Aktuální vydání

celé číslo

08

2022

MSV 2022

Projektování, konstruování a programování automatizačních a řídicích systémů

celé číslo

Náročný proces výběru vizualizační jednotky

Nedílnou součástí procesu budování průmyslových technologických zařízení je výběr správné vizualizační jednotky pro konkrétní výrobní postup. Společnost Siemens má ve svém sortimentu průmyslová panelová PC, která jsou vybavena nejmodernějšími hardwarovými komponentami. Za použití vizualizačního softwaru WinCC nebo WinCC flexible je na nich možné optimálně sledovat výrobní technologii a s jejich pomocí ji řídit. Mezi zajímavé novinky patří přístroj HMI IPC477C PRO, který zastupuje kategorii zařízení s krytím IP65 ze všech stran. Díky tomu lze toto panelové PC, využívající operační systém Windows XP Embeded, umístit přímo do provozu mimo rozváděč. Součástí nabídky společnosti Siemens jsou dále ovládací panely. Na trh byla nedávno uvedena zcela nová řada panelů Basic Panel, které představují cenově velmi výhodné řešení pro méně náročné vizualizační úlohy. Novinky z oblasti vizualizace představí společnost Siemens na letošním mezinárodním veletrhu elektrotechniky a elektroniky Amper (hala 2, sektor B, stánek číslo 8).
 
Tento článek je věnován základním úvahám, jak vybrat správnou vizualizační jednotku. Společnost Siemens nabízí široké spektrum produktů, které řeší rozdílné úlohy nebo ve svých variantách postupně přibírají další funkce, což se projevuje i na jejich ceně. Z tohoto důvodu je správný výběr důležitý jak z hlediska funkce, tak z hlediska ceny.
 

Vizualizační počítač ve velínu

 
Prvním velmi výrazným faktorem je skutečnost, zda je třeba technologický proces sledovat a ovládat přímo v blízkosti strojů, nebo ze vzdálenějšího velínu. Ve velínu budou zcela vyhovovat klasická PC, na která se nainstaluje komunikační rozhraní pro přenos dat s ovládanými PLC a vlastní vizualizační software. Obrovskou výhodou je použití komponent značky Siemens, které jsou začleněny do koncepce Plně integrované automatizace (Totally Integrated Automation – TIA). V tomto případě to znamená, že ovládaným PLC bude zařízení Simatic S7 a na straně vizualizace bude software WinCC nebo WinCC flexible. Instalace a oživení komunikačního rozhraní jsou velmi snadné: vše se velmi jednoduše navrhne v nadstavbovém softwaru Simatic Manager, kde je dohromady integrován projekt pro PLC Simatic S7 a projekt pro vizualizaci. Pomocí grafického nástroje se vizualizace s PLC propojí a dále už se uživatel nemusí o nic starat. Data z PLC se automaticky stanou proměnnými ve WinCC nebo WinCC flexible a řídicí systém bude sám generovat diagnostická data o svém stavu, která se přehledně zobrazí na vizualizačním PC. Proces oživení a následně i údržba takového systému jsou podstatně jednodušší a rychlejší než u nekompatibilních produktů různých značek, což přináší značné finanční úspory.
 

Ovládací panely v provozu

 
Koncepci TIA lze implementovat i do ovládacích panelů, které jsou vhodnější pro použití přímo u stroje. Zde je však výběr podstatně složitější, protože v nabídce je velké množství různě výkonných ovládacích panelů.
 

Tlačítkové panely

 
Relativně málo známou skupinou jsou tlačítkové panely Push Buton, které mají sadu ovládacích tlačítek, ale nemají displej. Stav se znázorňuje rozsvícením nebo rozblikáním tlačítka. Nespornou výhodou oproti klasickému řešení ovládacích pultů s paralelně připojenými tlačítky je úspora kabeláže, protože není nutné každé jednotlivé tlačítko spojit se vstupem na PLC. K veškeré komunikaci zde stačí komunikační sběrnice Profibus nebo Profinet (Ethernet). Výsledkem je nejen významná úspora práce elektrikářů, ale i úspora místa v rozváděči a úspora nákladů na oživení a modifikace zařízení. Označení panelů v této skupině je Simatic PP7 a PP17 (obr. 1).
 

Panely pro mikrosystém S7-200

 
Pouze k připojení na Simatic S7-200 jsou určeny panely typové řady Micropanel, které jsou stejně jako Simatic S7-200 určeny pro jednoduché automatizační úlohy. Bez problému zobrazí stav měřené veličiny (číselné vyjádření nebo sloupcový graf) nebo umožní zadat její požadovanou hodnotu. Stavy jednotlivých komponent technologického zařízení lze zobrazit pomocí změny textových nebo grafických objektů na displeji panelu. Do kruhového archivu se ukládají textové zprávy o poruchách nebo provozních stavech. Celý systém lze zabezpečit přístupovými právy a k základním funkcím patří i možnost přepínat mezi několika jazykovými verzemi. Naopak není možné archivovat data, vytvářet uživatelské skripty, používat receptury a rovněž není možná vzdálená správa. Tomu odpovídá i nízká cena panelu. Do této kategorie patří textové displeje s typovým označením TD100C, TD200, TD200C, TD400C (obr. 2) a grafické operátorské panely OP73micro (3") a TP177micro (6").
 

Jednoduché, univerzální a levné: Basic Panel

 
Nástupcem řady Micropanel je nová řada panelů s označením Basic Panel. Hlavním cílem bylo nabídnout panely s nízkou cenou, které je ale možné připojit k jakémukoliv PLC značky Siemens. K dispozici jsou panely jak s monochromatickým, tak i barevným displejem. Z hlediska komunikací lze volit buď Profibus, nebo stále populárnější Profinet (Ethernet), z hlediska velikosti displeje existují varianty 4", 6", 10" a 15". Všechny panely Basic Panel (kromě panelu s displejem o velikosti 15") jsou vybaveny jak dotykovým ovládáním, tak funkčními klávesami. Oproti panelům Micropanel jsou k dispozici další funkce, jako jednoduché receptury a zobrazení on-line průběhů hodnot technologických proměnných (trendy). Nízká cena s sebou nese i některá omezení. Panely Basic Panel např. nemají možnost použít paměťovou kartu, což znemožňuje archivaci historických dat. Není také možná vzdálená správa a použití uživatelských skriptů. Panely řady Basic Panel jsou typově označeny KTP400, KTP600, KTP1000 a KTP1500, kde číslice vyjadřují velikost displeje (obr. 3).
 

Operátorské panely pro Simatic S7

 
Další úrovní ovládacích panelů jsou panely OP73 (3"), OP77A (4,5") a OP77B (4,5"), které jsou charakteristické tím, že je lze připojit na jakýkoliv PLC typu Simatic S7 (obr. 4). K ovládání se používají funkční a systémové klávesy. Co se týče funkcí, jsou tyto přístroje obdobné jako v řadě Micropanel. U panelů OP77A/B je již systém správy receptur. OP77B je navíc vybaven paměťovou kartou a rozhraním USB. To přináší podstatné rozšíření kapacity správy receptur: přes USB je možné připojit tiskárnu a na paměťovou kartu lze zálohovat projekt. Obdobné parametry a rozdíly jako u OP77A/B lze najít u panelů typu TP177A (6") a TP177B (4" nebo 6"). Zásadním rozdílem je větší displej (6") a dotykové ovládání. Do stejné kategorie jako TP177B patří i operátorský panel OP177B, který se odlišuje pouze způsobem ovládání. Operátor může volit mezi dotykovou obrazovkou a funkčními klávesami. Panely TP177B a OP177B mají ethernetové rozhraní, což umožňuje použít nadstavbu pro vzdálenou správu.
 
Ke vzdálené správě se využívá nadstavba WinCC flexible Sm@rtAccess a Sm@rtService. Sm@rtAccess umožňuje po Ethernetu propojit několik operátorských panelů nebo PC. Podmínkou je, že vizualizace je realizována pomocí WinCC flexible. Nadstavba dovoluje číst hodnoty proměnných ze vzdálené aplikace nebo do ní zapisovat. Další funkcí je vytvoření okna, které se napojí na vzdálený panel a z něhož je možné ovládat zařízení stejně, jako by pracovník obsluhy před panelem přímo stál. Velmi často se Sm@rtAccess používá pro vizualizační PC ve velínu. V aplikaci WinCC flexible RT jsou vytvořena okna lokálních panelů, která jsou přes den přímo využívána, ale v noci, kdy není v provozu tolik pracovníků, k nim přistupuje operátor na dálku z velínu. Zároveň je možné vytvořit přehledové obrazovky s hlavními údaji z jednotlivých částí technologického zařízení. Sm@rtService podporuje pracovníky údržby tím, že jim v případě závady technologického zařízení přijde zpráva, a oni se mohou na dálku přes internet nebo intranet připojit k ovládacímu panelu, zjistit příčinu závady a provést zásahy stejně, jako by stáli přímo před panelem.
 

Panely s rozšířeným souborem funkcí a integrovanými funkcemi PLC

 
První panel, který nese označení „multi“ je MP177 (6"). Co se týče funkcí, je stejný jako TP177B. Má však větší operační paměť a výkon procesoru, aby na něm bylo možné spustit vedle vizualizační úlohy i softwarový PLC. Společně s napojením na jednotky vzdálených vstupů a výstupů se multipanel MP177 stává samostatným řídicím systémem.
 
Další panely představují podstatný skok v rozsahu funkcí, které má projektant k dispozici při realizaci vizualizační úlohy. První a zásadní změnou je možnost archivovat historická data v binárním souboru nebo v souboru typu csv. Takto uložená data lze zobrazit v okně trendů nebo exportovat přes Ethernet, popř. USB na jiný počítač pro další analýzu. Další změnou je možnost použít uživatelské skripty, vytvořené pomocí běžného programovacího jazyka Visual Basic. Skripty jsou nástrojem pro realizaci úloh, jež nelze řešit standardními funkcemi v projektovém prostředí WinCC flexible.
 
Neméně důležitou funkcí jsou tzv. šablony (faceplates), což jsou uživatelsky vytvořené objekty, jako např. motor, klapka, ventil či regulátor. Po vytvoření lze tyto objekty kopírovat do technologických zobrazení a jednoduše k nim napojit proměnné z Win- CC flexible. Nastane-li v objektu změna, je možné šablonu upravit centrálně, aniž by bylo nutné již nakopírované objekty mazat a znovu vytvářet. Pro panely této kategorie je připravena nadstavba WinCC flexible/Audit, která zabezpečuje plnou validaci aplikace, tzn. že sleduje a archivuje veškeré zásahy operátora tak, aby bylo kdykoliv možné zjistit, za jakých podmínek výroba probíhala. K dispozici je i funkce elektronický podpis, která umožní ověřit, že zásah skutečně vykonala pověřená oAsoba.
 
Prvními typy panelů, které tyto funkce nabízejí, jsou TP277 (6) a OP277 (6"). Dalším panelem, který patří do kategorie multipanelů s funkcemi, je podobný typům TP277 a OP277, je MP277 (8" a 10"). Kromě softwarového PLC zde funguje nadstavba OPC server pro přenos dat do jiných systémů.
 

Operátorské panely s multimediálními funkcemi

 
Další skupinou jsou panely, které mají podobné funkce jako panely předchozí kategorie, ale mohou mít větší displej a mají základní multimediální funkce. K dispozici je rozhraní pro reproduktory a jako nápovědu pro servisní zásah je možné použít videozáznam. Operátor si navíc může zobrazit dokumentaci ve formátech doc, pdf či xls, a to uloženou v paměti panelu nebo dostupnou prostřednictvím internetu. Novinkou je plně uzavřený panel MP377 PRO (obr. 5) s displejem 15" Touch, který nemusí být zabudován do dveří rozváděče, ale může být umístěn volně v provozu. To je umožněno přidáním zadního krytu panelu; tím se dosáhne krytí IP65 ze všech stran přístroje.
 

Přenosné panely

 
Velmi důležitou skupinou panelů jsou přenosné panely Mobile Panel, které umožňují operátorovi nosit panel s sebou a použít ho tam, kde je třeba. Tyto panely jsou v současné době rozděleny do dvou kategorií. Panely z první kategorie je nutné připojit kabelem na přípojná místa, která jsou rozmístěna v provozu. Do této kategorie patří Mobile Panel 177 (6") a Mobile Panel 277 (8" a 10"). Připojeny jsou přes Profibus nebo Ethernet. Panely z druhé, modernější skupiny využívají bezdrátové připojení do komunikační sítě. Sem patří Simatic Mobile Panel 277 Wireless. Pomocí tohoto panelu lze ovládat i bezpečnostní funkce zařízení do úrovně funkční bezpečnosti SIL3. Mobilní panel je vybaven dvěma souhlasnými tlačítky a jedním tlačítkem pro nouzové zastavení. Simatic Mobile Panel 277 Wireless má dotykový TFT displej o velikosti 7,5" a osmnáct membránových kláves s LED.
 

Software pro operátorské panely

 
Pro všechny panely, o kterých se tento článek zmiňuje (s výjimkou textových displejů – TD), je určeno projektové prostředí WinCC flexible. V současné době je na trhu jeho verze 2008. WinCC flexible patří mezi podobnými softwarovými nástroji ke špičce.
 

Školení a technická podpora

 
Již více než rok v České republice úspěšně funguje školicí středisko se zaměřením na obor průmyslové automatizace. Na nově vybudovaných webových stránkách www.siemens.cz/sitrain si zákazníci mohou vybrat požadované školení, zároveň se zde mohou na školení zaregistrovat. Z hlediska vizualizací jsou již standardně nabízena školení na práci se softwarem WinCC flexible (ST-WCCFSYS1) a WinCC (ST-BWINCCS). Nově bylo zařazeno školení ST-WCCFO, které se věnuje nadstavbám nad projektovým softwarem WinCC flexible.
 
Součástí péče o zákazníky, kteří si zakoupili produkty značky Siemens, je i technická podpora. Skupina techniků pomáhá najít řešení, jak realizovat jednotlivé automatizační úlohy, odstraňovat problémy nebo vyhledat potřebnou dokumentaci. Technická podpora je zdarma. Zadat dotaz je možné telefonicky na čísle 800 122 552 nebo e-mailem na adrese iadtsupport.cz@siemens.com. Nově je možné tyto dotazy zadat přes webové rozhraní, a to na adrese www.siemens.cz/iadt.
 
Ing. Ladislav Plachý,
Siemens, s. r. o.
 
Obr. 1. Tlačítkový panel Push Buton Simatic PP17
Obr. 2. TD400C ve „startovacím balíčku“ společně se Simatic S7-200, kabely, simulátorem vstupů a dokumentací; celý balíček se dodává za zvýhodněnou cenu
Obr. 3. Basic Panel KTP400 mono, KTP400 a KTP600 color
Obr. 4. Operátorský panel OP77B
Obr. 5. Operátorský panel Simatic MP377 PRO s krytím IP65 ze všech stran
Obr. 6. Přenosný panel s bezdrátovou komunikací Simatic Mobile Panel 277 F IWLAN