Siemens WinCC Оптимальная визуализация процессов Описание системы V6

Подождите немного. Документ загружается.

Siemens AG, A&D PT1 BD, М. Барон Описание системы WinCC V6

Последняя редакция 12.09.03

Страница 11 из 22

4.2.6 OLE для управления процессом – для связи с процессом при ис-

пользовании внешних средств

OPC как стандарт

Решения автоматизации требуют объединения множества различных компонентов:

аппаратные средства, например, контроллеры, накопители, датчики, а также приложе-

ния, например, для операторского контроля и управления или для управления данны-

ми процесса. Комбинация устройств и приложений от разных производителей в одном

решении автоматизации часто приводит к различным проблемам. OPC является уни-

версальной процедурой, которая позволяет приложениям Windows обращаться к дан-

ным процесса. Это упрощает использование в одной системе устройств и приложений

от разных производителей.

OPC Foundation [Фонд OPC] был основан специально для того, чтобы устанавливать и

поддерживать стандарт OPC интерфейса на должном уровне путем его обновления.

Фонд поддерживается 300 ведущими компаниями в индустрии автоматизации, включая

Siemens. Microsoft гарантирует совместимость стандарта с Windows.

В своем современном виде OPC (OLE for Process Control [OLE для управления процес-

сом]) базируется на модели компонентных объектов Microsoft COM (Component Object

Model). В настоящее время в процессе разработки находятся расширения OPC для

XML. Объекты COM могут свободно распределятся в сети, клиенты имеют доступ с

помощью распределенной модели компонентных объектов DCOM (Distributed COM).

SIMATIC WinCC как OPC сервер и клиент

SIMATIC WinCC совместима с OPC; что означает, что WinCC сертифицирована в соот-

ветствии со стандартами/спецификациями OPC Foundation [Фонда OPC]. Встроенный

OPC DA сервер предоставляет в распоряжение текущие данные процесса другим

OPC-совместимым приложениям, например, MS Excel или IndustrialDataBridge для

дальнейшей обработки. Это означает, что:

• многочисленные клиенты могут обращаться к данным параллельно;

• клиенты могут подключаться/отключаться, когда система находится в режиме ис-

полнения;

• данные могут пересылаться клиентам при их изменении

OPC DA сервер также может использоваться для связи OPC клиентов с резервирован-

ными системами WinCC.

В качестве OPC клиента SIMATIC WinCC может локально или через сеть получать

данные от других OPC серверов. Кроме того, существует возможность параллельного

обращения к нескольким серверам. Для упрощения процесса проектирования можно с

помощью браузера просматривать сеть на предмет доступных в сети OPC серверов.

Кроме того, на этих серверах можно также непосредственно выбирать переменные.

Доступ к архивным данным WinCC может осуществляться с помощью OPC HDA

(Historical Data Access [Доступ к историческим данным]). В качестве HDA сервера сис-

тема WinCC предоставляет данные архивов WinCC другим приложениям. OPC клиент

(например, система формирования отчетов) может путем ввода начального и конечно-

го времени определить временной интервал и таким образом выбрать данные, кото-

рые должны быть переданы. Помимо этого клиент может сформировать запрос уже

адаптированных данных HDA сервера, то есть автоматически запустить процесс сжа-

тия/обработки данных перед их передачей.

В OPC A&E система отображает сообщения WinCC и, вместе со всеми, помещаемыми

в сообщения значениями процесса, передает их всем подписчикам, то есть, пользова-

Siemens AG, A&D PT1 BD, М. Барон Описание системы WinCC V6

Последняя редакция 12.09.03

Страница 12 из 22

телям, сформировавшим запросы, на уровне управления производством и предпри-

ятием. Благодаря механизмам фильтрации и подписки-формирования запросов поль-

зователей, система передает только выборочные или измененные данные. При этом

возможно квитирование сообщений на уровне MES [Автоматизированная система

управления производством] или ERP [Планирование ресурсов предприятий].

OPC HDA и OPC A&E являются компонентами дополнительного пакета

WinCC/Connectivity Pack.

Siemens AG, A&D PT1 BD, М. Барон Описание системы WinCC V6

Последняя редакция 12.09.03

Страница 13 из 22

4.3. Согласованная масштабируемость

Вообще говоря, никто никогда не создает таких решений автоматизации или ИТ, кото-

рые будут оставаться неизменными на протяжении всего срока своей службы. Скорее

напротив, они подвергаются последовательным изменениям, которые внедряются шаг

за шагом. Такие изменения включают модернизацию отдельных участков производст-

ва, расширение предприятия на базе уже существующих линий, внедрение централи-

зованного контроля всей установки или различных подразделений компании и оптими-

зацию процесса.

Чтобы успешно справиться с растущими требованиями, должны существовать воз-

можность расширения системы визуализации в любое время без потерь первоначаль-

ных капиталовложений в результате полной реконфигурации. Это означает, что безо-

пасность капиталовложений является ключевым фактором. В связи с этим SIMATIC

WinCC позволяет масштабировать конфигурации в соответствии с растущими требо-

ваниями, начиная от однопользовательских систем до конфигураций клиент-сервер с

встроенным сервером исторических архивов (Historian) и распределенными оператор-

скими станциями в сети Web.

От однопользовательской системы до распределенного клиент-серверного ре-

шения

Термин “масштабируемость” означает, что система позволяет с помощью пакетов

Powerpacks наращивать количество тегов в проекте в соответствии с данными требо-

ваниями – и, в общем, такая модернизация системы не обойдется дороже, чем изна-

чальное приобретение расширенной версии системы.

Опция Server позволяет в любое время расширять однопользовательские системы

путем установки скоординированных операторских станций. Наращивая систему таким

образом, вы можете использовать до 12 WinCC серверов и 32 клиентов WinCC для

каждого сервера в последующих конфигурациях установки. При этом систему с не-

сколькими серверами можно конфигурировать как распределенную систему. Распре-

деление всего приложения или отдельных задач между несколькими серверами по-

зволяет улучшить рабочие характеристики, снять нагрузку с отдельных серверов и

обеспечить высокую эффективность. Такое распределение также позволяет учесть

топологию установки.

Клиент WinCC и серверы WinCC с распределением функций между серверами

Полный обзор всей установки может быть получен с помощью клиента WinCC, который

имеет доступ к данным различных серверов проекта и обеспечивает обзор кадров изо-

Siemens AG, A&D PT1 BD, М. Барон Описание системы WinCC V6

Последняя редакция 12.09.03

Страница 14 из 22

бражений и данных различных проектов на серверах в одно и то же время. Такие кли-

енты могут даже использоваться для проектирования в режиме online. Для них можно

сконфигурировать общие сообщения или представление архивов разных серверов в

виде трендов.

Siemens AG, A&D PT1 BD, М. Барон Описание системы WinCC V6

Последняя редакция 12.09.03

Страница 15 из 22

Управление и контроль без границ

Существует возможность расширения проекта за пределы локальной сети предпри-

ятия (LAN). При этом неважно, требуется ли дистанционный контроль отдельных час-

тей установки от случая к случаю (например, установки по очистке сточных вод или в

диспетчерских системах станции) или постоянный доступ к текущей или архивной ин-

формации процесса (например, для статистических оценок) из любой точки, в которой

вы находитесь.

Опция WinCC/Web Navigator позволяет осуществлять управление и контроль через

Web – обычно без необходимости внесения изменений в проект. Для того чтобы орга-

низовать концентратор данных, можно сконфигурировать Web-сервер на любом

SCADA- клиенте. При этом Web-клиент, связанный с этим Web-сервером сможет

иметь доступ к проектам всех (резервированных) Web-серверов (до 12), относящихся

к установке, из любой точки мира.

Сведения о действиях пользователей операторских станций, подключенных через

Web, помещаются в архивы данных этой станции. Различные уровни доступа регули-

руют права доступа, которые имеют различные пользователи. Кроме того, система

поддерживает общие механизмы безопасности для работы через Интернет.

Использование технологий Тонкий клиент (Thin client) сделало возможным включе-

ние в систему устойчивых локальных узлов (например, SIMATIC MP370 с опцией Thin-

Client/MP) и мобильных клиентов PDA (Personal Digital Assistant) - карманные компью-

теры специализированного назначения под управлением Windows CE. Конфигурации

такого типа предъявляют минимальные требования к аппаратному обеспечению, по-

скольку само приложение исполняется на терминальном сервере.

WinCC серверы и SCADA клиенты в качестве Web серверов для различных клиентов

сети

Высокая надежность благодаря конфигурациям с резервированием

Siemens AG, A&D PT1 BD, М. Барон Описание системы WinCC V6

Последняя редакция 12.09.03

Страница 16 из 22

В тех случаях, когда предъявляются высокие требования к работоспособности (мини-

мизация времени простоя), надежность системы WinCC обеспечивается следующим

образом:

• Резервирование сервера с помощью опции WinCC/Redundancy [резервирование]

• Резервирование связи с процессом

4.4. Встроенный исторический архив (Historian)

для архивирования данных процесса и цен-

трализованного обмена информацией

В систему SIMATIC WinCC включен мощный масштабируемый Исторический архив

(Historian), выполненный на базе Microsoft SQL Server 2000 в базовой системе. Теперь

пользователям предоставляется рад возможностей таких как: высокоэффективное ар-

хивирование текущих данных и событий процесса, долговременное архивирование с

высокой степенью сжатия данных, функция резервирования и централизованный об-

мен информацией с помощью единого сервера исторических архивов (Historian) всей

компании.

Архивирование ...

• архивирование данных процесса;

• долговременное архивирование с механизмами сжатия/обработки данных и ре-

зервными копиями архивов;

• использование центрального (резервированного) сервера архивов.

Данные и события процесса архивируются в архивы значений процесса, архивы ава-

рийных сообщений и архивы пользователя с высокими уровнями производитель-

ности до 10000 значений и 100 сообщений в секунду. Эффективные механизмы сжа-

тия/обработки позволяют снизить размер требуемой памяти. Существует возможность

экспорта отдельных законченных архивов (например, недельного архива) на сервер

долговременных архивов (сервер резервных копий) (см. главу 2.2.6.).

В качестве источников данных можно использовать до 11 WinCC-серверов, удален-

ных OPC DA-серверов или удаленных баз данных. Если на вашем предприятии предъ-

являются высокие требования к работоспособности, вы можете создать решения с ре-

зервированием, используя резервированные WinCC-серверы, серверы архивов и ре-

зервных копий.

В базовой системе WinCC можете создать до 512 архивных переменных. Пакеты

Powerpacks позволяют увеличить количество тегов до 80,000.

... и оценка

Данные из архивов WinCC (Historian) можно отображать в виде кадров изображений

процесса с помощью встроенных объектов WinCC Trend Control [Окно отображения

трендов] или WinCC Alarm Control [Окно отображения аварийных сообщений]. Можно

также использовать специальные инструментальные средства опций WinCC (напри-

мер, WinCC/Dat@Monitor или SIMATIC IT PPA) и дополнения WinCC (например, PM

Analyze). Это позволяет системе поддерживать большое количество различных клиен-

тов. Среди них:

• WinCC SCADA клиенты для решения задач управления и контроля (и проектирова-

ния);

• WinCC Web клиенты с полным набором функциональных возможностей контроля и

управления через Web;

• WinCC/Dat@Monitor клиенты (для текущего просмотра процесса с использованием

MS Internet Explorer и ведения статистики с использованием MS Excel);

Siemens AG, A&D PT1 BD, М. Барон Описание системы WinCC V6

Последняя редакция 12.09.03

Страница 17 из 22

• клиенты анализа (PM Analyze) для определения возможности оптимизации;

• любые приложения-клиенты, имеющие доступ к текущим или архивным данным

(например, с помощью OPC или WinCC OLE DB)

Исторический архив (Historian) WinCC – архивирование данных процесса и обмен ин-

формацией

Siemens AG, A&D PT1 BD, М. Барон Описание системы WinCC V6

Последняя редакция 12.09.03

Страница 18 из 22

4.5. Платформа для ИТ и бизнес интеграции

Вертикальная и горизонтальная интеграция

Каждая компания нуждается в представлении сложных бизнес процессов в виде адек-

ватной модели программного обеспечения с целью достижения оптимальной произ-

водительности и качества. Термин ИТ и бизнес интеграция обозначает такой подход

к горизонтальной и вертикальной интеграции процессов в компании, при котором

информация различного содержания распределяется между ИТ-решениями, исполь-

зуемыми в различных областях.

Этими ИТ-решениями могут быть приложения из областей ERP

(Enterprise Resource Planning [Планирование ресурсов в мас-

штабе предприятия]: управление финансами и заказами, логи-

стика), MES (Manufacturing Execution System [Производственные

исполняющие системы]: управление производством с системой

слежения Track & Trace, анализ и оптимизация производитель-

ности, техническое обслуживание, управление документооборо-

том, управление лабораторно-информационными системами и

качеством) и Систем управления (Автоматизация: визуализация, контроль).

В этой связи поток информации должен проходить не только в горизонтальном на-

правлении, то есть между приложениями одного уровня, но и в вертикальном, то есть

через все уровни. Например, для менеджера по планированию производства (англ.

Production Planning Manager), который разрабатывает планы работ, существенно важ-

но связать между собой следующие источники информации:

• текущие уровни заказов (Enterprise Resource Planning System [Система планирова-

ния ресурсов предприятия];

• текущие уровни материально-производственных запасов (MES – система управле-

ния информацией на предприятии);

• планируемые циклы ожидания/ работоспособность установки (MES – система

управления техническим обслуживанием установки);

• текущая работоспособность установки и производственная ситуация (визуализация

SCADA).

Таким образом, бесконечный поток информации не ограничивается пределами компа-

нии. Он распространяется и на компании, участвующие в последующей и предвари-

тельной стадиях производства, как в случае, например, с поставщиками комплектую-

щих к автомобилю (Supply Chain Management [Управление цепочками поставок]). Не-

обходимость такого обмена информацией еще больше имеет отношение компаниям,

имеющих много филиалов в различных регионах.

Решающим фактором, влияющим на то, как просто и быстро вы можете осуществить

ИТ и бизнес интеграцию в компании является пространство приложений, которые спо-

собствуют достижению этой цели с помощью:

• унифицированного хранения данных;

• встроенных стандартных интерфейсов;

• согласованной обработки всех данных.

Для того чтобы отвечать потребностям компании в будущем, для решений такого типа

существенно важными являются возможности расширения и масштабирования.

Siemens AG, A&D PT1 BD, М. Барон Описание системы WinCC V6

Последняя редакция 12.09.03

Страница 19 из 22

ИТ и бизнес интеграция – горизонтальная и вертикальная интеграция

Подходы к интеграции

Сегодня на рынке существует два различных подхода к интеграции.

Первый подход поддерживает структуру (англ. framework), которую приложения мо-

гут использовать для обмена определенными данными. Это решение особенно подхо-

дит в тех случаях, когда зависимость между существующим ландшафтом автоматиза-

ции и инфраструктурой ИТ относительно низка. Такая структура представляет собой

центр для обмена информацией в пределах всей компании. При этом вы можете опре-

делить данные одного приложения, соответствующие запросу другого, что гарантирует

передачу только той информации, которая имеет отношение к соответствующему при-

ложению. В свою очередь, это приводит к тому, что общее количество передач данных

сведено к минимуму.

Этот подход предполагает создание адаптеров, которые связывают функциональные

модули со структурой (framework), что обеспечивает широкие возможности, поскольку

настройка изменяющихся бизнес-процессов может производиться в процессе работы

системы, без необходимости непосредственно вручную вмешиваться в системы более

низкого уровня, (SCADA, ПЛК, базы данных). Система сама адаптируется к изменяю-

щейся среде.

Второй подход поддерживает интеграцию на основе баз данных. Это решение осо-

бенно подходит, если вы ищете платформу для интеграции в ландшафте автоматиза-

ции, который уже существует в вашей компании. При таком подходе все данные пред-

приятиях хранятся в централизованной стандартизированной базе данных, которая с

использованием механизмов защиты (управление транзакциями) предоставляет их

всем приложениям с помощью стандартных интерфейсов. Значительным преимущест-

вом такого подхода является то, что, как правило, в компании основные данные уже

организованы в базах данных, и уже имеется соответствующая инфраструктура и опыт

использования ИТ. База данных такого типа является идеальным местом для обмена

данными в компании, так как системы, имеющие к ней доступ, могут работать незави-

симо друг от друга с соответствующим блоком данных. Это также упрощает объедине-

ние систем на базе Windows и UNIX.

Siemens AG, A&D PT1 BD, М. Барон Описание системы WinCC V6

Последняя редакция 12.09.03

Страница 20 из 22

Для того чтобы связывать системы реального времени этот подход требует специаль-

но настроенные базы данных, известные как Enterprise Historian [Исторический ар-

хив всего предприятия]. Такие базы данных позволяют получать и архивировать ты-

сячи значений в секунду. Подобно тому, как ERP решения в настоящее время все

больше и больше распространяются в области MES с тенденцией установления связи

с уровнем автоматизации, в этой обрасти растет и применение решений автоматиза-

ции – в частности SCADA систем, предлагающих интерфейсы связи с системами ERP.

SCADA системы, встроенные в уровень автоматизации, обеспечивают возможность

идеального информационного обмена для бизнес интеграции. Они имеют прямой дос-

туп ко всем данным нижнего уровня, поскольку управляют образом процесса. Кроме

того, SCADA системы получают данные из внешних баз данных и других приложений.

В то же время, они обрабатывают и группируют эти данные, что предотвращает некон-

тролируемую перегрузку ИТ систем высшего уровня ненужной информацией. В этом

отношении, SCADA системы являются идеальным источником соответствующих дан-

ных для уровня автоматизации, кроме того, они предлагают пути предоставления этой

информации другим пользователям и приложениям с помощью стандартных интер-

фейсов – где угодно и когда угодно!

Решение на основе WinCC

SIMATIC WinCC поддерживает подход на основе баз данных, характеризуемый сле-

дующими особенностями:

• использование стандартной базы данных Microsoft SQL Server 2000 в качестве цен-

трального Исторического архива (Historian) и средства обмена информацией;

• разработана для использования в промышленных условиях (пропускная способ-

ность, технические характеристики производительности, резервирование);

• долговременное архивирование с функцией сжатия/обработки данных и механиз-

мом создания резервных копий;

• поддержка различных, масштабируемых конфигураций;

• возможности анализа и оценки с использованием различных клиентов и инструмен-

тальных средств;

• интеграция в приложения, охватывающие всю компанию, благодаря открытым ин-

терфейсам

Система собирает, агрегирует и архивирует данные от других серверов SIMATIC

WinCC, связанных с контроллерами, от других приложений с помощью стандартных

интерфейсов, например, OPC, или из других баз данных. Объединение SCADA и Исто-

рического архива (Historian) в одном приложении также означает, что вам нужно полу-

чить данные из информационных источников только один раз. Это приводит к сниже-

нию нагрузки на сеть и источники данных и к согласованности данных архива.

Встраивание Visual Basic в SIMATIC WinCC предоставляет возможность выбора друго-

го гибкого решения для доступа к базам данных и объектным моделям других прило-

жений, так же, как для анализа и оценки данных. Здесь принимается во внимание

спрос компаний на стандартизированные решения, которые бы развивались в соответ-

ствии с растущими требованиями.