1.2. Создание проекта в среде разработки s3

1.2.1. Принципы построения

Задача разработки программного обеспечения АСУ ТП, как правило, состоит из двух последовательных этапов:

1) реализация информационных функций системы,

2) реализация алгоритмов управления.

Информационная подсистема отвечает за формирование и поддержание достоверной информационной базы, используемой в дальнейшем для решения задач управления и за человеко-машинный интерфейс (HMI), включающий в себя динамические интерактивные видеокадры, тренды, отчетные формы, сообщения для оператора. Информационная подсистема должна обеспечивать простое создание, конфигурацию и реконфигурацию вышеперечисленных компонент для конкретной задачи автоматизации, как на этапе создания, так и на этапах эксплуатации, модернизации, комплексирования с другими системами.

Алгоритмы управления строятся на базе принятой модели объекта, стратегии управления и используют данные информационной подсистемы для выработки управляющих воздействий. Реализация управляющих функций в современных АСУ ТП выполняется с использованием высокоуровневых и низкоуровневых технологических языков программирования, стандартизированных МЭК (Международной электротехнической комиссией, англ. IEC). С другой стороны язык С все еще остается актуальным для решения задач управления ввиду своей эффективности, а также огромного количества доступного повторно используемого кода и библиотек.

Инструментальная среда S3 позволяет вести разработку всего проекта, начиная от проектирования информационной части, создания управляющих алгоритмов, отладки на программных имитаторах сигналов и стендовой отладки и заканчивая комплексной отладкой на объекте. Наследуя свойства базовой ОС РВ QNX, S3 является распределенным кластером, распределенной единой виртуальной машиной, поддерживающей единое пространство переменных и других ресурсов.

Программирование логики работы системы в S3 выполняется на интуитивно понятных визуальных языках стандарта МЭК–61131, а именно: с помощью пополняемой библиотеки функциональных блоков в Редакторе функциональных блоков FBD и Редакторе последовательных потоковых диаграмм SFC. Разработка HMI–интерфейса ведется в специальном Редакторе мнемосхем. В результате конечное приложение легко сопровождать и модифицировать.

Благодаря особенностям лицензирования QNX, использование S3 не требует покупки дорогих средств разработки, поскольку разработка ведется не средствами QNX, а с помощью S3. Приложения HMI-интерфейса, созданные в S3, могут работать не только в QNX, но и в Windows и даже в Linux или Mac OS.

На текущий момент поддерживается 2 типа подчиненных проектов: это QNX–проекты и HMI–проекты [6].

1.2.2. S3, qnx и hmi–проекты

S3–проект.

S3–проект является корневым элементом дерева проекта в среде S3-IDE и может содержать в себе произвольное количество QNX– и HMI–проектов. Это средство группировки связанных между собой узлов. Данные (значения тегов – переменных S3) проекта, включенного в S3–проект, становятся доступными для всех QNX– и HMI–проектов, содержащихся в данном S3–проекте.

Для создания S3–проекта в меню Файл выберите пункт Создать проект.

В диалоговом окне Новый проект заполните поля, как показано на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Диалоговое окно Новый проект

Поле Расположение проекта содержит путь к корневой директории проекта (указывается пользователем произвольно). При этом указанная директория должна существовать.

В результате элемент с именем Control System Shaft Kiln появится в окне Проект среды разработки S3 (рис. 1.3). Отображение необходимых окон можно настроить с помощью меню Окно.

Предположим, что создаваемая система содержит один QNX-узел в качестве контроллера (на этом узле будет выполняться управляющая логика, он будет содержать устройства ввода-вывода, а также базу данных) и один HMI–узел, на котором будет организован интерфейс оператора.

Количество HMI-узлов может быть не ограничено, т.е. один и тот же HMI–проект может быть запущен на нескольких узлах. Все идентичные HMI-«клиенты» будут обращаться к одному и тому же QNX-«серверу». Для такой системы достаточно создать один HMI–проект и в дальнейшем скопировать его на остальные узлы.

Рис. 1.3. Диалоговое окно среды разработки S3-IDE

QNX–проект.

QNX–проект предназначен для создания и настройки конфигураций контроллеров, работающих под управлением ОС РВ QNX. В одном QNX–проекте может участвовать произвольное количество QNX-контроллеров.

Контроллер может выполнять как функции управления и сбора данных, так и функции отображения этих данных на мнемосхемах, графиках, отчетах.

На каждом контроллере ведется протокол его работы, в который попадает различная информация об изменениях состоянии системы – изменение значений переменных, останов/запуск процессов, критические сбои и т.д.

Доступ к данным на контроллере осуществляется по сети QNET. Данные могут запрашивать или другие контроллеры или приложения верхнего уровня: HMI–проект или OPC–сервер.

Основные функциональные возможности контроллера:

• сбор данных,

• архивация данных в SQL СУБД или в файловой,

• просмотр архивных данных в виде исторических трендов,

• управление в реальном времени (языки ST, FBD, SFC согласно IEC-61131-3),

• отображение данных на мнемосхемы,

• генерация отчетных форм,

• генерация и обработка тревог (Alatrms).

Для коммуникации между контроллерами используется специализированный протокол QNET, основными преимуществами которого является высокая надежность, предсказуемое время передачи данных, предоставление доступа к различным сетевым ресурсам. Фактически, использование этого протокола превращает вычислительную сеть на базе QNX в распределенный кластер, что может быть использовано для балансировки нагрузки системы в целом (например, один контроллер отвечает за исполнение каких-либо сложных алгоритмов управления, другой только за отображение данных и архивацию и т.д.).

Для создания QNX–проекта в контекстном меню S3–проекта (правая кнопка мыши) выберите пункт QNXProject (рис. 1.4).

Рис. 1.4. Контекстное меню S3–проекта

В результате отобразится диалоговое окно создания нового QNX–проекта (рис. 1.5). Протокол содержит поля:

• Хранить дней – в этом поле указывается, сколько дней хранить протокол; если значение 0, тогда протоколы не удаляются;

• Общий – имя контроллера, где будет храниться общий протокол; этот параметр имеет смысл, если в проекте больше одного контроллера.

Дерево проекта будет выглядеть, как показано на рис. 1.6.

Рис. 1.5. Диалоговое окно создания нового QNX–проекта

Рис. 1.6. S3–проект с добавленным QNX–проектом

HMI–проект.

Основное предназначение HMI–проекта – это организация графического интерфейса для доступа к данным контроллера. Также, используя учетные записи HMI–проекта, можно разделить доступ к данным между различными пользователями.

Главная особенность HMI–проекта S3 – его кроссплатформенность, т.е. доступ к данным QNX–машины может быть организован как под Windows, так и под Linux, или под любой операционной системой, для которой существует полноценная реализация виртуальной машины Java (Java Runtime Environment).

Нет необходимости создавать отдельный проект для каждой платформы, однажды созданный проект запустится везде. Разработчик системы автоматизации не привязан к какой-то одной операционной системе, он может выбрать ее сам. Такой подход позволяет снизить не только затраты на разработку, но и общую стоимость системы.

HMI–проект предназначен для доступа к данным с верхнего уровня (рис. 1.7). Под верхним уровнем понимаются компьютеры под управлением операционной системы общего назначения (Windows или Linux), которые могут находиться как за пределами помещений с контроллерами нижнего уровня, так и внутри него. Доступ к данным нижнего уровня может быть как периодический так постоянный.

Рис. 1.7. Связь HMI–проекта с контроллерами нижнего уровня

HMI–проект позволяет устанавливать связь с другими (отличными от S3) проектами и получать данные, используя технологию OPC (OLE for Process Controll). Эти данные доступны в виде переменных HMI–проекта и могут быть использованы для отображения на мнемосхемах или в отчетах. Их также можно использовать в скриптах.