Aktuální vydání

celé číslo

12

2021

Automatizace v chemickém a petrochemickém průmyslu

Průtokoměry a regulační ventily

celé číslo

Přenos dat ze systému SCADA Simatic WinCC

číslo 6/2006

Přenos dat ze systému SCADA Simatic WinCC

Společnost Siemens nabízí velmi široké spektrum komponent pro řízení, ovládání a vizualizaci umožňující komplexně řešit automatizační úlohy v různých strojírenských i jiných oborech, jako např. v automobilovém průmyslu, při výrobě standardních i jednoúčelových strojů a zařízení, při sériové strojírenské i elektrotechnické výrobě, při zpracování plastů, na balicích strojích a linkách, v potravinářském a tabákovém průmyslu, při řízení spojitých technologických procesů (např. ve vodárenství, teplárenství a výrobě stavebních hmot) či výrobě a rozvodu elektrické energie. Následující text je věnován systému Simatic WinCC, který je nejvýkonnějším řešením v oblasti systémů typu SCADA/HMI dodávaných společností Siemens (tab. 1), a to především z hlediska přenosů technologických dat z řízeného procesu do jeho relevantního okolí.

Tab. 1. Přehled systémů HMI společnosti Siemens

Produkt

Charakteristika

Použití

WinCC flexible

Nástroj umožňující konfigurovat nejen veškeré ovládací panely, ale i vytvořit zobrazení s použitím PC. K dispozici jsou moderní vývojové prostředky s možností konverze z  vývojového prostředí předchozí generace. Zcela nově je realizován koncept pro provádění servisních zásahů a diagnostiku prostřednictvím internetu. Z hlediska současných požadavků odpovídá standardu FDA 21 CFR Part 11.

Univerzální software pro tvorbu vizualizačních programů v celém spektru průmyslových odvětví. Koncepce servisu prostřednictvím internetu přináší největší profit výrobcům strojů a zařízení, kteří své výrobky exportují do celého světa. Z hlediska rozsahu jde o systém určený pro menší automatizační úlohy.

ProTool

Předchůdce WinCC flexible. Nástroj ke konfigurování ovládacích panelů a tvorbě jednoduchých úloh vizualizace na PC.

Univerzální software k tvorbě vizualizačních programů v celém spektru průmyslových odvětví.

WinCC

Software typu SCADA vhodný k realizaci náročných úloh vizualizace výhradně na PC. Může být použit jako jedna i několik stanic (až 12 redundantních serverů) s architekturou klient-server (až 32 klientů na server). Základem WinCC je relační databáze MS SQL Server. Svou otevřeností je systém WinCC připraven na komunikační propojení s podnikovými systémy (např. SAP). Z hlediska současných požadavků odpovídá standardu FDA 21 CFR Part 11. S aplikačním programem ve WinCC lze řízené zařízení sledovat a ovládat přes intranet/Internet. Lze tedy odkudkoliv ze světa sledovat požadované parametry řízeného zařízení a popř. provádět operátorské zásahy.

Univerzální software vhodný pro všechny složité úlohy vizualizace v celém spektru průmyslových odvětví. Z hlediska rozsahu jde o systém určený pro středně velké a velké automatizační úlohy.

Charakteristika systému Simatic WinCC

O systému Simatic WinCC (dále jen WinCC) bylo napsáno mnoho článků. Cílem tohoto příspěvku je doplnit již zveřejněné informace o možnostech přenosu dat z řízeného procesu do okolních aplikačních programů prostřednictvím systému WinCC. Takto získaná data mohou být podkladem k optimalizaci vnitropodnikového procesu řízení, což ve svém důsledku vede k velkým finančním úsporám.

Základem systému WinCC, pracujícího pod operačním systémem Windows 2000/XP, je relační databáze MS SQL Server. Data, která jsou ve WinCC k dispozici pro další zpracování, lze rozdělit do tří základních skupin.

Obr. 1.

Obr. 1. Princip archivace proměnných v systému WinCC

První skupinou uložených dat jsou aktuální hodnoty technologických proměnných, které se do WinCC dostanou přenosem z programovatelných automatů (PLC) či průmyslových počítačů. Systém WinCC je z hlediska komunikace optimalizován na rychlý a bezproblémový přenos dat z PLC Simatic S7. Přínosem konceptu plně integrované automatizace (Totally Integrated Automation – TIA) je jednotné datové rozhraní pro komunikaci; to v praxi znamená, že proměnné definované v programu pro PLC jsou automaticky přeneseny jako proměnné i do systému WinCC. Výhodou této koncepce je, že proměnné je třeba definovat pouze jednou, což minimalizuje možnost vzniku chyb a zkracuje dobu potřebnou k uvedení automatizovaného systému do provozu.

Systém WinCC je otevřený, což platí též v oblasti komunikace. Jeho komunikační možnosti nejsou tudíž omezeny pouze na PLC řady Siemens Simatic. Díky zabudovanému univerzálnímu komunikačnímu rozhraní OPC lze s použitím systému WinCC zpracovávat i data z PLC jiných výrobců.

Obr. 2.

Obr. 2. Funkce nadstavby Connectivity Pack

Druhou skupinou dat uložených ve WinCC jsou tzv. interní proměnné. Jsou uloženy pouze na PC, na němž je systém WinCC provozován. V konfiguraci klient-server jsou tyto interní proměnné buď lokální pro každého klienta, nebo globální pro všechny klienty. Hodnota interní proměnné vzniká výpočtem z ostatních dat uložených v systému WinCC. Výhodou interních proměnných je, že jejich počet se nezahrnuje do počtu proměnných rozhodujícího při nákupu licence systému WinCC.

Třetí skupinou dat ve WinCC jsou historická data. Relační databáze MS SQL Server plně zabezpečuje krátkodobou i dlouhodobou archivaci hodnot určených proměnných. Uložená data lze zobrazit na monitoru, vytisknout i exportovat do jiného systému pro další zpracování. Systém dovoluje vytvářet záložní archiv na vybraném médiu s možností vložit data zpět do WinCC.

Jaká historická data ve WinCC vlastně vznikají? Jsou to jednak textové zprávy (hlášení), které informují obsluhu o tom, co se v určitém časovém úseku s technologickým zařízením dělo. Dále jde o archivy, do nichž se s určitou periodou ukládají aktuální hodnoty jednotlivých proměnných, a to nejen technologických (hodnoty sejmuté ze zařízení), ale i interních (hodnoty vypočítané, jako je minimum, maximum, součet, průměr apod. – viz obr. 1).

Obr. 3.

Obr. 3. Komunikační struktura nadstavby Industrial Data Bridge (zdroj: Siemens)

Poslední verze systému WinCC obsahují rovněž funkce z oblasti informatiky (IT). V systému hlášení lze sledovat jak četnost vzniklých událostí, tak průměrnou nebo celkovou dobu jejich trvání. Díky tomu je možné např. okamžitě zjistit, jak dlouho byl vadný pohon mimo provoz i jak často se u něj daný druh poruchy vyskytuje. Při zobrazení archivních hodnot jednotlivých proměnných (teploty, průtoky, tlaky apod.) lze také zjistit jejich maximální a minimální hodnoty ve vybraném časovém úseku.

Přenos dat z WinCC

Nyní již víme, jaká data jsou ve WinCC k dispozici. Dále se budeme věnovat vlastnímu přenosu těchto dat z WinCC prostřednictvím nadstaveb Connectivity Pack, Industrial Data Bridge, Web Navigator a Data Monitor.

Nadstavba Connectivity Pack zprostředkovává historická data z WinCC tak, aby byla snadno dostupná při použití programovacího jazyka Visual Basic. S jeho využitím lze k historickým datům přistupovat jak přímo ze skriptů ve WinCC, tak i z jiných programů (obr. 2).

Obr. 4.

Obr. 4. Funkce systému WinCC s nadstavbou Web Navigator

Nadstavba Industrial Data Bridge je obdobou nadstavby Connectivity Pack. Zpřístupňuje data z WinCC jiným aplikačním programům, ale na rozdíl od nadstavby i Connectivity Pack se zde nic neprogramuje. Nadstavba Industrial Data Bridge po pouhém nakonfigurování již sama realizuje přenos dat z WinCC do jiného programu a naopak. Data se vyměňují při použití standardů jako OPC Data Access, WinCC OLE DB, Dynamic DB atd.

Kompletní komunikační strukturu nadstavby Industrial Data Bridge ukazuje obr. 3. A jak se data z WinCC přenášejí? Jestliže je třeba ukládat aktuální hodnoty proměnných do souborů v programu MS Excel, vybere se jako zdroj dat OPC Data Access a jako cíl dat MS Excel nebo CSV File. Pro přenos archivních dat nebo hlášení se jako zdroj dat vybere WinCC OLE DB. Jestliže se přenášejí receptury, jako zdroj dat se použije WinCC UserArchive apod. Velmi žádaným způsobem přenosu dat z WinCC je sledování a ovládání zařízení na dálku prostřednictvím intranetu nebo internetu. Jednou z nadstaveb, které tuto činnost zajišťují, je Web Navigator. Ten umožňuje prostřednictvím prohlížeče MS Internet Explorer spustit vzdálený klient WinCC, který se chová stejně jako klasický klient a lze přes něj technologické zařízení sledovat i ovládat a také si bez problémů prohlížet historická data v podobě tabulek i časových průběhů (obr. 4). Kolik takových klientů může být spuštěno současně, stanovují licence (nabízené varianty 3, 10, 25 a 50 klientů). Od WinCC verze 6 je možné použít tzv. Web server, který zprostředkuje přenos dat mezi WinCC a vzdáleným klientem, i na klasickém klientu WinCC. To dovoluje prostřednictvím prohlížeče MS Internet Explorer sledovat a ovládat technologická zařízení podřízená až dvanácti serverům WinCC.

Obr. 5.

Obr. 5. Zobrazení obsahu archivu WinCC v prohlížeči MS Internet Explorer při použití komponenty Data View

Další nadstavba, která poskytuje možnost sledovat zařízení na dálku přes intranet nebo internet, je Data Monitor. Jde o řešení cenově úspornější než Web Navigator, které poskytuje informace o stavu technologického zařízení v případech, kdy je uživatelé nepotřebují ovládat. K získávání informací z dat je možné zvolit jednu ze tří komponent: Data Symphony je určena k prohlížení zobrazení ve WinCC prohlížečem MS Internet Explorer podobně jako Web Navigator, Data View umožňuje zobrazit prohlížečem MS Internet Explorer data z archivů WinCC (hlášení nebo naměřené hodnoty – obr. 5) a Data Workbook se využívá k integraci on-line hodnot proměnných či dat z archivů z WinCC do editoru MS Excel.

Závěrem

Společnost Siemens si uvědomuje, že nadstavbové zpracování technologických dat patří k nejdůležitějším fázím ve výrobním procesu. Z tohoto důvodu najdou zákazníci v nabídce společnosti Siemens větší počet řešení odpovídajících různým reálným potřebám. Všechny jejich komponenty jsou navrženy tak, aby jejich instalace i uvedení do provozu byly co nejjednodušší a umožňovaly snadnou integraci do existujícího systému řízení. Spolu s vysokou kvalitou a špičkovými technickými parametry svých výrobků společnost Siemens garantuje i jejich technickou podporu a servis po celém světě.

Ing. Ladislav Plachý,
Siemens s. r. o.