Aktuální vydání

celé číslo

07

2020

Řízení distribučních soustav a chytrá města

Měření a monitorování prostředí v budovách a venkovním prostředí

celé číslo

WinCC flexible – moderní nástroj pro tvorbu operátorských rozhraní

V časopisu Automa č. 12/2008 jsme se v článku Ovládací panely Siemens věnovali širokému spektru ovládacích panelů dodávaných společností Siemens. V tomto článku se zaměříme na softwarový nástroj nutný k tvorbě vizualizačních uživatelských programů pro ovládací panely. Software vznikl v roce 2004 a dostal název WinCC flexible (obr. 1). V současné době je na trhu k dispozici verze 2008, která se díky svým parametrům a funkčním schopnostem dostává na špičku mezi podobnými nástroji. Článek popisuje práci s vlastním softwarem i možné nadstavby, které lze úspěšně použít pro předem definované úlohy. Závěrem jsou uvedeny hlavní novinky, které přináší verze 2008.
 

Snadná práce s WinCC flexible

Nejméně pracná je pro tvůrce aplikačního programu pro ovládací panel varianta, kdy s panelem komunikuje programovatelný automat (PLC) Simatic řady S7-300/400. Zde je již třetina práce automaticky hotova díky možnosti integrovat vizualizační program vytvořený v prostředí ve WinCC flexible do nástroje Simatic Manager, v němž se vytváří řídicí program pro PLC. Tuto jednu třetinu práce za nás již udělal konstruktér PLC tím, že vytvořil úplnou komunikační strukturu, kterou WinCC flexible automaticky přebírá. Vytvářet není třeba ani komunikační proměnné, které jsou potřebné při přenosu dat z řízené soustavy přes PLC do zobrazovacího zařízení, protože již vznikly tím, že v nástroji Simatic Manager byly vytvořeny symbolické názvy objektů (tzv. Symbolika) a datové bloky. Integrována jsou také diagnostická hlášení, která informují operátora o problémech v řídicím systému.
 
Po vyřešení jeho komunikace s programovatelnými automaty lze přejít k tvorbě zbytku vizualizačního programu (obr. 2). Projektant vytváří jednotlivá zobrazení, v nichž s použitím předpřipravených objektů znázorní řízené technologické zařízení. K dispozici je bohatá knihovna objektů, v níž lze nalézt jak jednotlivé technologické prvky (ventil, motor, klapka atd.), tak i schematické obrázky sil, potrubí, dopravníků, počítačů PC atd. Za zmínku určitě stojí tzv. faceplate, což jsou speciální objekty vytvářené samotným projektantem. Může si vyrobit vlastní grafickou reprezentaci regulátoru, měřicího přístroje nebo čehokoliv jiného. Hlavní předností těchto objektů je možnost je centrálně měnit, přestože jsou již rozmístěny do jednotlivých zobrazení.
 
V dalším editoru projektant vytváří textové zprávy (výstrahy, alarmy), které za chodu systému informují operátora o určitých událostech v řízeném technologickém zařízení. Textové zprávy jsou jednotlivě aktivovány přes PLC buď prostřednictvím vybraného bitu (0 nebo 1), nebo na základě překročení zadané mezní hodnoty měřené veličiny (směrem nahoru nebo směrem dolů, podle volby). Lze je rozdělit do tříd podle důležitosti, takže operátor může rychleji zjistit povahu a význam problému. Textové zprávy jsou standardně uloženy v kruhovém paměťovém registru nebo, u větších panelů, v souborech (formát CSV). Pro archivaci je lze také uložit prostřednictvím rozhraní ODBC do vhodné databáze (MS Access, MS SQL Server, MS
Excel apod.)
 
Archivovat se nemusí jen textové zprávy. Další úlohou je archivace průběhu měřené veličiny (např. teplota) po zadanou dobu se stanovenou periodou ukládání. Takto zaznamenaná data se na displeji operátorského panelu zobrazují ve formě časového průběhu veličiny.
 
Velice důležitou součástí prostředí WinCC flexible je systém evidence uživatelů a správy jejich přístupových práv, umožňující chránit ovládací panel, a tím i řízené zařízení před nežádoucími zásahy. Funkce, které jsou v systému k dispozici, splňují nejnáročnější kritéria, uplatňovaná např. při validaci ve farmaceutickém a potravinářském průmyslu. Není problémem nastavit stárnutí hesla, zablokovat uživatele po zadání určitého počtu nesprávných hesel při přihlašování, zabránit nastavení nového hesla shodného s předchozím atd.
 
Jestliže je třeba spouštět určité akce nezávisle na právě používaném zobrazení, je množné použít tzv. scheduler, který lze přirovnat k chytřejšímu budíku. Projektant nastaví, kdy má „budík zazvonit“, což nemusí být jako u klasického budíku pouze jednou denně, ale i jednou měsíčně, jednou za hodinu či jednou za minutu. „Zvonit“ je možné také při vybrané události, jako je např. přechod na další zobrazení, přihlášení nebo odhlášení uživatele, naplnění paměti s textovými zprávami apod.; scheduler ve WinCC flexible pochopitelně nezvoní, ale místo toho spouští zadané funkce nebo skripty v jazyku Visual Basic.
 
Nedílnou součástí práce projektanta je příprava uživatelského programu v několika jazycích, které je možné přímo za chodu ovládacího panelu přepínat.
 
Software WinCC flexible je komfortní nástroj nejen pro vytváření vizualizačního programu, ale i nástroj, který dovoluje kompletně ověřit činnost vlastního programu v předstihu před uváděním ovládacího panelu do provozu. Simulátor integrovaný přímo v nástroji WinCC flexible umožňuje projektantovi v jeho PC nastavovat hodnoty komunikačních proměnných, čímž lze, v klidu kanceláře a bez nutnosti odstávky technologického zařízení, zjistit reakci ovládacího panelu na většinu technologických stavů. Díky již zmíněné integraci do prostředí Simatic Manager není nutné kontrolovat správnost adres komunikačních proměnných, protože vznikly při tvorbě řídicího programu pro PLC a do prostředí WinCC flexible byly pouze přeneseny.
 
Funkce, které danou činnost zjednoduší a někdy i zpříjemní, jsou připraveny i pro samotnou etapu uvádění ovládacího panelu do provozu. První takovou funkcí je tzv. rooting, umožňující připojit projektantovo PC ke komunikační síti a přenášet změny prováděné ve vizualizačním programu na dálku přímo do panelu, aniž by projektant musel být přímo u něj. K tomuto přenosu je možné využívat komunikační síť Profibus-DP a nově také komunikační síť Ethernet. Povolena je i jejich kombinace. Funkce rooting přináší projektantovi relativní pohodlí místnosti velínu a úsporu mnoha pochůzek po technologickém zařízení. Další zajímavou funkcí je nadstavba nad WinCC flexible s názvem Sm@rtService, která umožňuje sledovat a ovládat panel na dálku prostřednictvím prohlížeče Internet Explorer stejně, jako kdyby projektant před panelem stál.
 
Vizualizační program vytvořený v prostředí WinCC flexible lze použít i na PC. K tomu, aby takto fungoval, je nutný softwarový modul WinCC flexible Runtime (RT). Nákup tohoto softwaru je podmíněn volbou počtu komunikačních proměnných mezi panelem a ovládaným PLC. K dispozici jsou varianty pro 128, 512, 2 048 a nově, pouze ve verzi 2008, také pro maximálně 4 096 proměnných (obr. 3).
 

Nadstavby nad WinCC flexible

Základ softwaru WinCC flexible neobsahuje všechny jím dosažitelné funkce. Některé speciality mají formu nadstaveb (options) a kupují se pod samostatným objednacím číslem. V tomto článku si povšimneme tří z nich.
 

WinCC flexible/Audit

Nadstavba WinCC flexible/Audit zabezpečuje úplnou validaci aplikačního programu. Sleduje veškeré zásahy operátora a ukládá informace o nich tak, aby bylo kdykoliv možné zjistit, za jakých podmínek probíhala výroba. Samozřejmá je i funkce elektronického podpisu, díky níž lze získat jistotu, že zásah provádí pověřená osoba (obr. 4).
 

WinCC flexible/Sm@rtAccess

Nadstavba WinCC flexible/Sm@rtAccess umí s použitím Ethernetu navzájem propojit aplikační programy vytvořené ve WinCC flexible. Programy si mezi sebou předávají hodnoty proměnných, které také lze na dálku měnit. Součástí nadstavby je i okno, z něhož je možné se připojit k panelu nebo PC, na kterém běží WinCC flexible, a na dálku ho ovládat, stejně jako by u něj uživatel přímo stál. Příkladem využití je PC ve velínu, kde může operátor na dálku ovládat místní obslužné panely technologického zařízení nebo může mít jedno přehledové zobrazení, v němž uvidí veškeré důležité údaje z podřízených panelů.
 

WinCC flexible/Sm@rtService

Modul WinCC flexible/Sm@rtService umožňuje prostřednictvím prohlížeče Internet Explorer na dálku pracovat s aplikačními programy vytvořenými v prostředí WinCC flexible. Princip je následující: dojde-li k poruše provozního zařízení, dostane se tato informace formou textové zprávy do ovládacího panelu. Ten ji po síti Ethernet přepošle do serveru SNMP, který zašle textovou zprávu formou e-mailu požadované osobě. Osoba se připojí k internetu a zadá prohlížeči Internet Explorer IP adresu panelu. V okně prohlížeče se objeví zobrazení panelu, který lze takto pozorovat a ovládat.
 

WinCC flexible 2008

Nejnovější verzí softwaru WinCC flexible je verze 2008 s mnoha funkcemi umožňujícími vytvářet velmi výkonné vizualizační programy, které zcela splňují veškeré požadavky současného trhu. Velmi důležitá je jistě informace, že software WinCC flexible 2008 bude fungovat pod operačním systémem Microsoft Vista. Další změny nastaly v systému evidence uživatelů a správy jejich přístupových práv. Cílem je co nejlépe ochránit řídicí systém před nežádoucím zásahem zvnějšku. Nově lze časově omezovat platnost hesla po jednotlivých skupinách uživatelů. Velmi očekávaná byla možnost omezit počet špatných pokusů při přihlašování uživatele. Sledování počtu pokusů lze i úplně vypnout.
 
Pro zrychlení práce projektantů jsou nyní k dispozici exporty komunikačních proměnných a relací s PLC a textových zpráv. Projektant si vyexportuje typové objekty, ty pak velice rychle namnoží a přeadresuje v prostředí MS Excel. Následuje zpětný import do WinCC flexible.
 
Přínosem zvýšení stability a rychlosti archivace dat je zavedení nového formátu pro archivaci s označením RDB (Runtime Data Storage). K dispozici jsou i nadále původní způsoby archivace, jako jsou textové soubory ve formátu CSV a ukládání dat přes rozhraní ODBC do databází jiných výrobců (MSQ Server, MS Access apod.).
 
Další informace lze nalézt na adrese http://www.siemens.cz/hmi.
 

Školení

Mimořádně důležitou součástí procesu automatizace je školení pracovníků, kteří tento proces zabezpečují. Společnost Siemens vybudovala v České republice vlastní školicí středisko pro oblast průmyslové automatizace, jež navazuje na dlouholetou tradici školení zajišťovaného dceřinou firmou E&A. Pro výuku jsou využity již existující prostory v Bradleci u Mladé Boleslavi a nově vybudovaný školicí komplex v Ostravě. Nově zde budou probíhat také školení na téma vizualizační systémy WinCC flexible a WinCC. Veškeré potřebné informace o školeních jsou zájemcům k dispozici na webové adrese
 
Ing. Ladislav Plachý,
Siemens, s. r. o.
 
Obr. 1. Ovládací panel Simatic Multipanel se zobrazením vytvořeným v prostředí WinCC flexible
Obr. 2. Vývojové prostředí WinCC flexible
Obr. 3. Zobrazení při použití PC a prostředí WinCC flexible Runtime
Obr. 4. WinCC flexible/Audit