HMI/SCADA systém pro výrobní sféru a automatizaci, který je postaven na obecných standardech poskytující maximální otevřenost systému, jeho modifikovatelnost a škálovatelnost. Při aplikaci těchto přístupů je systém adaptabilní pro další články kompletní systémové automatizace, například softwarového nížení, či sdílení informací s nadřazenými informačními systémy typu SAP.

1.2.1 GENESIS32 softwarový modul GraphWorX32 Profesionální, výkonný grafický editor s knihovnou symbolů, možností importu bitmap a metasouborů a ActiveX kontrolou. Podpora vrstev podobně jako v AutoCadu. Další vlastnosti modulu: OPC veličiny, aliasy, výrazy a matematické formule, šablony obrazovek, gradientní výplně, podpora Drag&Drop v konfiguraci a v runtimu. Splňuje OPC DA 2.x specifikaci. Integrováno VBA 5.0 pro uživatelské skripty. [2]

Obr. 1.2.1. Aplikace vytvořená v modulu GraphWorX32

13

1.2.2 GENESIS32 softwarový modul TrendWorX32 Zobrazení grafů typu časového, logaritmického, XY, sloupcového a kruhového zapisovače s možností analýzy dat reálných a historických s použitím ActiveX prohlížeče. Historická data jsou ukládána do paměti nebo do databází MS Access, MSDE, MS SQL server 7.0, ORACLE 8.0. Nad historickými daty je možno generovat uživatelské zprávy do výše uvedených databází, MS Excel, HTML, nebo E-mail. Modul komunikuje s OPC DA 1.x, 2.x a OPC HDA 1.x servery. Integrováno VBA 5.0 pro uživatelské skripty.

Obr. 1.2.2. Zobrazení grafu pomocí modulu TrendWorX32

1.2.3 GENESIS32 softwarový modul AlarmWorX32 Správa alarmů, událostí reálných (v reálném čase) a historických. ActiveX prohlížeč aktuálních alarmů a modul pro analýzu historických alarmů. Plná podpora OPC A&E, např. filtrování podle závažnosti, oblasti vzniku alarmů, distribuované řešení na bázi klient/server. Multimediální správa alarmů – řečový generátor, fax, telefon, textové pole, pop-up, E-mail, SMS, Video, MS Instant Messaging. Splňuje OPC A&E 1.x specifikaci. Integrováno VBA 5.0 pro uživatelské skripty.

Obr. 1.2.3. Zobrazení alarmů pomocí modulu AlarmWorX32 14


Windows 95/98

•

Windows Millenium

•

Windows NT

•

Windows 2000/2003 Server x64.

•

Windows XP SP2/ Professional x64

•

Windows CE (Pocket PC, Mobilní telefony a PDA)

Obr.1.2.4. Příklad aplikace vytvořené v systému GENESIS32


Microsoft Visual Basicu pro aplikace (VBA)

•

Excel

•

UNICODE

1.2.6 Podpora otevřených protokolů : •

OPC Data Access (klient - GraphWorX)

•

SOAP/XML

15


OPC (OPC DA / OPC AE / OPC HDA)

•

SNMP

•

COM/ DCOM / ActiveX

•

VBA

•

SQL Server 2005/ SQL Server express

•

Microsoft Access

•

SAP

•

Plant Historians

•

ICONICS BizViz

•

ODBC/ OLEDB/ MSDE

•

ORACLE 8.x / 9.x

•

SMS/GSM

•

TCP/IP (LAN, WAN, Intranet, fax, skype,…)

1.3 Reliance Systém Reliance je vyvíjen ve firmě GEOVAP. Reliance je SCADA/HMI systém určený pro monitorování a řízení průmyslových procesů. Data lze získat on-line přímo z řídicího systému, archivovat do databází a prezentovat ve formě vizualizací, tabulek a grafů. Systém Reliance můžeme propojit s dalšími informačními systémy jako jsou MES, ERP a jiné. Vizualizace můžeme sdílet díky použitým technologiím snadno prostřednictvím vnitřní podnikové sítě, internetu a mobilních zařízení typu PDA a SmartPhones. Všechny operace a data lze chránit přístupovými právy. Oprávnění uživatelé takto mohou pomocí systému Reliance nastavovat parametry procesu a přímo ovládat vybrané technologické uzly, nebo výsledky diagnostiky bezpečně sdílet v sítích. [12]

1.3.1 Moduly systému Reliance : Reliance Design Vývojové prostředí pro tvorbu a úpravu vizualizačního projektu (aplikace). Existuje ve verzích Desktop a Enterprise. Desktop verze umožňuje vytvářet aplikace pro komunikaci pouze jednoho počítače s libovolným množstvím stanic. Enterprise umožňuje vytvářet síťové aplikace s libovolným množstvím pozorovacích a ovládacích

16

vzájemně propojených pracovišť. Verze Enterprise dále umožňuje export existující aplikace do tvaru určeného pro tenké klienty (Reliance 4 Web Client a Reliance 4 Mobile Client). Výsledná aplikace tak umožňuje komunikaci libovolného počtu počítačů s libovolným množstvím stanic a současně předávat data tenkým klientům.

Obr.1.3.1. Prostředí Reliance Design – Správce skriptů

Obr.1.3.2. Prostředí Reliance Design – Diagnostika projektu Reliance View Program, který kromě společných funkcí runtime modulů umožňuje mj. zobrazení vizualizačních obrazovek s aktuálními daty, zobrazení a potvrzení aktuálních alarmů, zobrazení a tisk historických alarmů, historických dat ve formě grafů a výstupních sestav s diagnostikou běžící aplikace, která umožňuje např. detekci příčiny poruch. Reliance 4 View neumožňuje ovládání vizualizovaného technologického procesu. Je určena pro monitorovací pracoviště. [5]

17

Runtime modul Program zajišťující běh vizualizačního projektu na počítači koncového uživatele. Umožňuje získávat data z komunikačních driverů (nativních driverů, OPC a DDE serverů), získávat data a alarmy z jiných runtime modulů, generovat a zpracovávat alarmy, archivovat data a alarmy, ukládat záznamy a vykonávat skripty.

Reliance Control Umožňuje zobrazení a ovládání vizualizovaného technologického procesu. Je určen pro ovládací pracoviště a řídicí centra. Ovládání lze omezit přístupovými právy na úrovni vizualizačního projektu. Reliance Server Program, který má kromě společných funkcí runtime modulů funkci datového serveru pro klientské runtime moduly a tenké klienty (Reliance 4 Web Client, Reliance 4 Mobile Client). Obsahuje zabudovaný webový server. Zajišťuje poskytování dat a alarmů klientům, vykonávání povelů přijatých od klientů a generování sestav na základě požadavků klientů. Běží jako služba Windows (Windows Service). Neumožňuje zobrazení vizualizačních obrazovek. Používá se proto jako nevizuální datový koncentrátor a datový server. Je vhodný zejména pro pracoviště bez obsluhy. Reliance Control Server Program, který má kromě společných funkcí runtime modulů všechny funkce programů Reliance 4 Control a Reliance 4 Server. Je určen pro pracoviště s dostatečně výkonným počítačem, který je schopen zároveň obsluhovat dispečerské požadavky, klientské runtime moduly a tenké klienty (Reliance 4 Web Client, Reliance 4 Mobile Client). V případě rozsáhlých aplikací však doporučujeme pro obsluhu klientů vymezit samostatný server. Předejde se tak možným problémům s výkonem dispečerského počítače v případě připojení většího množství klientů. Reliance Web Client Určený pro spuštění vizualizace u vzdálených uživatelů prostřednictvím sítě Internet. Je založený na platformě Java (JRE 6.0 / Swing) a je tedy nezávislý na operačním systému a webovém prohlížeči. Jako datový server využívá Reliance 4 Control Server 18

nebo Reliance 4 Server. Reliance 4 Web Client je tenký klient - má pouze část funkcí runtime modulů. Umožňuje mj. zobrazení vizualizačních obrazovek s aktuálními daty, ovládání vizualizovaného technologického procesu, zobrazení a kvitaci (potvrzení) aktuálních alarmů, zobrazení historických alarmů a zobrazení historických dat ve formě grafů a výstupních sestav. Reliance Mobile Klient Program pro spuštění vizualizace na mobilních zařízeních jako jsou PDA. Je určen pro operační systém Windows CE a Microsoft .NET Compact Framework 2.0. Má stejné funkce jako Reliance 4 Web Client.

Obr. 1.3.3. Prostředí pro vývoj aplikace v Reliance Design


Windows

•

Windows CE

• • • •

Linux, Solária Mac OS X BSD Windows CE

19


IE, Mozilla Firefox, Opera, Konqueror

•

VBScript - skriptovací jazyk, kompilace skriptů přímo ve vývojovém prostředí

•

Unicode

•

Reliance Web Client - applet ve webovém prohlížeči, jako běžná aplikace nebo pomocí Java Web Client založen na verzi JRE 6.0 (Java Runtime Environment) společnosti Sun Microsystems

•

Podpora grafického formátu PNG

•

Reliance Mobile Client - klient určený pro mobilní zařízení (PDA, SmartPhone) s operačním systémem Windows CE a nainstalovaným softwarem Microsoft.NET Compact Framework 2.0.


SOAP (Reliance Mobile Client)

•

SOAP Web Services - umožňuje výměnu dat Reliance Serveru s aplikacemi třetích stran

•

CVS


SQL – přímý přístup a libovolný počet serverů

•

OPC/DDE

•

SOAP

•

XML

•

HTTP

•

COM/DCOM

1.3.6 Podpora komunikačních ovladačů pro automaty (SDA zařízení) : •

Reliance nativní komunikační ovladače

•

jakékoliv zařízení pro které existují OPC server nebo DDE server

•

Teco, AMiT, Modbus, Allen-Bradley, Sauter EY2400, Johnson Controls, Rittmeyer wsr3000, Dio3000, Elgas, OPC)

20

1.4 Honeywell PlantScape SCADA/HMI systém od firmy Honeywell. Výjimečné postavení tohoto produktu je dáno především jeho vlastnostmi z hlediska možnosti rozšíření. Lze jej aplikovat v provedení PlantScape Vista jako velmi levné řešení pro vizualizaci technologických procesů, v provedení PlantScape SCADA s vlastnostmi vhodnými pro řízení anebo sledování topologicky a geograficky rozsáhlých technologií či v provedení PlantScape Process, kde jako plnohodnotný hybridní distribuovaný řídicí systém s vlastním hardwarem na úrovni řízení procesu, který je svým výkonem porovnatelný s distribuovanými řídicími systémy (Distributed Control System – DCS).[10] U všech tří verzí se uživatelé setkávají s naprosto stejným grafickým uživatelským rozhraním a základní sadou inženýrských nástrojů. Při přechodu na následnou variantu systému (migraci) nevznikají tedy problémy ani z hlediska kompatibility, ani na úrovni uživatelského rozhraní.


Windows

Obr.1.4.1. Architektura systému PlantScape

21


Microsoft Word/ Excel

1.4.3 Podpora komunikačních ovladačů pro automaty (SDA zařízení) : •

Simatic, SLC, automaty GE Fanuc a mnoho jednosmyčkových regulátorů.


OPC (OLE for Process Control)

•

DSA (Distributed Server Architecture) – technologie spojováním jednotlivých databází kapacita databáze technologických dat sahá až k úrovni 60 000 proměnných (tag)

•

PLC - Programmable Logic Controllers

•

ActiveX

•

Open database (ODBC)

•

Advanced DDE (Dynamic Data Exchange) Databázi PlanetScape lze využít jako poskytovatele dat pro zpracování na úrovni

výrobních informačních systémů (Enterprise Production Management – EPM) a popř. i dále v informačních systémech vrcholové úrovně řízení podniku (Enterprise Resource Planning – ERP). [4]

Obr.1.4.2. Příklad vizualizace v programu PlantScape

22

Obr.1.4.3. Konfigurační nástroj - ControlBuilder

Obr.1.4.4. Systémové zobrazení přehledu výstrah

Obr.1.4.5. Zobrazení konfigurace časových průběhů

23

1.5 Microsys PROMOTIC Komplexní SCADA objektový softwarový nástroj pro tvorbu aplikací, které monitorují, řídí a zobrazují technologické procesy v nejrůznějších oblastech průmyslu.Systém od společnosti MICROSYS podporující protokol M-Bus, který může být obecně konfigurován a přizpůsoben prakticky jakémukoli měřiči. Pro vybrané typy měřičů (Landis-Ultraheat, Kamstrup-Multical, Danfos-Infocal, ABBSVM-F4 aj.) jsou již zprávy nakonfigurovány. Lze načítat nejen aktuální hodnoty (průtok, teploty, energie, výkon atd.), ale i historická data, tarifní hodnoty, minima, maxima, atd. [3] V systému Promotic je kladen velký důraz na podporu technologií intranet/Internet, a proto je vybaven webovým serverem, který umožňuje vzdálené prohlížení obrazů. Systém Promotic umožňuje snadnou tvorbu aplikací, které mohou komunikovat prostřednictvím sítí LAN i Internet. Navíc jsou podporovány i zpětné zásahy nebo ovládání ze strany klienta. Zároveň je možné zpřístupnit díky sítím Internet/intranet také alarmy, události (events) nebo trendy. Pomocí systému Promotic lze jednoduše realizovat napojení na vyšší podnikové systémy – od jednoduchých souborových databází (např. Access, Excell, DBASE) přes databáze typu klient/server (např. Microsoft SQL, Industrial SQL server, Oracle, Informix a MySQL) až po přístup na podnikové informační a datové systémy (např. SAP a PI). V systému PROMOTIC jsou zabudovány všechny nezbytné komponenty pro tvorbu jednoduchých i rozsáhlých systémů pro vizualizaci a řízení. [9]

1.5.1 Editor aplikace systému PROMOTIC Základním nástrojem tvorby aplikací systému PROMOTIC, slouží k definování stromové struktury PROMOTIC objektů, jejich nastavení, definování algoritmů atd. Zabudovaný jazyk VBScript se syntaxí Visual Basic slouží pro zápis uživatelských algoritmů v událostním programování, pro přístup k metodám a vlastnostem objektů systému PROMOTIC nebo jiných softwarových aplikací. Pro projektanta to představuje neomezené možnosti vývoje aplikace.

24

1.5.2 Editor obrazů systému PROMOTIC Editor obrazů slouží k vytváření grafických obrazů aplikace - skupin libovolného počtu grafických prvků, kterou vytvoří projektant podle svých představ výběrem z palety předdefinovaných prvků. V těchto prvcích lze zadávat jejich statické vlastnosti, popř. tyto vlastnosti napojit datovou vazbou a oživit tak vytvářenou vizualizaci

1.5.3 PROMOTIC Web server Zajišťuje přenosy dat a jejich zabezpečení pomocí konfigurace uživatelů a oprávnění. Všechny přenosy jsou postaveny na HTTP protokolu (lehce průchozí přes firewall).

1.5.4 Systém trendů Umožňuje ukládání hodnot vybraných veličin s časovou známkou buď do paměti nebo na disk počítače tak, že lze následně tyto hodnoty zobrazovat graficky nebo tabulkově jako časové průběhy těchto veličin nebo je získávat pro další analýzu.

1.5.5 Alarm systému PROMOTIC Znamená signalizaci stavu, který by za běžných podmínek neměl nastat (např. překročení technologických mezí určité veličiny, výpadek komunikace apod.). PROMOTIC má zakomponovaný systém alarmů, který eviduje kritické stavy v definovaných alarmních skupinách, archivuje stavy, nabízí komfortní prohlížení aktuálních alarmů s filtracemi, kvitováním, zvukovým doprovodem a umožňuje prohlížení historii alarmů.

1.5.6 Eventy systému PROMOTIC Operátorská událost je oznámení o provedení určité činnosti (např. zahájení, ukončení nebo úspěšnosti určitého procesu, zásah obsluhy, povelování apod.). Toto oznámení je zapisováno do souboru pro pozdější prohlížení. Vytváří se tak přehled o průběhu dané technologie.


Windows 98 25

•

Windows Millenium

•

Windows 2000/2003 Server/Windows 2008 Server

•

Windows XP

•

Windows Vista

Obr.1.5.1. Příklad aplikace vytvořené programem Promotic


VBScript - Jazyk Microsoft Basic pro zápis algoritmů

•

vektorová SVG grafika

•

Automatická konverze obrazů do HTML a XML formátu

•

Jazyková verze Unicode

•

Podpora web technologií Internet/Intranet


HTTP protokol - automatické generovaní dynamických HTML stránek

•

DDE

•

NetDDE

•

M-Bus protokol, který může být obecně konfigurován a přizpůsoben prakticky jakémukoli měřiči


SQL

•

ODBC

26

•

DAO rozhraní pro databáze

•

XML/DCOM

•

OPC/ OLE

•

TCP/IP, http

•

ActiveX

•

SQL / MySQL/Oracle

•

DBase/Access/binární PROMOTIC/SAP

•

GSM/ GPRS

Obr. 1.5.2. Editor aplikace v systému Promotic

Obr. 1.5.3. Editor obrazů v systému Promotic 27

Obr. 1.5.4. Systém trendů v systému Promotic

Obr.1.5.5. Zobrazení konfigurace časových průběhů v systému Promotic

1.5.11 Parametrizovatelné komunikační ovladače pro automaty : •

Siemens Simatic, SAIA, Mitsubishi

•

Allen-Bradley DF1, Koyo, Omron

•

ADAM, Tecomat, Telemecanique, Modicon

•

Inmat, protokol Modus / M-BUS/ IEC60870-5/ a další ovladače pro modemová spojení

28

1.6 Seven Technologies IGSS32 Vizualizační software (Interactive Graphical Supervisory system) oproti jiným SCADA systémům IGSS shromažďuje vlastnosti týkající se jedné fyzické komponenty do jediného IGSS objektu. To znamená, že jeden objekt IGSS může např. obsahovat až 32 logických vstupních signálů. Moderní softwarový nástroj umožňující vizualizace a řízení technologických procesů bez programování, jenom za pomocí parametrizace. Vytváří komfortní vizualizace komponentů řídicího systému včetně probarvování čar (změna barvy čáry v závislosti na stavu objektu), lehký přístup přes intranet/internet, podpora TCP/IP, využívaní oprávnění přístupu, možnost vzdáleného přístupu na server v módu klient-server. Server sbírá data z procesních stanic, udržuje aktuální databázi a archivuje historická data. Klient slouží jako operátorský interface pro operátora a autorizovanou osobu pro monitorování dat. Klientské stanice a server jsou na bázi PC od HP. [6] Systém IGSS32 lze provozovat s několika různými vstupně/výstupními drivery zároveň (max 8 typů), což znamená, že stačí pouze jedna instalace systému IGSS32 i v případě, že se v konfiguraci řídicího systému používají PLC od různých výrobců.


Windows XP

•

Windows Vista


Microsoft Exel

•

PDF


TCP/IP

•

HTTP

•

HTML

•

SMS/GSM

29

Obr.1.6.1. Přiklad vizualizace v IGSS32

Obr.1.6.2. Přiklad vizualizace v IGSS32

1.7 Medium soft VIDIUM VIDIUM není klasický SCADA systém jak je známe. VIDIUM je informační systém pro sběr, analýzu a vizualizaci dat z heterogenních zdrojů na základě datového skladu a internetových technologií. [7] Uživatel si pomocí internetovského prohlížeče načte z datového skladu úvodní dokument naprosto stejným způsobem, na jaký je zvyklý z používání Internetu. A obdobně jako na Internetu i zde mu dokument poskytuje různé volby a možnosti. Rozdíl je jediný a hlavní. Uživateli jsou zde k dispozici data z podnikových provozů, které jsou do systému připojeny. Navíc tato data jsou i různě zpracovaná, agregovaná, aby měla pro uživatele co největší vypovídací schopnost.

30

1.7.1 Výhody systému VIDIUM : •

výběr a vizualizace dat z různých technologií současně

•

zpracovává data z libovolného počtu rozdílných technologických celků umístěných na různých místech

•

Data transportuje a agreguje do datového skladu a v jednotné formě prezentuje uživateli

•

zobrazení stávajících vizualizačních snímků i snímků dodatečně vytvořených uživatelem

Obr.1.7.1. Přiklad zobrazení výstupních dat z n-výstupů v čase do tabulky

Obr.1.7.2. Přiklad zobrazení výstupních dat z jednoho výstupu v čase do grafu


Microsoft Office- využívá interních funkcí a možností MS Office

31


DDE(Dynamic Data Exchange)


TCP/IP, WWW server a Internet/Intranet technologie

•

JAVA Applet

•

server OS Novell

•

WIN/NT

Obr. 1.7.3. Schéma struktury správy dat v systému VIDIUM

1.8 InduSoft Web Studio WEB orientované SCADA a HMI aplikace od společnosti InduSoft pro řízení technologických procesů bez použití dalších nástrojů i prostřednictvím internetu. [8] Web Studio je výkonný software pro vizualizaci, dokonale využívá klíčové vlastnosti operačních systémů na platformě Microsoft a umožňuje vytvářet WEB

32

orientované SCADA a HMI aplikace pro řízení technologických procesů bez použití dalších nástrojů. Vývojový systém nabízí snadnou tvorbu aplikací ve WYSIWIG prostředí. InduSoft Web Studio umožňuje vytvářet lokální i Web aplikace v jednom vývojovém prostředí. S pomocí libovolného internetového prohlížeče lze vzdáleně spravovat IWS aplikace, monitorovat technologické procesy, provádět update software a online přistupovat v reálném čase k datům jako jsou dynamické obrazovky, trendy, alarmy, reporty a receptury.


Windows NT

•

Windows 2000

•

Windows XP

•

Windows CE


UNICODE

•

bitmapová i vektorová grafika a dynamické efekty.


ASCII

•

XML

•

OPC Data Access

•

DDE

•

Microsoft.NET


TCP/IP

•

ODBC/ DDE

•

ActiveX

•

SMPT - Email interface

•


•

SOAP / API

33

Obr. 1.8.1. Pracovní prostředí systému InduSoft Web Studio

1.9 Gensym G2 & NeurOn-Line Systém G2 je komplexní platforma pro tvorbu a provozování aplikací reálného času založených na principech umělé inteligence. [11]

1.9.1 Hlavní výhody G2 systému : •

práce v reálném čase, včetně změn aplikace za jejího chodu

•

možnost současné práce více uživatelů (architektura klient/server)

•

možnost propojení s jinými systémy v reálném čase (relační databáze, řídicí systémy, atd.)

1.9.1 Použití systému G2 : Monitorování a diagnostika Spojení aplikační logiky v reálném čase, modelů procesů a aktuálních dat z technologie umožňuje odhalit trendy vedoucí k problémům dříve než se tyto stanou velkými a drahými. Optimalizace Schopnosti G2 kombinovat expertní znalosti s analytickými metodami jsou používány aplikacemi založenými na G2 k minimalizaci spotřeby energie, maximalizaci výstupu a optimalizaci zdrojů.

34

Rozvrhování výroby Schopnost on-line reakce systému G2 dynamické události z něho činí vhodný nástroj pro rozvrhování výroby v reálném čase. Vizualizace procesů Objekty v G2 mohou být použity k vizualizaci toku materiálu ve výrobě. Řízení G2 poskytuje základ pro vytvoření nadstavbových řídicích aplikací s použitím technik jako jsou neuronové sítě a fuzzy logika. Simulace a modelování procesů Vestavěný simulátor a propojitelné grafické objekty urychlují modelování a simulaci operací.

1.9.2 Moduly systému G2 G2 - Vývoj systémů založených na umělé inteligenci, poskytuje základ pro vytvoření nadstavbových řídicích aplikací s použitím technik jako jsou neuronové sítě a fuzzy logika. Telewindows - Umožňuje paralelní sdílené používání G2 aplikací (klient G2) NeurOn-Line - Umožňuje integrovat technologii neuronových sítí do monitorovacích, řídících a optimalizačních aplikací. ReThink - Pro modelování a optimalizaci procesů, včetně obchodních procesů. Dynamic Scheduling Package - Umožňuje generování rozvrhů operací a jejich dynamické změny v případě změn ve zdrojích a cílech. NeurOn-Line - Umožňuje integrovat technologii neuronových sítí do monitorovacích, řídících a optimalizačních aplikací. NeurOn-Line Studio (NOLS) NOLS představuje zcela nový přístup ke tvorbě optimalizačních a predikčních modelů. To, co ho především odlišuje od jiných produktů, je jeho jednoduchá použitelnost odborníky na danou technologii, kteří nemusí mít právě detailní znalosti zpracování dat, teorie neuronových sítí a optimalizace.

35


Windows NT/2000/2003/XP

•

Sun Solaris (SPARC architektura)

•

Unix

•

Linux

•

HP OpenVMS / HP-UX

•

IBM AIX

•

Compaq Tru64 UNIX

Obr.1.9.1. Příklad aplikace vytvořené v NeurOn-Line Studio


C/C++/Visual Basic/Microsoft.NET

•

Secure Sockets Layer (SSL) – práce s vrstvami

•

Excel


HTTP

•

OPC Data Access.


COM/ ActiveX

36

•

API

•

BPEL(Web Services)

•

XML

•

MIME – email messages

•

TCP/IP, HTTP, HTML

•

.NET

•

Java RMI

•

ODBC/ SQL

•

OPC

2. PODROBNÁ STUDIE ZVOLENÉ TECHNOLOGIE SYSTÉMU CONTROL WEB Definovat co je Control Web nebo vyjmenovat všechny jeho vlastnosti je na omezeném prostoru prakticky nemožné. O Control Webu můžeme hovořit jako o přístupném nástroji, který umožňuje realizovat řízení jakéhokoliv technologického procesu. Lze ho také označovat jako prostředek tvorby rozsáhlé podnikové distribuované aplikace s neomezeným množstvím měřených bodů a obsahujícího velké množství operátorských obrazovek pracujících na řadě počítačů zapojených do sítě, který pracuje jako programový most mezi SQL databází, WWW prohlížeči a GSM sítí. Pro zjednodušení můžeme říct že je to nástroj, který automatizovaně provádí měření, řídí procesy výroby, zobrazuje, ukládá a zpracovává naměřené hodnoty. Control Web je aplikační vybavení s velkým množstvím nástrojů, které usnadňují ovládání a nastavení automatizovaného řízení a monitorování technologických procesů ve výrobě nebo v laboratorních podmínkách. [13]

2.1 Jak lze charakterizovat Control Web •

systém pro vývoj aplikací určených k řízení a monitoringu výroby v průmyslu

•

aplikační software pro kontrolu a správu energetických zařízení

•

software pro vizualizace a řízení technologických procesů v reálném čase

•

most mezi technologií a informačním systémem podniku

•

rozhraní člověk-stroj

•

systém pro přímé řízení strojů a technologií

37

2.2 Podpora Hardware Control Web je důsledně navržen jako systém nezávislý na hardware. Architektura ovladačů je otevřená. Každý uživatel může implementovat jakýkoliv vlastní ovladač. S příslušným ovladačem komunikuje se všemi průmyslovými zařízeními jako jsou : •

PLC (Siemens, Omron, Mitsubishi, Teco, ABB, Honeywell, Allen-Bradley)

•

měřicí karty (Advantech, Tedia Axiom a jiné)

•

I/O moduly (ADAM, DataLab IO, ELSACO a jiné)

•

„virtuální“ zařízení jako jsou WWW servery

2.3 Podpora otevřených protokolů •

ASCII komunikace po sériové lince - Znakový protokol využívá velké množství jednoduchých zařízení

•

OPC Data Access - Stále se zvyšující se počet OPC serverů

•

DDE / NetDDE/ FastDDE - Zachování zpětné kompatibility s DDE servery

•

GSM modemy, SMS zprávy

•

HTTP přístup k WWW serverům

•

Modicon Modbus, Modbus/TCP

2.4 Podpora otevřených standardů •

široká interoperabilita díky podpoře standardních protokolů a formátů dat

•

TCP/IP, HTTP, HTML (Ethernet, WiFi, dial-up)

•

ODBC / SQL

•

COM / ActiveX

•


•

GSM / GPRS

•

DDE, NetDDE

38

2.5 Práce v distribuovaném prostředí 2.5.1 Control Web Runtime („tlustý klient“) •

aplikace Control Web umožňuje sdílení dat po síti, volat vzdálené metody, řídit a zobrazovat aplikaci

•

data mohou být sdílena za účelem zálohování a synchronizace, nebo je možné přistupovat na vzdálené data (vzdálený přístup)

•

oba způsoby je možno libovolně kombinovat a tvořit tak aplikace klient / server nebo peer-to-peer

2.5.2 Přístup k aplikaci přes WWW prohlížeč („tenký klient“) Control Web obsahuje zabudovaný HTTP server, který umožňuje vytvářet dynamické aplikace založené na WWW technologiích, zpřístupňované prostřednictvím standardních WWW prohlížečů. Je možné vytvářet plnohodnotné serverové aplikace pro klienty na PC i na mobilních telefonech.Bohatost aplikace lze nastavovat podle požadavků na přístup z různých klientů (čisté HTML, DHTML/CSS, Java, ActiveX).

2.6 Podpora platforem Control Web podporuje všechny Win32 platformy: •

Windows 9x/Me

•

Windows XP Embedded (možnost práce z CF karty, bez HDD)

•

Windows 2000 Advanced Server Clusters

•

Windows CE na standardním x86 PC (CEPC)

•

Windows CE na RISC systémech (verze pro procesory ARM, MIPS, SH3/4)

2.7 Podpora jazyků a kódování 2.7.1 Podpora kódování •

Control Web ANSI (8bitové znaky pro Evropu a USA)

•

Control Web UNICODE (16bitové kódování obsahující znaky všech abeced)

•

UNICODE verze je nutná pro podporu východních jazyků

39

2.7.2 Podpora jazyků •

Vývojová i runtime verze v češtině, angličtině, němčině a japonštině

•

možnost upravit texty v runtime verzi pro jakýkoliv jazyk

•

runtime ve slovenštině, ruštině

2.8 Neomezená programovatelnost Zabudovaný programovací jazyk s real-time rozšířeními umožňuje realizovat zcela libovolné řídicí sekvence a algoritmy. Programové API jednotlivých komponent dovoluje jejich plně programové řízení. Jako jsou například archivace dat, SQL dotazy a podobně. Událostní rozhraní komponent umožňuje reagovat na rozličné stavy aplikace. Atributy kanálů umožňují precizně řídit komunikaci a časování (QoS, Round-trip-time, timeout).

2.9 Bezpečný programový model •

aplikační program nemá přímý přístup k paměti

•

eliminuje problémy s neplatnými ukazateli

•

zabraňuje nestabilitám způsobeným nevracením paměti (memory leaks)

•

ošetření chyb ve výrazech (dělení nulou, indexování mimo rozsah pole, přetečení, podtečení,ztráta přesnosti)

•

možnost testování výskytu chyby a její programové ošetření.

2.10 Integrované vývojové prostředí •

tvorba aplikace drag-and-drop

•

komponenty (virtuální přístroje) aplikace přetahovány z palety

•

modifikace parametrů v dialogových oknech

•

přístrojový inspektor modifikuje specifické parametry daného virtuálního přístroje

•

k tvorbě aplikace není zapotřebí znalost programování

•

programovací jazyk je k dispozici pro řešení náročnějších požadavků zákazníků

•

grafický vývoj aplikací.

40

2.11 Standardní ovladače systému Control Web : 2.11.1 Ovladače pro demonstrační a ladící účely : •

Virtuální ovladač (vsource) - není spojen se žádným konkrétním fyzickým

zařízením. Slouží ke generování signálů a předává do aplikace náhodné časové údaje. •

Modelový ovladač — slouží jako náhrada reálné soustavy při testování správné

funkce řídícího programu, zvláště pak regulačních obvodů. •

Simulační ovladač (Dummy) — může jednoduše nahradit původní reálný

ovladač vstupně/výstupních zařízení za účelem testování a ladění aplikace. Tento ovladač nekomunikuje s žádným zařízením, ale vrací hodnoty vstupních kanálů podle toho, jak si je definujete v jeho konfiguračním souboru. •

Simulační ovladač (SimBuf) — slouží k testování a ladění aplikací, které

používají kanály typu buffer. Ovladač má nadefinováno několik kanálů, které generují průběhy funkce sinus. Tyto průběhy můžete různě ovlivňovat.

2.11.2 Ovladače pro běžné použití v reálných aplikacích : Ovladač DEE Client systému Control Web Pracuje jako DDE klient a slouží k propojení aplikace s libovolným DDE serverem. Podporuje dynamickou výměnu dat na lokálním počítači včetně výměny dat mezi programy běžícími na samostatných počítačích v síti (NetDDE). Spolupracuje se všemi standardními DDE servery průmyslových zařízení a také s programy z řady Microsoft Office. Podporuje výměnu jednoduchých i strukturovaných dat. Ovladač ASCDRV5 systému Control Web Pro komunikaci přes standardní sériové rozhraní počítače. Slouží pro ASCII komunikaci přes sériové rozhraní počítače a umožňuje komunikovat s celou řadou zařízení a přístrojů, které používají standardní textový formát. Ovladač TCP/IP systému Control Web - CWNETDRV Je určen pro spojení několika aplikací systému Control Web, které běží na různých počítačích. Tyto počítače jsou propojeny v rámci počítačové sítě nebo se dají spojit přes telefonní linky pomocí modemů. Ke komunikaci se používá síťový protokol TCP (viz Control Web a Internet).

41

2.11.3 Externí ovladače pro použití v reálných aplikacích : Do systému Control Web můžete zařadit také další ovladače, které nejsou součástí systému, ale dodávají se jako samostatné produkty. Ovladače můžou byt od společnosti, která vyrábí externí moduly, nebo od softwarové firmy, která se vývojem aplikačních programů zabývá. 2.11.3.1 Ovladač použitý pro externí modul v sušárně s tepelným čerpadlem ADAM - ovladač pro moduly od společnosti Advatech - Pomocí tohoto ovladače je možno komunikovat s moduly ADAM, což je externí I/O modul izolovaný s nezávislou konfigurací všech vstupů a vestavěným watchdog časovačem, komunikace po RS-485 ASCII ADAM protokol. Pro přenos dat mezi moduly ADAM a aplikací existují dva způsoby přístupu. Prvním je standardní přístup prostřednictvím kanálů ovladače. Pro tvůrce aplikace je jednoduchý, ale nepodporuje všechny možnosti, které moduly poskytují. Druhý přístup je zcela univerzální, ale je poněkud pracnější a vyžaduje větší zkušenost s programováním. Využívá speciální procedury ovladače, které je možno z aplikace volat.

2.12 Grafika v prostředí systému Control Web Technologie počítačového zobrazování trojrozměrných scén umožňují v současnosti nejkvalitnější

a

nejpůsobivější

vizualizaci

pomocí

dynamické

vykreslování

trojrozměrného obrazu v reálném čase (real-time rendering). Požadavky na kvalitu a realističnost zobrazení budou vždy v rozporu s nutností plynulého zobrazování v reálném čase.

2.12.1 Systém pro 3D vykreslování Systém pro 3D vykreslování v reálném čase, je to jednoduše takový systém, který dokáže generovat plynule se pohybující a bezprostředně interaktivně reagující 3D obraz. Určujícím parametrem je tedy počet snímků za sekundu (fps — frames per second). Za minimum pro plynulou animaci lze považovat hodnotu asi 15 fps (tento počet snímků za sekundu má často digitální video na internetu, televizní obraz podle současné analogové normy PAL má 25 snímků za sekundu rozdělený do padesáti půlsnímků za sekundu pro omezení blikání). Požadavky na fps mají i svůj rozumný horní limit, který je dán

42

frekvencí snímků monitoru (60 až 100Hz). Zvyšovat fps nad snímkovou frekvenci monitoru již nepřináší žádné zvýšení kvality a nemá tedy význam. Podstatný je tedy dosažený počet snímků za sekundu a nikoliv technika, jakou jsou obrazy vytvářeny. Grafický adaptér s akcelerací 3D grafiky je pro 3D vykreslování v reálném čase nutností.

2.12.2 OPEN GL 2.12.2.1 Implementace Implementace OpenGL existují pro prakticky všechny počítačové platformy, na kterých je možno vykreslovat grafiku. Kromě implementací vestavěných v grafickém hardware (na grafické kartě) existují také softwarové implementace, které umožňují používat OpenGL i na hardwaru, který ho sám o sobě nepodporuje (ale obvykle nabízejí nižší výkon). 2.12.2.2 Struktura OpenGL Základní funkcí OpenGL je vykreslování do obrazového rámce (framebufferu). Umožňuje vykreslování různých základních primitiv (bodů, úseček, mnohoúhelníků a obdélníků) v několika různých režimech. Veškerá činnost OpenGL se řídí vydáváním příkazů pomocí volání funkcí a procedur (kterých OpenGL definuje cca 250). V OpenGL se nepoužívá objektově orientované programování. Jednotlivá primitiva jsou definována pomocí vrcholů – každý z nich definuje bod, koncový bod hrany nebo vrchol mnohoúhelníku. Každý vrchol má přiřazena data (obsahující souřadnice umístění bodu, barvy, normály a souřadnice textur). Rozhraní OpenGL je založeno na architektuře klient-server – program (klient) vydává příkazy, které grafický adaptér (server) vykonává. Díky této architektuře je možné, aby program fyzicky běžel na jiném počítači než na tom, na kterém se příkazy vykonávají, a příkazy se předávaly prostřednictvím počítačové sítě.

2.13 Formáty souborů externích 3D modelů V bohatém světe 3D modelů existuje spousta formátů souborů. Jen několik málo z nichž jsou však natolik rozšířeny, abychom je mohli považovat nepsané standardy. Pro systém Control Web je důležitá schopnost načítat právě ty nejvíce standardní a nejvíce rozšířené formáty.

43

2.13.1. Format *.OBJ Formát Wavefront *.obj. je široce rozšířen, jelikož nástroje pro konverzi modelů obvykle tento formát podporují. Jelikož je textový lze ho upravovat v běžném textovém editoru. Jeho relativně jednoduchý textovém zápis umožňuje celkem jednoduchou orientaci. Určitou nevýhodou tohotu formátu je nutně větší velikost jeho souborů a určité komplikace při načítání (většinou je nutno načítat dvouprůchodově), což se projevuje jen při spouštění aplikace, pak již vše běží rychle a nezávisle na formátu.

2.13.2. Format *.3DS Formát Discreet *.3DS. Jedná se o binární, a proto proprietární a do jisté míry "tajemný" formát. Jeho obrovské rozšíření plyne z faktu, že je nativním formátem velmi oblíbeného 3D modeláře Autodesk (Discreet) 3D Studio a že také nejnovější verse produktu 3D Studio Max podporují ukládání modelů v tomto formátu. Tyto produkty mají jinak uspořádán souřadný systém (osa Z směřuje nahoru v ploše obrazovky a nikoliv dopředu ven z obrazovky) než Control Web. Vektorová data jsou během načítání vždy převedena do našeho "správného" vektorového prostoru.

2.13.3 Format *.DXF Formát Autodesk *.DXF. Tento textový formát zastává roli všeobecně použitelného výměnného formátu pro CAD a CAM aplikace. Pro 3D modely není zdaleka ideální, zde mu mnoho možností chybí, nicméně to hlavní, a to jsou bezpochyby 3D meshe, z něj získáme spolehlivě. Z DXF souboru jsou načítány veškeré použitelné entity ze sekcí 3DFACE a POLYFACE. Pro načtené povrchy jsou uměle vytvořeny patřičné skupiny, aby s modelem bylo možné v aplikaci dále neomezeně manipulovat. Povrchy 3DFACE jsou shromážděny do skupin pojmenovaných podle jmen vrstef, ve kterých se tyto povrchy nacházení. Pro každý POLYFACE mesh je vytvořena vlastní skupina. V DXF souborech jsou časté duplicitně nebo i mnohonásobně zadané shodné vertexy. Po načtení jsou proto v modelu shodné vertexy filtrovány a dotýkající se povrchy jsou správně napojeny na shodné sdílené vertexy. Toto je podstatné nejen pro algoritmy detekce hran při vrhání prostorových stínů, ale obecně pro úspory paměti a zrychlení vykreslování. Pro každou skupinu je automaticky vytvořen také patřičný materiál.

44

2.14 Integrované vývojové prostředí 2.14.1 Dvojcestné programování Ve většině případů se v systému Control Web pracuje s průvodci, paletami, případně inspektory jednotlivých přístrojů, tedy s grafickými nástroji. Takový způsob práce je pro Control Web charakteristický. Druhý způsob práce v textovém režimu, který Control Web také komplexně podporuje a který grafický návrh dokonale doplňuje, je stejně důležitý. Oběma způsobům společně se říká dvojcestné programování. Každou aplikaci je možné podle potřeby vytvářet chvíli graficky nebo chvíli textově. Přechod mezi jednotlivými režimy práce je snadný a není nijak omezen ani velikostí aplikace ani fází jejího vývoje. Popsaná dualita přístupů k tvorbě úlohy umožňuje podle momentální potřeby vybrat přesně takový postup, který nejlépe vyhovuje.

2.14.2 Grafický editor Můžeme o něm mluvit jako o kontejneru, do nějž lze ze systémového modulu Paleta přístrojů vkládat co je třeba a v němž je každý takový vložený objekt možné opakovaně a zcela neomezeně upravovat. Graficky editor nelze přímočaře spojovat přímo s kreslením. Grafický editor je spíše přehledný a snadno ovladatelný editor aplikace, ve kterém jsou přístroje zobrazeny pomocí schematických a tedy grafických značek.V grafickém editoru jsou snadno uviditelné základní vazby mezi objekty, okamžitě lze sledovat jak systém aplikaci časuje a aktivuje a také srozumitelně monitorovat práci aplikace s daty.

2.14.3 Paleta přístrojů Paleta přístrojů je zcela základní část vývojového prostředí, proto obsahuje mnoho informací. V prvé řadě je paleta rozdělena na levou část určenou pro výběr kategorie nebo knihovny přístrojů a pravou nabídkovou část s konkrétními přístroji. Výběrovou část se stromovou strukturou se dvěma pohledy na komponenty neboli přístroje je možné přepínat pomocí výběrového řádku v záhlaví stromu. Nabízené pohledy jsou : •

Kategorie přístrojů, pohled sestavený podle významu a funkce jednotlivých přístrojů. Přístroje podobných funkcí jsou seskupeny do kategorií, uvnitř těchto 45

kategorií jsou přístroje řazeny podle pomyslné složitosti. Protože systém Control Web nabízí dva principem odlišné způsoby vizualizace (2D a 3D), jsou dvě z hlavních kategorií Ploché přístroje a Prostorové přístroje. Výkonné přístroje jsou všechny, které nejsou vidět (neslouží pro vizualizaci), Systémové přístroje pak jsou jednak vnitřní přístroje a jednak přístroje určené jen pro volání systémových funkcí. •

Knihovny přístrojů - pohled sestavený podle příslušnosti přístrojů do programových knihoven.

2.14.4 Datový editor Aplikace a přístroje v ní potřebují dosáhnout na technologická data jak pro potřeby vizualizace, tak pro potřeby ovládání. Stejně tak je potřeba uchovávat výpočetní stavy a vnitřní veličiny. Proto je nutné, aby se v aplikaci vyskytovala data, v systému Control Web představovaná různými druhy datových elementů. Datových elementů je celá řada, všechny se však definují a upravují jednotným způsobem. Protože však v systému Control Web existují datové elementy různých úrovní (globální, přístrojové a procedurální), editují se na různých úrovních (stále však jednotným způsobem). Globální datové elementy, tedy elementy, které jsou viditelné a dostupné pro celou aplikaci a všechny její přístroje, se upravují v hlavní záložce Datové inspektory vývojového prostředí.

Obr. 2.14.1. Datový inspektor vývojového prostředí

46

2.14.5 Inspektor přístroje Inspektor přístroje je základní nástroj grafického editoru, který dokáže upravit jakýkoli parametr jakéhokoli vybraného přístroje. Pomocí inspektoru se definují lokální data přístrojů, jejich procedury, barvy, parametry, zkrátka úplně všechno, co ovlivňuje chování a vzhled přístroje. Inspektor přístroje je univerzální nástroj, který rozumí všem přístrojům. Přístroje jsou mnohdy značně rozdílné, což znamená, že jednotlivé detaily inspektora otevřeného nad různými třídami přístrojů se mohou lišit. V zásadě se však vždy bude lišit jen obsazení jednotlivých částí tabulky inspektora, který tak zůstává rámcem pro veškeré možnosti všech různých přístrojů. Inspektor přístroje je nástroj, který se otevírá nad přístrojem. Práce s úpravou dat přístrojů nevynucuje pevné svázání inspektora s jediným přístrojem. Control Web tedy dovoluje otevřít inspektora nad skupinou přístrojů.

2.14.6 Textový editor Textový editor systému Control Web pracuje Se všemi textovými soubory a samozřejmě se soubory aplikace s maskou '*.cw'. Kromě toho dokáže pracovat i s textovými soubory se znaky ve formátu UNICODE, ale tato schopnost je omezena pouze na systémy, které UNICODE podporují. Editor má rozšíření, která jsou šita na míru systému Control Web, nicméně jeho základní funkčnost je zcela obecná a umožňuje úpravy jakéhokoli textu. Základní principy ovládání dodržují konvence editorů grafického uživatelského rozhraní operačních systémů Windows. Rozšířené možnosti při editaci umožňují barevně označená klíčová slova, podobně jako řetězce znaků, čísla a komentáře což usnadňuje orientaci ve zdrojovém textu Barvy těchto elementů textu je možné libovolně upravit a nastavit.

2.14.7 Editace 3D scény Editor scény umožňuje editovat scénu přímo na místě v integrovaném vývojovém prostředí. Až v 3D scéně je možné využít celého potenciálu 3D zobrazovacího stroje a 3D virtuálních přístrojů. V 3D scéně je k dispozici třírozměrný prostor, který je zobrazován perspektivní projekcí. Ta korektně zobrazuje třírozměrný prostor do dvojrozměrného průmětu (viewport) včetně jeho hloubky. Pozice každého objektu na ose z ovlivňuje velikost obrazu objektu a pozice na osách x a y ovlivňuje i jeho

47

zdánlivé natočení. Uvnitř aplikace nelze přímo vytvářet vlastní 3D objekty. Ty musí být importovány do knihovny přístrojů z externí aplikace pro 3D modelování.

Obr. 2.12.1. Editor 3D scény

2.14.8 2D Grafika Virtuální přístroj Draw je vektorově orientovaný 2D zobrazovač. Pro kreslení nabízí řadu základních grafických objektů. Nabízené grafické objekty lze libovolně skládat a pomocí nich vytvářet i složitá schémata, kreslit stroje a zařízení. Každý objekt se dá zobrazit jen jako obrys, vyplněný nebo vyplněný s obrysem. Výsledná kresba může být v aplikaci zobrazena v libovolném měřítku. Snadným napojením datových elementů se souřadnicemi vrcholů a ostatními parametry objektů lze dosáhnou animace. Práci s přístrojem usnadňuje inspektor, který je vybaven editační plochou a potřebnými nástroji pro kreslení objektů. Hotové obrázky a schémata nebo připravené komponenty lze ukládat do knihoven.Pro tvorbu obrázků je určena grafická editační plocha inspektora přístroje.

2.14.9 Časování v systému Control Web Systém Control Web je systém reálného času. Jeho aplikace se může dobrovolně těchto vlastností vzdát a pracovat jako řízená daty. To přináší zjednodušení návrhu a menší nutnost detailně celou úlohu promýšlet, ale znemožňuje aktivně a přesně ovlivňovat její chod. Automatizační úlohu je možné rozložit na jednoduché logické

48

části, které pracují současně a nezávisle. Samozřejmě, všechny takové části spolu mohou velmi dobře komunikovat, vždyť jsou součástí jedné aplikace, nicméně míra a způsob této komunikace zůstávají plně v moci aplikačního programátora.

2.15 Minimální doporučená konfigurace počítače pro práci s 3D grafikou v systému Control Web 5 : •

Procesor AMD Athlon/Duron 1 GHz nebo Intel Pentium 4 1,5 GHz nebo vyšší

•

operační paměť 256 MB

•

Grafická karta s akcelerovanou podporou OpenGL s alespoň 32 MB operační paměti 3D zobrazení technologických procesů je jenom nadstavbovou částí samotného

systému Control Web. Žádným způsobem neovlivňuje rychlost zpracování naměřených hodnot ani samotné řízení technologického procesu. Control Web při 3D vizualizaci využívá technických možností hardwaru. Samotná aplikace pro řízení a monitorování technologických procesů potřebuje minimální hardwarový výkon pracovní stanice.

3. VLASTNÍ REALIZACE PROGRAMU PRO VIZUALIZACI TECHNOLOGICKÉHO PROCESU 3.1 Vlastní zpracování vizualizace v systému Contol Web Technologickým procesem zvoleným pro vizualizaci je sušárna s tepelným čerpadlem. Toto zařízení se nachází v laboratořích Mendlovy zemědělské a lesnické univerzity. Systém Contorl Web komunikuje s měřicími přístroji prostřednictvím externího I/O modulu řady 4000 od firmy Adventech . Tento modul je napojen analogovým vstupem na analogové měřicí přístroje a čidla. Konkrétně na snímače teploty a vlhkosti. Prostřednictvím rozhraní RS-485 je modul ADAM připojen k PC. Komunikace mezi modulem a systémem Control Web probíhá pomocí protokolu ADAM softwarového ovladače ADAM.dll. Vizualizace umožňuje vytvořit přehledné schéma všech měřicích míst s okamžitou vizualizací měřených a vypočtených hodnot. Stav všech měřicích míst je možné zobrazovat v nakresleném technologickém schématu v 3D zobrazení vizualizace celé sušárny i v jednoduchém čistě odečítacím 2D zobrazení displejů 49

měřicích čidel číselně, nebo lze sledovat průběh veličin v čase pomocí grafů. Vizualizace umožňuje archivování měřených hodnot. Z archivovaných dat lze pravidelně pořizovat přehled za uplynulé období. Celou vizualizaci je možné pomocí technologie klient/server zobrazovat v intranetu a internetu ( nejtenčí klient). 3D model objektu pouzdra sušárny, sušící mřížky, usměrňovací deska, kompresor a řídící jednotka jsou vytvořeny v aplikaci autoCAD a pomoci nástroje GL_model z knihovny přístrojů aplikace Control WEB jsou importovány do scény vizualizace. Jelikož Control Web nemá vlastní nastroj pro modelování 3D objektů, musí byt objekty vytvořeny v externí aplikaci a ve standardním podporovaném formátu vloženy do scény aplikace. Externí 3D modely jsou uloženy ve formátu Wawefront '*.obj' a Discreet '*.3DS' . Zobrazovací panely naměřených hodnot, ventilátory, grafy a pára byly importovány z knihovny přístrojů systému Contorl Web jako 3D_objekty. Pozadí pro sušárnu je vytvořeno pomocí 3D scény importované z knihovny přístrojů, nástrojem ‘inspektor přístroje‘ je pak nadefinovaná textura scény. Tento nástroj je použit při definování všech textur, barev a vlastností měřicích přístrojů.

3.2 Teorie procesu sušení tepelným čerpadlem Tepelné čerpadlo (TČ) jako zdroj tepla pracuje se sušárnou v uzavřeném nebo otevřeném oběhu sušícího media.

3.2.1 Sušárna s TČ s uzavřeným oběhem sušícího média Tato teoretická soustava je dokonale izolována, tj. neexistují tepelné ani tlakové ztráty. Průtok sušícího media soustavou je konstantní a tepelný výkon pro ohřev sušícího media (Poh) průchodem přes kondenzátor TČ se shoduje s tepelným výkonem pro ochlazení téhož sušícího media (Pch) při jeho průchodu výparníkem TČ. Pak temperace sušícího media v i-x diagramu (obr.3.2.2.) probíhá po čáře x = konst. ze stavu “0“ do stavu “I“. Vlastní sušení v teoretické sušárně je izoentalpické ze stavu “I“ do stavu “II“. Při průchodu vlhkostí nasyceného sušícího media výparníkem TČ se toto ochladí na stav . = 1 a při dalším ochlazování dochází ke kondenzaci vlhkosti po křivce . = 1, při čemž se snižuje měrná vlhkost z xII na x0 = xI. [14]

50

Obr. 3.2.1. schéma teoretické soustavy s teoretickou sušárnou a teoretickým t.č.

Obr. 3.2.2. Teoretická soustava s uzavřeným oběhem sušícího média v i-x diagramu Pro tuto teoretickou soustavu tedy platí podmínka: 0 P P ch oh = . [W] (II-1) Schopnost sušení v této sušárně závisí na velikosti těchto tepelných výkonů (Poh, Pch). Při dané velikosti těchto tepelných výkonů (Poh, Pch) se sušící efekt zvyšuje posunutím sušícího cyklu do oblastí vyšších teplot, kde se dosahuje vyšších hodnot rozdílů měrných vlhkostí (.x = xII - xI), i při stejném rozdílu entalpií (.iv). Toto tvrzení dokládá následující tabulka č. II-1 vypočtených hodnot pro srovnatelné podmínky tj. počáteční stav “0“ leží na křivce . = 1 a stav “II“ na křivce . = 80 %. Laboratorní trať sušárny s TČ Měřicí trať sušárny s TČ (obr. 3.2.3) je tvořena kompresorovou chladící jednotkou (KCHJ), skříní kondenzátoru a výparníku s ventilátory, které navazují na komoru vlastní sušárny. Na opačné straně je skříň výparníku a kondenzátoru propojena spojovacím kanálem oběhu sušícího media.

51

Obr.3.2.3. Měřicí trať laboratorní sušárny s TČ Na tento kanál navazuje dodatkový chladič odvodu přebytečného tepla. Činnost tratě se řídí pomocí ovládacího panelu a požadované měřené veličiny jsou indikovány resp. registrovány počítačem. Teploty jsou měřeny v následujících charakteristických místech a pomocí modulů ADAM ukládány do počítače: t1 - teplota chladiva na sání kompresoru t2 - teplota chladiva na výtlaku kompresoru t3 - teplota chladiva za kondenzátorem t4 - teplota chladiva před škrtícím ventilem t5 - teplota chladiva za škrtícím ventilem t6 - teplota vzduchu v sušárně před výparníkem, tj. na výstupu ze sušárny t7 - teplota vzduchu v sušárně na povrchu výparníku t8 - teplota vzduchu v sušárně za výparníkem, tj. ve spojovacím kanálu t9 - teplota vzduchu v sušárně za kondenzátorem, tj. na vstupu do sušárny t10 - teplota vzduchu v sušárně před kondenzátorem Tlaky vypařovací (pvyp) a kondenzační (pkon) jsou měřeny manoteploměry. Hodnota hmotnostního průtoku chladiva vyhodnocena z dlouhodobých měření průtoku činí mR = 0,079 kg.s-1. Vlhkost sušícího media je měřena psychometricky a kontrolně vlasovými vlhkoměry. Hmotnost sušeného materiálu se stanoví vážením. Pomocí instalovaných čidel se v průběhu sušení sleduje vlhkost sušeného materiálu. Vážením se stanoví také hmotnost odpařené hmoty vlhkosti (mw) sušeného materiálu. Před začátkem měření se stanoví hmotnost materiálu před sušením (mMI), jeho vlhkost (u, .M) včetně sušiny sušeného materiálu (mMS). Po skončení sušení se stanoví hmotnost usušeného materiálu (mMII).

52

Veličiny měrné spotřeby sušícího media a tepla se vyhodnotí pomocí i-x diagramu. Z veličiny okamžité měrné vlhkosti (u) sušeného materiálu se vyhodnotí grafická závislost u = f (.), jejíž derivací (např. grafickou) se vyhodnotí průběh sušení.

4. VÝSLEDKY PRÁCE A DISKUSE : Automatizace a řízení je jeden z oborů, kde zastávají zmíněné technologie jednu z klíčových úloh, protože zde člověka v některých fázích zcela úplně nahrazují. Usnadňují navrhování soustav a jejich parametrů. Je důležitá také při průběžné analýze, simulaci, monitorování, atd. V tomto odvětví se používá velké množství programů, které provádějí činnosti zmiňované v předchozím odstavci např. regulaci měřené soustavy, simulaci regulačního pochodu, atd. Mezi nejpoužívanější programy v této oblasti se jistě řadí ControlWeb, InTouch, Relace, PlantScape a další. Tato práce se podrobněji zabývá problematikou vizualizace a samotným zobrazováním průběhu daného technologického procesu. Teoreticky i prakticky se zabývá vizualizací technologického procesu v 2D i 3D zobrazení. Vizualizační možnosti programu Control WEB jsou patrné z vytvořeného aplikačního programu. Také je prakticky vidět možnosti zobrazení procesů prostřednictvím sítě intranet a internet. Jeho prostřednictvím lze zobrazení technologického procesu i na display mobilních telefonů pracujících v sítích nové generace.

ZÁVĚR : Při studii aplikačních programů dostupných na našem trhu mezi které patří Control Web, InTouch, Reliance, Genesis a další sem potvrdil, že Control Web je jeden z nejkomplexnějších programů SCADA/HMI vůbec. Jeho otevřená architektura umožňuje maximální variabilitu. Velké množství podporovaných technologických standardů a možnost využívat externích ovladačů jiných výrobců z něj dělá nástroj s neomezenými možnostmi při řízení a vizualizaci jakéhokoliv technologického procesů. Také vytvořená vizualizace potvrzuje velké grafické možnosti tohoto softwaru. Zvolenou technologií nebyl Control Web vybrán náhodně. Jelikož je využíván ke studijním a laboratorním účelům na MZLU. Diplomová práce potvrzuje, že jeho

53

rozšířenost není neopodstatněná a vyplívá z technických možností softwaru. Studií ostatních SCADA/HMI softwarů jsem zjistil, že vývoj jde jedním jasným směrem, aby byl aplikační software nezávislý na technickém vybavení. Tedy všechny dostupné systémy jsou typické otevřenou architekturou, ale částečně se liší v seznamu podporovaných standardů a značné rezervy mají konkurenční produkty v 3D zobrazení technologických procesů. U vizualizačního systému Contol Web je 3D zobrazování nadstavbovým

modulem,

který

nemá

vplyv

na

samotnou

rychlost

řízení

technologického procesu. Řízení má jenom minimální hardwarové nároky. Při 3D vizualizaci Control Web jenom využívá možnosti dnešních grafických 3D akcelerátorů. Vlastní aplikace pro vizualizaci technologického procesu sušárny s tepelným čerpadlem, kterou jsem vytvořil, potvrzuje technické možnosti 3D zobrazování technologických procesů pomocí systému Control Web. Aplikaci bude tedy možné použít pro studijní účely a prezentace.

SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY : [1] Wonderware InTouch 9.0 Data Sheet [online]. Dostupné na Internetu: [2] GENESIS32 [online]. Dostupné na Internetu: [3] MICROSYS PROMOTIC [online]. Dostupné na Internetu: [4] Kucharský, M. PlantScape a vizualizace [online]. Dostupné na Internetu: . [5] Pilný, Z. Reliance 4 – nová verze vizualizačního systému [online]. Automatizace, červen 2007, roč. 50, č. 6. Dostupné na Internetu: . [6] Seven Technologies IGSS32 [online]. Dostupné na Internetu: [7] Medium soft VIDIUM [online]. Dostupné na Internetu: [8] Indusoft Web Studio datasheet [online]. Dostupné na Internetu:

54

[9] Zámek, F.: Programové produkty pro vizualizaci a řízení – přehled trhu. Automatizace, 45 (2002), č. 10, s. 635. [10] Automa, 2001, číslo 06 [online]. Dostupné na Internetu: [11] What’s bew in G2 8.2 [online]. Dostupné na Internetu: [12] Reliance [online]. Dostupné na Internetu: [13] Control Web 5 [CD-ROM]. Dokumentace Control Web 5 [14] GRODA,B.;VÍTĚZ,T.; 2007. Fyzikální základy techniky, s.12-14 Dostupné na internetu: http://www.mendelu.org/upload//navody_do_cviceni_20071203.pdf

SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOLŮ A ZKRATEK API - application programming interface ASCII - American Standard Code for Information Interchange BPEL - Business Process Execution Language CPU - Central Processing Unit CVS - Concurrent Versions System COM - Component Object Model, nebo hardware interface DCOM - Distributed Component Object Model DDE - Dynamic Data Exchange GSM - Global System for Mobile Communications GPRS - General packet radio service GSM - Global System for Mobile communications HMI - Human-Machine Interface HTML - HyperText Markup Language HTTP - Hypertext Transfer Protocol I/O - Input/Output LAN - Local area network MSDE - Microsoft SQL Server Desktop Engine ODBC - Open database OPC - OLE for Process Control

55

OLE - Object Linking and Embedding OLEDB - Object Linking and Embedding databáze PA - Programovatelný Automat PC - Personal Computer PLC - Programmable Logic Controller PDF - Portable Document Format RAM - Random Access Memory SAP - Service Advertising Protocol SCADA - Supervisory Control and Data Acquisition SOAP - Simple Object Access Protocol SMS - Short Message Service SMPT - Simultaneous MAC Packet Transmission SNMP - Simple Network Management Protocol SQL - Structured Query Language TCP/IP - Transmission Control Protocol/Internet Protocol VBA - Visual Basic for Applications WAN - Wide Area Network XML - Extensible Markup Language

Seznam obrázků : Obr.1.1.1. Příklad vytvořené aplikace v programu InTouch ..........................................13 Obr.1.1.2. Zobrazení alarmů pro detekci kritických hodnot ..........................................13 Obr. 1.2.1 Aplikace vytvořená v modulu GraphWorX32 ..............................................14 Obr. 1.2.2 Zobrazení grafu pomocí modulu TrendWorX32 ...........................................15 Obr. 1.2.3 Zobrazení alarmů pomocí modulu AlarmWorX32 .......................................15 Obr.1.2.4. Příklad aplikace vytvořené v systému GENESIS32 ......................................16 Obr.1.3.1. Prostředí Reliance Design – Správce skriptů ................................................18 Obr.1.3.2. Prostředí Reliance Design – Diagnostika projektu ........................................18 Obr. 1.3.3. Prostředí pro vývoj aplikace v Reliance Design ..........................................20 Obr.1.4.1. Architektura systému PlantScape ..................................................................22 Obr.1.4.2. Příklad vizualizace v programu PlantScape ..................................................23 Obr.1.4.3. Konfigurační nástroj – ControlBuilder ..........................................................24 Obr.1.4.4. Systémové zobrazení přehledu výstrah .........................................................24

56

Obr.1.4.5. Zobrazení konfigurace časových průběhů .....................................................24 Obr.1.5.1. Příklad aplikace vytvořené programem Promotic .........................................27 Obr. 1.5.2. Editor aplikace v systému Promotic .............................................................28 Obr. 1.5.3. Editor obrazů v systému Promotic ...............................................................28 Obr. 1.5.4. Systém trendů v systému Promotic ..............................................................29 Obr.1.5.5. Zobrazení konfigurace časových průběhů v systému Promotic ....................29 Obr.1.6.1. Přiklad vizualizace v IGSS32 ........................................................................31 Obr.1.6.2. Přiklad vizualizace v IGSS32 ........................................................................31 Obr.1.7.1. Přiklad zobrazení výstupních dat z n-výstupů v čase do tabulky ..................32 Obr.1.7.2. Přiklad zobrazení výstupních dat z jednoho výstupu v čase do grafu ...........32 Obr. 1.7.3. Schéma struktury správy dat v systému VIDIUM .......................................33 Obr. 1.8.1. Pracovní prostředí systému InduSoft Web Studio .......................................35 Obr.1.9.1. Příklad aplikace vytvořené v NeurOn-Line Studio .......................................37 Obr. 2.14.1 Datový inspektor vývojového prostředí ......................................................47 Obr. 2.12.1. Editor 3D scény ..........................................................................................49 Obr. 3.2.1. schéma teoretické soustavy s teoretickou sušárnou a teoretickým t.č. ........52 Obr. 3.2.2. Teoretická soustava s uzavřeným oběhem sušícího média v i-x diagramu ..52 Obr.3.2.3. Měřicí trať laboratorní sušárny s TČ .............................................................53

57

MENDELOVA ZEMĚDĚLSKÁ A LESNICKÁ UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA DIPLOMOVÁ PRÁCE

Recommend Documents