Podręcznik

Każdy system SCADA (podobnie jak każdy system komputerowy) zawiera dwa podstawowe typy komponentów sprzętowe i programowe.

Komponenty sprzętowe systemu SCADA:

• sprzęt sieciowy,
• serwery danych,
• serwery aplikacji,
• stacje robocze.

Stacją roboczą może być panel operatorski o różnych możliwościach i złożoności lub komputer osobisty.

Komponenty programowe systemu SCADA:

• oprogramowanie komunikacyjne,
• środowisko uruchomieniowe,
• system operacyjny,
• oprogramowanie baz danych.

Każda aplikacja SCADA musi być zbudowana z wykorzystaniem odpowiedniego środowiska konfiguracyjnego, które jest niezależną częścią oprogramowania. Zwykle i środowiska uruchomieniowe i konfiguracyjne muszą pochodzić od tego samego producenta.

5.6.1    Oprogramowanie SCADA: 

Każde, konkretne środowisko programistyczne SCADA zawiera trzy zasadnicze elementy:

• Środowisko konfiguracyjne, umożliwiające budowę i testowanie aplikacji (symulator).
• Środowisko uruchomieniowe („runtime”), zapewniające uruchomienie i działanie aplikacji w czasie rzeczywistym.
• Driver komunikacyjny, pozwalający na realizację komunikacji pomiędzy aplikacją i urządzeniem.

Wersja wykonywalna jest kompilowana, ale musi pracować pod nadzorem środowiska uruchomieniowego.
Wersje komercyjne „runtime’u” mogą się różnić liczbą zmiennych mających możliwość komunikacji z otoczeniem.
Każde oprogramowanie SCADA zawiera duży zestaw driverów komunikacyjnych, które umożliwiają łączenie go z urządzeniami różnych producentów.

5.6.2    Podstawowe elementy aplikacji SCADA:

• Zmienne (Tags),
• Obiekty graficzne,
• Skrypty i funkcje,
• Receptury,
• Archiwa.

Znaczna część aplikacji użytkownika ma charakter graficzny i pogrupowana jest na „ekrany”, połączone z sobą w różny sposób. Ogólny układ aplikacji SCADA z punktu widzenia użytkownika przedstawiono na rys. 5.7.

 

 

Rys. 5.7 Przykładowy układ ekranów aplikacji SCADA
 

Zmienne (Tags)
Wewnętrzne, lokalne: Są to zmienne „wewnętrzne” aplikacji, które nie mają możliwości połączenia ze zmiennymi sterownika. Ich liczba zwykle nie jest limitowana.

Zewnętrzne, globalne: Są to zmienne, które mają przypisane adresy w przestrzeni adresowej urządzenia, z którym się komunikują i ich wartości mogą być zmieniane zarówno z poziomu urządzenia, jak i z poziomu aplikacji.

Obydwie wymienione powyżej klasy zmiennych mogą stanowić następujące typy:

• binarne (dyskretne),
• całkowite,
• rzeczywiste,
• czasowe,
• tekstowe,
• liczniki

Dodatkowo, w aplikacjach stosowane są także zmienne opisujące zdarzenia, itp. Jeżeli zmienne te są typu globalnego (wejście/wyjście) to każda z nich jest przypisana do konkretnego urządzenia (np. sterownika PLC).

Podczas definiowania takiej zmiennej określamy następujące elementy:

• Urządzenie, do którego zmienna jest przypisana,
• Adres zmiennej w przestrzeni adresowej urządzenia zdefiniowanego wyżej.

Powyższa procedura wynika z faktu, że jedna aplikacja SCADA powinna mieć możliwość współpracy z wieloma urządzeniami (takimi samymi lub różnymi). Szczegóły konfiguracji zmiennych globalnych są zależne od konkretnego środowiska programowego i sprzętu. Zmienne lokalne i globalne mogą też mieć przypisane pewne dodatkowe atrybuty, ułatwiające budowę aplikacji. Przykładowo mogą to być:

• Wartości początkowe,
• Zakresy dopuszczalnych wartości,
• Alarmy różnych typów,
• Przypisanie zmiennej do archiwum,
• Częstotliwość odczytu/zapisu (tylko zmienne globalne).

Atrybuty te są definiowane podczas deklaracji zmiennych.

Obiekty graficzne:

W oprogramowaniu SCADA stosuje się dużo różnych elementów graficznych. Zaliczamy do nich:

• Okienka wejściowe (do wprowadzania wartości zmiennych),
• Okienka wyjściowe (do wyświetlania wartości zmiennych),
• Elementarne figury geometryczne,
• Przyciski,
• Przełączniki,
• Lampki,
• itp.

Rys. 5.8 Przykładowy ekran prostej aplikacji SCADA – mieszalnik płynów

 

Elementy graficzne:

• Suwaki,
• Bargrafy,
• Wskaźniki analogowe różnych typów,
• Gotowe elementy graficzne reprezentujące np. różne części instalacji,
• Pola tekstowe do tworzenia etykietek, opisów, itp.

Wszystkie elementy tych obiektów są definiowane podczas ich konfiguracji.

Trend bieżący:

Służy do wyświetlania bieżącego przebiegu określonej zmiennej.

Trend historyczny:

Służy do wyświetlania przebiegu określonej zmiennej w zadanym przedziale czasowym z przeszłości. Wykorzystuje dane pobierane z archiwum.

Wyświetlanie alarmów:

Wyświetla informacje o niebezpiecznych zdarzeniach.

Przykładowy ekran SCADA, zawierający wspomniane elementy, zamieszczono na rys. 5.9.
 

Rys. 5.9 Przykładowy ekran SCADA (Intouch)

Powiązanie elementów graficznych z elementami aplikacji

Każdy z elementów graficznych może być powiązany z określonymi zmiennymi aplikacji.
Powiązanie elementów graficznych ze zmiennymi jest stosowane do:

• Animacji grafiki z użyciem tych zmiennych,
• Zmiany wartości zmiennych przez użytkownika.

Dodatkowo, elementy graficzne mogą być powiązane z innymi elementami aplikacji, np. funkcjami lub skryptami.

Wykaz typowych elementów ekranu (GIU) SCADA:

• Przycisk (przełącznik) – BOOL. Zmiana wartości zmiennej binarnej w aplikacji lub w sterowniku PLC przez użytkownika. Możliwe różne opcje.
• Suwak- INT . Zmiana wartości zmiennej typu INT w zadanym zakresie.
• Bargraf, wskaźnik analogowy - INT Wyświetlanie wartości typu INT.
• Lampka – BOOL. Świecenie w różnych kolorach w zależności od wartości zmiennej.
• Okienko wejściowe - INT, REAL, STRING, TIME. Przypisanie wartości wpisanej przez użytkownika do zmiennej.
• Okienko wyjściowe - INT, REAL, STRING, TIME. Wyświetlenie wartości zmiennej.
• Elementarna figura geometryczna - BOOL, INT. Różne akcje w zależności od typu zmiennej: BOOL- działanie takie jak lampka, INT - 1. zmiana koloru wypełnienia odcieniami w zależności od wartości zmiennej, 2. zmiana wysokości wypełnienia w danym kolorze, 3. Zmiana rozmiaru obiektu, 4. Zmiana położenia obiektu na ekranie.

Metody aktywacji skryptów/funkcji:

• Jednorazowo podczas startu lub zatrzymania aplikacji,
• Cyklicznie podczas pracy aplikacji (w sposób ciągły lub z zadanym okresem próbkowania),
• Z użyciem przycisku – różne opcje:
  • przy naciśnięciu,
  • przy zwolnieniu, 
  • podczas trzymania wciśniętego
• Przy zmianie wartości określonej zmiennej,
• Przy wystąpieniu alarmu/ostrzeżenia.

Archiwa i bazy danych:

Archiwizacja różnych danych związanych z prowadzeniem procesu jest jednym z fundamentalnych zadań każdej aplikacji SCADA. Dane procesowe są archiwizowane w typowych formatach, np. *csv. Szczegóły związane z tworzeniem archiwów są różne w każdym środowisku programowym, natomiast pewne ogólne zasady są wspólne.
Archiwizowane dane mogą być gromadzone:

• W pojedynczym pliku np. *.csv,
• W bazie danych typu:· MS Data Engine 97, MS Access 97, MS SQL Server 7.0.

Proces archiwizacji może być uruchamiany w różny sposób, podobnie, jak wykonanie wszystkich innych funkcji:

• cyklicznie,
• po aktywacji np. przyciskiem,
• po zmianie wartości określonej zmiennej.

Receptury:

Receptury są stosowane przy wytwarzaniu produktów, które są zestawiane z pojedynczych składników w różnych proporcjach i w zależności od proporcji tych samych składników wejściowych możemy otrzymać różne produkty. Receptura ma postać rekordu danych, w którym są opisane poszczególne składniki oraz ich liczby.