Transcript SCADA HMI 1

Vizualizácia technologických procesov
a systémy SCADA / HMI
Ing. Ladislav Körösi
KASR, FEI STU
[email protected]
Úvod
Ergonomika
 ako ľudské schopnosti najlepšie využiť v prac. procese
 ako prac. prostredie nakonfigurovať a prispôsobiť človeku
 vedné odvetvia (fyzika, technika, fyziológia a psychológia)
Psychologické predpoklady
 zmyslové orgány (krátkodobá, dlhodobá pamäť)
 človek prijíma 1bilión bit/s ale iba 100 bit/s dokáže
spracovať (priveľa informácií vedie k malej akcieschopnosti
=> pozornosť sústredená len na časť údajov)
 Ľahšie zapamätanie si informácií pri ich vzťahu k už
existujúcim vedomostiam a znalostiam (informačné
jednotky)
SW pre man-machine interfejs 50-75% SW RS !
Vizualizácia technologických procesov


súčasť riadiacich systémov
podporný prostriedok v riadení a rozhodovaní
Vizualizácia je použitie teoretických, technických
programových a/alebo komunikačných prostriedkov pre
zviditeľňovanie definovaných (abstraktných alebo
reálnych) objektov.
Oblasti:
 vizualizácia techn. procesov a výrobných procesov –
operátor, supervízor, manažér
 vizualizácia údajov, vedomostí, programov
 automatizácia návrhu dizajnu výrobkov
 strojové videnie, virtuálna realita
Vizualizácia technologických procesov


Priemyselná vizualizácia je použitie teoretických, technických,
programových a/alebo komunikačných prostriedkov v
priemyselnom podniku pre zviditeľňovanie definovaných objektov
v automatizovaných častiach informačného a riadiaceho sytému
(IaRS)
Procesná vizualizácia je použitie teoretických, technických,
programových (aj inteligentných) a/alebo komunikačných
prostriedkov v priemyselnom podniku pre zviditeľňovanie
definovaných objektov týkajúcich sa technologického či
výrobného procesu, príp. ich automatického riadenia s cieľom
podpory rozhodovania a riadenia v reálnom čase v
automatizovaných častiach IaRS
Pri procesnej vizualizácii sa nejedná len o grafické
zobrazenie objektov, ale o všetky činnosti týkajúce sa ich
definovania, získania a spracovania.
Príklad – čerpacia stanica
Technologické zariadenie
Príklad – čerpacia stanica
Pohony
Príklad – čerpacia stanica
Zber údajov
Príklad – čerpacia stanica
Spracovanie údajov
Príklad – čerpacia stanica
Riadenie výkonu
Príklad – čerpacia stanica
Dialóg človek - stroj
Príklad – čerpacia stanica
Distribučný rozvod
Forma energie:



Elektrická
Pneumatická
Hydraulická
Príklad – čerpacia stanica
Procesná a riadiaca úroveň
Systémy SCADA / HMI
Vizualizačné systémy - systémy realizujúce vizualizáciu
procesov

Supervisory Control and Data Acquisition / Human Machine
Interface
 Supervízorové riadenie a zber údajov /
Rozhranie človek stroj
Prenáša informáciu od stroja k ľuďom, čo umožňuje riadenie,
monitorovanie a zaznamenávanie systému cez interfejs ako
obrázok, klávesnicu, ethernet, touchscreen, softvér atď.
„The HMI interface is where people and technology met“
Vizualizačné systémy
Pojmy - terminológia





Vizualizačný systém – synonymum pre anglickú skratku
SCADA/HMI
Technologický proces, technológia - proces (technika,
energie, materiály a postupy) spojitej alebo dávkovej
výroby.
Výrobný proces - proces (technika, energie, materiály a
postupy) kusovej výroby
Technologický systém, zariadenie (plant, facility, Anlage,
Verfahrentechnik) - súhrn všetkých technických
komponentov, prvkov, skupín, úsekov, ktorý slúži na
vykonanie technologických procesov
Úsek, sekcia - podsystém celkového technologického
systému, súhrn viacerých funkčne súvisiacích
komponentov. Názov úseku je obyčajne odvodený od jeho
technologického účelu, napr. príprava vody, destilácia,
absorpcia
Pojmy - terminológia
Technologická skupina (part of plant, Teilanlage) – časť
úseku, súhrn niekoľkých komponentov
 Komponent, prvok zariadenia (component, Anlageteil) jednotlivé samostatné časti technologického systému, napr.
agregát, stroj, prístroj ale aj materiál a energia
 Riadiaca technika – súhrn všetkých technických obvodov,
skupín, sekcií určených na riadenie, reguláciu
 Používateľské rozhranie (user interface) - súhrnný pojem
pre všetky objekty s ich sledovateľnými akciami a
reakciami, ktoré slúžia na komunikáciu s používateľom.
Typickými komponentmi používateľského rozhrania sú
signalizačné prístroje a nastavovacie prvky ale aj
obrazovka monitora a klávesnica. Typickou akciou je
vyžiadanie údajov od používateľa (napr. prístupového
hesla). Typickou reakciou systému je napr. neprijatie
chybných údajov

Pojmy - terminológia





Identifikátor premennej, údaju (tag) – označenie
premennej, údaju najčastejšie priamo získaného z
technologického procesu
Trend (trend) - vizualizácia priebehov hodnôt premenných
najmä vzhľadom na časovú os vo forme postupnosti bodov
alebo čiar
Konfigurácia - činnosť, pri ktorej sa prispôsobuje určitý
riadiaci systém na realizáciu konkrétnych úloh tým
spôsobom, že jednotlivé moduly (aj softvérové) riadiaceho
systému sa vyberajú, zoraďujú a spájajú tak, aby sa
vytvorila funkčná jednotka
Správa (message) – hlásenie o vzniku udalosti
Supervízne riadenie (supervisory control) - vzdialené
nastavovanie hodnôt a odoslanie riadiacich informácií,
povelov
Pojmy - terminológia
Udalosť (event) – zmena, prechod z jedného diskrétneho
stavu do iného stavu
 Operátorský panel (riadiaci panel, pole, faceplate) - panel,
na ktorom sú umiestnené všetky zobrazovače a ovládače,
potrebné na obsluhu riadiaceho systému. Tieto panely
vznikli v konvenčnej technike, kde boli čelné tabule
porozdeľované ukazovateľmi a ovládačmi. Riadenie
procesu sa robilo mechanicky pomocou prístrojov, ktoré
mohli byť oddelene zabudované do pultov
 Objekt HMI – ľubovoľná entita nachádzajúca sa v
používateľskom rozhraní, napr. obrazovka, okno, symbol,
pohľad, obraz, operátorský panel, prvok obrazu, hásenie,
trend
 Inštrumentálna technika – súhrn senzorov a akčných
členov

Pojmy – terminológia
Hierarchia techniky technologického procesu
Pojmy – terminológia
Hierarchia riadiacej techniky
Ukážky HMI od Allen-Bradley
PanelView Plus

Multi-vendor communications
 Podpora trendov
 Data log
 Priame prezeranie adries RS Logix-u 5000 za pomoci RS
Studio
Ukážky HMI od Allen-Bradley
VersaView CE
Okamžité zastavenie
 Integrovaný HMI softvér (RSView Machine Edition)
 Podpora viacerých aplikácii

Ukážky HMI od Allen-Bradley
PanelView Standard





Alarmovanie
Komunikácia cez EtherNet/IP
Odolnosť
ATA PC memory card
Bezpečnosť (heslá)
Ukážky HMI od Allen-Bradley
PanelView ‘E’





Alarmovanie
Komunikácia
Rozšíriteľná pamäť
Foto kvalita
Trendy
Pojmy - terminológia
“Väčšina moderných IaRS využíva na styk, komunikáciu
používateľa s riadeným procesom počítačové pracoviská,
kde sa najmohutnejšiemu využitiu dostáva vizuálnemu
rozhraniu.”






SCADA/HMI
Vizulalizácia procesov (VP)
Man MI (MMI)
Person MI (PMI)
Manufactoring Execution System (MES)
Enterprice Resource Planning/Manufactoring Resource
Planning (ERP/MRP)
Hierarchický (pyramídový) model IaRS
IaRS
Vizualizačné systémy
Typické črty otvorených vizualizačných systémov





snaha o dosiahnutie minimálnej závislosti na
technologických sieťach, napr. pomocou lokálnych sietí a
internetu/intranetu (aplikačné www servre, klienti pre
vzdialenú vizualizáciu)
možnosť prepojenia do sietí LAN, WAN po rôznych
prenosových médiách (jednotná telefónna sieť, systém
GSM, rádiové siete, družicový prenos a iné)
softvérové architektúry na báze distribuovaných objektov,
komponentov, podporujúcich otvorenosť a stupňovateľnosť
časté fyzické oddelenie riadiacich automatických funkcií t.j.
riadiacej procesnej úrovne od vizualizačných,
automatizovaných
ergonomické a používateľsky príjemné grafické rozhranie
pre procesnú vizualizáciu na rôznych úrovniach, napr. pre
operátora, dispečera, vedúceho prevádzky, vedúceho
výroby, podniku
Vizualizačné systémy
Typické črty otvorených vizualizačných systémov
samostatné databázy (pre reálne-operačné a historické
údaje) s niektorými, podpornými grafickými funkciami, vznik
dátových skladov DW - Data Warehouse a naväzujúcej
vizualizácie objektov získaných napr. prostriedkami OLAP On Line Analysis Processing
 výrazné posilnenie podporných inteligentných modulov
napr. expertné systémy, štatistické riadenie procesu SPC Statistical Process Control, spracovanie signálov v
spektrálnej oblasti, rôzne metódy rozpoznávania, situačné
riadenie, predvídanie chybových stavov
 existencia modelov vizualizácie aktuálnych výrobných
zdrojov a toku materiálov, možnosti dávkového (batch,
Charge) riadenia

Funkcie vizualizácie v systémoch
SCADA/HMI a MES
uľahčenie orientácie v riadenom procese, systéme
pomocou vizualizácie (animovaných pohľadov, displejových
zobrazení) podľa reálnej štruktúry a stavu procesu
 rôzne možnosti zobrazenia, spracovania a archivácie
aktuálnych a historických procesných informácií v reálnom
čase pre operatívne sledovanie, monitorovanie
 možnosť ovládania (diaľkového povelovania, supervízneho
riadenia) napr. pre zadanie nového požadovaného stavu
technických prvkov, pre zasahovanie do riadiaceho procesu
v prípade mimoriadnych nepredvídaných udalostí,
nastavenie havarijných medzných hodnôt, ovládanie
akčných členov, prestavovanie parametrov regulačných
obvodov, riadenie sekvenčných procesov, evidencia
povelov

Funkcie vizualizácie v systémoch
SCADA/HMI a MES






zobrazovanie štatistických informácií pre monitorovanie a
riadenie kvality procesu
možnosť privilegovaného prístupu a archivácia, (záznam,
protokolovanie, logging) činnosti používateľa
diagnostika zariadenia podľa periodického programu alebo
podľa špeciálnych požiadaviek
zobrazovanie, spracovanie a archivácia správ
prichádzajúcich z procesu a procesných staníc, t.j.
signalizácia vzniku výstrahy a alarmu (kritických hodnôt),
ich potvrdzovanie, triedenie podľa závažnosti, možnosť
priradenia zvukovej signalizácie
schopnosť komunikácie s podriadenými a nadradenými
stanicami rôznych výrobcov
schopnosť distribúcie funkcií a komunikácie na tej istej
úrovni IaRS, napr. na báze medziaplikačných protokolov