Sterowniki programowalne GE Fanuc serii 90

Komputerowe Systemy Sterowania
Interfejs użytkownika UI,
interfejsy człowiek-maszyna
(MMI, HMI) ,
systemy SCADA
dr inż. Jarosław Tarnawski,
Plan wykładu


Definicje UI, MMI, HMI, SCADA,
Zadania SCADA








Sterowanie nadzorcze
Akwizycja danych
Prezentowanie danych
Archiwizacja
Raporty
Alarmy
Udostępnianie danych
Kontrola dostępu
Plan wykładu

Dostarczanie danych do SCADA








Własne wbudowane mechanizmy
ODBC/ SQL
DDE/NetDDE
OPC
Bazy danych
Programy wspomagające produkcję
Udostępnianie w internecie
Przegląd dostępnych na rynku rozwiązań
Interfejs użytkownika
Wymuszony przez projektanta sposób
współpracy użytkownika z obiektem np.




maszyną,
urządzeniem,
programem komputerowym
systemem
składający się ze sposobu prezentowania
stanu obiektu oraz metod, sposobów
oddziaływania na stan tego obiektu
nazywany jest interfejsem użytkownika
(ang. User Interface -UI)
Realizacja interfejsu
użytkownika

Zastosowany UI ma wpływ na:







możliwości obserwacji stanu obiektu
(dokładność, sposób prezentowania danych)
możliwości oddziaływania na obiekt
(ciągły, dyskretny, )
Łatwość/trudność współpracy, obsługi
Komfort, ergonomię pracy
Dostępność (specjaliści, masowy dostęp)
Czas konieczny na zapoznanie się z obsługą
Czas reakcji
Przykłady interfejsu
użytkownika

Termometr (wyjściowe)


Zegarek (we, wy)



Wychylenie wskazówki, wyświetlacz cyfrowy
Pokrętło, przyciski do wprowadzania czasu
Samochód (we, wy)



wysokość słupa rtęci, wyświetlacz cyfrowy
Panel, wyświetlacz z informacją o stanie
pojazdu (prędkość, temp silnika, ilość paliwa)
Pedały, dźwignia biegów, przyciski
System operacyjny (we, wy)


Tekstowy DOS, Graficzny Windows
Klawiatura, mysz, tablet
Przykłady interfejsu
użytkownika

Telefony komórkowe

Sposoby informowania użytkownika
• Ekran
• Dźwięk
• Wibracje

Sposoby oddziaływania ze strony użytkownika
• Klawiatura
• Joy
• Sterowanie głosem
HMI, MMI


Termin UI w odniesieniu do urządzeń,
maszyn, komputerów nazywany często
jest interfejsem człowiek maszyna HMI
(ang. Human Machine Interface) lub MMI
(ang. Man Machine Interface)
HMI, MMI, UI to warstwa pośrednicząca w
komunikacji pomiędzy użytkownikiem
(człowiekiem) a pracą samej maszyny,
urządzenia
Rola HMI w automatyce

Automatyka to ogólnie dziedzina,
która zajmuje się ograniczaniem
udziału człowieka związanymi ze
sterowaniem różnymi obiektami

Po co zatem interfejs użytkownika w
zastosowaniach automatyki?
Rola HMI w automatyce
Prezentowanie stanu zmiennych
stanu, wielkości wyjściowych
 Nadzór nad prowadzeniem procesu
w sposób automatyczny
 Informacja o awarii urządzeń
 Informacja o zakłóceniach
 Wprowadzanie wartości zadanych

Realizacja HMI







diody,
wskaźniki wychylne,
wyświetlacze,
panele sterujące, operatorskie
tablice synoptyczne
rejestratory itd.
programowe aplikacje wizualizacyjne
prezentujące stan obiektu w postaci
graficznej – dobranej przez projektanta
SCADA


SCADA (ang. Supervisory Control and
Data Aquisition) czyli system sterowania
nadzorczego i akwizycji danych
Zadania








Zbieranie (akwizycja) danych procesowych
Realizacja warstwy sterowania nadrzędnego
Realizacja HMI
Archiwizacja danych
System alarmów
Raportowanie
Udostępnianie danych
Kontrola dostępu
Sterowanie warstwowe
SCADA
PLC
Wymiana danych ze SCADA


Własne wbudowane mechanizmy
Standardy




DDE / NetDDE (Dynamic Data Exchange)
OPC (OLE for Process Control)
ODBC / SQL (Open DataBase Conectivity)
Przeważnie korzysta się z serwera danych
(zewnętrznej aplikacji) wymieniającej dane ze
SCADA
Aplikacje SCADA
InTouch – Wonderware
 iFix – GE Fanuc (dawniej Intellution)






Wizcon Supervisor - Wizcon Systems
WinCC – Siemens
CitectSCADA - Citect
Lookout – National Instruments
Asix – ASKOM (PL)
Cechy aplikacji SCADA










Wymagania sprzętowe
Czy jest przyjazny dla użytkownika
Sposób tworzenia wykresów
Interfejs graficzny
Sposób tworzenia animacji
Praca w sieci i wersja językowa
Sposób komunikacji z urządzeniami
automatyki
Sposób tworzenia zmiennych i raportów
Zawartość bibliotek gotowych elementów
Sposób dołączania sterowników
Stacja operatorska
Urządzenie umożliwiające operatorowi
systemu śledzenie procesu
technologicznego oraz wpływanie na jego
przebieg (stacja operatorska nazywana
jest czasami stacją wizualizacyjną)
Przeznaczenie
 Ma umożliwić operatorowi kontakt z
systemem automatyki zainstalowanym na
obiekcie
Rola
 Powinna realizować zadania określone
skrótowo jako MMI i SCADA

Funkcje stacji
operatorskiej
Nadzór nad procesem
 Sterowanie przebiegiem procesu
(automatycznie lub przez operatora)


Wizualizacja zautomatyzowanego procesu
technologicznego (przemysłowego)
Możliwość wymiany danych z:
zakładowym systemem informatycznym
arkuszami kalkulacyjnymi
bazami danych
Miejsce stacji operatorskiej w
systemie automatyki


Przeznaczenie, rola, funkcje i zadania stacji
operatorskiej
Budowa (skład) stacji operatorskiej
sprzęt (hardware)
(komputer, drukarka, zasilacz awaryjny UPS, sieć/modem/radiomodem,
stacja archiwizacji danych, panele operatorskie, tablice synoptyczne)
oprogramowanie (software)
systemowe
narzędziowe
użytkowe (aplikacyjne)
Cechy systemu wizualizacji
otwarty
 elastyczny
 sieciowy
 zlokalizowany
 skalowalny (możliwość łatwej
rozbudowy)
 uaktualniany

Zadania systemu wizualizacji
Zainstalowany na obiekcie system wizualizacji, sterowania
i nadzoru nad przebiegiem procesu technologicznego
powinien zapewniać:








Komunikację ze sprzętem automatyki (np. ze
sterownikami PLC) oraz pewną i niezawodną pracę
Wizualizację procesu w czasie rzeczywistym (graficzne
przedstawienie przebiegu procesu)
Ingerencję w ten proces przez uprawnione osoby
Wszechstronną analizę wybranych parametrów procesu
Archiwizację danych i prezentację danych bieżących
(trendy) oraz raportowanie (dzienne i okresowe)
Generowanie komunikatów informacyjnych,
ostrzegawczych i alarmowych
Wymianę danych z innymi aplikacjami (np. arkuszami
kalkulacyjnymi i bazami danych)
Skalowalność (tzn. możliwość rozbudowy) systemu
sterowania
Wonderware InTouch







Tryb pracy Projektowanie (development)
Tryb pracy Wykonywanie (runtime)
Wiele opcji animacyjnych i graficznego
prezentowania stanu procesu
System alarmowania
Trendy historyczne i bieżące
Archiwizacja
Wymiana danych SQL, OPC, DDE
Oprogramowanie
towarzyszące InTouch
InSQL – przemysłowa baza danych
 InTrack, InBatch – wspomaganie
produkcji
 ActiveFactory – wspomaganie
raportowania
 SCADA Portal – ekrany InToucha
jako strony WWW
 QI Analyst – analiza statystyczna

Typy okien (InTouch)

Okno podmieniajace (replace) zastępuje każde okno,
którego dotyka pojawiając się na ekranie. Każde dotknięte
okno zostaje usunięte automatycznie z ekranu, a związane
z nim zmienne nie są więcej aktualizowane

Okno przykrywające (overlay) jest otwierane na
aktualnie otwartym oknie (oknach), z wyjątkiem okien
dominujących (popup). Gdy okno przykrywające zostaje
zamknięte, okno (okna) które były nim zasłonięte
pojawiają się ponownie

Okno dominujące (popup) jest podobne do okna
przykrywającego, ale zawsze pozostaje na wierzchu
wszystkich otwartych okien, nawet jeżeli zostanie wybrane
inne okno. Usunięcie okna dominującego zwykle wymaga
specjalnego polecenia ze strony użytkownika (np.
potwierdzenia alarmu)
Licencjonowanie





Prezentacja zmiennej procesowej,
wartości zadanej, progów alarmów itd.
wymaga zmiennych przechowujących
stan danej wielkości
Aplikacje SCADA licencjonowane są w
oparciu o liczbę zmiennych
Asix – 32 zmnienne – 1100PLN *
IFIX standard HMI Pack – 75 zmiennych – 2100PLN netto *
Zasady licencjonowania
Pakiety iFIX Standard HMI Pack dostępne są w wersjach na 75, 150, 300, 900 oraz
nieograniczoną (unlimited) liczbę zmiennych. Przy wyznaczaniu liczby
wykorzystywanych przez program zmiennych brane są tylko pod uwagę tzw.
zmienne zewnętrzne, czyli te, które mają możliwość wymiany danych ze
sterownikiem. Korzystny system licencjonowania zapewnia pełną ochronę
inwestycji. Zwiększenie liczby zmiennych lub rozszerzenie funkcjonalności o
dodatkowe opcje wiąże się tylko z koniecznością dopłaty różnicy ceny produktów.
* dane ze stron WWW producentów
Urządzenia mogące pełnić
rolę HMI (w oparciu o aplikacje wizualizacyjne)
Komputery stacjonarne
 Komputery przenośne
 Palmtopty (tzw. thin clients)
 Telefony komórkowe


Programowo realizowane przesyłanie
danych np. zdalny pulpit, strony
WWW bądź specjalizowane aplikacje
Projektowanie HMI






Oszacowanie liczby zmiennych
Dobranie odpowiedniego pakietu
Wybranie prezentowanych wielkości oraz
przyporządkowanie ich do poszczególnych
ekranów
Zasady dostępu i uprawnienia
Tryb alarmowania i raportowania
Sposoby prezentowania danych
(animacja, wartość chwilowa, trend)
Projektowanie HMI





Grupowanie: zbieranie informacji o
podobnej treści na jednym ekranie
Użyteczność i ważność: podanie
najistotniejszych informacji i dostęp do
głównych/najczęsciej używanych
wielkości w jednym miejscu
Spójność interfejsu
Kolor, wielkość, położenie informacji na
ekranie
Umiar – zbyt duża liczba szczegółów
powoduje nieczytelność
Projektowanie HMI
Iteracyjność
 Wrażenia wizualne są subiektywne!
 Uzgodnienia/odbiory częściowe
 Schematy kolorów interfejsu
