Конфигурирование и создание сигналов в ОРС сервере Infinity

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.

Основные сведения

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

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

Основные функции ОРС 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 анализе работы оборудования.

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

ПК

ОРС сервер

Драйвер ПЛК

Драйвер датчика

ОРС клиент

ОРС интерфейс

ПЛК

Датчик

Рис. 1. Схема взаимодействия прикладных программ и физических устройств через ОРС сервер на персональном компьютере

На рис. 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 ОРС сервера может быть как оборудование, так и программа (см. рис. 1). При этом метод взаимодействия сервера с аппаратурой стандартом не предусмотрен, и его реализация полностью возлагается на разработчика.

Программа OPC-клиент получает данные через интерфейс сервера и выполняет их комплексную обработку — использует для визуализации, строит графики, выводит на печать, ведет базу данных истории технологического процесса, и т.д.

Программы на разных ПК могут взаимодействовать по технологии ОРС через локальную сеть.

Программа работы

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?

 

Лабораторная работа №2

СОЗДАНИЕ ПРОСТЫХ ОБЪЕКТОВ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА В ПАКЕТЕ INFINITY HMI

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

Основные сведения

Одной из основных функций SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition – система диспетчерского контроля и сбора данных) является 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 человеко-машинного 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 получения 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 ОРС сервера 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.

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.

Программа работы

Запись данных в ОРС север

10. Запустите конфигуратор сервера и создайте в дереве сигналов в своей папке Work следующие сигналы:

Таблица 2

Имя сигнала	Тип
Control	Boolean
Value	Byte

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.

11.В рабочей области Infinity HMI создайте динамический объект «Кнопка» при помощи кнопки на панели «Динамика».

12. 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 (см. рис. 4).

Рис. 4. Настройка динамического объекта «Кнопка»

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

14. Войдите в режим исполнения проекта. Если все сделано правильно, то при нажатии на кнопку цвет созданного в п. 13 объекта будет меняться. Вернитесь в режим редактирования.

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

16. Войдите в режим исполнения проекта. Введите в окно «Значение параметра» любое число из диапазона от 0 до 255 (поскольку тип данных для Value задан как байт). Изменение сигнала Value проверьте с помощью тестового ОРС клиента.

2.2.3. Задание на самостоятельную работу

Создайте мнемосхему, имитирующую работу секундомера (циферблат с вращающейся секундной стрелкой), который запускается при нажатии кнопки. Результат продемонстрируйте преподавателю.

Сохраните созданные вами мнемосхемы, конфигурацию ОРС сервера и отключите сервер ввода-вывода Infinity.

Содержание отчета

Отчет должен содержать цели лабораторной работы, мнемосхемы разработанных проектов, перечень и описание свойств графических объектов, использованных в мнемосхеме, перечень и описание созданных сигналов дерева конфигурации ОРС сервера, выводы по работе и ответы на контрольные вопросы.

2.4. Контрольные вопросы

1. Какие задачи решает человеко-машинный интерфейс SCADA систем?

2. По какому протоколу обмена взаимодействует Infinity HMI с ОРС сервером?

3. Может ли Infinity HMI взаимодействовать с ОРС серверами других производителей?

4. Перечислите динамические объекты Infinity HMI.

5. Опишите последовательность действия для привязки сигнала ОРС сервера к графическому объекту на мнемосхеме.

Лабораторная работа №3

Основные сведения

При разработке мнемосхем часто необходимо выполнить какие-либо операции над сигналами, поступающими из ОРС сервера. Основная часть вычислительных процедур, как правило, реализована в ОРС сервере, а часть может быть реализована в самой мнемосхеме.

Процедуры вычисления (или операции) в Infinity HMI представляют собой строку, начинающуюся с символов «x=». Пробелы между операндами и знаками операций в выражении игнорируются. В качестве операндов выражения могут выступать имена тегов, константы, локальные переменные и псевдонимы.

В выражениях могут быть использованы операции следующих категорий:

- арифметические: сложение (+), умножение (*), вычитание (-), деление (/) и деление по модулю (%).Операнды арифметических операций могут иметь любой числовой тип. Операция сложения может быть применена также к строкам. Пример: х= {{Infinity.OPCServer\Work.Value}} + 5.

- сравнения (условные): меньше (<), больше (>), меньше либо равно (<=), больше либо равно (>=), равно (==), не равно (!=). Пример: х={{Infinity.OPCServer\ Work.Value}} >= {{Infinity.OPCServer\ Work.Control}}.

- логические (булевские): И (&&), ИЛИ (||), НЕ (!).Логические операции выполняются над операндами булевского типа, результаты их выполнения также имеют булевский тип. Пример: х={{Infinity.OPCServer\ Work.Value }} && 15.

-

Рис. 5.

битовые: поразрядное И (&), поразрядное ИЛИ (||),поразрядное НЕ (~), поразрядное исключающее ИЛИ (^),побитовый сдвиг влево (Shl), побитовый сдвиг вправо (Shr). Битовые операции выполняются только над целочисленными операндами, результаты их выполнения также имеют целочисленный тип. х={{Infinity.OPCServer\ Work.Value}} | 8.

- функции: условие (if). тригонометрические (sin, cos, tan, asin, acos, atan), квадратный корень (sqrt), возведение в степень (pow) вычисление минимума (min), максимума (max) и др. Пример: х=if ({{Infinity.OPCServer\ Work.Control }}==1, 100,0). В случае если условие истинно, в х будет записано число 100, если ложно - 0.

Результат вычисления выражения может иметь один из следующих типов: целое число, булевское значение, вещественное число или строка символов.

Если результат выражения не может быть вычислен (например, log(0)=INF), то на экранной форме в режиме исполнения результат выражения отобразится звездочками на сером фоне (см. рис. 5).

Программа работы

Содержание отчета

Отчет должен содержать цели лабораторной работы, мнемосхемы разработанных проектов, перечень и описание свойств графических объектов, использованных в мнемосхеме, перечень и описание созданных сигналов дерева конфигурации ОРС сервера, выводы по работе и ответы на контрольные вопросы.

3.4. Контрольные вопросы

1. Какие задачи решает человеко-машинный интерфейс SCADA систем?

2. По какому протоколу обмена взаимодействует Infinity HMI с ОРС сервером?

3. Может ли Infinity HMI взаимодействовать с ОРС серверами других производителей?

4. Перечислите динамические объекты Infinity HMI.

5. Опишите последовательность действия для привязки сигнала ОРС сервера к графическому объекту на мнемосхеме.

Лабораторная работа №4

Основные сведения

При создании сложных мнемосхем требуется использовать большое количество сигналов ОРС сервера в выражениях, формулах и просто для задания динамики графическим объектам. Часть из этих сигналов носит вспомогательный характер, служит для промежуточных вычислений и не обязательно является отображением реально существующих сигналов, несущих информацию о ходе протекания технологического процесса. Часть сигналов многократно используются в экранных формах и для назначения динамики многим графическим объектам. Для облегчения разработки подобных мнемосхем служат локальные переменные и псевдонимы.

Локальная переменная – эта переменная, область видимости которой ограничена экранной формой, в которой она объявлена. Значения локальных переменных не могут передаваться в другие экранные формы и управляющие элементы ActiveX.

Псевдонимы (альтернативные имена) позволяют представить строку, являющейся частью или целым именем тега, посредством другой (обычно более короткой) строки.

Имя локальной переменной должно начинаться и заканчиваться двумя волнистыми линиями (тильдами): ~~Имя локальной переменной~~. Имя локальной переменной не может содержать символы ~,?, *, +. Регистр является значимым.

При вводе псевдонима при добавлении и изменении источников данных имя псевдонима следует заключать в двойные угловые скобки:<<Имя псевдонима>>. Также как и для локальных переменных, регистр в данном случае имеет значение.

Программа работы

Работа с псевдонимами

4. Создайте новую мнемосхему в Infinity HMI. Загрузите библиотеку символов Library_symbols.xml при помощи кнопки на панели инструментов «Рисование». Выберите категорию «Насосы» и графический объект «Насос (с динамикой)». Щелкните по нему два раза, вызвав свойства объекта.

5. Данный объект состоит из трех картинок, каждой из которых поставлен в соответствие псевдоним с заданной динамикой. Просмотреть псевдонимы можно нажав кнопку или через меню «Динамика»/«Редактирование псевдонимов…».

6. Создайте кнопку для управления насосом и привяжите ее к сигналу ОРС сервера Control, или создайте другой сигнал. Выделите насос и войдите в режим редактирования псевдонимов. В появившемся окне замените в каждой строке, имя переменной <<Pump>> на путь к сигналу Control ОРС сервера Infinity. Войдите в режим исполнения мнемосхемы и проверьте ее работу. При нажатии на кнопку насос должен менять свой цвет (зеленый – включен, желтый – отключен).

Рис. 8. Схема электрической цепи

7. Создайте новую мнемосхему, имитирующую замыкание электрической цепи с лампой (см. рис. 8). Для этого потребуется создать два графических объекта с динамикой – лампа и ключ. При создании этих объектов используйте псевдонимы.

8. Создадим динамический объект «Лампа». Нарисуйте два перечеркнутых круга с различной заливкой (например, серый и желтый). При помощи инструмента сгруппируйте их в один объект. Добавьте каждому эллипсу динамической действие «Скрыть/блокировать» и в окне задания переменной укажите псевдоним x=<<light>>. Для одного круга настройке динамической действия как «скрыть/блокировать, если False», а для другого «скрыть/блокировать, если True». Аналогично описанному выше способу создайте динамический объект «Ключ (с динамикой)».

9.Создайте свою библиотеку символов при помощи меню «Файл»/«Создать» в окне библиотеки символов . Переименуйте созданную по умолчанию категорию Layer1 в «Элементы электрической цепи». Сохраните созданные объекты в выбранную категорию. Для этого выделите на мнемосхеме графические элементы «Лампа» и «Ключ», откройте окно библиотеки символов и используйте меню «Правка»/«Добавить выделенные объекты». Задайте для библиотечных элементов соответствующие имена. Сохраните изменения.

10. Доделайте мнемосхему самостоятельно и продемонстрируйте результат ее работы преподавателю.

11. Сохраните созданные вами мнемосхемы, конфигурацию ОРС сервера и отключите сервер ввода-вывода Infinity.

Содержание отчета

Отчет должен содержать цели лабораторной работы, мнемосхемы разработанных проектов, перечень и описание свойств графических объектов, использованных в мнемосхеме, перечень и описание созданных сигналов дерева конфигурации ОРС сервера, локальных переменных и псевдонимов, выводы по работе и ответы на контрольные вопросы.

4.4. Контрольные вопросы

1. Что такое псевдонимы?

2. В чем преимущества применения в мнемосхемах псевдонимов и локальных переменных?

3. Какова область влияния локальной переменной?

4. Как будет выглядеть обращение к сигналу ОРС сервера Infinity Work.Control, если в мнемосхеме задан псевдоним <<Path>> определенный как Infinity.OPCServer\Work?

5. Могут ли псевдонимы быть операндами вычислительных выражений?

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5

Основные сведения

Индикаторы предназначены для отображения графических объектов выбранной группы, когда значения связанного источника данных равны заданным или находятся в установленных поддиапазонах.

Графические объекты группы, к которым применен данный тип динамики, отображаются в месте своего создания в рабочей области экранной формы, когда связанные источники данных находятся в заданном логическом состоянии Истина (TRUE) или Ложь (FALSE) для цифрового переключателя или когда значение связанного источника данных находится в пределах выбранного поддиапазона – для аналогового переключателя.

Если источники данных принимают противоположенное состояние, установленное во время создания индикатора, то это приводит к скрытию ранее отображаемого объекта. Количество источников данных равно количеству графических объектов в группе.

Динамические действия «Цифровой индикатор» и «Аналоговый индикатор» могут быть применены только к символу. В Infinity HMI символом называется объединение нескольких графических объектов, которое рассматривается как единое целое. В состав символа могут входить как графические примитивы, так и другие символы. Символы, так же, как и простые одиночные графические объекты, могут быть сохранены в библиотеке графических объектов с целью их многократного использования в различных документах.

К символу может быть применено еще одно динамическое действие – «Анимация». Каждый графический объект группы, к которой применен указанный тип динамики, рассматривается в виде кадра с заданным номером в последовательности отображения. Автоматическая смена кадров с заданным периодом осуществляется в режиме исполнения, когда связанный источник данных находится в выбранном логическом состоянии Истина (TRUE) или Ложь (FALSE). В случае, если в качестве источника данных используется переменная целочисленного или вещественного числа нулевое значение воспринимается как Ложь, а значение, отличное от нуля, как Истина.

Данное динамическое действие аналогично «Цифровому индикатору», но, в отличие от последнего, осуществляет смену "картинок" не в соответствии с изменением значения источника данных, а с определенной частотой по времени.

Программа работы

Содержание отчета

Отчет должен содержать цели лабораторной работы, мнемосхемы разработанных проектов, перечень и описание свойств и динамики графических объектов, использованных в мнемосхеме, перечень и описание созданных сигналов дерева конфигурации ОРС сервера, выводы по работе и ответы на контрольные вопросы.

5.4. Контрольные вопросы

1. Что понимается под Символом в пакете Infinity HMI?

2. В чем отличие принципов работы динамических действий «Анимация» и «Цифровой индикатор»?

3. Какие еще способы вы можете предложить для реализации динамики «Цифровой индикатор», исходя из изученного материала?

4. Может ли Символ быть кадром в анимации Infinity HMI?

5. Предложите способ запуска анимации сразу после перехода мнемосхемы в режим исполнения на примере пункта 5.2.3?

Список литературы

1. ИФУГ.91601-01 13 01-1.4. InfinityServer (версия 1.4). Сервер ввода/вывода. Руководство пользователя / ЗАО "ЭлеСи". Томск, 2007.

2. ИФУГ.91601-01 94 16-1.4. InfinityServer (версия 1.4). Модуль вычислений (Computation module). Руководство пользователя / ЗАО "ЭлеСи". Томск, 2007.

3. ИФУГ.91203-01 94 04-1.3. Программа отображения технологического процесса на графических мнемосхемах Infinity HMI (версия 1.3). Графические объекты. Руководство пользователя / ЗАО "ЭлеСи". Томск, 2006 г.

4. ИФУГ.91203-01 94 05-1.3. Программа отображения технологического процесса на графических мнемосхемах InfinityHMI (версия 1.3). Источники данных / ЗАО "ЭлеСи". Томск, 2006 г.

Содержание

Лабораторная работа №1. КОНФИГУРИРОВАНИЕ И СОЗДАНИЕ СИГНАЛОВ В ОРС СЕРВЕРЕ INFINITY.. 1

Лабораторная работа №2. СОЗДАНИЕ ПРОСТЫХ ОБЪЕКТОВ ЧЕЛОВЕКО-МАШИННОГО ИНТЕРФЕЙСА В ПАКЕТЕ INFINITY HMI. 5

Лабораторная работа №3. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ ПРИ СОЗДАНИИ МНЕМОСХЕМ В ПАКЕТЕ INFINITY HMI. 8

Лабораторная работа №4. ЛОКАЛЬНЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ И ПСЕВДОНИМЫ В INFINITY HMI. СОЗДАНИЕ БИБЛИОТЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.. 12

Лабораторная работа №5. АНИМАЦИЯ ГРАФИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ В INFINITY HMI. 14

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ... 18

СОДЕРЖАНИЕ.. 19

 

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

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.

Основные сведения

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

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

Основные функции ОРС 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 анализе работы оборудования.

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

ПК

ОРС сервер

Драйвер ПЛК

Драйвер датчика

ОРС клиент

ОРС интерфейс

ПЛК

Датчик

Рис. 1. Схема взаимодействия прикладных программ и физических устройств через ОРС сервер на персональном компьютере

На рис. 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 ОРС сервера может быть как оборудование, так и программа (см. рис. 1). При этом метод взаимодействия сервера с аппаратурой стандартом не предусмотрен, и его реализация полностью возлагается на разработчика.

Программа OPC-клиент получает данные через интерфейс сервера и выполняет их комплексную обработку — использует для визуализации, строит графики, выводит на печать, ведет базу данных истории технологического процесса, и т.д.

Программы на разных ПК могут взаимодействовать по технологии ОРС через локальную сеть.

Программа работы