Учебное руководство Scada Intouch

Учебное руководство Scada Intouch.rar
Закачек 2331
Средняя скорость 4218 Kb/s

Учебное руководство Scada Intouch

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Сибирский государственный индустриальный университет»

Кафедра автоматизации и информационных систем

Учебно-методическое пособие по учебным дисциплинам «СУБД реального времени»

для студентов направления подготовки 230400.62 Информационные системы и технологии,

«Основы разработки, испытания и развития систем автоматизации» для студентов направления подготовки

220700.62 Автоматизация технологических процессов и производств

УДК 681.3.068 ББК 32.973

директор института информационных технологий и автоматизированных систем ФГБОУ ВПО «СибГИУ», кандидат технических наук, доцент

заведующий кафедрой систем автоматизации управления факультета информационных технологий

Новокузнецкого института (филиала) ФГБОУ ВПО «КемГУ» кандидат технических наук, доцент

С42 SCADA-системы: уч.-метод. пособ. / Сиб. гос. индустр. ун- т; сост.: В.В. Грачев, К.Г. Венгер, М.В. Шипунов. – Новокузнецк: Изд. центр СибГИУ, 2013. – 104 с.

Учебно-методическое пособие посвящено SCADA-системам – особому классу программного обеспечения систем автоматизации управления. Рассматривается понятие «SCADA-система», функции и технологии SCADA-систем, а также место SCADA в системе автоматизации управления. Освещены общие вопросы и последовательность действий при создании мнемосхемы промышленного комплекса с использованием SCADA-системы. Разобран пример создания мнемосхемы промышленного комплекса обогатительной фабрики на базе

SCADA-системы InTouch корпорации Wonderware (США).

Рассмотрена процедура выбора и приобретения SCADA-систем. Пособие предназначено для студентов всех форм обучения

направления подготовки 230400.62 Информационные системы и технологии, 220700.62 Автоматизация технологических процессов и производств; может быть полезно для специалистов по созданию систем автоматизации управления промышленными комплексами, аспирантам, преподавателям вузов.

Данное учебно-методическое пособие является результатом многолетнего опыта преподавания авторами дисциплин по программным средствам автоматизации в Сибирском государственном индустриальном университете, а также опыта разработки прикладного программного и информационного обеспечения для систем автоматизации управления (САУ) промышленными комплексами Кузбасса.

Основу пособия составили материалы курсов «СУБД реального времени», «Основы разработки, испытания и развития систем автоматизации», «Программное обеспечение систем управления» и «Операционные системы и базы данных». Эти материалы прошли успешную проверку в бескомпромиссной и сложной аудитории, состоящей из слушателей с разным уровнем подготовки и кругом профессиональных интересов.

Пособие предназначено для студентов всех форм обучения направления подготовки 230400.62 Информационные системы и технологии, 220700.62 Автоматизация технологических процессов и производств; может быть полезно для специалистов по созданию САУ промышленными комплексами, аспирантам, преподавателям вузов.

Пособие будет также полезно начинающим специалистам в области программного и информационного обеспечения САУ, желающим получить базовые знания о технологиях SCADA-систем, принципах разработки прикладного программного и информационного обеспечения, понять особенности проектирования мнемосхем промышленных комплексов.

Первая часть учебно-методического пособия посвящена основным сведениям о SCADA-системах как об особом виде специализированного программного обеспечения САУ. Дается понятие «SCADA-система», определяются характеристики, функции, архитектуры и технологии SCADA-систем. Рассматривается место SCADA-систем в функциональной структуре САУ промышленным комплексом. Приводится общая характеристика SCADA-системы

InTouch (Wonderware, США).

Во второй части пособия изложены общие сведения, связанные с проектированием, разработкой и внедрением прикладного программного и информационного обеспечения САУ, на примере мнемосхем промышленных комплексов. Рассмотрен метод и

алгоритм создания мнемосхем. Выделены ключевые этапы и особенности их реализации, приведены примеры.

Третья часть учебно-методического пособия представляет собой пример разработки мнемосхемы углеобогатительной фабрики, начиная с постановки задачи создания мнемосхемы, анализа исходных данных по фабрике, разработки графических элементов, базы данных параметров технологического процесса и заканчивая написанием скриптов и анимированием мнемосхемы.

В четвертой части рассмотрена процедура выбора и приобретения SCADA-систем в существующих рыночных условиях.

Пятая часть пособия содержит задание по самостоятельной работе. Здесь предлагается разработать мнемосхему промышленного комплекса склада товарной продукции и погрузочного пункта углеобогатительной фабрики.

При подготовке данного пособия был проделан большой объем работы по сбору и обработке эмпирических данных. Были изучены стандарты, известные теоретические положения, методы и алгоритмы в области создания мнемосхем и на их основе разработаны методы и алгоритмы создания прикладного программного и информационного обеспечения САУ крупными промышленными комплексами.

Особенностью предложенных в учебно-методическом пособии разработок является то, что они получены с явным учетом современных условий, сложившихся в практике создания крупных промышленных автоматизированных комплексов, и современных требований к САУ.

Традиционно САУ промышленными комплексами было принято разделять на автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) и на автоматизированные системы управления предприятием (АСУП) [1, 2]. На АСУТП возлагались функции оперативного управления, на АСУП – стратегического управления промышленным комплексом. Как правило, эти системы были мало интегрированы друг с другом и функционировали во многом автономно. В настоящее время все больше ориентируются на объединение АСУТП и АСУП в единую интегрированную САУ.

При создании мнемосхем промышленного комплекса интегрированной САУ можно идти двумя путями. Во-первых, создавать мнемосхемы без привлечения специализированных пакетов программ

– базового программного обеспечения, обходясь только языками программирования высокого уровня, например на C++. Однако этот путь достаточно трудоемкий и не отвечает многим требованиям, особенно жестким ограничениям на сроки создания системы.

Другой путь разработки мнемосхем промышленного комплекса интегрированной САУ основан на использовании готовых программных средств – специализированного базового программного обеспечения. При использовании готовых программных средств сроки создания значительно сокращаются, так как нет необходимости в создании мнемосхем «с нуля», привлекая к работе высококвалифицированных разработчиков: аналитиков, программистов и отладчиков. Достаточно лишь правильно сконфигурировать и адаптировать программный продукт под цели и условия конкретного промышленного предприятия. С такой задачей по силам справиться рядовому инженеру отдела автоматизации предприятия.

Одним из примеров готовых программных средств для создания мнемосхем промышленного комплекса является такое специализированное базовое программное обеспечение как SCADA-система.

В данном учебно-методическом пособии будет рассмотрена SCADA-система InTouch корпорации Wonderware (США) применительно к задаче создания мнемосхемы промышленного комплекса углеобогатительной фабрики.

1 ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О SCADA-СИСТЕМАХ

1.1 Понятие «SCADA-система». Функции и технологии SCADA-систем

Понятие «SCADA-система» введено в терминологию автоматизации более полувека назад. Аббревиатура SCADA дословно рас-

шифровывается как Supervisory Control And Data Acquisition System –

система оперативно-диспетчерского управления и сбора данных [3, 4].

SCADA-система – это специализированное базовое программное обеспечение, функционирующее в режиме реального времени и реализующее следующие задачи оперативно-диспетчерского управления:

сбор производственных данных с удалѐнных объектов;

управление удаленными объектами.

В этом определении перечислены только основные функции SCADA-систем. В общем случае перечень задач, решаемых SCADAсистемой, гораздо шире и включает в себя [5]:

обмен данными с программируемыми логическими контроллерами (ПЛК, PLC) в режиме реального времени через драйверы ввода-вывода информации;

вторичная обработка информации в режиме реального вре-

отображение информации на мониторе диспетчера (оператора)

в удобной и доступной для восприятия форме;

ведение базы данных (БД) реального времени с технологической информацией;

аварийная сигнализация и управление тревожными сообщени-

подготовка и генерирование отчетов о ходе технологического процесса;

обеспечение связи с АСУП.

Термин «SCADА-система» используется, когда речь идет об автоматизированных системах, то есть системах контроля и управления, осуществляемого с участием человека – диспетчера (оператора) [6].

При нормальном ходе технологического процесса большинство управляющих воздействий выполняется автоматически с помощью ПЛК, на основе заложенных в них алгоритмов. Вмешательство диспетчера (оператора) минимально и требуется, например, при смене маршрутов, режимов работы, уставок технологических параметров. Роль диспетчера (оператора) сводится к мониторингу ситуации с помощью SCADA-системы.

Например, ПЛК управляют потоком охлаждающей жидкости внутри части технологического агрегата, а SCADA-система позволяет диспетчеру (оператору):

изменять уставки для потока;

менять маршруты движения жидкости;

заполнять те или иные емкости;

следить за тревожными сообщениями (алармами).

Тревожные сообщения, такие как «потеря потока» и «высокая температура», должны быть отображены на мониторе и записаны в предысторию, диспетчер (оператор) при этом должен своевременно на них отреагировать.

Таким образом, процесс управления технологическим агрегатом происходит с помощью ПЛК, в то время как диспетчер (оператор) с помощью SCADA-системы лишь контролирует его выполнение.

В современных SCADA-системах широко применяется принцип модульного построения. Модульность реализуется в двух основных вариантах.

В первом случае для SCADA-системы, обеспечивающей полный набор базовых функций, создаются дополнительные функциональные модули-опции, реализующие необязательные в применении функции контроля и управления, например, SPC (Statistical Process Control – статистическое управление процессом), Batch Control (управление партиями).

Во втором случае SCADA-система создается полностью модульной, состоящей из функциональных модулей для реализации отдельных функций контроля и управления. Модули в достаточной мере независимы и могут применяться на отдельных функциональ-

ных станциях или свободно компоноваться в разных сочетаниях при разработке станций. Таким образом, могут создаваться, например, станции сбора и обработки производственных данных (SCADA-сер- веры), станции мониторинга (SCADA-клиенты), станции сбора и хранения алармов (Alarm-серверы) или станции со свободно формируемым набором функций.

Первые SCADA-системы появились в США в 60-х годах XX века. Однако наиболее существенное развитие SCADA-системы получили в 70-80-х годах XX века с развитием элементной базы аппаратных средств, в частности микропроцессорной техники. Базовые функциональные возможности SCADA-систем того времени соответствовали возможностям первых управляющих вычислительных машин, снабженных монохромными алфавитно-цифровыми дисплеями, на которых усилиями энтузиастов-разработчиков часто создавались «псевдографические» изображения – прообраз современной графики. Современные SCADA-системы хорошо структурированы и представляют собой готовые к применению, согласованные по функциям и по всем интерфейсам наборы программных продуктов и вспомогательных компонентов.

Прогресс в области SCADA-систем в последние годы получил значительное ускорение. Это связано, главным образом, с:

поддержкой традиционных технологий (DDE, DLL, OLE, ODBC/SQL) и привлечением новейших информационных технологий

(COM/DCOM, ActiveX, ОРС);

интеграцией SCADA-систем с другими корпоративными приложениями, в том числе с использованием Internet/Intranet технологий;

встраиванием стандартных языковых средств программирова-

ния (Java, VBA, C++, языки стандарта IEC 61131-3);

использованием интуитивно-понятных интерфейсов как для разработчика, так и для диспетчера (оператора).

В настоящее время на мировом рынке программного обеспечения идет жесткая конкурентная борьба между фирмами-разработчи- ками. И рынок SCADA-систем тому не исключение. Количество известных SCADA-систем приближается к полусотни, а предложения SCADA-систем значительно превышают спрос на них.

Наиболее популярные SCADA-системы, имеющие поддержку в России, приведены в таблице 1.

Таблица 1 – SCADA-системы, представленные на российском рынке

Страницы работы

Содержание работы

В дипломной работе приведены результаты создания учебного проекта в SCADA-системе InTouch, который планируется использовать как учебное пособие для изучения студентами SCADA-систем.

Дипломная работа содержит пояснительную записку из страниц текста, таблиц, рисунка, литературных источника и графическую часть из 9 листов формата A1.

3 Работа с WindowMaker

С помощью различных параметров модулей WindowMaker и WindowViewer можно произвести настройку функциональных возможностей и окончательного внешнего вида разрабатываемого приложения. Например, можно определить, какие меню будут доступны в WindowViewer, или задать вывод названия компании в строке заголовка приложения и т. п. [40, 41, 46]

3.1 Работа с окнами WindowMaker

На практике приложение InTouch, как правило, составляется из многочисленных окон, отображающих различные графические и текстовые объекты. Когда вы создаете новое окно в WindowMaker, вам потребуется определить для такого окна некоторые свойства, такие как цвет фона, заголовок, положение на экране и т. д.

3.1.1 Создание окна

а) Теперь создадим наше первое окно.

1) Находясь в WidowMarker, выберите меню File | New Window … (Ctrl+N), или щелкните на иконке New Window на панели инструментов. Этим вызывается диалоговое окно Window Properties (свойства окна) (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Окно Window Properties

2) В поле Name введите имя, которое нужно видеть в названии нового окна. Название может быть длиной до 32 символов, включая пробелы, знаки препинания и любой другой символ клавиатуры, за исключением кавычек (“).

Для нашего упражнения введем имя окна Boiling Hops (варка хмеля). В дальнейшем мы создадим процесс “Пивоваренный завод”.

3) В поле Comment введите любые комментарии, которые вы хотите (при желании) связать с окном. Информация комментариев служит только для вашего сведения и не используется приложением.

4) Нажмите на поле Window Color, чтобы выбрать цвет для фона окна. Появится цветовая палитра.

5) Нажмите на цвет, который хотите использовать для фона окна.

6) Выберите нужный Window Type. Существует три типа окна:

Окно типа Replace (замещающее) заменяет любое окно (окна) (включая всплывающие), до которого оно дотронется при появлении. Любое задетое окно автоматически удаляется с экрана и связанные с ним тэги больше не опрашиваются.

Окно типа Overlay (перекрывающее) появляется поверх показываемого в данный момент окна (окон) (кроме всплывающих). Когда закрывается перекрывающее окно, те окна, которые за ним были спрятаны, появляются вновь. Щелчок по видимой части окна, которое находится под перекрывающим окном, вызовет перенос данного окна на передний план, как активного.

Окно типа Popup (всплывающее) похоже на перекрывающее окно, только оно остается всегда впереди всех других открытых окон, даже если щелкнуть по другому окну. Всплывающие окна обычно требуют ответа от пользователя для того, чтобы удалить окно (например, подтвердить аларм).

7) Выберите для окна тип рамки (Frame Style). Существует три типа рамки:

Single – окно с 3-х мерной рамкой, которое может иметь название и средства изменения размера Size Controls.

Double – окно с 3-х мерной рамкой, которое не имеет названия и не может быть изменено с помощью Size Controls.

None – окно без рамки, которое не может быть изменено с помощью Size ControlsSize Controls оно становится окном с 3-х мерной рамкой, которое может быть изменено в размере).

8) Выберите Title Bar, если хотите, чтобы окно имело заголовок. Заголовок окна также используется для его перемещения – зацепить мышью за строку заголовка и перетащить.

9) Выберите Size Controls, если хотите, чтобы пользователь имел возможность изменить размеры окна в WindowViewer.

10) В группе Dimensions введите значения в пикселях для каждой из координат окна:

X Location – число пикселей между левым краем области разработки WindowMaker и левым краем определяемого окна.

Y Location – число пикселей между верхним краем области разработки WindowMaker и верхним краем определяемого окна.

Window Width – ширина окна в пикселях.

Window Height – высота окна в пикселях.

11) Нажмите Scripts, чтобы открыть редактор Window Script. Существует три типа сценариев, которые можно применить к окну:

On Show – выполняется при первом открытии окна.

While Showing – выполняется непрерывно с заданным интервалом, пока окно открыто.

On Hide – выполняется, когда окно свернуто.

12) Щелкните на кнопке OK. Тип окна, логика и свойства всегда могут быть изменены, если окно открыто, командой Window | Window Properties в WindowMaker.

3.2 Работа с графическими объектами

Как только вы создали новое окно в приложении, его можно заполнять графическими объектами. WindowMaker предоставляет многочисленные инструменты для редактирования и размещения графических объектов, которые вы рисуете и вставляете в окна [40, 46].

Теперь, когда у Вас есть окно на экране, должна быть видна панель инструментов WindowMaker.

а) В этом упражнении мы нарисуем резервуар для варки хмеля.

1) Для начала выберите инструмент Rounded Rectangle (скругленный прямоугольник) на панели инструментов и нарисуйте в Вашем окне резервуар для варки хмеля. Выбрав инструмент, просто нажмите и удерживайте левую кнопку, пока Вы тащите мышь, чтобы сформировать скругленный прямоугольник (рисунок 3.2).

Рисунок 3.2 – Графическое изображение прямоугольника

2) Теперь Вы сможете изменить форму объекта, если щелкнете на нем и потащите за любой из маленьких квадратиков (маркеров), которые появятся вдоль границ объекта. Чтобы переместить объект, просто потащите его, «зацепившись» где-либо внутри границ.

3) Чтобы увеличить радиус скругления угла прямоугольника, удерживайте нажатой клавишу Shift и нажимайте клавишу “+” (на цифровой клавиатуре). Чтобы уменьшить радиус скругления угла прямоугольника, держите нажатой клавишу Shift и нажимайте клавишу “-”. Убедитесь, что ключ Num Lock выключен.

а) Сейчас мы создадим клапан для хмеля.

1) Выберите инструмент Poligon (многоугольник). Один раз щелкните (и отпустите кнопку мыши), чтобы зацепить инструмент, а затем тащите мышь вниз, чтобы создать прямую сторону треугольника.

2) Нарисуйте треугольник. Вы можете щелкнуть дважды и InTouch замкнет объект за Вас.

После того, как ломаная линия изначально нарисована и выбор с нее снят, ее форму можно изменить, только если выбрать вновь и вызвать команду Edit | Reshape Object (Ctrl+R).

3) Чтобы создать вторую половину клапана, щелкните по инструменту Duplicate Selection(s) (дублировать), когда выбран треугольник.

4) Нажмите клавишу F7 чтобы перевернуть треугольник по горизонтальной оси (или выполните команду Arrange | Flip Horizontal) (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 – Графическое изображение треугольника

5) Пока дублированный объект все еще выбран, используйте клавиши стрелок влево, вправо, вверх и вниз на Вашей клавиатуре, чтобы поместить обе половинки клапана рядом.

б) Теперь нам нужно поместить стержень на клапан.

1) Выберите инструмент Rectangle (прямоугольник) и нарисуйте стержень. И опять используйте клавиши со стрелками, чтобы правильно разместить стержень.

2) Для лучшего вида Вы можете поместить стержень за клапан. Для этого щелкните по инструменту Send to Back (на задний план), когда выбран стержень (рисунок 3.4).

Рисунок 3.4 – Графическое изображение стержня

в) Наконец, нам нужно поместить вентиль на клапан.

1) Используйте инструмент Ellipse (эллипс) для создания вентиля и поместите его на вершину стержня (рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 – Графическое изображение вентиля

Но клапан составлен из четырех отдельных объектов. Для того, чтобы предложить системе InTouch рассматривать эти разные компоненты как один общий объект, нам необходимо выбрать каждый отдельный объект и сделать из один общий.

2) Пока Вы удерживаете клавишу Shift нажатой, выделите все объекты из состава клапана (всего четыре объекта). Щелкните по инструменту Make Symbol (собрать символ), в результате чего появится единый объект.


Статьи по теме