XII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2020

SCADA WinCC фирмы Siemens – это достаточно известная, мощная система контроля и отображения параметров технологического процесса. В 1999 году вышла пятая версия данной системы. Фирма Siemens весьма тщательно отслеживает все тенденции развития SCADA-систем, и эти тенденции находят отражение в последних версиях WinCC. В настоящий момент WinCC поддерживает распределенную архитектуру проекта, что позволяет создавать многопользовательские системы с разделением функций между серверами. В качестве отдельной опции поставляется WinCC Web Navigator, позволяющий осуществлять доступ к данным АСУТП через Internet/Intranet, и представляющий собой “легковесного клиента”. Стала возможной разработка единого проекта для нижнего и верхнего уровней АСУТП (для контроллеров и операторских станций). WinCC поставляется с огромным количеством библиотек объектов визуализации самого разного назначения, начиная с изображений выключателей и вентилей, и заканчивая готовыми ActiveX объектами для работы со стандартными устройствами, такими как ПИД-регулятор, реверсивный мотор и др. Существует мнение о том, что система WinCC предназначена для использования исключительно с контроллерами фирмы Siemens. Такое представление абсолютно неверно. Система WinCC способна к интеграции как на верхнем, так и на нижнем уровне. WinCC поставляется с набором драйверов для обмена по сети Profibus, Modbus и др. WinCC поддерживает технологию OPC (OLE for Process Control), причем может выступать и в качестве OPC-клиента, и в качестве OPC-сервера.

Рис. 1. Основные механизмы обеспечения открытости WinCC

На уровне менеджера данных WinCC возможен обмен переменными с приложениями Windows (Excel, Word, приложения пользователя и др.). Для этого используются стандартные интерфейсы DDE и OLE. Все данные WinCC, в том числе все настройки проекта, список тегов вместе с адресами, список архивов, настройки архивации, а также сами архивы значений параметров и аварийные сообщения – вся эта информация хранится в таблицах СУБД Sybase, и любое Windows-приложение может получить к ней доступ через ODBC драйвер. Кроме того, WinCC предоставляет свой API, интерфейс для программирования. Фирма Siemens поставляет предназначенный для разработчиков пакет ODK (Open Developer’s Kit), представляющий собой структурированную систему справки по функциям и структурам данных WinCC, набор *.H-файлов и библиотек, а также примеры программ на Visual C++. WinCC имеет модульную структуру, и каждый из ее модулей (например, графический редактор, система архивации, служба аварийных сообщений) состоит из двух компонент: CS (configuration system) и RT (runtime). В соответствии с этим пакет ODK жестко структурирован. Функции сгруппированы по принадлежности к модулям WinCC. Причем для программиста открыто практически все – любое действие, которое можно выполнить стандартными средствами WinCC, можно сделать и извне посредством вызова требуемых функций. Можно получать/записывать значения тегов, изменять размер, цвет и положение графических объектов, отображать тренды различных параметров и т.д. Функции ODK могут вызываться из скриптов, внешних программ и библиотек DLL. Набор коммуникационных драйверов WinCC может быть расширен разработчиком. Пакет CDK (Channel Developer’s Kit) предназначен для этих целей. Он включает в себя документацию, спецификацию на коммуникационные DLL, *.H-файлы, библиотеки и примеры на языке Visual C++. Коммуникационная DLL просто должна экспортировать заданный набор функций, позволяющих WinCC работать с нестандартным оборудованием. В скриптах (сценариях) WinCC используется язык программирования ANSI C. Для случаев, когда средств данного языка не достаточно для каких-либо целей (например, для реализации многопоточной обработки), существует возможность вызова из скриптов функций внешних библиотек DLL, написанных на языке Delphi или Visual C++ и реализующих требуемую функциональность. Графический редактор WinCC содержит ActiveX-контейнер, позволяющий использовать на формах объекты ActiveX. Возможно использование объектов, реализованных другими фирмами, стандартных ActiveX-объектов WinCC, а также объектов собственной разработки. Для наиболее удобной разработки ActiveX-объектов, предназначенных для использования в проекте WinCC, поставляется пакет IndustrialX, являющийся надстройкой над средой разработки Visual Basic.

Рис. 2. Система быстрой архивации

Система визуализации технологических параметров насосной станции оборотной воды, участка хвостового хозяйства ОФ №14, призвана улучшить качество производственных процессов. Происходит это за счет постоянного, непрерывного контроля над основным оборудованием участка - насосы и двигатели. Данные мониторинга передаются и записываются в архив. На основании архива формируются отчеты, графики, проводится анализ и планирование производства. По каждому измеряемому параметру система формирует аварийные и предупредительные сообщения в реальном времени.

Рис. 3. Визуализация технологического процесса

Проект построен на базе модульного контроллера серии S7-300 фирмы Siemens. За обработку всей поступающей информации и отправки тэгов на верхний уровень отвечает контроллер CPU 315-2 DP. В шкафу управления, для ввода аналоговых сигналов, установлены 8 разрядные модули SM 331. Для считывания состояний работы насосов предусмотрен дискретный, 16 канальный, модуль SM 321. Выводы управляющих сигналов для световой и звуковой сигнализации реализованы через релейный модуль SM 322. Передача информации в существующую сеть фабрики происходит посредством радиоканала. Сначала трафик с маломощных радиоточек PowerBeam M5 передается со здания НСОВ на здание АБК УХХ. Далее с АБК на главный корпус фабрики через мощный радиорелейный мост airFiber 24 в Ethernet-сеть. Суммарная скорость канала не превышает 2-4 мбит\с.

Список литературы:

1. SIMATIC WinCC. URL: http://www.ste.ru/siemens/wincc.html (дата обращения: 09.01.2020).

2. Матул Г.А., Семёнов А.С. К вопросу о комплексной автоматизации открытых горных работ в алмазодобывающей промышленности // Естественные и технические науки. 2016. № 12 (102). С. 265-268.

3. Семёнов А.С., Матул Г.А. Автоматизация открытых горных работ и её перспективы // Молодежь в науке: Новые аргументы : сборник научных работ V-го международного молодежного конкурса (Россия, г. Липецк, 10 ноября 2016 г.). Часть I / Отв. ред. А.В. Горбенко. – Липецк : Научное партнерство «Аргумент», 2016. – С. 172-175.

4. Волотковский А.А., Семёнов А.С. Автоматизация системы управления перемещением при использовании функции скорости (на примере транспортировки стекла) // Материалы XI Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум» (Москва, 15-20 февраля 2019 г.). URL : https://scienceforum.ru/2019/article/2018017525 (дата обращения: 26.03.2019 ).

5. Волотковский А.А., Семёнов А.С. Повышение надежности системы оперативного управления качеством продукции // Материалы X Международной студенческой электронной научной конференции «Студенческий научный форум» (Москва, 15-20 февраля 2018 г.). URL: http://www.scienceforum.ru/2018/3000/5108 (дата обращения: 15.04.2018).

6. Бебихов Ю.В., Егоров А.Н., Семёнов А.С. Автоматизация технологических и производственных процессов : учебное пособие. – М.: Издательство «Перо», 2019. – 102 с.