387

а именно трубопровод, насос, отсечные клапаны, датчики. Для рассматриваемого проекта необходимо изобразить не только гидравлическую схему лабораторной установки, но также предусмотреть элементы индикации, управления и визуального наблюдения за ходом технологического процесса. Для этого в созданном ранее узле RTM_1 создаем компонент «Экран». На экране размещаем элементы лабораторной установки путем перетаскивания с панели графических элементов программного пакета Trace Mode. Весь процесс построения изображения несложен и напоминает работу с простейшим графическим редактором Paint. У каждого графического элемента Trace Mode имеются свои свойства, для их изменения необходимо дважды щелкнуть по объекту и в появившемся окне «Свойства объекта» изменить нужные параметры.

Когда графический объект лабораторной установкой создан (рис. 1), его необходимо «оживить» при помощи анимации.

Рис. 1. Внешний вид графического экрана проекта в Trace Mode

271

Анимация заставляет объект изменять свой вид при изменении значенияопределенныхпараметровтехнологическогопроцесса. Внашем проекте анимация применяется для визуализации процесса протекания воды по трубопроводу в зависимости от состояния отсечных клапанов и насоса. Уровень воды в баках отображается в соответствии с реальным уровнем, значение которого получаем с датчиков. Все анимационные эффекты позволяют более наглядно представить технологический процесс и упростить управление системой. Необходимо подробно изучить технологический процесс и в соответствии с его логикой исключить всенеприемлемые ситуации в работе установки, например, чтобы вода не текла сквозь закрытыйклапанилипривыключенном насосе.

Расскажем коротко о привязке управляющих сигналов контроллера к графическим элементам управления в SCADA Trace Mode на примере управления насосом гидроустановки. Для этого создадим аргумент «Включение_Насос_VALUE» (рис. 2), привязав его к предварительно созданному в OPC-сервере параметру «Включение_Насос». Данный параметр OPC-сервера соединен с дискретным выходом контроллера, который управляет включением насоса. Создав на экране кнопку включения насоса, привяжем к ней аргумент «Включение_Насос». Для этого два раза щелкаем мышью по созданной нами кнопке и в появившемся окне добавляем новый аргумент «Включение_Насос_VALUE».

Рис. 2. Окно свойств привязок в Trace Mode

272

Выставляем следующие параметры аргумента:

−тип аргумента IN/OUT;

−тип данных ВOOL (логический true/false или вкл/выкл);

−привязываем аргумент к созданному ранее параметру OPC-сер- вера«Включение_Насос».

Алгоритм управления дискретными входами/выходами контроллера разрабатывается в программном обеспечении контроллера Siemens S7-200 STEP7 MicroWin. Для этого в приложении STEP 7 создается специальная программа, которая далее закачивается в контроллер.

ВSCADA-системе Trace Mode предусмотрено несколько механизмов взаимосвязи с контролерами:

−использовать связь с контроллером непосредственно через драйвер контроллера;

−осуществлять связь через OPC-сервер.

OPC это аббревиатура OLE for Process Control, или OLE для управления процессами. Полезность применения OPC с точки зрения интеграции очевидна и вытекает из самой сути OPC. Это стандарт на интерфейс обмена данными с оборудованием. Например, если вы заменяете какой-нибудь компонент, то нет нужды корректировать другое программное обеспечение, так как даже при замене драйвера поверх него работает OPC. Или, например, вы хотите добавить в систему новые программы, при этом нет необходимости предусматривать в них драйверы устройств, кроме OPC-клиента, разумеется. Технология OPC предлагает стандарты для обмена технологическими данными, в которые заложены самые широкие возможности. Учитывая большой авторитет вовлечённых в эту деятельность фирм, включая Microsoft, можно ожидать, что технология OPC будет набирать силу. И это перспективная технология для использования её в интеграции разнородных систем.

Своеобразным каркасом описываемого проекта, обеспечивающим надёжный обмен данными, является программная разработка фирмы Siemens – коммуникационный OPC-сервер PC-ACCESS. Эта программа предназначена для организации доступа к данным в распределённых системах управления и является универсальным средством для осуществления обмена данными между приложением – клиентом ОРС и ОРС-сервером. PC-ACCESS позволяет построить свою внутреннюю упорядоченную структуру узлов, опираясь на области

273

памяти контроллера, где размещается информация о состоянии аналоговых и дискретных входах/выходах. После создания древовидной архитектуры с помощью PC-ACCESS становятся доступными реальные параметры технологического процесса, опубликованные в формате OPC-параметров (тегов).

Таким образом, перед разработкой проекта в SCADA-системе необходимо запрограммировать алгоритм работы контроллера и сконфигурировать все дискретные и аналоговые входы/выходы контроллера в специальном OPC-сервере контроллера Siemens S7-200 PC-ACCESS.

Кратко опишем процесс конфигурирования структуры параметров в PC-ACCESS. В OPC-сервере создаем новый ПЛК (newPLC), далее создаем новую переменную, в настройки нового ОРС-параметра вводим следующие значения:

−название: Включение_Насос;

−направление обмена данными (Read\Write\Re-Write): Write;

−переменная из области памяти контроллера: Q0.0-дискрет- ный выход;

−тип переменной: Boolean.

Далее настроим связь аргумента Включение_Насос_VALUE

вSCADA с OPC-сервером контроллера. Для этого в уже созданном разделе OPC-сервер создадим компонент OPC и, открыв его свойства, двойным кликом привязываем OPC-сервер. Нажимаем кнопку «обзор» и выбираем в OPC-браузере Trace Mode (рис. 3) OPC-сервер:

S7200.OPCServer и OPC-переменную: MicroWin.NewPLC. Включе-

ние_Насос. Вновь возвращаемся на окно свойств OPC-компонента,

внем необходимо задать параметры нового элемента, заполнив соответствующие поля:

−имя: Включение_Насос ;

−направление: OUTPUT;

−формат: Дискрет.

Всё остальное оставляем без изменения и подтверждаем ввод, закончив на этом создание OPC-аргумента.

Дальнейшее конфигурирование OPC-сервера производится из PC-ACCESS, а перед запуском проекта необходимо запустить в PCACCESS уже сконфигурированный сервер.

274

Рис. 3. OPC-браузер для привязки OPC-переменных в Trace Mode

Аналогичным образом, изменяя названия переменных из области памяти контроллера (дискретные и аналоговые входы/выходы), имена переменных, создадим аргументы управления и индикации состояния для всех исполнительных механизмов и датчиков.

Далее создадим графическую анимацию трубопровода, чтобы визуализировать процесс протекания жидкости при включении насоса. Для реалистичной анимации воды заполним трубы элементами в виде видеоклипа «текущей воды». Для этого запускаем библиотеку видеоклипов, находим там нужный элемент и перетаскиваем его на участок трубы. Дважды щелкаем на элемент видеоклипа, привязываем его к аргументу «Включение_Насос», остальные параметры оставляем без изменения. Так как элемент привязан к вкл/выкл насоса, то вода будет рисоваться только при включенном насосе. Аналогичным образом можно задать логику анимации трубопровода при открытии/закрытии отсечных клапанов. Далее копируем однажды настроенный элемент, подчиненный данной логике, по всему участку трубопровода. Таким образом, в итоге получаем полностью анимированный объект, визуализация процесса протекания воды в котором зависит от состояния клапанов и от работы насоса.

Теперь создадим такой графический элемент, как «Текстовое поле», которое будет показывать числовое значение параметров давления/расхода/уровня в баках. Перенесем из раздела «Источники/Приемники» созданные OPC-аргументы в раздел «Система», узел RTM_1, группа «Каналы». Настроим свойства всех перемещенных

275

в группу «Каналы» переменных. Для пересчета унифицированного токового сигнала в реальные единицы измерения включим Обработку, зададим параметр max/min, получаемый с контроллера, и параметр max/min значения на датчике, и нажмем кнопку рассчитать. Привязываем созданное текстовое поле к аргументу, а аргумент к соответствующему каналу.

Так же реализуем графический элемент Тренд (График) для отслеживания изменения во времени таких параметров технологического процесса, как расход, давление, уровень. Для настройки тренда перейдем во вкладку «Кривые» в свойствах объекта Тренд и, нажав на ссылку кривые правой клавишей мыши, добавим кривую, привяжем ее к соответствующему аргументу и заполним поле заголовок.

Запуск созданного проекта осуществляется через специальный профайлер. Для этого в меню «Файл» выбираем пункт «Отладка». Далее созданный нами проект компилируется и открывается графический экран (см. рис. 1), в котором доступны кнопки управления, визуально отображается информация с датчиков и индикаторов и анимируется технологический процесс.

Созданный в SCADA-системе Trace Mode проект является учебным пособием для построения комплекса лабораторных работ для студентов. Он довольно легок для понимания и включает все основные элементы управления и визуализации технологических процессов: отображение информации, графику, анимацию в привязке к реальным переменным, получаемым с датчиков. На самом деле в Trace Mode может обеспечить гораздо больше возможностей и функций по управлению и визуализации для систем АСУ ТП. Данная статья направлена на то, чтобы дать начальное представление о программном продукте Trace Mode и его использовании в учебных целях – для ознакомления студентов с построением проектов реальных АСУ ТП.

Получено 25.01.2007

276

СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ

АЛКДИРОУ РАДВАН – аспирант кафедры «Микропроцессорныесредства автоматизации» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Инноватика и системы поддержки принятия решения».

АРТЕМОВ СЕРГЕЙ ПАВЛОВИЧ – старший преподаватель кафедры «Информационные технологии и автоматизированные системы» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Системы автоматизации зданий и производственных процессов, Fieldbus-системы».

БАБУШКИНА ЛЮДМИЛА ГЕННАДЬЕВНА – доцент кафед-

ры «Конструирование радиоэлектронных средств» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Конструирование итехнология производства радиоэлектроннойаппаратуры».

БАРМИНА ОЛЬГА ВЛАДИМИРОВНА – ведущий электро-

ник кафедры «Конструирование и технология электрической изоляции» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Математическое моделирование технологических процессов переработки полимерных материалов».

БЕЛКОВСКИЙ СЕРГЕЙ ВИКТОРОВИЧ – кандидат техниче-

ских наук, доцент кафедры «Информационные технологии и автоматизированные системы» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Распределенные системы управления технологическими процессами. Теория активных систем».

БЕЛОВ СЕРГЕЙ ИВАНОВИЧ – аспирант кафедры «Конструирование радиоэлектронных средств» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Техническая диагностика, исследование и проектирование систем телекоммуникаций».

БОРМАЛЕВ АЛЕКСЕЙ СЕРГЕЕВИЧ – аспирант кафедры

«Информационные технологии и автоматизированные системы» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Динамические системы, управление социально-экономическими системами».

ГЕРАСИМЧУК ИРИНА ЛЕОНИДОВНА – аспирант кафед-

ры «Конструирование машин и сопротивление материалов» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Математическое моделирование динамических характеристик механических систем».

277

ГИБЕРТ ДМИТРИЙ ПЕТРОВИЧ – аспирант кафедры «Кон-

струирование и технология электрической изоляции» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Управление и автоматизация технологических процессов кабельного производства».

ВИКЕНТЬЕВ ЛЕОНИД ФЕДОРОВИЧ – (1932–1990) – док-

тор технических наук, профессор кафедры «Вычислительной техники и автоматического управления» Пермского политехнического института. Научное направление «Системы технической диагностики».

ДАДЕНКОВ ДМИТРИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ – инженер ка-

федры «Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Автоматизация технологических процессов и производств».

ДАДЕНКОВ СЕРГЕЙ АЛЕКСАНДРОВИЧ – студент 4-го кур-

са электротехнического факультета Пермского государственного технического университета. Научное направление «Проектирование систем управления имониторингателекоммуникационного оборудования».

ДРУЗЬЯКИН ИГОРЬ ГЕОРГИЕВИЧ – кандидат техниче-

ских наук, доцент кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Автоматизация технологических процессов и производств».

КАЗАКОВ АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ – аспирант кафед-

ры «Конструирование и технология электрической изоляции» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Математическое моделирование технологических процессов переработки полимерных материалов».

КАЗАНЦЕВ ВЛАДИМИР ПЕТРОВИЧ – доктор технических наук, профессор кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Цифровые электромеханические системы управления, автоматизированные системы испытаний электрических машин, изделий авиакосмической техники».

КАЛИНИН ИВАН СЕРГЕЕВИЧ – аспирант кафедры «Мик-

ропроцессорные средства автоматизации» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Моделирование электроэнергетических систем и энергоресурсосбережения».

278

КИБРИК ЛЮДМИЛА ИВАНОВНА – кандидат технических наук, доцент Пермского государственного института искусства и культуры. Научное направление «Системы управления».

КИСЕЛЕВ ВАЛЕРИЙ ВАСИЛЬЕВИЧ – кандидат техниче-

ских наук, доцент, заведующий кафедрой «Конструирование радиоэлектронных средств» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Техническая диагностика, исследование и проектирование систем телекоммуникаций».

КЛЮКИН АНДРЕЙ АНАТОЛЬЕВИЧ – системный админи-

стратор кафедры ПО и ИТ НОУ ВПО Пермского гуманитарно-техно- логического института. Научное направление «Цифровые системы управления».

КОВРИГИН ЛЕОНИД АЛЕКСАНДРОВИЧ – доктор техни-

ческих наук, профессор кафедры «Конструирование и технология электрической изоляции» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Управление и автоматизация технологических процессов кабельного производства».

КОГАН ТЕОДОР ИЛЬИЧ – кандидат технических наук, профессор кафедры «Информационные технологии и автоматизированные системы» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Теория автоматов».

КОЛОМЫЦЕВ ВЯЧЕСЛАВ ГРИГОРЬЕВИЧ – кандидат тех-

нических наук, доцент кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Информационные и управляющие системы».

КОЛУПАЕВ МИХАИЛ ВАСИЛЬЕВИЧ – ведущий инженер службы релейной защиты и автоматики ПРУ ООО «Лукойл-энергогаз». Научное направление «Электроэнергетика».

КОСТЫГОВ АЛЕКСАНДР МИХАЙЛОВИЧ – кандидат технических наук, доцент кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации», декан электротехнического факультета Пермского государственного технического университета. Научное направление «Автоматизированные системы испытаний электрических машин переменного тока».

КРУЗЕ ДМИТРИЙ СЕРГЕЕВИЧ – инженер кафедры «Конст-

руирование радиоэлектронных средств» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Техническая диагностика, исследование и проектирование систем телекоммуникаций».

279

КУЗНЕЦОВ МИХАИЛ ИВАНОВИЧ – кандидат технических наук, доцент кафедры «Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Электромеханотроника, методы и средства испытаний асинхронных двигателей».

КУЗНЕЦОВА ТАТЬЯНА АЛЕКСАНДРОВНА – кандидат технических наук, доцент кафедры «Конструирование радиоэлектронных средств» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Автоматизация технологических процессов».

КУЛЮТНИКОВА ЕЛЕНА АНАТОЛЬЕВНА – старший пре-

подаватель кафедры «Конструирование радиоэлектронных средств» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Управление промышленной автоматизацией».

КУПРИН ВАЛЕНТИН ПАВЛОВИЧ – ассистент кафедры

«Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского государственного технического университета. Научное направление ««Автоматизация технологических процессов и производств».

КУХАРЧУК АЛЕКСАНДР ВАСИЛЬЕВИЧ – инженер ка-

федры «Микропроцессорные средства автоматизации» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Исследование и разработка систем релейной защиты и противоаварийной автоматики».

КЫЧКИН АЛЕКСЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ – ассистент кафед-

ры «Информационные технологии и автоматизированные системы». Пермского государственного технического университета. Научное направление «Теория и практика программирования, технологии программирования и базы данных».

ЛАПТЕВ НИКОЛАЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ – студент 4-го курса электротехнического факультета Пермского государственного технического университета. Научное направление «Проектирование систем управления и мониторинга телекоммуникационного оборудования».

ЛАТЫШЕВА ИРИНА БОРИСОВНА – ассистент кафедры

«Конструирование радиоэлектронных средств» Пермского государственного технического университета. Научное направление «Техническая диагностика, исследование и проектирование систем телекоммуникаций».

280