SCADA systém Control Web

Fakulta elektrotechnická Katedra aplikované elektroniky a telekomunikac´ı

Bakaláˇrská práce SCADA systém Control Web

Autor: David Grill Vedouc´ı: Ing. Jiˇr´ı Basl Ph.D

Plzeˇ n 2012

SCADA systém Control Web

David Grill 2012

Abstrakt Bakaláˇrská práce je zamˇeˇrena na seznámen´ı se systémy SCADA. V práci jsou popsány systémy od ˇcesk´ ych firem (Promotic, IS ENERGIS, Reliance). Jsou zde struˇcnˇe uvedeny jejich popis a moˇznosti vyuˇzit´ı, stejnˇe jako podporované zp˚ usoby komunikace. Hlavn´ı ˇca´st práce se t´ yká systému Control Web, ve které bude ˇctenáˇr seznámen s jeho moˇznostmi, v´ yhodami a nev´ yhodami a pˇredevˇs´ım tvorbou vizualizace jednoduch´ ych aplikac´ı. V závˇeru práce je pˇredvedana vizualizace PLC od firmy Amit i s postupem jej´ı tvorby.

Kl´ıˇ cov´ a slova SCADA, HMI, vizualizace, automatizace, ˇr´ızen´ı, Promotic, Reliance, IS ENERGIS, PLC, RTU.

1


David Grill 2012

Abstract The thesis is focused on the SCADA systems. There are described czech systems (Promotic, IS ENERGIS, Reliance).They are briefly listed there with their usage as well as supported communication methods. The main part is about Control Web system, where the reader is familiar with its possibilities, advantages and disadvantages and the basis of simple vizualization.

Key words SCADA, HMI, vizualization, automatization, control, PROMOTIC, Reliance, IS ENERGIS, PLC, RTU

2


David Grill 2012

Prohl´ aˇ sen´ı Pˇredkládám t´ımto k posouzen´ı a obhajobˇe diplomovou práci, zpracovanou na závˇer studia na Fakultˇe elektrotechnické Západoˇceské univerzity v Plzni. Prohlaˇsuji, ˇze jsem svou závˇereˇcnou práci vypracoval samostatnˇe, pod veden´ım vedouc´ıho diplomové práce a s pouˇzit´ım odborné literatury a dalˇs´ıch informaˇcn´ıch zdroj˚ u, které jsou vˇsechny citovány v práci a uvedeny v seznamu literatury na konci práce. Jako autor uvedené diplomové práce dále prohlaˇsuji, ˇze v souvislosti s vytvoˇren´ım této závˇereˇcné práce jsem neporuˇsil autorská práva tˇret´ıch osob, zejména jsem nezasáhl nedovolen´ ym zp˚ usobem do ciz´ıch autorsk´ ych práv osobnostn´ıch a jsem si plnˇe vˇedom následk˚ u poruˇsen´ı ustanoven´ı § 11 a následuj´ıc´ıch autorského zákona ˇc. 121/2000 Sb., vˇcetnˇe moˇzn´ ych trestnˇeprávn´ıch d˚ usledk˚ u vypl´ yvaj´ıc´ıch z ustanoven´ı § 270 trestn´ıho zákona ˇc. 40/2009 Sb. Také prohlaˇsuji, ˇze veˇsker´ y software, pouˇzit´ y pˇri ˇreˇsen´ı této diplomové práce, je legáln´ı.

V Plzni dne 1. ˇcervna 2012

David Grill ............................................... podpis

3


David Grill 2012

Obsah ´ 1 Uvod

5

2 Co jsou SCADA syst´ emy obecnˇ e

6

3 Z´ akladn´ı pojmy

7

4 Pˇ rehled pouˇ z´ıvan´ ych syst´ em˚ u 4.1 PROMOTIC . . . . . . . . . 4.2 Reliance . . . . . . . . . . . . 4.3 IS ENERGIS . . . . . . . . . 4.4 InTouch . . . . . . . . . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

9 9 11 13 15

5 Pouˇ z´ıvan´ e zp˚ usoby komunikace 17 5.1 OPC Server . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 5.2 DDE server . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 5.3 DB-Net/IP – specifick´ y zp˚ usob pro firmu AMIT . . . . . . . . 20 6 Pˇ redch˚ udci Control Web 21 6.1 Control Panel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 6.2 Control Web 2000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 7 Control Web 7.1 Verze . . . . . . . . . . . . . 7.2 Licence . . . . . . . . . . . . 7.3 Popis v´ yvojového prostˇred´ı . 7.4 Tvorba aplikace . . . . . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

. . . .

23 23 25 25 27

8 Tvorba aplikace pro PLC Amit

31

9 Z´ avˇ er

34

4


1

David Grill 2012

´ Uvod

V této bakaláˇrské práci se zamˇeˇruji na popis a seznámen´ı se softwarem pouˇz´ıvan´ ym k vizualizaci, sbˇeru a spravován´ı dat a v´ıce´ urovˇ nové automatizaci tzv. SCADA systém˚ u. Pokus´ım se v n´ı vysvˇetlit základn´ı principy práce systému, popsat moˇznosti jeho rozˇs´ıˇren´ı a adaptace pro r˚ uzné situace a typy zaˇr´ızen´ı. Moˇznosti jeho pouˇzit´ı jsou opravdu ˇsiroké, od ˇr´ızen´ı energetick´ ych komplex˚ u, po sledován´ı kvality a ˇcinnosti v´ yrobn´ıch proces˚ u v témˇeˇr vˇsech odvˇetv´ıch pr˚ umyslu, monitorován´ı a pˇredpovˇed’ poˇcas´ı (v USA se napˇr´ıklad ve spojen´ı se satelity pouˇz´ıvá ke sledován´ı v´ yskytu tornád) aˇz po ˇr´ızen´ı u ´ˇcetnictv´ı firem. Tato prostˇred´ı se pouˇz´ıvaj´ı i k simulaci poˇzadovan´ ych proces˚ u a zároveˇ n poskytuj´ı moˇznost odladˇen´ı chyb ve v´ yrobn´ım procesu, stejnˇe jako sn´ıˇzen´ı rizika nezdaru a vynaloˇzen´ ych náklad˚ u. Nab´ıdka v´ yvojov´ ych prostˇred´ı, ve kter´ ych je moˇzné takov´ y systém navrhnout a pouˇz´ıvat, obsahuje nemalé mnoˇzstv´ı dostupn´ ych systém˚ u. Proto v této práci vyp´ıˇsi pár stˇeˇzejn´ıch prostˇred´ı od ˇcesk´ ych v´ yvojáˇr˚ u– PROMOTIC, IS ENERGIS, Reliance, Control Web a InTouch, jeˇz je velice rozˇs´ıˇren v zahraniˇc´ı. Ty se liˇs´ı v licenc´ıch, se kter´ ymi jsou dodávány, stejnˇe jako v dostupn´ ych verz´ıch. Déle zde pop´ıˇsi moˇznosti propojen´ı a komunikace s hardwarem a moˇznosti ˇs´ıˇren´ı dat a podm´ınky, které mus´ı b´ yt splnˇeny pro jeho realizaci. Tˇemi jsou napˇr´ıklad podporované knihovny. Poté se zamˇeˇr´ım pouze na jedno z popisovan´ ych prostˇred´ı, t´ım bude Control Web. Ten zde pop´ıˇsi a seznám´ım vás s jeho vlastnostmi. Abych demonstroval jeho schopnosti, vytvoˇr´ım v nˇem nˇekolik aplikac´ı a pop´ıˇsi postup pˇri jejich tvorbˇe. V tomto prostˇred´ı budeme vytváˇret vizualizaci pro PLC od firmy Amit, kterou v posledn´ı ˇcásti práce pop´ıˇsi, a dále pop´ıˇs´ı i postup jej´ı tvorby.

5


2

David Grill 2012

Co jsou SCADA syst´ emy obecnˇ e

SCADA je zkratka anglického názvu Supervisory Control And Data Acquisition. Jedná se o vizualizaˇcn´ı systém zajiˇst’uj´ıc´ı sbˇer, zpracován´ı a prezentaci dat zaznamenan´ ych bˇehem procesu. Tyto operace prob´ıhaj´ı v reálném ˇcase. Data jsou dále poslána na centráln´ı PC, kde jsou zpracována a následnˇe zobrazena na obrazovce interaktivn´ıho zaˇr´ızen´ı. Nejde tedy o plnohodnotn´ y ˇr´ıdic´ı systém, jeho pˇrednost´ı je sp´ıˇse funkce dispeˇcera“. To ” znamená, ˇze funguje jako nadstavba opravdového ˇr´ıdic´ıho systému (napˇr. logického automatu nebo jiného hardwarového zaˇr´ızen´ı). D´ıky propojen´ı s komunikaˇcn´ı s´ıt´ı je moˇzné systém ovládat prakticky odkudkoliv, pˇres internetov´ y prohl´ıˇzeˇc vaˇseho notebooku nebo dokonce mobiln´ıho telefonu. Vˇsechny tyto funkce usnadˇ nuj´ı práci operátor˚ um a umoˇzn ˇuj´ı jednomu ˇclovˇeku kontrolovat a ˇr´ıdit komplikované procesy, jako je napˇr´ıklad elektrárna nebo automatizovaná v´ yrobn´ı linka. D´ıky propracovanému systému poplaˇsn´ ych hláˇsen´ı je systém schopen operátora upozornit na to, ˇze je nˇeco v nepoˇrádku. Ten je schopen okamˇzitˇe reagovat a v pˇr´ıpadˇe, ˇze se mu nedaˇr´ı vznikl´ y problém ˇreˇsit z jeho stanoviˇstˇe, m˚ uˇze na m´ısto vyslat nejbliˇzˇs´ıho technika. Systém sb´ırá data ze zdroj˚ u, jako jsou napˇr. laboratorn´ı nebo informaˇcn´ı systémy, databáze nebo sn´ımaˇce, PLC a mnoho dalˇs´ıch. Obvykle jsou zde tis´ıce aˇz sta tis´ıce vstup˚ u a v´ ystup˚ u. Dalˇs´ı moˇznost´ı je zakomponován´ı libovoln´ ych zaˇr´ızen´ı od r˚ uzn´ ych v´ yrobc˚ u. Jedinou podm´ınkou je, ˇze zaˇr´ızen´ı mus´ı b´ yt systémem podporováno. Data z´ıskaná z tˇechto zaˇr´ızen´ı je moˇzné pouˇz´ıt jako zpˇetnou vazbu z procesu a vytvoˇrit tak statistiky pro optimáln´ı ˇr´ızen´ı kvality proces˚ u.

SCADA se skl´ ad´ a z tˇ echto ˇ c´ ast´ı: • Centráln´ı SCADA systém • Komunikaˇcn´ı s´ıt’ • RTU (Remote Terminal Units) • Field instuments- ˇcidla a akˇcn´ı ˇcleny

6


David Grill 2012

Obrázek 1: Obecné schéma SCADA; zdroj: Vlastn´ı zdroj, práce autora

3

Z´ akladn´ı pojmy

RTU RTU monitoruje digitáln´ı a analogové parametry akˇcn´ıch ˇclen˚ u a ˇcidel. Tyto nasn´ımané parametry poté pˇrenáˇs´ı do centráln´ıho poˇc´ıtaˇce, kde docház´ı k jejich zpracován´ı. Toto spojen´ı je moˇzné realizovat r˚ uzn´ ymi zp˚ usoby, bud’ spojen´ım ethernet nebo pomoc´ı sériového spojen´ı (RS232, RS485, RS422, CAN-BUS, Ethernet). Tato souˇcástka podporuje protokoly jako (Modbus, DNP3, IEC 60870-6-ICCP atd.). RTU je na rozd´ıl od PLC vhodnˇejˇs´ı na dálkovou a bezdrátovou komunikaci, zat´ımco PLC jsou vhodnˇejˇs´ı jako lokáln´ı ovládac´ı prvky.

HMI (Human Machine Interface) Systémy SCADA b´ yvaj´ı ˇcasto popisovány jako SCADA/HMI. HMI je zde zkratka oznaˇcuj´ıc´ı Human Machine Interface. Jak jiˇz z názvu vypl´ yvá, jedná se o rozhran´ı mezi ˇclovˇekem a strojem. Dˇr´ıve se pouˇz´ıvalo oznaˇcen´ı MMI (Man Machine Interface). Jedná se o software s grafick´ ym prostˇred´ım GUI, zobrazuj´ıc´ı obsluze informace o procesu. Dále umoˇzn ˇuje ovládat proces pomoc´ı softwarové aplikace um´ıstˇené v terminálu, nebo pˇr´ımo z webového prohl´ıˇzeˇce kde operátor m˚ uˇze zadávat povely (tzv. pˇr´ıkazy). Informuje operátora o stavu proces˚ u a umoˇzn ˇuje mu zadáván´ı povel˚ u a regulaci nˇekter´ ych vstupn´ ych a v´ ystupn´ ych veliˇcin. Umoˇzn ˇuje také zobrazen´ı grafick´ ych pr˚ ubˇeh˚ u vybraného procesu nebo dat z databáze. Moˇznost vidˇet

7


David Grill 2012

data z procesu pˇr´ımo ve webovém prohl´ıˇzeˇci, a t´ım také odkudkoliv, kde máme pˇr´ıstup na internet, je v souˇcasné dobˇe stále ˇza´danˇejˇs´ı.

PLC (Programmable Logical Controller) Jedná se o programovateln´ y logick´ y automat, pˇredstavuj´ıc´ı relativnˇe mal´ y pr˚ umyslov´ y automat, vhodn´ y pro automatizaci proces˚ u v reálném ˇcase, nebo ˇr´ızen´ı v´ yrobn´ıch linek a r˚ uzn´ ych stroj˚ u. V souˇcasné dobˇe se m˚ uˇzeme setkat i s v´ yrazem PAC (Programmable Automation Controller), coˇz je jen jiné oznaˇcen´ı pro PLC. Tyto automaty zpracovávaj´ı své programy cyklicky. Nav´ıc jsou uzp˚ usobeny tak, aby je bylo moˇzné napojit i s jejich perifériemi na technick´ y proces. Znaˇcnou ˇca´st periféri´ı zde tvoˇr´ı digitáln´ı vstupy a v´ ystupy. Pro zpracován´ı spojitého signálu zde jsou analogové vstupy a v´ ystupy. Dále je moˇznost osadit PLC specifick´ ymi funkˇcn´ımi moduly (FM), pln´ıc´ı r˚ uzné funkce jako napˇr. polohován´ı, sbˇer a pˇrenos dat, nebo komunikaˇcn´ı procesy.

Virtu´ aln´ı pˇ r´ıstroj Jedná se o objekt, kter´ y v aplikaci provád´ı nˇejakou ˇcinnost a stará se o manipulaci s datov´ ymi elementy. Tyto objekty tvoˇr´ı vizuáln´ı podobu aplikace. Funkce virtuáln´ıch pˇr´ıstroj˚ u jsou pomˇernˇe rozsáhlé a v podstatˇe nejsou niˇc´ım omezeny. Tyto pˇr´ıstroje mohou zpracovávat data, pˇrij´ımat je od periferi´ı, poskytovat je jin´ ym pˇr´ıstroj˚ um, zapisovat do SQL databáz´ı nebo je pomoc´ı COM, HTTP ˇci jin´ ych rozhran´ı poskytovat jin´ ym zaˇr´ızen´ım.

Podle konstrukce je dˇ el´ıme na dva typy: 1. Kompaktn´ı– systém obsahuje, CPU, vstupy/ v´ ystupy a základn´ı podporu komunikace v jednom modulu. Moˇznosti rozˇs´ıˇren´ı tˇechto systém˚ u je omezena. 2. Modulárn´ı– jednotlivé komponenty jsou rozdˇeleny do modul˚ u, ze kter´ ych se systém skládá. Tyto systémy je moˇzno dále rozˇsiˇrovat s ohledem na limity systému

8


4

David Grill 2012

Pˇ rehled pouˇ z´ıvan´ ych syst´ em˚ u

N´ıˇze popsané programy jsou jen vybraná ˇca´st softwarov´ ych nástroj˚ u pro tvorbu aplikac´ı monitoruj´ıc´ıch, ˇr´ıd´ıc´ıch a zobrazuj´ıc´ıch r˚ uzné technologické procesy v reálném ˇcase a v r˚ uzn´ ych pr˚ umyslov´ ych odvˇetv´ıch.

4.1

PROMOTIC

PROMOTIC je vizualizaˇcn´ı systém vyvinut´ı firmou MICROSYS. V souˇcasné dobˇe je tento systém dostupn´ y v jeho osmé verzi Promotic 8. Jedná se o produkt ˇceské v´ yvojové firmy. Novˇe je u tohoto systému moˇznost z´ıskat toto v´ yvojové prostˇred´ı s licenc´ı PmFree tzn. Freeware. Podle informac´ı uveden´ ych na internetov´ ych stránkách, vˇenovan´ ych právˇe PROMOTICu, freeware verze umoˇzn ˇuje provozovat a vyv´ıjet aplikace zdarma a pouye s omezen´ım maximáln´ı velikosti aplikace [1]. Dostupné zde jsou vˇsechny prvky, stejnˇe jako u komerˇcn´ıho bal´ıˇcku, jediné omezen´ı je vˇsak velikost aplikace. Ta je omezena na maximálnˇe 100 promˇenn´ ych. Pro vˇetˇs´ı aplikace je tˇreba zakoupit licenci PmDevelop. Dostupná je i verze PmRuntime, kde lze spouˇstˇet vytvoˇrené aplikace, ale i zde jsou urˇcitá omezen´ı. Licenci RtFree je moˇzné vyuˇz´ıvat bezplatnˇe, ale jen pro aplikace do 30 promˇenn´ ych. Pro RtForDevFree, kde je moˇzné spustit aplikaci kv˚ uli testován´ı a ladˇen´ı, plat´ı omezen´ı 100 promˇenn´ ych. Dále je nutné zakoupit licenci PmRuntimeLite. Omezen´ı je také v poˇctu soubˇeˇznˇe bˇeˇz´ıc´ıch aplikac´ı na jedné stanici a v moˇznostech komunikace. Základn´ı nástroj pro tvorbu je editor umoˇzn ˇuj´ıc´ı definici stromové struktury a algoritm˚ u vyuˇz´ıvaj´ıc´ı jazyka Visual Basic Script (VBS) slouˇz´ıc´ı k zápisu uˇzivatelsk´ ych algoritm˚ u, pˇr´ıstupu k metodám a vlastnostem objekt˚ u systému nebo jin´ ych aplikac´ı. V´ yhodou psan´ı v tomto jazyce je, ˇze nem˚ uˇze pˇristupovat na disk bez pouˇzit´ı metody, která mu to umoˇzn ˇuje. Druh´ ym d˚ uleˇzit´ ym nástrojem PROMOTICu je editor obraz˚ u slouˇz´ıc´ı ke grafickému návrhu aplikace. Systém podporuje databázová rozhran´ı SQL a ODBC. Dále má zabudovaná rozhran´ı pro XML, OPC, TCP/IP, ActiveX a DDE. Je také souˇca´st´ı systému podpora technologi´ı internet/Intranet, správa uˇzivatel˚ u a oprávnˇen´ı a pˇrihlaˇsovac´ı systém. Systém PROMOTIC je zároveˇ n vybaven zabezpeˇcen´ım provozovan´ ych aplikac´ı. V´ yhodou systému je zabezpeˇcen´ı objekt˚ u a ˇsiroká paleta technologick´ ych obraz˚ u v SVG grafice. Systém PROMOTIC nab´ız´ı moˇznost vzdáleného ladˇen´ı bˇeˇz´ıc´ıch aplikac´ı pˇres internet a intranet. Tuto moˇznost lze pouˇz´ıt napˇr´ıklad pˇres programy jako PROMOTIC Web nebo LapLink, CarbonCopy a dalˇs´ı. Jinou moˇznost´ı editace je editor obrázk˚ u slouˇz´ıc´ı k vytváˇren´ı grafick´ ych obraz˚ u aplikace vytvoˇrené projektantem z pˇreddefinovan´ ych prvk˚ u. U tˇechto prvk˚ u m˚ uˇzeme 9


David Grill 2012

upravovat jejich statické vlastnosti, nebo tyto prvky propojit datovou vazbou a oˇzivit tak vytváˇrenou vizualizaci. Pˇres datovou vazbu je moˇzné napojit d˚ uleˇzité vlastnosti prvk˚ u jako je napˇr. barva, velikost, hodnota a dalˇs´ı. Uˇzivatel m˚ uˇze vytváˇret dotazy pro standardn´ı windows okna, nebo definovat okna s pevnou velikost´ı, pozic´ı, moˇznosti okenn´ıch liˇst, nebo definovat maximáln´ı poˇcet souˇcasnˇe otevˇren´ ych oken. Komunikace Aplikace ukládá data do extern´ıch zdroj˚ u, nebo je z nich naˇc´ıtá. Takov´ ym zdrojem m˚ uˇze b´ yt napˇr´ıklad PLC automat, vstupnˇe/v´ ystupn´ı karta do PC, nebo jin´ y server, je zde samozˇrejmˇe i spousta dalˇs´ıch moˇznost´ı. Proto je PROMOTIC vybaven moˇznost´ı vysoko parametrizovateln´ ych komunikaˇcn´ıch ovladaˇc˚ u pro automaty firem Siemens Simatic, SAIA, Mitsubishi, Allen-Bradley* DF1, Koyo, Omron, Telemecanique, Modicon, ADAM, Tecomat, Inmat, protokol Modbus, M-BUS, IEC60870-5 a mnoho dalˇs´ıch [3]. K dispozici jsou také ovladaˇce pro rádiové a GSM s´ıtˇe, takˇze moˇznosti komunikace s okoln´ım prostˇred´ım jsou opravdu ˇsiroké ne-li neomezené. Pˇres rozhran´ı OPC, DDE a ActiveX je moˇzné pˇripojit systém na komunikaˇcn´ı systém jin´ ych firem. Pro tvorbu a obsluhu serverov´ ych aplikac´ı (aplikace v s´ıt´ıch intranet a internet) jsou k dispozici komunikaˇcn´ı protokoly TCP/IP, XML a DCOM. Komunikace s PLC automaty Zde PROMOTIC z´ıskává data z extern´ıch zaˇr´ızen´ı, inteligentn´ıch IO/OI port˚ u atd. Systém je se zaˇr´ızen´ım propojen pomoc´ı s´ıtˇe ethernet nebo pomoc´ı sériov´ ych port˚ u COM1, COM2, jsou zde také speciáln´ı moˇznosti propojen´ı, napˇr. pˇres kartu. Pˇres sériovou linku nebo ethernet prob´ıhá komunikace pomoc´ı komunikaˇcn´ıch protokol˚ u (SAIA, S-BUS, Modicon atd.) [1]. Asi nejlevnˇejˇs´ım zp˚ usobem komunikace je vyuˇzit´ı sady komunikaˇcn´ıch ovladaˇc˚ u, které um´ı pˇrenáˇset data nejˇcastˇeji pouˇz´ıvan´ ych protokol˚ u. V pˇr´ıpadˇe, ˇze pouˇz´ıvané zaˇr´ızen´ı, nen´ı podporováno ˇza´dnou z dostupn´ ych moˇznost´ı pˇripojen´ı, lze pouˇz´ıt tzv. OPC server. Jedná se o software jiné firmy, kter´ y toto propojen´ı umoˇzn ˇuje. Vˇetˇsinou se jedná o software pˇr´ımo od v´ yrobce zaˇr´ızen´ı. Starˇs´ım, ale stále vyuˇz´ıvan´ ym ˇreˇsen´ım je vyuˇzit´ı DDE serveru. DDE je oproti OPC pomalejˇs´ı, a neumoˇzn ˇuje tak rozsáhlé moˇznosti konfigurace. Tato metoda se hod´ı sp´ıˇse pro kanceláˇrské potˇreby a ne pro realtime komunikaci. Posledn´ım prakticky pouˇz´ıvan´ ym ˇreˇsen´ım je pouˇzit´ı 10


David Grill 2012

technologie ActiveX. Tato metoda se od pˇredeˇsl´ ych OPC a DDE server˚ u liˇs´ı t´ım, ˇze neposkytuje data pˇres standardn´ı rozhran´ı. Jde totiˇz o u ´plnˇe nov´ y prvek (PmActiveX), kter´ y je potˇreba zaˇclenit do aplikace.

4.2

Reliance

Stejnˇe jako PROMOTIC, tak i Reliance je jeden ze systém˚ u SCADA/HMI pouˇz´ıvan´ ych k ˇr´ızen´ı a monitorován´ı pr˚ umyslov´ ych technologick´ ych proces˚ u. Poprvé byl uveden v roce 1997 jako nástupce systému EP-DRAW. Toto vizualizaˇcn´ı prostˇred´ı bylo vyv´ıjeno jako systém firmy Teco a.s. Tento systém m˚ uˇze b´ yt pouˇzit pro monitorován´ı zaˇr´ızen´ı jako jsou v´ ymˇen´ıkové stanice, dveˇrn´ı clony,poˇza´rn´ı ventilátory a klapky a spousty dalˇs´ıch [7]. Verze programu Systém Reliance se dodává ve dvou v´ yvojov´ ych verz´ıch a tˇrech runtime verz´ıch. V´ yvojové verze jsou Desktop a Enterpries. Destkop a umoˇzn ˇuje tvorbu aplikac´ı a nastaven´ı vlastnost´ı projektu. M˚ uˇzeme zde nastavit napˇr. promˇenné, které budou pˇr´ıstupné klientovi pˇres OPC. Tvoˇr´ı se zde aplikace propojuj´ıc´ı jeden poˇc´ıtaˇc a libovolné mnoˇzstv´ı PLC automat˚ u, nebo jiné vstupnˇe v´ ystupn´ı HW zaˇr´ızen´ı. Nen´ı zde ale moˇzné vytváˇret s´ıt’ové aplikace nebo aplikace urˇcené pro OPC klienty. K tomuto u ´ˇcelu slouˇz´ı verze Enterprise. Ta obsahuje stejné funkce jako verze Desktop, nav´ıc je schopna exportovat existuj´ıc´ı aplikace do tvaru pˇr´ıstupného OPC klient˚ um. Jedná se napˇr. o Reliance 4 Web Client a Reliance 4 Mobile Client). V´ ysledná aplikace, tak umoˇzn ˇuje komunikaci libovolného poˇctu poˇc´ıtaˇc˚ u s libovoln´ ym mnoˇzstv´ım PLC stanic a souˇcasnˇe pˇredáván´ı dat tenk´ ym klient˚ um. Runtime verze zajiˇst’uj´ı bˇeh projektu na poˇc´ıtaˇci koncového uˇzivatele a umoˇzn ˇuje i z´ıskáván´ı dat z komunikaˇcn´ıch ovladaˇc˚ u. T´ımto zp˚ usobem je moˇzné z´ıskávat data a alarmy z jin´ ych runtime modul˚ u, generovat a zpracovávat alarmy. Z´ıskaná data i s alarmy lze zálohovat a poskytovat ostatn´ım modul˚ um na s´ıti. Nˇekteré funkce jsou spoleˇcné vˇsem runtime modul˚ um, kromˇe nich ale kaˇzd´ y program disponuje sv´ ymi specifick´ ymi funkcemi. Pouˇz´ıvané moduly jsou Reliance Runtime, Reliance Server a Reliance Runtime Server.

11


David Grill 2012

Licencov´ an´ı Pro u ´plnou funkci systému je nutné vlastnit licenˇcn´ı kl´ıˇc. Ten je moˇzné z´ıskat jako HW nebo SW kl´ıˇc. HW kl´ıˇc je dále moˇzné objednat v LPT nebo USB proveden´ı. Jeho nespornou v´ yhodou je, ˇze je pˇrenosn´ y mezi jednotliv´ ymi poˇc´ıtaˇci. Pokud je v´ yvojové prostˇred´ı Reliance spuˇstˇeno na poˇcitaˇci bez licence, pak se chová jako trial verze a je omezeno na 25 datov´ ych bod˚ u. souˇcást´ı licence pro datov´ y server je i licence pro tzv. tenké klienty. Tato licence udává maximáln´ı poˇcet klient˚ u, které lze souˇcasnˇe pˇripojit datovému serveru.Licence se liˇs´ı i u v´ yvojov´ ych verz´ı Reliance Design Desktop a Reliance Design Enterprise. Obˇe licence obsahuj´ı také licenci pro runtime verze Reliance View a Reliance Control, ale verze Enterprise obsahuje nav´ı licenci pro Reliance Server a Reliance Control Server [7]. V´ yvojov´ e prostˇ red´ı Ted’ nˇeco málo o návrhu aplikace v systému Reliance. V´ yvoj prob´ıhá v prostˇred´ı RAD (Rapid Application Developnemt) pˇripom´ınaj´ıc´ım v´ yvojová prostˇred´ı od firmy Borland. Programovac´ım jazykem zde je VBScript, modern´ı editor dokonce kontroluje správnost syntaxe a v pˇr´ıpadˇe, ˇze nalezne chybu, navrhne i moˇznosti opravy. Návrh aplikace urˇcitˇe urychl´ı i systém nab´ıdek, rolovac´ı menu, nástrojové liˇsty nebo klávesové zkratky. Prostˇred´ı se nijak zvláˇst’ neliˇs´ı od vˇetˇsiny v´ yvojov´ ych program˚ u, na které jsme jiˇz zvykl´ı. V´ yvoj je také urychlen pouˇzit´ım tzv. správci, jedná se o vizuáln´ı nástroje umoˇzn ˇuj´ıc´ı pˇrehledné uspoˇrádán´ı objekt˚ u do sloˇzek a v pˇr´ıpadˇe potˇreby umoˇzn ˇuj´ı i hromadnou zmˇenu vlastnosti libovolného poˇctu objekt˚ u, stejnˇe jako mazán´ı, kop´ırován´ı, export nebo import. Vytvoˇren´ y projekt lze pˇrevést do tvaru, kter´ y je spustiteln´ y ve webovém prohl´ıˇzeˇci. Komunikace se zaˇ r´ızen´ım K zajiˇstˇen´ı komunikace s ostatn´ım zaˇr´ızen´ım slouˇz´ı komunikaˇcn´ı ovladaˇc pˇrenáˇsej´ıc´ı data z PLC stanic, um´ıstˇen´ ych v technologickém procesu, do systému. Opaˇcnˇe je moˇzné pˇrenáˇset ˇr´ıd´ıc´ı povely do zaˇr´ızen´ı. Reliance podporuje komunikaci pˇres protokol TCP/IP. Zde je nutné nastavit komunikaˇcn´ı parametry (napˇr. IP adresa, název poˇc´ıtaˇce v rámci s´ıtˇe). Definuje se zde také seznam stanic a zaˇr´ızen´ı pˇripojen´ ych k poˇc´ıtaˇci a parametry jejich komunikace. Komunikaˇcn´ı ovladaˇce pro nˇekterá zaˇr´ızen´ı jsou jiˇz obsaˇzena v bal´ıˇcku Reliance (tzv. nativn´ı komunikaˇcn´ı ovladaˇce). Reliance také umoˇzn ˇuje komunikaci pomoc´ı OPC nebo DDE serveru. Pro klienty pˇristupuj´ıc´ım k tˇemto server˚ um, vybereme informace, které jim 12


David Grill 2012

budou viditelné. Tyto hodnoty odpov´ıdaj´ı hodnotám v procesu zaznamenan´ ych v reálném ˇcase.

4.3

IS ENERGIS

IS ENERGIS je produktem firmy INSTAR ITS Ostrava a.s. a jako produkt je na trhu jiˇz 16 let. Od té doby byl provozován na tˇrech platformách. Proˇsel pˇres textov´ y a grafick´ y klient aˇz k webovému rozhran´ı. Podobnˇe jako v´ yˇse zm´ınˇené systémy i ENERGIS umoˇzn ˇuje monitorován´ı aktuáln´ıch stav˚ u technologi´ı a proces˚ u. K tˇemto dat˚ um se dostane z kteréhokoliv PC, PDA ˇci mobiln´ıho telefonu um´ıstˇeného v podnikové s´ıti nebo pˇripojeného k internetu. IS ENERGIS slouˇz´ı k zvyˇsován´ı zisk˚ u v´ yrobn´ıch proces˚ u. Jeho hlavn´ım c´ılem jsou procesy, které jsou energeticky nároˇcné, nebo které zajiˇst’uj´ı dodávku energie. Jednou ze základn´ıch funkc´ı systému je zaveden´ı monitoringu. Tato funkce sb´ırá udaje o spotˇrebˇe energie na jednotliv´ ych stˇredisc´ıch a zároveˇ n poskytuje informace o produkci v závislosti na ˇcase. Systém lze vyuˇz´ıt i pro jiné u ´ˇcely napˇr. plánován´ı v´ yroby, operativn´ı ˇr´ızen´ı, fakturaci a mnoho dalˇs´ıch. Po instalaci IS ENERGIS jsou dostupné zdroje dat se strategick´ ymi ’ systémy podniku. Tyto zdroje funguj´ı bud v automatickém reˇzimu nebo v reˇzimu pro ruˇcn´ı zápis. Spravovaná data mohou b´ yt jak z vlastn´ıch, tak i extern´ıch zdroj˚ u. Hlavn´ı funkce IS ENERGIS je pouˇziteln´ y pro komplexn´ı ˇr´ızen´ı podniku a tomu jsou uzp˚ usobeny i jeho hlavn´ı funkce. N´ıˇze jsou uvedeny jen nˇekteré z nich. 1. Monitoring – Zobrazen´ı archivn´ıch nebo aktuáln´ıch hodnot v r˚ uzn´ ych ˇcasov´ ych intervalech. Tyto obrazovky je moˇzné upravit pˇr´ımo podle poˇzadavk˚ u uˇzivatele. 2. Trendy – Moˇznost zálohován´ı dat omezená pouze hardwarov´ ymi moˇznostmi centráln´ıho serveru. Pro práci s tˇemito daty slouˇz´ı funkce WebGraf. 3. Výstrahy – Systém podle zadan´ ych parametr˚ u modelu vyhodnocuje u ´plnost dat, pˇrekroˇcen´ı limitn´ıch hodnot a chyby ve zpracován´ı nebo poruchová hláˇsen´ı jednotliv´ ych ˇcást´ı systému. Tato data jsou ukládána a zpˇr´ıstupnˇena k prohl´ıˇzen´ı. Chybová hláˇsen´ı pak mohou b´ yt odeslána do emailové schránky uˇzivatele nebo na jeho mobiln´ı telefon. U nˇekter´ ych typ˚ u poruch m˚ uˇze b´ yt vyˇza´dán interaktivn´ı zásah uˇzivatele. 13


David Grill 2012

4. Targeting – IS ENERGIS vkládá a upravuje plánované hodnoty od hodinové u ´rovnˇe pro vˇsechny uloˇzené datové body. Pro sestaven´ı plánu jsou vyuˇzity bud’ vnitˇrn´ı funkce IS ENERGIS nebo speciáln´ı SW moduly napojené do datového skladu pomoc´ı webov´ ych sluˇzeb. Funkce Targeting srovnává skuteˇcnost proti plánu, poˇc´ıtá prognózu v´ yvoje skuteˇcnosti a podle nastaven´ ych parametr˚ u varuje uˇzivatele o moˇzném vyboˇcen´ı z normáln´ıho stavu. V´ ystupy této funkce jsou k dispozici v tabulkovém i grafickém zobrazen´ı. 5. Fakturace – Tato funkce pomáhá pˇri fakturován´ı vˇsech druh˚ u energi´ı. Dokáˇze dokonce vyhodnotit odchylky od sjednaného odbˇeru. V´ ystupy b´ yvaj´ı propojeny s fakturaˇcn´ım modulem ekonomického informaˇcn´ıho systému. 6. Technický controlling – Tato funkce umoˇzn ˇuje objektivnˇe rozdˇelit energetickou spotˇrebu na jednotlivá stanoviˇstˇe. Dokáˇze i finanˇcnˇe vyhodnotit energetickou nároˇcnost s vyuˇzit´ım vnitropodnikového cen´ıku. 7. Kontrola emis´ı – Tato funkce je uˇziteˇcná ke sledován´ı emisn´ıch limit˚ u. Dokáˇze zpracovat a vyhodnotit emisn´ı veliˇciny a podle platné legislativy. Podporuje dokonce obchodován´ı s emisn´ımi povolenkami. [4] Moˇ znosti provozov´ an´ı IS ENERGIS lze provozovat na jednom serveru, kde je nainstalována jedna aplikace (tzv. Klasick´ y model) nebo s datovém centru, kde je nainstalováno v´ıce nezávisl´ ych aplikac´ı (tzv. ASP model). Klasick´ y model: Tato moˇznost je vhodná pro vˇetˇs´ı podniky vlastn´ıc´ı aplikaci ENERGIS • Vˇsechny technické prostˇredky, provozn´ı prostˇred´ı i aplikaˇcn´ı SW jsou fyzicky u zákazn´ıka, kter´ y spravuje a udrˇzuje aplikaci vlastn´ımi silami • Data mohou pocházet jak z vlastn´ıch, tak z extern´ıch datov´ ych zdroj˚ u • Pˇr´ıstup k informac´ım je pˇres lokáln´ı LAN a intranet • Je moˇzn´ y vzdálen´ y pˇr´ıstup pˇres internet. [5] 14


David Grill 2012

ASP model: Vhodné pro v´ıce nezávisle provozovan´ ych aplikac´ı v datovém centru. Tato moˇznost je urˇcena pro malé a stˇredn´ı podniky bez vlastn´ıch prostˇredk˚ u pro IT u ´drˇzbu nebo bez dostatku finanˇcn´ıch prostˇredk˚ u. ASP je moˇzné vyuˇz´ıt i pro vˇetˇs´ı firmy plánuj´ıc´ı vyuˇz´ıt extern´ı správy aplikace. • Technické prostˇredky, provozn´ı prostˇred´ı i aplikaˇcn´ı SW nutn´ y pro sbˇer dat, jejich pˇredzpracován´ı a pˇrenos do datového centra jsou fyzicky u zákazn´ıka. • Ostatn´ı technické prostˇredky, provozn´ı prostˇred´ı i aplikaˇcn´ı SW jsou fyzicky v datovém centru. • Data mohou pocházet jak z vlastn´ıch, tak z extern´ıch datov´ ych zdroj˚ u. • Pˇr´ıstup k informac´ım je pˇres internet. • Správa technick´ ych prostˇredk˚ u, provozn´ıho prostˇred´ı a aplikaˇcn´ıho SW v datovém centru je centralizovaná. • Jednotlivé aplikace jsou oddˇelené, vzájemnˇe nezávislé a decentralizované s moˇznost´ı vzdálené správy pˇres internet. [5]

4.4

InTouch

Tento software je produktem firmy Wonderware a patˇr´ı mezi svˇetovˇe nejpouˇz´ıvanˇejˇs´ı. Stejnˇe jako v´ yˇse zm´ınˇen´ y software, tak i InTouch spadá do rodiny SCADA/HMI, a stejnˇe tak umoˇzn ˇuje sledovat a regulovat pr˚ ubˇehy v´ yrobn´ıch proces˚ u a tvorbu grafického prostˇred´ı pro sledován´ı aktuáln´ıho stavu provozn´ıch technologi´ı. [11] InTouch je otevˇren´ y vizualizaˇcn´ı HMI software vyznaˇcuj´ıc´ı s vysokou v´ ykonnost´ı, flexibilitou a ˇsirokou ˇskálou pr˚ umyslov´ ych ˇr´ıd´ıc´ıch systém˚ u a zaˇr´ızen´ı. Podle spoleˇcnosti Wonderware se InTouch pouˇz´ıvá ve tˇretinˇe svˇetov´ ych továren a témˇeˇr ve vˇsech pr˚ umyslov´ ych sektorech od potravináˇrstv´ı pˇres dopravu aˇz po farmaceutick´ y a chemick´ y pr˚ umysl. Ke komunikaci a sbˇer dat jsou zde k dispozici I/O servery od Wonderware nebo od nezávisl´ ych firem, stejnˇe tak je moˇzné pouˇz´ıt komunikaci pˇres OPC servery. InTouch podporuje i standardy jako ActiveX, .NET, ADO/ODBC pro komunikaci s databázemi. Mezi pouˇzité standardy patˇr´ı i rozˇsiˇruj´ıc´ı

15


David Grill 2012

moduly jako Recipe Manager, SQL Access, SPC (Statistical Process Control) a dalˇs´ı rozˇsiˇruj´ıc´ı nástroje ulehˇcuj´ıc´ı v´ yvoj aplikace. Aplikace InTouch lze provozovat na operaˇcn´ıch systémech MS Windows Server 2003/2008/2008 R2 (vˇcetnˇe podpory terminálov´ ych sluˇzeb), Windows XP, Windows Vista Business/ Premium/ Ultimate nebo Windows 7 Standard/Premium/Ultimate. Wonderware poskytuje historyzaˇcn´ı databázi Wonderware historian server, kam lze ukládat data do databáze MS SQL Server 2005 nebo MS SQL 2008. Funkce InTouch se pomˇernˇe rychle rozv´ıj´ı a poskytuje dostatek funkc´ı, jak nov´ ych tak tˇech dobˇre znám´ ych. Jako pˇr´ıklad uvedu alespoˇ n nˇejaké: • V´ıceuˇzivatelské prostˇred´ı– funkce umoˇzn ˇuj´ıc´ı sd´ılet inˇzen´ yrskou produktivitu a usnadˇ nuj´ıc´ı spolupráci na na projektech • Wonderware Development Studio– jednotné v´ yvojové prostˇred´ı pro centralizovan´ y v´ yvoj, správu a nasazován´ı HMI aplikac´ı na r˚ uzné s´ıt’ové poˇc´ıtaˇcové uzly. poskytuje také podporu pro nové kompaktn´ı panelové poˇc´ıtaˇce. • Kompatibilita– systém je plnˇe kompatibiln´ı s pˇredchoz´ımi verzemi a umoˇzn ˇuje snadn´ y pˇrevod jiˇz vytvoˇren´ ych aplikac´ı do nové verze InTouch pouˇz´ıvá grafické symboly ArchestraA s moˇznost´ı tvorby vlastn´ıch symbol˚ u a knihovnu, obsahuj´ıc´ı v´ıce 500 profesionálnˇe navrˇzen´ ymi symboly. Tuto knihovnu je moˇzné samozˇrejmˇe rozˇs´ıˇrit o symboly navrˇzen´ ymi podle sv´ ych potˇreb. InTouch Read-only Tato verze neposkytuje moˇznost pˇr´ımého ovládán´ı a je urˇcena pˇredevˇs´ım pro sledován´ı technologick´ ych a v´ yrobn´ıch proces˚ u. To znamená, ˇze se pracoviˇstˇe s touto verz´ı InTouch nemohou chovat jako servery nebo zapisovat do I/O promˇenn´ ych. Vˇsechny ostatn´ı funkce z˚ ustaly zachovány i s plnou podporou vˇsech 60 000 promˇenn´ ych. [12] Pouˇ zit´ı InTouch Runtime Read-only se pouˇz´ıvá na m´ıstech odkud nejsou vyˇzadovány zásahy do sledován´ı technologick´ ych proces˚ u. Jej´ı pouˇzit´ı je vhodné napˇr´ıklad na managersk´ ych nebo supervizorsk´ ych stanoviˇst´ıch. V rámci s´ıt’ové architektury lze kombinovat standardn´ı InTouch. 16


5

David Grill 2012

Pouˇ z´ıvan´ e zp˚ usoby komunikace

5.1

OPC Server

OPC (OLE Process Control) je standardizované rozhran´ı pro aplikace zamˇeˇrené na monitorován´ı a ˇr´ızen´ı rychl´ ych proces˚ u. Tato specifikace je definována neziskovou organizac´ı OPC Foundational. Jedná se o specifikaci zaloˇzenou na architektuˇre klient-server, která je v souˇcasné dobˇe zamˇeˇrena na oblasti: • sd´ılen´ı dat (OPC Data Access) • sd´ılen´ı alarm˚ u a událost´ı (OPC Alarm and Event Handling) • sd´ılen´ı historick´ ych trend˚ u (OPC Historical Data Access) Vznik OPC serveru OPC byl zaveden jako standard pro mezi v´ yrobci hardwaru softwaru. Mˇel za u ´kol vyˇreˇs´ı problém nezávisle vyvinut´ ych ovladaˇc˚ u, které programu zajiˇst’uj´ı pˇr´ıstup k dat˚ um[9]. Ty to ovladaˇce byli pro kaˇzdého v´ yrobce jiné a nepodléhali ˇzádnˇe normˇe, která by urˇcovala jejich formu. To vedlo k problém˚ um jako: • kaˇzdá aplikace mus´ı obsahovat ovladaˇc konkrétn´ıho hardware • zmˇena vlastnost´ı hardware zp˚ usob´ı nefunkˇcnost ovladaˇce • dva r˚ uzné programové bal´ıky nemohou sd´ılet zaˇr´ızen´ı, pokud kaˇzd´ yz nich neobsahuje nezávisl´ y ovladaˇc. • docház´ı k neshodám mezi ovladaˇci od r˚ uzn´ ych dodavatel˚ u, kdyˇz ne vˇsichni dodavatelé (vˇsechny ovladaˇce) podporuj´ı vˇsechny vlastnosti daného hardwaru Vlivem konkurenˇcn´ıho boje vznikaj´ı odliˇsnosti v klinetsk´ ych protokolech a to znemoˇzn ˇuje v´ yrobc˚ um ˇreˇsen´ı tohoto problému. Jako reakce na tuto situaci vznikl standard OPC. Ten umoˇzn ˇuje z´ıskáván´ı dat z r˚ uzn´ ych zdroj˚ u a pˇrenáˇset je do libovolného klientského programu nezávisle na hardwaru.

17


David Grill 2012

V´ yhody OPC serveru Hlavn´ım c´ılem standardizaˇcn´ı iniciativy bylo umoˇznit klientsk´ ym aplikaˇcn´ım program˚ um konzistentn´ı pˇr´ıstup k dat˚ um v technologick´ ych provozech. Souˇcasné pˇr´ınosy postupného zavádˇen´ı standardu OPC jsou: 1. v´ yrobci hardwaru vystaˇc´ı s jedn´ım souborem softwarov´ ych komponent pro vˇsechny zákazn´ıky a jejich aplikace. 2. v´ yvojáˇri softwaru nepotˇrebuj´ı psát stále nové ovladaˇce kv˚ uli zmˇenám a nov´ ym vlastnostem hardwaru v jeho nov´ ych verz´ıch, 3. zákazn´ıci maj´ı svobodu volby mezi dodavateli r˚ uzn´ ych souˇcást´ı a zaˇr´ızen´ı nejen pro v´ yvoj ˇspiˇckov´ ych integrovan´ ych technologick´ ych celk˚ u, ale i pro integraci sledován´ı a ˇr´ızen´ı technologického zaˇr´ızen´ı na celozávodn´ı a celopodnikové u ´rovni, 4. rozhran´ı OPC se ve stále vˇetˇs´ı m´ıˇre stává standardn´ım rozhran´ım modern´ıch programov´ ych produkt˚ u pro sledován´ı a ˇr´ızen´ı technologick´ ych proces˚ u, stroj˚ ua zaˇr´ızen´ı (Supervisory Control and Data Acquisition/Human-Machine Interface – SCADA/HMI), modul˚ u programovateln´ ych automat˚ ua ostatn´ıch systém˚ u (vˇetˇsinou jiˇz zahrnut´ ych v cenˇe systému). Architektura OPC OPC pracuje na principu klient- server, kdy se k jednomu serveru m˚ uˇze pˇripojit nˇekolik klient˚ u od r˚ uzn´ ych v´ yrobc˚ u. V´ ymˇena dat mezi programy je hlavnˇe pouˇz´ıvána v pr˚ umyslov´ ych systémech. Základn´ı architektura OPC obsahuje 3 u ´rovnˇe: ˇ ızen´ı technologických operac´ı– tato u 1. R´ ´roveˇ n je nejniˇzˇs´ı a obsahuje komunikaˇcn´ı nebo ˇr´ıd´ıc´ı poˇc´ıtaˇce propojené s ˇr´ıd´ıc´ımi jednotkami a s´ıt´ı LAN. Na stranˇe LAN je pˇripojen i datov´ y server uchovávaj´ıc´ı data ˇ ızen´ı technologických proces˚ 2. R´ u– toto je stˇredn´ı u ´roveˇ n, ve které se nacházej´ı klientské poˇc´ıtaˇce s vizualizaˇcn´ımi a monitorovac´ımi programy. Ty graficky prezentuj´ı v´ yrobn´ı procesy. ˇ ızen´ı podniku– jde o nejvyˇsˇs´ı u 3. R´ ´roveˇ n. Ta obsahuje nadˇrazené podnikové informaˇcn´ı systémy s programy typu MES (Manufacturing Execution Systems), ERP (Enterprise Resources Planning) a r˚ uzn´ ym ekonomick´ ym softwarem. Zde se OPC vyuˇz´ıvá k vytvoˇren´ı spoleˇcného komunikaˇcn´ıho rozhran´ı pro pˇrenos technologick´ ych dat mezi ˇr´ıdic´ımi 18


David Grill 2012

systémy, programy typu SCADA a databázemi. Ty v reálném svˇetˇe pˇreváˇznˇe pocházej´ı od r˚ uzn´ ych v´ yrobc˚ u a jejich propojován´ı by bez spoleˇcného komunikaˇcn´ıho rozhran´ı bylo velmi sloˇzité a nesnadné.

5.2

DDE server

DDE je zkratka Dynamic Data Exchange. Jde o komunikaˇcn´ı protokol urˇcen´ y k pˇrij´ımán´ı a odes´ılán´ı dat, kter´ y byl navrˇzen´ y firmou Microsoft. Tento zp˚ usob komunikace je postaven na architektuˇre klient-server, pˇri které aplikace um´ıstˇená na serveru pˇrij´ımá poˇzadavky od klientsk´ ych aplikac´ı. Na základˇe tˇechto poˇzadavk˚ u jim pak poskytuje poˇzadovaná data. Nˇekteré aplikace se mohou chovat jako server i jako klient, napˇr´ıklad InTouch a Excel. Pˇri pouˇzit´ı DDE serveru se jedná o dynamickou v´ ymˇenu dat, ta slouˇz´ı ke sd´ılen´ı promˇenn´ ych mezi nˇekolika aplikacemi na jednom poˇc´ıtaˇci. Nejˇcastˇejˇs´ım vyuˇzit´ım DDE serveru je z´ıskáván´ı dat z PLC automat˚ u. Tato data mohou b´ yt pouˇzita vˇsemi aplikacemi vyuˇz´ıvaj´ıc´ımi DDE (napˇr. Excel, Acces atd.). Vˇsechna sd´ılená data jsou uloˇzena na serveru. Pro sd´ılen´ı skupiny dat, pak nám staˇc´ı jen jeden DDE server, ale potˇrebujeme vˇetˇs´ı poˇcet DDE klient˚ u. Klient se na tyto promˇenné odkazuje, a pokud to má dovoleno, m˚ uˇze je ˇc´ıst i do nich zapisovat. Adresa sd´ılen´ ych dat se skl´ ad´ a ze tˇ r´ı ˇ c´ ast´ı: 1. service– zde je uloˇzen název aplikace (napˇr. PROMOTIC), tento u ´daj je moˇzné zmˇenit 2. topic– název oblasti dat (v PROMOTIC je to slovo OBJECT) tento u ´daj nelze zmˇenit 3. item– zde je uloˇzen název konkrétn´ı datové poloˇzky, tento u ´daj zadává projektant aplikace V základu umoˇzn ˇuje server sd´ılet data pouze na jednom poˇc´ıtaˇci. Pokud ale pouˇzijeme nadstavbu NetDDE, potom je moˇzné sd´ılet data mezi aplikacemi bˇeˇz´ıc´ımi na r˚ uzn´ ych poˇc´ıtaˇc´ıch v rámci jedné s´ıtˇe. Na tˇechto poˇc´ıtaˇc´ıch mus´ı b´ yt nainstalován DDE agent NetDDE, ten zajiˇst’uje pˇrenos vybran´ ych dat mezi poˇc´ıtaˇci. DDE je moˇzné z´ıskat v podobˇe software, kter´ y komunikuje s PLC a pˇres rozhran´ım DDE i s jin´ ymi aplikacemi. Jeho malá rychlost m˚ uˇze zp˚ usobit problémy pokud by bylo tˇreba pˇrenést velké mnoˇzstv´ı dat za mal´ y ˇcasov´ y interval. DDE je pˇri pˇrenosu dat mezi serverem a aplikac´ı pomalejˇs´ı neˇz OPC, ten ale nen´ı vˇzdy k dispozici. Server nav´ıc neumoˇzn ˇuje konfiguraci jednotliv´ ych zpráv, tento nedostatek 19


David Grill 2012

je pomˇernˇe nepˇr´ıjemn´ y pro projektanty. Nelze napˇr. zadat ˇze analogové vstupy se maj´ı pˇrenáˇset jednou za minutu a digitáln´ı jednou za sekundu.

5.3

DB-Net/IP – specifick´ y zp˚ usob pro firmu AMIT

DB-Net/IP patˇr´ı mezi komunikaci pomoc´ı OPC serveru. Slouˇz´ı pro komunikaci se zaˇr´ızenimi vyuˇz´ıvaj´ıc´ı ovladaˇc ATOUCH32. Byl vyvinut´ y firmou MERZ s.r.o. a pˇredstavuje zp˚ usob jak zaˇclenit ˇr´ıd´ıc´ı systém do internetové s´ıtˇe pomoc´ı kombinace technického a programového vybaven´ı. S´ıt’, kterou tento informaˇcn´ı systém vyuˇz´ıvá se naz´ yvá jako pr˚ umyslov´ y ” ethernet“ a ke komunikaci vyuˇz´ıvá protokoly z rodiny TCP/IP. Filozofi´ı toho zp˚ usobu komunikace je vyuˇzit´ı dnes bˇeˇznˇe dostupné veˇrejné s´ıtˇe internet, kde se snaˇz´ı zajistit dostateˇcnou spolehlivost, kvalitn´ı pˇrenos dat, servis a dozor. Základn´ım prvkem informaˇcn´ıho systému je ˇr´ıdic´ı systém (programovateln´ y automat, PLC) s vlastn´ı inteligenc´ı, která zajiˇst’uje lokáln´ı ˇr´ızen´ı technologického celku a mus´ı zabezpeˇcit definovan´ y chod ˇr´ızené soustavy i za pˇredpokladu v´ ypadku komunikace s ostatn´ımi ˇr´ıdic´ımi systémy ˇci nadˇr´ızen´ ym poˇc´ıtaˇcem[13]. DB-Net/IP je schopen zajistit komplexn´ı podporu pro vybudován´ı dispeˇcersk´ ych pracoviˇst’ a souˇcasnˇe zajistit pˇrenos dat pro vyˇsˇs´ı informaˇcn´ı celky. Z´ akladn´ı komponenty syst´ emu DB-Net/IP • Programové funkˇcn´ı moduly– Tyto moduly zajiˇst’uj´ı pˇrenos dat mezi vzdálen´ ymi stanicemi prostˇrednictv´ım pr˚ umyslového Ethernetu. • Komunikaˇcn´ı ovladaˇce pro dispeˇcink– Tyto ovladaˇce zprostˇredkovávaj´ı pˇrenos dat z nebo do ˇridic´ıch systém˚ u na PC nebo serverov´ ych stanic´ıch vyuˇz´ıvaj´ıc´ıch protokol UDP. ˇ ıdic´ı systémy s • Komunikaˇcn´ı linka Ethernet v ˇridic´ıch systémech– R´ rozhran´ım Ethernet mohou zastávat funkci brány (gateway) a pˇrepos´ılá (routuje) potˇrebnou komunikaci Ethernetu do nativn´ı komunikaˇcn´ı s´ıtˇe na linkách RS232/485. T´ımto zp˚ usobem zpˇr´ıstupˇ nuje dan´ y segment na lince RS485 do s´ıtˇe Ethernet[13]. • samostatná komunikaˇcn´ı brána Ethernet–Brána umoˇzn ˇuje pˇr´ıstup do s´ıtˇe Ethernet prostˇrednictv´ım standardn´ıho rozhran´ı RS232 [13]. Hlavn´ı pˇ rednosti a specifika • Autentizce– Kaˇzd´ y komunikaˇcn´ı packet procházej´ıc´ı pˇres DB-Net/IP je zabezpeˇcen autorizaˇcn´ımi u ´daji. Systém ani nepˇrenáˇs´ı heslo pˇres 20


David Grill 2012

s´ıt, ˇc´ımˇz zamez´ı jeho odposloucháván´ı. • Ochrana ˇsifrován´ım– Jedná se o zaˇsifrován´ı dat a jejich ochranu pˇred odposlechnut´ım. Vyuˇz´ıvá standardu TCP/IP a umoˇzn ˇuje dodateˇcné zabezpeˇcen´ı se ˇsirokou ˇskálou zabezpeˇcovac´ıch aplikac´ı jako je VPN, ˇsifrovac´ı tunely, SSH atd. • Pˇr´ımá pˇripojitelnost ˇr´ıd´ıc´ıch systém˚ u– Pro propojen´ı nen´ı potˇreba ˇza´dn´ y meziˇclánek pro pˇreklad pr˚ umyslové a Ethernetové ˇca´sti. T´ım odpadá nutnost pouˇzit´ı dalˇs´ıch zaˇr´ızen´ı. • Informace o stavu stanic– Vˇsechny ˇr´ıdic´ı systémy a nadˇrazené poˇc´ıtaˇce mohou v rámci systému DB-Net/IP zjistit status (stav) jakékoli jiné stanice a na základˇe toho pˇr´ızp˚ usobit chován´ı. [13]

6 6.1

Pˇ redch˚ udci Control Web Control Panel

V dobˇe, kdy zaˇcal vzniká CP byl pouˇz´ıván operaˇcn´ı systém Windows 3.1, kter´ y nebyl vhodn´ y pro trval´ y provoz ˇr´ıd´ıc´ıch aplikac´ı. Z toho d˚ uvodu byl pro Control Panel vytvoˇren vlastn´ı operaˇcn´ı systém, kter´ y pracoval v chránˇeném módu procesor˚ u 286 a vyˇsˇs´ıch. Byl schopen virtualizovat pamˇet’ kódu i dat a mohl také spustit mnoho paralelnˇe bˇeˇz´ıc´ıch u ´loh. V té dobˇe byl systém vybaven kvalitn´ım uˇzivatelsk´ ym rozhran´ım a schopn´ ym pracovat s libovolnˇe sloˇzitou strukturou oken. Pro Control Panel bylo vytvoˇreno i grafické rozhran´ı schopné pracovat s libovolnˇe sloˇzitou strukturou oken. Aplikace pouˇz´ıvaj´ıc´ı Control Panel a OS, kter´ y pro nˇej byl navrˇzen byly schopny bˇeˇzet v nepˇretrˇzit´ ych provozech nˇekolik let bez odstávky. Control Panel byl pokrokov´ y i ve tvorbˇe aplikac´ı. Jako jeden z prvn´ıch pouˇz´ıval volnˇe definovatelné elementy a virtuáln´ı pˇr´ıstroje (extern´ı programy neznámé aplikaˇcn´ımu programu), které dokázaly s voln´ ymi elementy pracovat. Aplikaˇcn´ı program byl tedy tvoˇren stromem virtuáln´ıch pˇr´ıstroj˚ u, které byly navzájem propojené a byly viditelné na obrazovce. Pro kaˇzd´ y virtuáln´ı pˇr´ıstroj byla dostupná kompletn´ı mnoˇzina datov´ ych element˚ u. Virtuáln´ı pˇr´ıstroje se nezaj´ımaly o p˚ uvod dat z datov´ ych element˚ u a pracovaly se vˇsemi elementy shodnˇe. Ve vyˇsˇs´ıch verz´ıch jiˇz virtuáln´ı pˇr´ıstroje obsahovali dynamicky detekovatelné rozhran´ı. T´ım vznikl nová u ´roveˇ n komunikace mezi programov´ ymi komponentami, d´ıky n´ı vznikla moˇznost jak vytváˇret algoritmy zp˚ usobem pˇripom´ınaj´ıc´ım imperativn´ı programovac´ı jazyk. 21


David Grill 2012

Pˇr´ıkazy tak prob´ıhaly na velmi vysoké u ´rovni nad strukturou instanc´ı velmi komplexn´ıch komponent.D´ıky tomu vznikly základy pro programovac´ı jazyk OCL (Object Control Language).

6.2

Control Web 2000

ˇ o prvn´ı Systém Control Web 2000 je nástupcem Control Panel. Slo origináln´ı“ systém Control web. Ten nesl názvem Control web 4, Control ” Web 2000 bylo jeho v´ yroˇcn´ı pojmenován´ı. Vznikl v roce 2004 kdy bˇeˇzné vizualizaˇcn´ı programy pˇrestávaly dostaˇcovat poˇzadavk˚ um trhu. V té dobˇe mohla poptávku uspokojit pouze nová generace distribuovan´ ych, ˇsiroce programovateln´ ych a pˇrizp˚ usobiteln´ ych systém˚ u. Tyto systémy by nav´ıc mˇely b´ yt schopny pracovat v reálném ˇcase. CW 2000 je jedn´ım z takov´ ych systém˚ u. Jeho pˇr´ınosem pro rozvoj bylo zaveden´ı pˇr´ımé komunikace mezi virtuáln´ımi pˇr´ıstroji v poˇc´ıtaˇcové s´ıti a implementace rozhran´ı OPC, ActiveX, ODBC, SQL. Dále v této verzi byla pridána komponenta HTTP serveru umoˇzn ˇuj´ıc´ı dynamické generován´ı WWW stránek z bˇeˇz´ıc´ı aplikace. Je pouˇziteln´ y jako univerzáln´ı nástroj pro v´ yvoj vizualizaˇcn´ıch a ˇr´ıd´ıc´ıch aplikac´ı. Dále slouˇz´ı ke sbˇeru dat, jejich ukládán´ı a vyhodnocován´ı. Tento systém je moˇzné rozˇsiˇrovat a dotváˇret do nˇej nové komponenty. D´ıky této vlastnosti je jeho moˇzné nasazen´ı od prosté vizualizace aˇz po ˇr´ıd´ı aplikace reálného ˇcasu. Systém je moˇzné vyuˇz´ıt pro modelován´ı a simulace. Jeho ˇsirok´ y zábˇer dokazuje nasazen´ı v jadern´ ych elektrárnách, celopodnikov´ ych vizualizaˇcn´ıch systémech, ale i jednoduché vizualizace nebo pˇr´ımé ˇr´ızen´ı stroj˚ u.

22


7

David Grill 2012

Control Web

Control Web je prostˇred´ı navrˇzené pro v´ yvoj a provozován´ı aplikac´ı pouˇz´ıvan´ ych v oblastech informaˇcn´ıch systém˚ u a automatizace. Na rozd´ıl od ostatn´ıch systém˚ u, jejichˇz prioritou byla pouze“ vizualizace a ” realtimové zprostˇredkován´ı u ´daj˚ u z procesu, je CW schopen vizualizovat. modelovat, simulovat a automaticky mˇeˇrit, a také tisknout protokoly ze simulovan´ ych mˇeˇren´ı. Pˇredch˚ udcem Control Webu byly systémy Control Panel a Control Web 2000. Hlavn´ım c´ılem Control Webu je zjednoduˇsen´ı a usnadnˇen´ı realizace bˇeˇzn´ ych u ´kon˚ u. Tento systém obsahuje ˇradu jiˇz zabudovan´ ych komponent s bohatou ˇskálou funkc´ı. [16] Prvn´ı systém Control Web 3.1 vznikl v dobˇe, kdy na PC pˇriˇsel Windows NT. Ten poskytoval prvn´ı stabiln´ı operaˇcn´ı systém, vhodn´ y pro nepˇretrˇzit´ y bˇeh aplikac´ı. Control Web 3.1 byl v podstatˇe pouze Control Panel 3.1 pˇreveden´ y pod Windows. Teprve Cotnrol Web 4 (CW 2000) zapoˇcal oficiáln´ı linii systém˚ u Control Web V Control Webu je moˇzné tvoˇrit aplikace jak pro malé podniky, tak aplikace obsahuj´ıc´ı tis´ıce mˇeˇren´ ych bod˚ u a pracuj´ıc´ı na stovkách operátorsk´ ych obrazovek ve spoustˇe poˇc´ıtaˇc˚ u s pˇr´ıstupem do s´ıtˇe.

7.1

Verze

Control Web je dostupn´ y ve v´ yvojové a runtime verzi. V´ yvojov´ a verze Tato verze slouˇz´ı k tvorbˇe aplikac´ı a jejich testován´ı. Z této verze je v´ ysledná aplikace pˇreloˇzena do souboru *.cwx urˇceného pro runtime verzi. Aplikaci ve formátu *.cwx dále nelze upravovat, to je moˇzné jen ve formátu *.cw urˇceného jen pro v´ yvojovou verzi. citevyvojv V´ yvojová verze obsahuje v´ yvojové prostˇred´ı (IDE) obsahuj´ıc´ı prvky pro tvorbu aplikace. Toto prostˇred´ı pracuje bud’ v textovém reˇzimu, kde aplikaci zapisujeme pomoc´ı pˇr´ıkaz˚ u nebo v grafickém reˇzimu, kde do aplikace umist’ujeme komponenty z palety pˇr´ıstroj˚ u obsahuj´ıc´ı virtuáln´ı pˇr´ıstroje. Dále pˇri v´ yvoji vyuˇzijeme Inspektora pˇr´ıstroj˚ u. Ten nám zobrazuje vˇsechny parametry komponent a umoˇzn ˇuje jejich modifikaci. V rámci v´ yvojové verze jsou nainstalovány také vzorové pˇr´ıklady aplikac´ı a zdrojov´ ych kód˚ u I/O zaˇr´ızen´ı. Spoleˇcnˇe s nimy je nainstalována také dokumentace rozhran´ı a ovladaˇc˚ u. Uˇzivatel tedy m˚ uˇze implementovat ovladaˇc pˇr´ımo pro j´ım pouˇz´ıvané zaˇr´ızen´ı. 23


David Grill 2012

ˇ alovatelnost Control Webu Obrázek 2: Sk´ zdroj: Moravské pˇr´ıstroje; http://www.mii.cz/art?id=380cat=146lang=405

Runtime verze Runtime verze programu Control Web je urˇcena pouze pro spouˇstˇen´ı jiˇz pˇreloˇzen´ ych aplikac´ı ve formátu *.cwx [14]. Tato verze jiˇz neumoˇzn ˇuje ˇza´dné editace v aplikaci a neobsahuje ani grafické prostˇred´ı. Jej´ı souˇcást´ı je jádro zprostˇredkovávaj´ıc´ı komunikaci mezi hardwarem a softwarem, komunikaci ovladaˇc˚ u, ˇcasován´ı virtuáln´ıch pˇr´ıstroj˚ u a spoustu dalˇs´ıch provoznˇe d˚ uleˇzit´ ych operac´ı. Právˇe absence grafického prostˇred´ı a u ´prav ’ aplikace umoˇzn ˇuje sn´ıˇzen´ı nárok˚ u na pamˇet a rychlejˇs´ı spuˇstˇen´ı aplikace vytvoˇrené ve v´ yvojové verzi. Jediné m´ısto, kde je moˇzné zaznamenat bˇeh runtime verze je pˇr´ıtomnost ikony v liˇstˇe pro pˇrep´ınán´ı u ´loh na liˇstˇe start. Zde je uˇzivateli zpˇr´ıstupnˇeno menu s jehoˇz pomoc´ı m˚ uˇze aplikaci zastavit (To je moˇzné pouze s s pˇr´ısluˇsn´ ym oprávnˇen´ım). Runtime verze je dostupn´ a ve dvou podob´ ach: 1. Standardn´ı verze– Je schopna práce pouze na jediném poˇc´ıtaˇci a je zároveˇ n vybavena funkcemi pro sd´ılen´ı dat po s´ıti. Souˇca´st´ı standardn´ı verze jsou i vˇsechny virtuáln´ı i s WWW serverem, pˇr´ıstupu k SQL databáz´ım atd. 24


David Grill 2012

2. Verze pro s´ıt’ové aplikace– Má stejné vlastnosti jako standardn´ı verze. Navrch umoˇzn ˇuje pouˇzit´ı synchronizaˇcn´ıch a vzdálen´ ych datov´ ych sekc´ı. Umoˇzn ˇuje tvorbu distribuované client-server a peer-to-peer aplikace

7.2

Licence

Control Web je dostupn´ y ve dvou verz´ıch, zmiˇ novan´ ych v´ yˇse. K pouˇz´ıván´ı kaˇzdé jednotlivé verze je potˇreba jej´ı vlastn´ı licence tzn. zvláˇst’ licence pro v´ yvojovou a runtime verzi. Kaˇzdá z tˇechto licenc´ı je pouˇzitelná jen pro jednu instalaci systému (u runtime verze pro jedno nasazen´ı aplikace). Pod jednou zakoupenou licenc´ı je moˇzné nainstalovat jak ˇceskou, tak anglickou verzi systému. Jazykové bal´ıˇcky jsou sice instalovány jako samostatn´ y produkt a t´ım pádem vyˇzaduj´ı vlastn´ı aktivaci,stejné jako u instalace ANSI a UNICODE verze, ale na tento pˇr´ıpad se poˇc´ıtadlo aktivac´ı nevztahuje. Licence neomezuj´ı poˇcet spuˇstˇen´ ych aplikac´ı na jednom PC, v tomto pˇr´ıpadˇe totiˇz pobˇeˇz´ı kaˇzdá aplikace jako jednotliv´ y proces. V tomto pˇr´ıpadˇe je ale nutné pro kaˇzdou instalaci vlastn´ı ovladaˇc (licenci), tyto ovladaˇce mohou b´ yt nainstalovány pouze na jednom PC a nen´ı moˇzné je volnˇe kop´ırovat. Jejich pˇrenos je moˇzn´ y pouze s pouˇzit´ım pomoc´ı HW USB kl´ıˇce, na kter´ y je licence um´ıstˇena. Jeho následn´ ym pˇripojen´ım k PC jsou nainstalované licence odemˇceny. T´ımto zp˚ usobem je moˇzné pˇrenáˇset jiˇz existuj´ıc´ı lince. V tom pˇr´ıpadˇe mus´ı ˇzadatel pˇri objednávce uvést licenc´ı ˇc´ıslo, které si pˇreje pˇrenést pomoc´ı HW USB kl´ıˇce. USB kl´ıˇc m˚ uˇze obsahovat aˇz 31 r˚ uzn´ ych licenc´ı od vˇsech dostupn´ ych softwarov´ ych produkt˚ u. Control Web je volnˇe dostupn´ y na internetu. V nelicencované verzi je vˇsak omezen poˇcet pouˇziteln´ ych promˇenn´ ych a pracovn´ı prostˇred´ı se kaˇzd´ ych 45 minut samovolnˇe ukonˇc´ı. Zkuˇsebn´ı verze je nav´ıc urˇcena jen pro testován´ı a nen´ı v n´ı dovolena práce s vnˇejˇs´ım hardwarem.

7.3

Popis v´ yvojov´ eho prostˇ red´ı

Control Web nab´ız´ı grafickou nebo textovou moˇznost tvorby aplikace. Z tˇechto dvou moˇznost´ı bude nejsp´ıˇse v´ıce vyuˇz´ıvána metoda grafická, která je uˇzivatelsky pˇr´ıvˇetivˇejˇs´ı a poskytuje ménˇe prostoru pro vznik chyby. Rozd´ıl mezi tˇemito metodami spoˇc´ıtá v tom, ˇze u grafické metody pˇretahujeme prvky z palet a pˇri otevˇren´ı jejich vlastnost´ı je m˚ uˇzeme modifikovat. Tyto u ´pravy jsou poté pˇrekládány do textové podoby. V textové variantˇe uˇzivatel mus´ı veˇskeré prvky a jejich modifikace zapisovat textovˇe. 25


David Grill 2012

Obrázek 3: V´ yvojové prostˇred´ı Control Web zdroj: Vlastn´ı zdroj, práce autora

Paleta n´ astroj˚ u Paleta nástroj˚ u obsahuje veˇskeré virtuáln´ı pˇr´ıstroje pouˇzitelné v aplikaci a patˇr´ı mezi jednu ze základn´ıch ˇca´st´ı obrázek 2. Pro pˇrehlednˇejˇs´ı orientaci umoˇzn ˇuje tˇr´ıdˇen´ı pˇr´ıstroj˚ u podle kategorie a knihovny pˇr´ıstroj˚ u. V kategorii pˇr´ıstroj˚ u jsou ˇrazeny pˇr´ıstroje podobn´ ych funkc´ı. CW umoˇzn ˇuje vizualizaci jak ve 2D tak v 3D. Z toho d˚ uvodu zde najdeme i podkategorie ploché pˇr´ıstroje a prostorové, v kategorii výkonové najdeme pˇr´ıstroje systémové neslouˇz´ıc´ı k vizualizaci, ale k volán´ı funkc´ı. V knihovnˇe pˇr´ıstroj˚ u pak najdeme pˇr´ıstroje seˇrazené podle pˇr´ısluˇsnosti do jednotliv´ ych knihoven.

Inspektor pˇ r´ıstroje Jedná se o dalˇs´ı ze základn´ıch oken pro tvorbu aplikace. Zde jsou um´ıstˇeny veˇskeré funkˇcn´ı, ale i vzhledové, vlastnosti zvoleného pˇr´ıstroje. Souvisej´ıc´ı vlastnosti jsou uspoˇrádány v hierarchick´ ych tabulkách. Ty je moˇzné rozbalit a vlastnosti upravit. Jedn´ım z hlavn´ıch u ´kol˚ u v tomto oknˇe je definován´ı podm´ınek pro aktivaci pˇr´ıstroje vloˇzeného do aplikace. K aktivaci pˇr´ıstroj˚ u se jeˇstˇe dostaneme v popisu tvorby.

26


David Grill 2012

Obrázek 4: Textov´ y a grafick´ y zápis prvku; zdroj: Vlastn´ı zdroj, práce autora

Datov´ y inspektor V datovém inspektoru se definuj´ı technologická data potˇrebná k vizualizaci nebo ovládán´ı. Dále slouˇz´ı k uchováván´ı vypoˇcten´ ych stav˚ u a veliˇcin. V tomto oknˇe se definuj´ı datové elementy dostupné pro celou aplikaci, a pro vˇsechny jej´ı pˇr´ıstroje tzv. Globáln´ı datové elementy. Podobnˇe jako inspektor pˇr´ıstroje, je i datov´ y inspektor rozdˇelen do dvou ˇcást´ı. Levá ˇca´st okna je naz´ yvá strom a obsahuje veˇskeré dostupná nastaven´ı aplikace zahrnuj´ıc´ı napˇr. systémové parametry, uˇzivatelská práva,datové elementy atd. Pravá ˇca´st, datov´ y editor umoˇzn ˇuje nadefinován´ı názv˚ u promˇenn´ ych, jejich typu, hodnot a dalˇs´ıch vlastnost´ı.

7.4

Tvorba aplikace

Zakl´ ad´ an´ı nov´ eho projektu Zaloˇzen´ı nového projetu vám do znaˇcné m´ıry usnadn´ı Pr˚ uvodce novou aplikac´ı. Ten pracuje jak grafickém, tak v textovém módu . Tento pr˚ uvodce Vás provede zaloˇzen´ım aplikace. Po jeho dokonˇcen´ı vygeneruje poˇzadovan´ y program a uloˇz´ı jej do zvoleného adresáˇre. Dále vám pr˚ uvodce nab´ız´ı moˇznost otevˇren´ı demonstraˇcn´ıho pˇr´ıkladu. Pˇri zakládán´ı aplikace si m˚ uˇzete vybrat jestli aplikace pobˇeˇz´ı v reálném ˇcase (bude aktivnˇe reagovat v daném intervalu), nebo bude závislá na zmˇenˇe dat (aplikace zareaguje jen pokud doˇslo ke zmˇenˇe u ´daj˚ u). Toto rozhodnut´ı je plnˇe na vás a záleˇz´ı jen na ˇcinnosti pro jakou je aplikace vyv´ıjena. Moˇznosti systému vyuˇzit´ı a nastaven´ı Control Web jsou opravdu ˇsiroké a nen´ı moˇzné je vˇsechny popsat, proto se vás budu snaˇzit seznámit s prostˇred´ım v pr˚ ubˇehu tvorby aplikac´ı a jejich popisu.

27


David Grill 2012

Obrázek 5: Inspektor pˇr´ıstroje s otevˇrenou záloˇzkou aktivace pˇr´ıstroje zdroj: Vlastn´ı zdroj, práce autora

Pravidla pro n´ avrh aplikace Pro návrh grafického prostˇred´ı kaˇzdé aplikace plat´ı urˇcité podm´ınky, které je vhodné dodrˇzovat. Ty maj´ı za u ´ˇcel zlepˇsit jej´ı pˇrehlednost a minimalizovat prvky, které odvád´ı pozornost obsluhy. Jednou z hlavn´ıch podm´ınek je správná volba barev. Ty by mˇely b´ yt voleny tak, aby nehrozilo, ˇze obsluha pˇrehlédne d˚ uleˇzité sdˇelen´ı (napˇr. alarm) v d˚ usledku malého kontrastu prvku a pozad´ı. Mˇely by tedy b´ yt voleny v závislosti na ˇcinnosti daného prvku. Stejnˇe tak by aplikace mˇela obsahovat co nejménˇe pohybliv´ ych animac´ı, ty mohou zapˇr´ıˇcinit nepozornost operátora. Pokud napˇr´ıklad vyuˇz´ıváme aplikaci s panely rozloˇzen´ ymi na v´ıce obrazovek, pak bychom se mˇeli snaˇzit, aby rozloˇzen´ı prvk˚ u na obrazovkách bylo co nejpodobnˇejˇs´ı. Ideálnˇe totoˇzné rozloˇzen´ı prvk˚ u zpˇrehledn´ı a urychl´ı práci na stanoviˇsti a omez´ı tak i moˇzné chyby operátora.

Archivace dat v syst´ emu Control Web Moˇznost archivovat data je dnes jiˇz standardn´ı souˇca´st´ı vizualizaˇcn´ıch systém˚ u. Jedná se o uchováván´ı namˇeˇren´ ych nebo vypoˇcten´ ych hodnot, alarm˚ u a jin´ ych dat vznikl´ ych za bˇehu aplikace v datovém souboru. Kaˇzdá tato ˇcinnost je provádˇena r˚ uzn´ ym zp˚ usobem napˇr. pomoc´ı virtuáln´ıho pˇr´ıstroje, datovou sekc´ı, nebo atributem nˇejakého datového elementu. 28


David Grill 2012

Obrázek 6: Okno datového inspektora; zdroj: Vlastn´ı zdroj, práce autora

Ukládán´ı dat do standardn´ıch databáz´ı nám umoˇzn ˇuje jejich zpracován´ı i jin´ ymi aplikacemi. Data jsou obvykle uchovávána ve formˇe tabulky v archivn´ım souboru.V této tabulce kaˇzd´ y ˇra´dek reprezentuje jeden záznam a sloupec jednu poloˇzku záznamu, která je identifikována sv´ ym názvem a datov´ ym typem.

Obrázek 7: Struktura databázového souboru zdroj: Control Web- help, Archivace a historické trendy

Data je moˇzné archivovat periodicky, volán´ım nˇejaké procedury nebo pˇri vyvolán´ı urˇcité události.

29


David Grill 2012

Archivn´ı datov´ e sekce V Control Webu jsou datové sekce jednou z nejjednoduˇsˇs´ıch moˇznost´ı pro archivaci dat. Datové sekce archivu se stejnˇe jako datové promˇenné definuj´ı pomoc´ı datového inspektora. Archivovaná data se defaultnˇe ukládaj´ı do formátu Microsoft Access se stejn´ ym pojmenován´ım jako je jmenného aplikace v CW. Pro vˇetˇs´ı bezpeˇcnost dat je dan´ y archivn´ı soubor pˇred nov´ ym otevˇren´ım a zápisem zkop´ırován [18]. Kop´ırován´ı m˚ uˇze ale v závislosti a velikosti databáze zabrat i nˇekolik minut, a proto je zde i moˇznost tuto operaci zakázat.

Obrázek 8: Inspektor archiv˚ u; zdroj: Vlastn´ı zdroj, práce autora

ˇ Casov´ an´ı U aplikac´ı urˇcen´ ych pro sbˇer dat, automatizaci, regulaˇcn´ı u ´lohy a podobnˇe je nutné, aby dokázaly nepˇretrˇzitˇe pracovat po dlouhou dobu. Z architektury program˚ u tak vypl´ yvá, ˇze se se jejich urˇcitá ˇcást (nebo ˇcásti) budou v urˇcit´ ych intervalech opakovat. Rychlost, s jakou se jednotlivé ˇcásti programu budou opakovat, udává právˇe ˇcasován´ı. Toto rychlost nám ˇca´steˇcnˇe udávaj´ı pouˇzité technologie a fyzikáln´ı povaha sledovaného jevu. Vˇsechny automatizaˇcn´ı u ´lohy souvisej´ı s ˇcasem, jednak musej´ı pracovat periodicky a jednak musej´ı své v´ ysledky vztahovat k okamˇzik˚ um, kdy maj´ı smysl a platnost. Skuteˇcn´ y ˇcas plyne nezávisle a spojitˇe (kvantové aspekty pomineme), naopak ˇcas automatizaˇcn´ı u ´lohy plyne po skoc´ıch. Sladˇen´ı tˇechto dvou ˇcas˚ u a orientace mezi nimi je proto souˇca´st´ı kaˇzdého automatizaˇcn´ıho programu. Nˇekteré u ´lohy nav´ıc mus´ı mimo periodicity 30


David Grill 2012

splˇ novat urˇcitá dalˇs´ı kritéria — napˇr´ıklad regulaˇcn´ı smyˇcka bˇeˇz´ıc´ı kaˇzdou sekundu m˚ uˇze b´ yt zadán´ım omezena tak, aby jej´ı jeden bˇeh netrval déle neˇz 50 milisekund. Moˇzn´ y nejvˇetˇs´ı poˇcet opakován´ı smyˇcky programu je s délkou jednoho bˇehu u ´zce svázán, nen´ı moˇzné poˇzadovat, aby smyˇcka bˇeˇzela desetkrát za sekundu a pˇritom sama trvala 5 sekund. [17] Pro správnou funkci a bezchybné ˇcasován´ı mus´ı m´ıt kaˇzdá u ´loha pˇr´ıstup k dostateˇcnˇe pˇresnému zdroji ˇcasu. Ten j´ı umoˇzn´ı správnou funkci a d´ıky nˇemu bude u ´loha splˇ novat i vˇsechny ˇcasové poˇzadavky. Pouˇz´ıvan´ y ˇcasov´ y zdroj mus´ı m´ıt minimáln´ı rozliˇsovac´ı schopnost 5-10 milisekund. V tomto pˇr´ıpadˇe se vyplat´ı pouˇz´ıt syst´ em re´ aln´ eho ˇ casu, ten se dokáˇze orientovat v ˇcase a sám detekovat pˇr´ıˇcinu ˇcasov´ ych pot´ıˇz´ı. Tento systém má vˇzdy veˇskeré informace o svém bˇehu, ne vˇzdy je vˇsak dokáˇze absolutnˇe splnit.

8

Tvorba aplikace pro PLC Amit

Zaloˇ zen´ı projektu K zaloˇzen´ı projektu jsem pouˇzil pr˚ uvodce zaloˇzen´ım nové aplikace (viz. v´ yˇse), ten mne provedl vˇsemi potˇrebn´ ymi kroky. S jeho pomoc´ı jsem nadefinoval základn´ı vlastnosti aplikace, jako napˇr. pracovn´ı reˇzim, ochranu proti opakovanému spuˇstˇen´ı, rozmˇery, poˇcet panel˚ u. Jako pracovn´ı reˇzim jsem zvolil ˇr´ızen´ı zmˇenou dat. V tomto reˇzimu bude aplikace aktivována pouze, pokud dojde ke zmˇenˇe dat, která jsou nastavena jako aktivaˇcn´ı“ a ” aplikace se tak nebude zbyteˇcnˇe spouˇstˇet a kontrolovat data, pokud to nen´ı tˇreba. Rozmˇer okna aplikace jsem nastavil tak, aby vˇzdy vyplnila cel´ y monitor a pˇrehlednˇe zobrazila vˇsechny potˇrebné ovládac´ı a datové prvky.

Definice promˇ enn´ ych a ovladaˇ c˚ u Aby bylo moˇzné vytvoˇrit funkˇcn´ı aplikaci, schopnou komunikovat s vnˇejˇs´ım hardwarem, je na zaˇca´tku nutné nadefinovat datové elementy a ovladaˇce. K tomu poslouˇz´ı datový inspektor, ten je také popsán v´ yˇse. Datov´ y element obecnˇe slouˇz´ı k zaznamenáván´ı a uchováván´ı u ´daj˚ u, jedná ’ se v podstatˇe o pamˇet ové m´ısto, umoˇzn ˇuj´ıc´ı uchováván´ı hodnot. Ukládán´ı dat je spoleˇcná vlastnost vˇsech datov´ ych element˚ u. Existuje vˇsak velké mnoˇzstv´ı typ˚ u, z nichˇz se kaˇzd´ y hod´ı pro jin´ yu ´ˇcel a uchovává jin´ y druh informace, napˇr. typy: real- pro reálná ˇc´ısla, boolean- reprezentace logick´ ych stav˚ u (pouze 1 nebo 0), integer- celá ˇc´ısla atd. Pro komunikaci mezi Control Webem a PLC od firmy Amit je nutné doinstalovat ovladaˇc DB-Net(viz. kapitola Zp˚ usoby komunikace“). Tento ” 31


David Grill 2012

ovladaˇc je urˇcen pˇr´ımo pro Control Web a po registraci je dostupn´ y na stránkách v´ yrobce PLC. V aplikaci ho zpˇr´ıstupn´ıme nadefinován´ım v Datovém inspektoru. Poté je potˇreba zadat jméno ovladaˇce, parametrick´ ya datov´ y soubor, které jsme vygenerovali z programem DetStudio. Na datov´ y element m˚ uˇze b´ yt nahl´ıˇzeno r˚ uzn´ ymi zp˚ usoby napˇr.: • Pamˇ et’ov´ y prostor – tento pohled je d˚ uleˇzit´ y, pokud ˇreˇs´ıme pamˇet’ovou nároˇcnost aplikace, (napˇr. pˇri chodu na PLC s malou pamˇet´ı, nebo pˇri datové komunikaci s ovladaˇci, nebo s´ıt’ové komunikaci) • Vstup operace nebo pˇ r´ıstroje – kaˇzd´ y datov´ y element m˚ uˇze b´ yt vstupem nˇejaké matematické nebo logické operace. M˚ uˇze b´ yt ˇcten´ y pˇr´ıstrojem, jehoˇz chod ovlivˇ nuje, nebo kde bude dále zpracován. Jde tedy pro zp˚ usob komunikace mezi pˇr´ıstroji, kdy docház´ı k v´ ymˇenˇe informac´ı v podobˇe datov´ ych element˚ u. V poloˇzce Ovladaˇc“ je nutné ” vybrat poˇzadovan´ y ovladaˇc (v naˇsem pˇr´ıpadˇe DB-Net). Pˇri jejich definici v datovém inspektoru zadáváme jejich název– ten je bude reprezentovat v jin´ ych operac´ıch, datov´ y typ (integer, real...)– informace o typu obsaˇzen´ ych dat, a poˇca´teˇcn´ı hodnotu. Definice ovladaˇc˚ u pro komunikaci se také provád´ı v datovém inspektoru. Slouˇz´ı pro komunikaci s periferiemi. Pro kaˇzdé konkrétn´ı zaˇr´ızen´ı je nutné pouˇz´ıt odpov´ıdaj´ıc´ı ovladaˇc, kter´ y nejˇcastˇeji seˇzenete na internetov´ ych stránkách v´ yrobce zaˇr´ızen´ı. Definici provedeme kliknut´ım do poloˇzky pˇridat ovladaˇc“ a zadán´ım potˇrebn´ ych parametr˚ u. Tˇemito parametry jsou: ” jméno ovladaˇce, samotn´ y ovladaˇc (napˇr. DDE, ASCII, DUMMY). V naˇsem pˇr´ıpadˇe pouˇzijeme ovladaˇc DBNET v4.09. D˚ uleˇzité je také zaveden´ı mapovac´ıho a parametrického souboru. Tyto dva soubory mus´ı m´ıt název shodn´ y s názvem projektu a je vhodné, kdyˇz je um´ıst´ıme do koˇrenov´ ych adresáˇr˚ u DMF a Par. Ty najdeme ve sloˇzce, kde máme nainstalován Control Web. U definice ovladaˇce nastavujeme také mód spouˇstˇen´ı. Tento parametr umoˇzn ˇuje spouˇstˇet ovladaˇc v simulaˇcn´ım reˇzimu, a umoˇzn ˇuje tak v´ yvoj a testován´ı aplikace i bez pˇripojeného zaˇr´ızen´ı. Ovladaˇce se samozˇrejmˇe daj´ı doinstalovat, tak aby podporovaly poˇzadované zaˇr´ızen´ı. M´ ody spouˇ stˇ en´ı ovladaˇ ce: • run – ostr´ y bˇeh aplikace, kdy je pˇri startu zaveden ovladaˇc a prob´ıhá plnohodnotná komunikace (zápis a ˇcten´ı) • check – pˇri tomto módu nen´ı zavádˇen ovladaˇc a veˇskerá komunikace je ignorována. Prob´ıhá kontrola pouˇzit´ ych kanál˚ u, smˇeru i jejich ˇc´ısel 32


David Grill 2012

podle mapovac´ıho souboru DMF. Pokud aplikace nepouˇz´ıvá mapovac´ı soubor, pak nen´ı moˇzné tuto volbu pouˇz´ıt. • simulate – tento mód se projevuje stejnˇe jako check, jen nekontroluje smˇer a typ kanál˚ u. [19]

Obrázek 9: Náhled grafického prostˇred´ı vytvoˇrené aplikace zdroj: Vlastn´ı zdroj, práce autora

33


9

David Grill 2012

Z´ avˇ er

Moˇznosti vyuˇzit´ı systém˚ u SCADA jsou ˇsiroké a nelze je v ˇza´dném pˇr´ıpadˇe je popsat v jedné práci. Nem˚ uˇzeme ale popˇr´ıt fakt, ˇze se vzr˚ ustaj´ıc´ı industrializac´ı, nároky na vysokou produkci a n´ızké provozn´ı náklady v sobˇe tyto systémy skr´ yvaj´ı ohromn´ y potenciál. Pˇri jejich v´ ybˇeru je vedle nezanedbatelného finanˇcn´ıho hlediska potˇreba zváˇzit i provoz, ve kterém bude dan´ y systém nasazen. Rozd´ıly urˇcuj´ıc´ı vhodnost systém˚ u je moˇzné naj´ıt napˇr. v kompatibilitˇe s hardwarem, moˇznostech komunikace s okol´ım, nároˇcnosti provozu systému. Po zváˇzen´ı tˇechto parametr˚ u lze prohlásit, ˇze systém Control Web je pouˇziteln´ y pro tvorbu ˇsiroké ˇskály aplikac´ı, jejichˇz limitem jsou pouze schopnosti v´ yvojáˇre.[?] Také pomˇer cena/v´ ykon je u tohoto systému velmi dobr´ y. I vzhledem ke kompatibilitˇe systému a funkˇcnosti aplikac´ı, vytvoˇren´ ych ve starˇs´ıch verz´ıch, je Control Web vhodn´ y jak pro tvorbu i vˇetˇs´ıch vizualizaˇcn´ıch aplikac´ı, pracuj´ıc´ıch v nepˇretrˇzitém provozu, tak k simulaci nejr˚ uznˇejˇs´ıch mˇeˇren´ı. D´ıky tˇemto vlastnostem, moˇznostem simulace, relativnˇe intuitivn´ımu ovládán´ı a nulov´ ym poˇcáteˇcn´ım znalostem tvorby vizualizaˇcn´ıch aplikac´ı je Control Web vhodn´ y pro zaˇc´ınaj´ıc´ı v´ yvojáˇre. Jedinou nev´ yhodou systému je snad jen nutnost zakoupen´ı licence na kaˇzdou instalaci aplikace (tzn. ˇze kaˇzdé PC, na kterém bˇeˇz´ı aplikace vytvoˇrená v CW, mus´ı m´ıt koncov´ y uˇzivatel zakoupenu vlastn´ı licenci alespoˇ n pro runtime verzi).

34


David Grill 2012

Reference [1] promotic.eu http://www.promotic.eu/cz/pmdoc/WhatIsPromotic/WhatIsPromotic.htm [2] automatizace.hw.cz http://automatizace.hw.cz/scada-system-promotic-s-primym-driverempro-plc-simatic-s7 [3] Promotic 8, Help [4] INSTAR ITS http://www.instar.cz/view.php?cisloclanku=2006040003 [5] DATEX Control Systems, spol. s.r.o. http://www.datex.cz/energis.html [6] Reliance Industrial SCADA/HMI system http://www.reliance.cz/cs/products/reliance4-scada-hmi-system http://www.reliance.cz/cs/products/reliance4-scada-hmi-system [7] Reliance Industrial SCADA/HMI system http://www.odbornecasopisy.cz/index.php?idd ocument = 38745 [8] http://www.reliance.cz/cs/products/reliance4/licensing-of-reliance4 [9] http://www.reliance.cz/cs/products/opc-servers [10] http://www.automatizace.cz/article.php?a=2717 [11] http://www.pantek.cz/produkty/intouch/ [12] http://www.pantek.cz/pdf/produkty/intouch/intouchf f.pdf [13] http://www.amit.cz/cz/products/db-net-ip.htm [14] Moravské pˇr´ıstroje a.s. http://www.mii.cz/art?id=72lang=405 [15] http://www.mii.cz/art?id=71lang=405 [16] http://www.mii.cz/art?id=380cat=146lang=405 ˇ [17] Help, Casov´ an´ı aplikac´ı reálného ˇcasu [18] Help, Archivace a zálohován´ı dat [19] Help, Komunikace s perifern´ım zaˇr´ızen´ım Vˇsechny uvedené internetové odkazy jsou funkˇcn´ı k datu 5.6.2012

35


David Grill 2012

Pˇ r´ıloha A N´ ahled vizualizace syst´ emu Control Web

Obrázek 10: Vzorová vizualizace v systému Control Web zdroj:demo aplikace SPC02

36


David Grill 2012

Pˇ r´ıloha B N´ ahled vizualizace v syst´ emu Reliance

Obrázek 11: Vizualizace kotelny v Reliance 4 zdroj:http:www.reliance.cz/cs/products/reliance-demo-visualizations/boilerroom

37


David Grill 2012

Pˇ r´ıloha C N´ ahled vizualizace v syst´ emu PROMOTIC

Obrázek 12: Vizualizace kotelny v Reliance 4 zdroj:http:www.saturel.sk/preferencie4.html

38


David Grill 2012

Pˇ r´ıloha D N´ ahled vizualizace a alarm˚ u v syst´ emu InTouch

Obrázek 13: Vzorová vizualizace v systému InTouch zdroj:www.pantek.cz/produkty/intouch/

39


David Grill 2012

Obrázek 14: Náhled alarm˚ u v systému InTouch zdroj:www.pantek.cz/produkty/intouch/

40

SCADA systém Control Web

Recommend Documents