SCADA-система Simantic WinCC

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

WinCC – это система визуализации, которая сводит вместе на платформе Windows NT ноу-хау фирмы Siemens, ведущего поставщика продуктов в области автоматизации процессов, и компетенцию компании Microsoft, ведущей на мировом рынке в области разработки программного обеспечения для персональных компьютеров.

WinCC – это сокращение от Windows Control Center [Центр управления Windows], он предоставляет пользователю все возможности для надежного управления процессом в стандартной среде Windows NT.

WinCC – первый в мире IHMI (Integrated Human Machine Interface [Интегрированный Человеко-Машинный Интерфейс]) — программная система, которая полностью интегрирует программное обеспечение пользователя для управления установкой в автоматизируемый процесс. Его удобные к использованию компоненты автоматизации предлагают беспроблемную интеграцию в новые или уже существующие установки.

WinCC комбинирует современную архитектуру приложений Windows NT с простотой использования графической разработки программ. Он предоставляет все необходимые функции для построения полного мониторинга процесса и решения задач управления.

В спектре продуктов для визуализации SIMATIC HMI (HMI – Human Machine Interface [человеко-машинный интерфейс]) WinCC представляет собой разбитую на уровни по цене и производительности систему управления и наблюдения класса SCADA с мощными функциями управления автоматизированными процессами. WinCC особенно отличается своей открытостью. Она легко взаимодействует со стандартными и пользовательскими программами, в результате чего возникают решения по визуализации, которые точно удовлетворяют практическим требованиям. Благодаря открытым интерфейсам системные интеграторы могут разрабатывать собственные приложения, целенаправленно надстраивая системные расширения на основе WinCC.

WinCC – это современная система с удобной панелью управления, открытая для мира делопроизводства и производства продукции, зрелая и надежная в работе, эффективно проектируемая, масштабируемая для простых и сложных задач и при этом легко встраиваемая в приложения для широкого класса предприятий вплоть до встраивания в MES- и ERP-решения. Кроме того, WinCC может применяться во всем мире и во всем мире поддерживается отделениями обслуживания и поддержки фирмы Siemens.

 

1 ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ

1.1 Достоинства  и возможности пакета WinCC

• Использование новаторских программных технологий

WinCC основывается на новейших разработках и методах в области программного обеспечения. Тесное сотрудничество с Microsoft гарантирует, что пользователь спокойно может ожидать нововведений и в будущем.

• Встроены все функции мощной системы визуализации

Уже базовая система WinCC предоставляет все компоненты и функции, которые необходимы для решения также и сложных задач визуализации. Редакторы для создания изображений, сценариев, аварийных сообщений, графиков, отчетов являются фиксированной составной частью системы WinCC.

• Масштабирование от простых до сложных задач

WinCC – это модульный и гибко расширяемый блок автоматизации для простых применений в машиностроении вплоть до сложных многопользовательских приложений или даже распределенных систем с несколькими серверами в сложных промышленных системах.

• Расширяемость через специфические для отраслей и технологий опции и дополнения

На основе открытых программных интерфейсов уже разработаны различные дополнительные пакеты WinCC, которые покрывают многообразные отраслевые и специальные технологические потребности, например, для водного хозяйства.

• Встроенная база данных ODBC / SQL

В WinCC встроена стандартная база данных Sybase SQL Anywhere, в которой хранятся все списковые данные проектирования и процесса. Доступ к базе данных WinCC возможен без всяких проблем с помощью языка структурированных запросов к базе данных SQL или через драйвер ODBC. Через эти способы доступа WinCC открывает свои данные, например, другим программам и базам данных Windows и полностью встраивается в концепцию завода или предприятия.

• Высокопроизводительные стандартные интерфейсы, например, OLE, ActiveX, OPC

Такие стандартные интерфейсы, как DDE и OLE для обмена данными между программами Windows являются такими же обязательными составными частями WinCC, как и беспроблемное встраивание управляющих элементов ActiveX и функциональных возможностей среды клиент-сервер OPC.

• Универсальный язык сценариев

Сценарии WinCC создаются с помощью стандартного языка программирования  
ANSI-C.

• Открытый прикладной программный интерфейс API с доступом к функциям и данным WinCC

Все модули WinCC снабжены открытым интерфейсом для программирования на языке С (C-API). Благодаря этому в программу пользователя могут быть встроены как функции проектирования WinCC, так и исполняемые функции.

• Простое проектирование, поддерживаемое модулями оперативной помощи также и в режиме online

В среде WYSIWYG в распоряжении проектировщика наряду с простыми диалогами, ассистентами (мастерами) имеются также обширные библиотеки. При пуске в эксплуатацию изменения могут производиться также online!

• Программное обеспечение для проектирования с возможностью переключения между несколькими языками

Программное обеспечение WinCC полностью рассчитано на многоязычное использование. Например, можно выбирать между немецким, английским и французским языком или же между различными азиатскими языками.

• Возможность использования по всему миру благодаря переключению языков в режиме online

Для переключения языков в режиме online могут храниться тексты на любых языках, так как WinCC спроектирован для эксплуатации в странах с различными языками.

• Каналы связи с контроллерами всех известных производителей

В объем поставки WinCC входят все существенные каналы связи для подключения к устройствам управления SIMATIC S5/ S7/ 505, а также такие каналы, как Profibus DP, DDE и OPC. Кроме того, имеется множество каналов связи, содержащихся в качестве опций или дополнений.

• Согласованность с SIMATIC WinAC

Можно с уверенностью сказать, что комбинация ПЛК и системы визуализации на одном персональном компьютере является концепцией будущего. WinCC и WinAC образуют при этом мощное, основанное на ПК и полностью встроенное решение задач автоматизации фирмы Siemens.

• Полностью интегрированная автоматизация (Totally Integrated Automation – T.I.A.)

T.I.A. –  это интеграция различных продуктов  фирмы Siemens, причем WinCC, как окно в процесс, образует центральный блок T.I.A. T.I.A. означает общность в проектировании и программировании, хранении данных и обмене данными.

Благодаря SIMATIC WinCC версии 5.0, идея об интегрированном решении задач автоматизации находит последовательное продолжение. При этом существенно расширяется связь мира Step 7 с WinCC. Отличительной чертой является интеграция таких характеристик, как:

• прямое использование символов STEP 7 в WinCC
• вызов блоков STEP 7 из WinCC
• переход в систему диагностики аппаратуры Step 7

• Компоненты визуализации системы контроля и управления SIMATIC PCS7

SIMATIC PCS 7 – это система контроля и  управления процессами в T.I.A. PCS 7 сочетает преимущества решений  задач автоматизации, основанных  на использовании контроллеров, для дискретного производства  с преимуществами решений, основанных  на использовании систем контроля  и управления процессами для  непрерывных производств. При этом PCS 7 использует стандартные компоненты SIMATIC для визуализации процессов, а именное станции оператора на основе WinCC.

• Встраивание в MES- и ERP-решения

Благодаря стандартным интерфейсам SIMATIC WinCC становится встроенной составной частью информационно-технологического ландшафта на всем предприятии – от автоматизированного производственного процесса вплоть до оптимизации процессов на уровне управления предприятием и до подготовки административных данных для руководства предприятия (MES – Manufacturing Execution Systems [Производственные исполняющие системы] и ERP – Enterprise Resource Planning [Планирование ресурсов в масштабе предприятия]).

• Поддержка и консультации для любых случаев применения

Разумеется, WinCC включен в контекстную онлайновую систему помощи. В трудных случаях в вашем распоряжении имеется, кроме того, (с понедельника по пятницу) круглосуточная служба поддержки клиентов (Customer Support). Регулярное обновление и расширение базы знаний WinCC предлагает вам служба WinCC/Comprehensive Support [Поддержка WinCC и всесторонняя поддержка]. И последнее по порядку, но не по важности: вы можете рассчитывать на профессиональную подстраховку и консультации через Центр компетентности WinCC (WinCC Competence Center) и WinCC Professionals. [1].

1.2 Основные механизмы обеспечения открытости

Открытость WinCC поддерживается на всех уровнях работы этой системы за счёт использования открытых интерфейсов и доступности внутренних структур WinCC.

Рисунок 1.1 - Поддержка открытых интерфейсов в WinCC

 

Обмен данными с другими Windows-приложениями осуществляется при помощи механизмов DDE, OLE, ODBC/SQL (рисунок 1.1).

Поддержка интерфейса OLE 2.0 позволяет разработчику встраивать в  
WinCC-приложение как OLE-документы, так и компоненты ActiveX.

Доступ к базам данных осуществляется через стандартный интерфейс ODBC и через WinCC API. Подсистема архивации базируется на известных реляционных базах данных. Существует возможность выбора между dBase и Sybase. Подсистема Global Scripts в WinCC включает в себя ANSI C интерпретатор для написания обработчиков событий и функций на языке С. Кроме стандартных С функций в основной пакет входит WinCC API. В обработчики событий можно включать свои DLL библиотеки, разработанные, например, на Visual C++.

WinCC придерживается открытых стандартов и в коммуникационных драйверах. Кроме наличия пакета коммуникационных драйверов для SIMATIC S5, S7, WinCC поддерживает также известные спецификации обмена данными, среди которых: Modbus Serial, Industrial Ethernet, Allen Bradley-DF1, Mitsubishi FX и другие. В WinCC также используются коммуникационные драйвера, которые не зависят от производителя. В состав этих драйверов входят DDE, OPC (OLE for Process Control), Profibus DP/FMS. В случае, если со стороны WinCC не окажется нужного драйвера для выбранного программируемого логического контроллера (ПЛК), разработчику предоставляется возможность разработать свой драйвер, используя Channel Development Kit (CDK).

WinCC предлагает максимум возможностей разработчику для написания своих дополнений. Разработчик получает доступ к внутренним структурам, процедурам и функциям компонентов системы. Описание этих функций поставляется специально отдельной опцией Open Development Kit (ODK).

Система WinCC может использоваться как в однопользовательском варианте, так и в клиент-серверном варианте. К WinCC-серверу (принимающему данные с ПЛК, например) может быть подключено до 16 WinCC-клиентов.

 

1.3 Модульная структура WinCC

WinCC является модульной системой. Она включает в себя стандартный набор модулей (базовый пакет) и дополнительные опции, список которых постоянно увеличивается. Каждый модуль представляет собой редактор, который выполняет определённую функцию и состоит из системы исполнения и системы разработки.

Рисунок 1.2 - Модульная структура WinCC

 

На рисунке 1.2 схематично изображена модульная структура WinCC. Ядром WinCC является приложение Control Center, которое позволяет легко ориентироваться по проекту и исполняет роль менеджера всех опций WinCC. В Control Center осуществляется объявление и настройка протокола передачи данных, а также объявление внутренних и внешних тегов. В объявление тегов входит нормирование, преобразование форматов, установка начальных значений и ряд других полезных функций. [2].

1.4 Масштабируемость WinCC

WinCC предназначена для работы в клиент-серверной архитектуре. До выхода  
WinCC 5.0 система могла поддерживать 1 WinCC-сервер и до 8 WinCC-клиентов в рамках одного WinCC-проекта. В качестве операционной системы для WinCC-сервера используется Windows NT Server или Workstation 4.0. Для WinCC-клиентов могут использоваться Windows 95/98/NT. База данных проекта является централизованной и почти всегда располагается на WinCC-сервере. Есть также возможность расположения данных проекта на файловом сервере. Отдельные службы могут выполняться на WinCC-клиентах. Например, для того чтобы не нагружать сервер, принимающий данные с ПЛК и осуществляющий архивацию, служба визуализации может быть отключена на сервере и запускаться только на клиенте. Во многих случаях рекомендуется именно так и поступать, так как визуализация составляет примерно половину затрат на ресурсы. WinCC-клиент не ограничен взаимодействием только с одним сервером. Есть возможность переключения между серверами, но при этом изменяется текущий проект. Прямая связь между WinCC-клиентами невозможна, однако между WinCC-серверами связь возможна с помощью OPC.

Выбор протокола передачи данных (если такой выбор возможен) влияет на гибкость и на последующее усовершенствование системы. Промышленные сетевые спецификации, которые позволяют создавать общую шину и работают на высокой скорости (например, Profibus), всегда предпочтительнее, чем более простые спецификации (например, Modbus Serial).