МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» __________________________________________________________________ Институт кибернетики Кафедра ИКСУ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ к лабораторному практикуму по курсу «Автоматизация технологических процессов и производств» Составители: В. А. Смовж О. В. Фандикова Д. А. Попова Томск — 2014
| Лабораторная работа №1 | . 3 |
| Теоретическая часть. | 3 |
| Практическая часть . | 6 |
| Лабораторная работа №2 . | 14 |
| Теоретическая часть. | 14 |
| Практическая часть . | 14 |
| Лабораторная работа №3 . | 25 |
| Теоретическая часть. | 25 |
| Практическая часть . | 25 |
| Лабораторная работа №4 . | 38 |
| Теоретическая часть. | 38 |
| Практическая часть . | 39 |
| Лабораторная работа №5 . | 43 |
| Теоретическая часть. | 43 |
| Практическая часть . | 43 |
| Заключение . | 52 |
2
1. Первая программа в Step 7 / Для новичков в программировании Simatic
| Лабораторная работа №1 | |||
| «Начало работы в пакете SIMATIC WinCC» | |||
| Цели работы: | |||
| 1. | Приобрести навыки работы в пакете SIMATIC WinCC . | ||
| 2. | Научится создавать и использовать теги. | ||
| 3. | Создать мнемосхему. | ||
| Теоретическая часть | |||
| Windows Control Center (WinCC) — среда разработки и выполнения | |||
| программ верхнего уровня АСУ ТП. Это SCADA-система ( Supervisory Control | |||
| And Data Acquisition — система диспетчерского управления и сбора данных). | |||
| WinCC используется для визуализации ТП и разработки графического | |||
| интерфейса оператора. | |||
| WinCC позволяет оператору следить за графически отображающимся на | |||
| экране процессом, при этом отображение обновляется при каждом изменении | |||
| состояния процесса. Кроме того, WinCC обеспечивает управление процессом | |||
| со стороны оператора. | |||
| Роль и место SCADA-системы SIMATIC WinCC иллюстрирует рис. 1. | |||
| Система | Система отображения | Система проектирования | |
| управления | информации | системы отображения | |
| (PLC) | (RunTime, RT) | (Config System, CS) | |
| WinCC | |||
| ОБЪЕКТ | ОПЕРАТОР | ПРОЕКТИРОВЩИК | |
| Рис. 1 | |||
| WinCC — это модульная система. Основными компонентами являются | |||
| Configuration Software (CS, Система проектирования) и Runtime Software (RT, | |||
| Система исполнения) | |||
Система проектирования Сразу после запуска WinCC открывается WinCC Explorer (Проводник WinCC). WinCC Explorer является ядром системы проектирования. В WinCC Explorer отображается структура всего проекта. Кроме того, здесь происходит администрирование проекта. Из WinCC Explorer могут быть вызваны специальные редакторы, предназначенные для проектирования. Каждый редактор используется для создания специальной подсистемы WinCC . Наиболее важными подсистемами WinCC являются: • графическая система; редактор графической системы, используемый для создания кадров процесса называется Graphics Designer (Графический дизайнер); 3
WinCC 7.3 — создание проекта и настройка соединения с S7-1200
• система регистрации аварийных сообщений; процесс конфигурирования сообщений выполняется редактором Alarm Logging (Регистрация аварийных сообщений); • система архивирования; редактор Tag Logging (Регистрация тегов) используется для определения данных, которые необходимо архивировать; • система отчетов; редактор для создания шаблонов отчетов называется Report Designer (Дизайнер отчетов); • система администрирования пользователей, редактор которой называется User Administrator (Администратор пользователей); • система обмена данными Communication (Связь) конфигурируется непосредственно в WinCC Explorer . Все данные конфигурации сохраняются в базе данных CS. Система исполнения Система исполнения ( Runtime software ) позволяет пользователю следить и управлять процессом.
Система исполнения в основном используется для решения следующих задач : • чтения данных, сохраненных в базе данных CS; • отображения кадров процесса на экране; • взаимодействия с системой автоматизации; • архивирования текущих данных процесса, например, значений процесса и сообщений о событиях; • управления процессом, например, путем ввода оператором значений уставок, переключения On/OFF WinCC — это открытая система. В ней можно применять разнообразные компоненты ActiveX , динамически подгружаемые библиотеки программ (dll), внедрять OLE (object linking and embedding) объекты, использовать преимущества обмена данными через DDE (dynamic data exchange).
Как видно из рис. 1, PLC и SCADA обмениваются информацией друг с другом. Основным носителем информации здесь является тег . Таким образом, данные, созданные системой автоматизации или проектом передаются с помощью тегов. WinCC различает два вида переменных (тегов) — внутренние и внешние.
Теги, получающие значения от процесса (данные от системы автоматизации), называются внешними тегами или тегами процесса . Теги, не получающие данные от процесса (данные от системы автоматизации), называются внутренними тегами . Они собирают данные, созданные проектом. Однако, помимо внутренних и внешних тегов WinCC создает еще и системные теги , необходимые для внутреннего управления проектом. Теги процесса Теги процесса (также называются «внешними тегами» системы) используются для связи WinCC и системы автоматизации. Свойства тега процесса зависят от используемого коммуникационного драйвера. Поэтому тег процесса необходимо создавать в компоненте Tag Management для 4
конкретного коммуникационного драйвера, модуля канала и соответствующих соединений. Можно определить следующие параметры для тега процесса: • имя; • тип данных; • адрес модуля канала; • формат преобразования; • граничные значения; • начальное значение; • подстановочное значение; • масштабирование.
Используемые типы данных Тег процесса может иметь один из следующих типов данных : • Binary tag [двоичный тег]; • Signed 8-bit value [8-битное значение со знаком]; • Unsigned 8-bit value [8-битное значение без знака]; • Signed 16-bit value [16-битное значение со знаком]; • Unsigned 16-bit value [16-битное значение без знака]; • Signed 32-bit value [32-битное значение со знаком]; • Unsigned 32-bit value [32-битное значение без знака]; • Floating-point number 32-bit IEEE 754 [32-битное число с плавающей точкой]; • Floating-point number 64-bit IEEE 754 [64-битное число с плавающей точкой]; • Text tag, 8-bit [Текстовый тег с 8- битной кодировкой символов]; • Text tag, 16-bit character set [текстовый тег с 16битной кодировкой символов]; • Raw data tag [тег необработанных данных]. Внутренние теги Внутренние теги не связаны с процессом. Внутренние теги используются для управления данными в пределах проекта или для передачи данных в архив. Можно определить следующие параметры для внутреннего тега: • имя; • тип данных; • обновляется во всем проекте/на локальных компьютерах (применимо только к многопользовательским проектам без дополнительных клиентских проектов); • граничные значения; • начальное значение. Используемые типы данных Для внутренних тегов Вы можете использовать следующие типы данных : 5
Рис. 2 На рис. 2 вы можете видеть помеченные области: 1 — область расположения графических элементов на мнемосхеме; 2 — область свойств и событий объекта, содержащая также вкладки тегов и обширной библиотеки различных элементов; 3 — область готовых элементов, используемых в проекте, таких как кнопки слайдеры и т.п.
Кроме того, здесь также имеются вкладки Standard и Control . Вкладка Control содержит элементы ActiveX, работа с которыми будет рассмотрена позже. Для получения навыков ознакомимся с элементами стандартной библиотеки. Для начала добавим на мнемосхему кнопку из вкладки стандартных элементов группы Windows Objects.
В открывшемся окне мы можем задать текст на кнопке (поле Text ), а также его шрифт (кнопка Font ) и цвет (кнопка Color ) (рис. 3). Рис. 3 7
Аналогичным образом добавим на мнемосхему вторую кнопку. Отлично! Кнопки добавлены и даже нажимаются, в чем вы можете убедиться, запустив проект. Однако, нажатие на кнопки ни к чему не приводит.
Для этого необходимо произвести настройку кнопок таким образом, чтобы при нажатии на них изменялось значение какого-либо тега, а именно, нажатие кнопки передавало константу в тот или иной тег. Для осуществления этих действий перейдите в свойства объекта, а дальше на вкладку Events . Здесь выберите опцию Mouse Mouse Click и щелкните ПКМ в поле Action . Из контекстного меню выберите Direct Connection.
Перед вами откроется окно, показанное на рис. 4. Рис. 4 Сделаем так, чтобы по нажатию кнопки какой-либо тег принимал значение 1. Для этого в поле источника ( Source ) выберем опцию Constant и введем наше значение ( 1 ). А в поле цели ( Target ) выберем опцию Tag , где и выберем сам тег, значение которого мы собираемся управлять. Для этого нажмем кнопку Browse (символ папки справа от поля Tag ). В результате откроется следующее окно (рис. 5). 8
Рис. 5 В этом окне (рис. 5) содержатся все теги нашего проекта. Кроме того, здесь мы можем создать необходимые нам теги. Кнопка создания тегов выделена белым на рис. 5. Таким образом, создадим бинарный тег Tag_1 как показано на рис.
6. После чего выберем его для использования при нажатии кнопки (рис. 7). Рис. 6 9
Рис. 7 Аналогичным образом настроим вторую кнопку, только передаваемое значение в данном случае будет равно 0. Для наглядной демонстрации переключения значения тега Tag_1 добавим на мнемосхему поле ввода вывода ( I/O Field ) из группы Smart Objects вкладки стандартных элементов. Настроим данный объект, как показано на рис.
8. Здесь мы в качестве выводимого значения мы выбрали значение тега Tag_1 . Также мы выбрали тип поля — поле вывода ( Field Type Output ). Причем значение в данном поле будет обновляться (изменяться) при изменении значения выбранного тега. Такого эффекта мы добились путем выбора частоты изменения Upon change в поле Update. Рис. 8 10
Источник: studfile.net
Siemens WinCC. Руководство по конфигурации. Том 1
W i n CC, SI MA T I C, SI N E C, ST E P являю тся торговыми м арками Si em en s .
Други е использованные в да нном ру ковод стве назв ани я мог у т быт ь то р говыми мар ками ; их
авторские права могут быт ь нарушены в случае их ис поль з о вани я треть ими сторо нами в ли ч ны х
( Во спрои зв ед ен ие , пер едача и ис польз ова ние да нного до к ум ент а
или его сод е р ж ани я не разр е шаетс я без п олу чения на то
докум ентально по дтвер жденных по лн омоч и й . Нару шение эти х
тр ебо ва ний влечет за собой воз мещение ущ е р б а . Мы с охра н яем
за соб ой все пра ва , в ч а стн ост и в сл у ч аях вы д а чи па тента и
ре гис тра ции товарных об ра зцов .)
( Со дер жание да нно г о ру к ово дства было пров е рен о на
соо тветствие прог р аммн ым и а ппара тным сре д ст в ам . Тем не
мен ее , возможны расхо ждения , в свя зи с чем мы не мож ем
га рантиро вать по лное соо тветс твие . Да нные , пр иведенны е в
н аст оя щ ем док у м ент е , рег ул ярн о под вер гаютс я про верке и
не обход им ые исправ ления вносятся в пос л еду ющ ие изда ния . Мы
бу де м бл аг од арн ы за вс е п редл ожения , на п ра вленны е на
улу чшение рук ово д ства .)
S ie m e ns AG 1 9 94 — 1 999
Все права защищ ен ы
Программа wincc инструкция по применению
ПЛАН ЛЕКЦИИ
2. Alarm Logging – служба сообщений
3. User Administrator – администратор пользователей
4. Text Library – поддержка различных языков
5. Report Designer – встроенный генератор отчетов
6. Global Scripts – подсистема обработки событий
7. Tag Logging – подсистема архивации параметров
8. Graphics Designer – графический редактор
9. Дополнительные опции WinCC
SCADA -система WinCC разработана компанией Siemens.
В настоящее время этот программный продукт занимает первое место в Европе среди SCADA -систем и третье место в мире. В 1999 году появилась пятая версия этой системы. Она базируется на операционных системах Windows 95/98/ NT , является открытой и масштабируемой.
Открытость WinCC поддерживается на всех уровнях работы системы за счет использования открытых интерфейсов и доступности внутренних структур.
Обмен данными с другими приложениями осуществляется при помощи механизмов DDE , OLE , ODBC / SQL , с контроллерами – при помощи ОРС. При отсутствии в WinCC нужного драйвера для выбранного ПЛК разработчик может создать свой драйвер, используя Channel Development Kit ( CDK ).
WinCC предлагает максимум возможностей разработчику для написания своих дополнений. Разработчик получает доступ к внутренним структурам, процедурам и функциям компонентов системы. Описание этих функций поставляется специально отдельной опцией Open Development Kit ( ODK ).
В WinCC реализована возможность просмотра состояния объекта через Internet с помощью WinCC Web Navigator Server .
Система WinCC может использоваться как в однопользовательском варианте, так и в клиент-серверном . К WinCC-серверу, принимающему данные с ПЛК, может быть подключено до 16 WinCC-клиентов. В WinCC 5.0 поддерживается до 6 серверов.
Набор опций системы WinCC определяется заказчиком. Установка отдельных опций требует дополнительных лицензий.
В основной комплект поставки WinCC входят следующие опции:
— Alarm Logging — для подготовки, отображения, квитирования и архивирования сообщений;
— User Administrator — для управления доступом к ресурсам WinCC ;
— Text Library — позволяет создавать библиотеку соответствий между словами для переключения языков;
— Report Designer — встроенный генератор отчетов;
— Global Scripts — редактор, с помощью которого можно писать С-функции для обработки событий;
— Tag Logging — система архивирования данных. Совместно с редактором предоставляются средства для табличного и графического отображения значений в базе данных;
— Graphics Designer — редактор для рисования мнемосхем.
Все редакторы запускаются из центрального приложения WinCC – Control Center . Control Center выполняет роль менеджера всех опций WinCC и является для них связующим звеном. Каждая опция состоит из системы разработки и системы исполнения.
2. Alarm Logging – служба сообщений
Данная служба предназначена для вывода сообщений о ходе контролируемого технологического процесса, подтверждения сообщений оператором и ведения архивов этих сообщений. Например, это могут быть сообщения о выходе параметров за установочные значения, сообщения о входе пользователей в систему и т.д.
Опция состоит из двух частей – системы разработки и системы исполнения. Система разработки служит для задания таких параметров сообщения, как условия их возникновения, тексты, цвета и т.д., а также для задания параметров архива сообщений. Система исполнения предназначена для вывода сообщений на экран и их архивирования во время работы WinCC –приложения в хронологическом порядке.
Каждое сообщение имеет блочную структуру. В сообщение могут входить системные блоки, блоки данных и блоки информации, определяемой пользователем. Системные блоки содержат такую информацию, как время, дата и номер сообщения; блоки данных – значения контролируемых параметров; блоки информации, определяемой пользователем – общую характеристику сообщения: текст сообщения, место возникновения неисправности и т.д.
Для каждого окна, предназначенного для отображения сообщений, может быть задан определенный фильтр, который позволяет отображать в окне только часть сообщений, например, относящихся к определенному участку технологического процесса.
Архивирование сообщений может происходить в режиме кольцевого буфера, когда указывается максимальное количество сообщений в архиве (до 10 000), и в случае переполнения буфера перезаписывается самое старое сообщение. Также для архивирования может быть использовано все доступное дисковое пространство.
3. User Administrator – администратор пользователей
Служба User Administrator предназначена для контроля прав доступа пользователей WinCC-приложения. Каждому пользователю могут быть присвоены определенные «уровни доступа». Максимально возможное количество уровней доступа 999.
При входе в любой WinCC-редактор, как в режиме конфигурирования, так и во время выполнения WinCC-приложения, проверяется зарегистрирован ли пользователь в системе и какие уровни доступа он имеет. Если пользователь не зарегистрирован , то он не имеет никаких прав. Если пользователь зарегистрирован, то проверяется соответствие его уровня доступа уровню доступа запрашиваемой функции. При различии в уровнях доступа функция не может быть вызвана.
4. Text Library – поддержка различных языков
Этот редактор предназначен для создания библиотеки соответствий слов или символов. Это необходимо когда текст может отображаться на двух или более языках. Если нужно, чтобы WinCC-приложение в процессе работы могло поддерживать, например, два языка – английский и русский, то этот редактор поможет в создании и использовании соответствий. Кроме того, Text Library хранит тексты сообщений, которые подготавливаются в Alarm Logging , то есть текст сообщений также может быть на разных языках.
5. Report Designer – встроенный генератор отчетов
Report Designer состоит из редактора схемы отчетов и системы генерации отчетов. Графический редактор схемы отчетов позволяет спроектировать вид отчета. В подготовке схемы отчета помогают готовые схемы.
Отчеты могут содержать как системную информацию (т.е. атрибуты конфигурации, данные о проекте), так и информацию из архивов (т.е. протоколы сообщений и измеряемые значения) в виде таблиц или графиков.
Для создания отчета используются динамические объекты, которые наполняются данными во время исполнения. Для вывода отчета необходимо задать, по какому событию начинать генерацию отчета и куда будет выводиться отчет. Генератор отчетов позволяет выбор следующих событий:
— по требованию пользователя;
— в заранее выбранное время;
Для организации вывода предлагаются следующие варианты:
— вывод на выбранный принтер;
6. Global Scripts – подсистема обработки событий
Global Scripts – это общее название для С-функций и обработчиков событий во всем WinCC -проекте. Различают следующие типы функций:
— Функции проекта – эти функции пишутся пользователем для конкретного проекта;
— Стандартные функции – содержат функции WinCC API , которые отсортированы по опциям;
— Внутренние функции – это наиболее часто используемые функции, которые позволяют динамически изменять и позиционировать изображение, принимать и изменять значения параметров. Внутренние функции также содержат стандартные функции языка С ;
— Обработчики событий – это функции, которые могут использовать все вышеперечисленные функции в теле своей программы. Обработчики событий срабатывают либо по изменению некоторого параметра либо через определенный промежуток времени. Кроме того, обработчики событий можно создавать внутри Graphics Designer для любого графического объекта (например, по нажатию клавиши клавиатуры или мыши на область объекта будет срабатывать определенный скрипт ).
7. Tag Logging – подсистема архивации параметров
Эта подсистема предназначена для создания оперативных и долговременных архивов. В WinCC существует три типа архивов:
— Process Value Archive – основной архив для регистрируемых параметров (тегов), позволяет в оперативный или долговременный архив с заданными методами архивирования;
— Compressed Value Archive – сжатый архив, базирующийся на Process Value Archive , содержит статистические данные за заданный промежуток времени и с заданным методом обработки;
— User Archive – позволяет создавать свои таблицы со своими полями и выполнять действия над ними из скриптов Global Scripts . Основное назначение User Archive – это подготовка рецептов. User Archive поставляется отдельной опцией WinCC .
8. Graphics Designer – графический редактор
Этот редактор предназначен для создания мнемосхем. Он содержит богатую библиотеку стандартных графических объектов, библиотеку Windows -компонентов – кнопок, списков и т.д., а также библиотеку сложных WinCC -объектов – полей вывода параметров, рисунков, создаваемых пользователем и т.д.
Для каждого объекта определен набор свойств, которые могут меняться во время выполнения приложения. В качестве примера можно привести следующие свойства: положение на экране, длина, ширина, шрифт, цвет шрифта, процент заполнения, цвет заполнения, мигание, частота мигания и т.д. Также для объекта определен набор событий, на которые этот объект может реагировать во время выполнения приложения.
Graphics Designer поддерживает технологию OLE 2.0, что позволяет встраивать в мнемосхемы компоненты ActiveX , разработанные пользователем.
9. Дополнительные опции WinCC
Для облегчения задач выполнения WinCC -проектов WinCC постоянно пополняется новыми опциями. Для версии WinCC 4.02 этот список состоит из следующих основных опций:
— Split Screen Manager – позволяет быстро создать шаблон WinCC -приложения для просмотра экранов WinCC -клиентов, подключенных к системе;
— Alarm Logging Wizard – программа для проектирования структуры строки сообщений, а также звуковых сигналов при выводе того или иного типа сообщений;
— Picture hierarchy – эта программа предлагает удобный просмотр картинок (созданных в Graphics Designer ) в виде структуры «дерево»;
— Life beat Monitoring – позволяет следить за состоянием соединений всех ПЛК, подключенных к системе;
— Tag Editor – программа используется для связи тегов с программой создания трендов в режиме исполнения;
— Time synchronization – программа синхронизации времени, обеспечивает формирование сообщений в одинаковом хронологическом порядке для всей системы;
— Chip Card – программа для поддержки авторизованного доступа к ресурсам WinCC с помощью пластиковых карт;
— Storage – программа, позволяющая перемещать данные, накопленные в долговременных архивах на другие накопители, а также удалять устаревшие данные с указанием времени или в зависимости от процента заполнения диска.
Источник: mc-plc.ru