LS-Sb88904

УДК 004.5 (077)

Основы построения человеко-машинного интерфейса SCADA-систем: Электронные методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Компьютерные технологии управления в технических системах» / Сост.: А. В. Никоза, Е. С. Филатова, Д. М. Филатов. СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012. 24 с.

Содержат программы и методики выполнения лабораторных работ, посвященных разработке человеко-машинного интерфейса для автоматизированных систем диспетчерского управления и сбора данных на примере программного комплекса разработки SCADA систем Infinity Lite.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению «Управление в технических системах».

УДК 004.5 (077)

Утверждено редакционно-издательским советом университета

вкачестве электронных методических указаний

©СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2012

Лабораторная работа 1 КОНФИГУРИРОВАНИЕ И СОЗДАНИЕ СИГНАЛОВ

В ОРС-СЕРВЕРЕ INFINITY

Цель работы: знакомство с интерфейсом конфигуратора ОРС-сервера Infinity, модулями, составляющими заданную конфигурацию сервера; создание и редактирование сигналов в конфигураторе.

1.1. Основные сведения

Стандарт ОРС (OLE for Process Control), разработанный в 1998 году организацией OPC Foundation, – это семейство программных технологий, предоставляющих единый интерфейс для управления объектами автоматизации и технологическими процессами.

Технология OPC определяет два класса программ: ОРС-сервер и ОРСклиент. OPC-сервер – это программа, которая предлагает приложениям разных производителей стандартизованный интерфейс программного обеспечения. OPC-клиент– это приложение, получающее доступ к данным о процессе с OPC-сервера с помощью программного OPC-интерфейса.

Основные функции OPC-сервера заключаются в непрерывном контроле технологического процесса в реальном времени; передаче команд телеуправления и телерегулирования; осуществлении логической и математической обработки данных; оповещении об изменениях и нарушениях в технологическом процессе; предоставлении сообщений и значений сигналов в реальном времени для мониторинга технологического процесса и анализа работы оборудования.

Стандарт ОРС относится только к интерфейсу программного взаимодействия ОРС-сервера с клиентскими приложениями.

На рис. 1.1 приведена схема взаимодействия прикладных программ и физических устройств через ОРС-сервер на персональном компьютере (ПК). Как видно из рисунка, программа ОРС-сервер, реализованная как DCOM объект, выполняет непосредственное взаимодействие с аппаратурой, используя аппаратные интерфейсы компьютера. Источником данных для ОРСсервера может быть как оборудование, так и программа. При этом метод взаимодействия сервера с аппаратурой стандартом не предусмотрен, и его реализация полностью возлагается на разработчика.

3

список модулей. Развернуть области информации о сервере и списка модулей можно нажав на панель с соответствующим названием.

Рис. 1.2. Интерфейс ОРС-сервера Infinity

3. ОРС-сервер Infinity имеет модульную структуру. По умолчанию, он состоит из одного модуля – ОРС-сервера – обеспечивающего обмен данными по соответствующему стандарту. Пользователь имеет возможность самостоятельно конфигурировать ОРС-сервер, подключая или отключая необходимые для работы модули. Для дальнейшей работы понадобится модуль вычислений (Computation Module). Добавьте его в конфигурацию сервера при помощи пункта главного меню «Модули → Добавить модуль» и сделайте активным «Модули → Computation Module → Активен». После этого в окне Команды управления появятся закладки, соответствующие добавленным модулям.

1.2.2.Создание дерева сигналов ОРС-сервера

1.Задача конфигурирования ОРС-сервера также состоит в создании дерева сигналов, описывающих технологический процесс. По умолчанию дерево сигналов пустое. При помощи пункта меню «Дерево сигналов» создайте

вконфигураторе папку Work и в ней создайте сигналы Triangle типа

5

SmallInt (2 байта) и Syn типа Bool (1 бит). Используя вкладку «Свойства» в области команд управления, добавьте обоим сигналам стандартное свойство Quality, равное 216. Для сигнала Syn добавьте свойство Value, равное 1, а для сигнала Triangle – равное 100. Перейдите на вкладку «Сигнал» и поставьте галочки напротив Метки времени и Права доступа. Подтвердите изменения и сохраните вашу конфигурацию («Файл → Сохранить конфигурацию»).

Внимание! Всегда сохраняйте свою конфигурацию после обновлений!

2. Зададим форму изменения сигнала Triangle в виде треугольника (см. рис. 1.3). В зависимости от значения бита синхронизации (сигнал Syn) происходит увеличение или уменьшение сигнала Triangle с интервалом в 10 с.

Для этого перейдите на вкладку «Формулы» и в окне «Процедура по таймеру» введите для сигнала Syn формулу: «if (#0==1) #0=0; else #0=1;». А

для сигнала Triangle формулу: «if (#1.Syn==0) #0=#0+100; else #0=#0-100;»1.

Не забудьте поставить интервал процедуры для сигнала Syn 10 с. Сохраните изменения в конфигурации и перезапустите модули ОРС-сервера. Для этого откройте список модулей, щелкнув мышью по надписи «модули» в нижней части окна конфигуратора, и поочередно, начиная с нижнего, выделите подключенные модули в списке и два раза нажмите пробел на клавиатуре. При этом цвет выделенного модуля изменится с синего на красный и снова на синий.

1 Символ #0 означает ссылку на текущий сигнал, #1 – ссылка на предыдущий уровень иерархии в дереве сигналов ОРС-сервера.

6

3.Запустите тестовый ОРС-клиент при помощи значка на рабочем столе, подключитесь к ОРС-серверу Infinity.OPCServer и проверьте динамику изменения сигнала.

4.Сохраните созданную конфигурацию.

1.2.3. Задание на самостоятельную работу

Создайте пилообразный сигнал в соответствии с одним из вариантов, приведенных в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Результат продемонстрируйте преподавателю. Сохраните конфигурацию ОРС-сервера и отключите сервер ввода-вывода Infinity.

1.3. Содержание отчета

Отчет должен содержать цели лабораторной работы, перечень и описание созданных сигналов дерева конфигурации ОРС-сервера, список подключаемых модулей, результаты выполнения индивидуального задания, выводы по работе и ответы на контрольные вопросы.

1.4.Контрольные вопросы

1.Что представляет собой стандарт ОРС?

2.Что такое ОРС-сервер?

3.В чем состоит задача конфигурирования ОРС-сервера?

4.Какие типы сигналов поддерживает ОРС-сервер Infinity?

5.Какие свойства обязательно должны присутствовать у всех сигналов ОРС-сервера?

7

Лабораторная работа 2 СОЗДАНИЕ ПРОСТЫХ ОБЪЕКТОВ

ЧЕЛОВЕКОМАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА В ПАКЕТЕ

INFINITY HMI

Цель работы: знакомство с интерфейсом среды разработки человекомашинного интерфейса Infinity HMI и получение навыков создания простейших элементов интерфейса.

2.1. Основные сведения

Одна из основных функций SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition – система диспетчерского контроля и сбора данных) – это отображение информации на экране монитора в понятной для человека форме. Человеко-машинный интерфейс (HMI сокр. от англ. Human Machine Interface) является одной из обязательных подсистем SCADA.

В функции человекомашинного интерфейса входит не только отображение информации о ходе протекания технологического процесса, но и выдача команд управления технологическим процессом. HMI может также совмещать в себе функции экспертной системы поддержки принятия решений.

Программный пакет Infinity HMI предназначен для создания мнемосхем различной степени сложности. Он обеспечивает получение данных по протоколу ОРС DA от одного или нескольких ОРС-серверов, записывает данные в ОРС-сервер и таким образом позволяет оператору управлять технологическим процессом.

Анимация графических объектов (изменение формы, размеров, расположения, цвета и др.) обеспечивает наглядное для пользователя отображение состояния технологического процесса. Период обновления сигналов от ОРСсервера от 100 мс. Infinity HMI позволяет разрабатывать пользовательские библиотеки графических символов, которые можно разбивать на любое количество категорий.

Механизм группировки объектов обеспечивает произвольное объединение нескольких графических элементов в единый объект. Настройка свойств может быть выполнена как для самого объекта, так и для любого элемента, входящего в сгруппированный объект. Количество объектов на мнемосхеме и количество подключаемых ОРС-тегов не ограничено.

8

Мнемосхемы сохраняются в двух форматах: в формате *.xml и бинарном оригинальном формате *.grf. Возможно также экспортировать мнемосхему в формат *.html, что позволит просматривать ее в Web-браузере.

2.2.Программа работы

2.2.1.Отображением данных ОРС-севера

1.Запустите ОРС-сервер Infinity и загрузите в него созданную в первой лабораторной работе конфигурацию.

2.Запустите Infinity HMI. Пуск \ Все программы \ ЭлеСи \ InfinityLite \ Infinity HMI \ Infinity HMI. Далее создайте визуальное отображение изменения сигналов Triangle и Syn, созданных в предыдущей лабораторной работе.

3.Нарисуйте прямоугольник в рабочей области окна Infinity HMI. Вы-

делите объект и нажмите кнопку «Цвет» в панели «Динамика». В появившемся окне нажмите кнопку «Редактировать» и далее кнопку «OPC…». На экран монитора будет выведено окно «Дерево ОРС-сигналов». Разверните дерево папок и выберите сигнал Syn в ОРС-сервере Infinity. Нажмите кнопку ОК, после чего окно навигатора будет закрыто. При этом в поле «Источник» вкладки «Размер» диалоговой панели «Свойства объекта» появится имя выбранного ОРС-тэга.

4.Настройте изменение цвета объекта. Если сигнал Syn равен 1 (True), то цвет заливки зеленый. Добавите ОРС-тэг Syn еще раз и настройте изменение цвета на красный, если сигнал принимает значение 0 (False). Нажмите кнопку «Применить», затем «ОК».

5.Войдите в режим исполнения проекта (меню Режим → Исполнение). Если все сделано правильно, то вы увидите изменение цвета прямоугольника

сзеленого на красный с интервалом в 10 с. Перейдите в режим редактирова-

ния проекта (меню Режим → Разработка).

6. Нарисуйте круг в рабочей области окна Infinity HMI. Выделите объ-

ект и нажмите кнопку «Динамический Размер» в панели Динамика. На экран будет выведена диалоговая панель «Свойства объекта» с выбранной

закладкой «Размер». Нажмите на кнопку .

7. Настройте изменение радиуса круга в зависимости от значения сигнала Triangle. Добавьте для объекта соответствующий ОРС-тэг при помощи

9

кнопки «Редактировать», отметьте флажок «Входной диапазон» и введите диапазон изменения сигнала Triangle. Подтвердите внесенные изменения.

8.Войдите в режим исполнения проекта. Если все сделано правильно, то будет произходить изменение размера круга. Вернитесь в режим редактирования.

9.Создайте численное отображение значения сигнала Triangle. Для это-

го выберите Динамический объект «Значение параметра» и в качестве источника данных задайте тэг Triangle. Проверьте результат в режиме исполнения.

2.2.2.Запись данных в ОРС-север

1.Запустите конфигуратор сервера и создайте в дереве сигналов в своей папке Work следующие сигналы (табл. 2.1):

Таблица 2.1

Добавьте обоим сигналам на закладке «Сигнал» стандартные свойства: Качество, равное 216; Значение, равное 0; Метка времени и Права доступа. Сохраните изменения и перезапустите модули ОРС-сервера.

2. В рабочей области Infinity HMI создайте динамический объект

«Кнопка» при помощи кнопки на панели «Динамика».

3.В открывшемся окне в качестве действия, которое будет выполняться при нажатии данной кнопки, выберите «Передать значение»; Клавиша мыши – « Левая»; тип нажатия – « С фиксацией». Значение (если нажато) – 1, если отпущено – 0 ( рис. 2.1).

4.Для визуализации состояния сигнала Control создайте объект, к которому примените динамику «Цвет» (см. п. 3 и 4).

5.Войдите в режим исполнения проекта. Если все сделано правильно, то при нажатии на кнопку цвет созданного в п. 4 объекта будет меняться. Вернитесь в режим редактирования.

6.Создайте динамический объект «Значение параметра» и в качестве источника данных задайте тэг Value. На панели «Тип параметра» задайте «Ввод данных». Подтвердите изменения.

10