TIA Portal WinCC Professional V13 jako "mała SCADA"

Produkty sprzętowe w postaci paneli operatorskich czy komputerów przemysłowych można uszyć na miarę potrzeb klienta. Pozostaje kwestia doboru środowiska pracy aplikacji. O ile w przypadku paneli operatorskich wybór narzędzia inżynierskiego determinowany jest zazwyczaj typem urządzenia, o tyle w przypadku wizualizacji na PC - powinien zostać on dokonany w zależności od zakładanej rozpiętości oraz funkcjonalności systemu. Pod uwagę powinniśmy wziąć m.in. ilość wymienianych informacji, strukturę systemu czy ewentualne pakiety opcjonalne.

W zakresie systemów wizualizacji Siemens oferuje kilka rozwiązań zapewniających pełną skalowalność systemu. Istnieje możliwość stworzenia projektu panelowego na stacji PC (WinCC Advanced) lub znacznie bardziej elastycznej aplikacji SCADA (WinCC Professional). Ponadto ofertę uzupełnia sztandarowy system wizualizacji - WinCC v7.

W publikacji przybliżamy możliwości aplikacji najmłodszej, a mianowicie WinCC Professional. Ten system SCADA stanowi doskonałe uzupełnienie oferty HMI firmy Siemens. Jest to produkt, który w trakcie kilkuletniej obecności na rynku został sprawdzony, zastosowany oraz doceniony przez wielu klientów. Możliwości zastosowania aplikacji są bardzo szerokie, jednak z punktu widzenia pozycji środowiska w hierarchii produktów WinCC, powinniśmy rozważać jej użycie w obszarze systemów małych oraz średnich, gdzie wymogiem będzie możliwość elastycznej konfiguracji zarówno pod kątem funkcjonalnym jak i struktury systemu.

WinCC Professional ma wiele zalet funkcjonalnych w stosunku do starszego brata - wersji Advanced. Przede wszystkim struktura systemu nie jest ściśle ograniczona - oznacza to możliwość konfiguracji struktury klient-serwer, a w najnowszej wersji pojawiała się również możliwość definicji serwera pracującego w trybie redundancji. Zintegrowany kanał OPC uzupełnia tę funkcjonalność o możliwość wymiany danych z systemami producentów trzecich. Skalowalność struktury systemu staje się jeszcze bardziej elastyczna dzięki dobrze znanym pakietom opcjonalnym WebNavigator czy DataMonitor. W dobie intensywnego rozwoju komunikacji oraz branży IT, dostęp do aplikacji przez serwer WWW jest niejednokrotnie podstawowym wymogiem, a coraz rzadziej zbytecznym luksusem.

WinCC Professional jest częścią znanego już powszechnie środowiska Totally Integrated Automation Portal. Środowisko inżynierskie - integrujące projekt sterownika, napędu, panelu operatorskiego oraz SCADA - czyni pracę deweloperską zdecydowanie wygodniejszą, a co ważniejsze, wydajniejszą. Zalety płynące z możliwości integracji poszczególnych komponentów systemu sterowania są zwłaszcza zauważalne w przypadku projektu wizualizacji. Poza bezpośrednim, stałym oraz nieograniczonym dostępem do danych projektu sterownika PLC (zmienne, bloki danych, alarmy, etc.) - programista może skorzystać również z wielu funkcji dodatkowych wynikających z zastosowania podzespołów programowanych z poziomu TIA Portal.

Bardzo często przeszkodą w zastosowaniu systemu WinCC jest jego cena. Podstawowym wyznacznikiem wartości aplikacji jest liczba zmiennych procesowych, czyli takich, których bezpośrednim źródłem jest sterownik PLC. Niezależnie, czy zmienna jest typu bitowego, czy np. jest podwójnym słowem, koszt zmiennej jest stały. Zwróćmy jednak uwagę, że WinCC Professional dostarcza szeregu opcji redukujących ilości zmiennych licencyjnych. Podstawowym mechanizmem systemowym temu służącym jest możliwość zawarcia wielu zmiennych binarnych w dłuższych ciągach danych - np. 32-bitowych. System zawiera zintegrowane instrukcje pozwalające odczytać bit w zmiennej (np. statusowej) i wykorzystać jego wartość w celu dynamizacji właściwości graficznej elementów ekranu procesowego. Podobnie w drugą stronę - możemy ustawić bit w zmiennej dowolnego typu, stosując prostą funkcję systemową. Bardziej zaawansowanym mechanizmem wymiany większej ilości informacji jest zmienna zwana Raw Data. Wykorzystanie tego typu danych pozwala na przesłanie (jako jedną zmienną licencyjną) - 208 bajtów w przypadku sterownika serii S7-300 oraz 448 bajtów dla sterowników z rodziny S7-400. Wymagana jest tutaj interpretacja danych przez użytkownika po stronie WinCC, jednak mechanizm jest bardzo łatwy w obsłudze. Dodatkowo na polskich stronach wsparcia technicznego Simatic można odszukać instrukcje - krok po kroku - w jaki sposób skonfigurować taką wymianę danych.

Kolejną bardzo ciekawą oraz niespotykaną w innych systemach funkcjonalnością TIA jest możliwość szeroko rozumianej diagnostyki. Mechanizmy systemowe pozwalają zdiagnozować problemy z samym projektem WinCC (oraz ze skryptami użytkownika w niej zawartymi), problemy komunikacyjne czy błędy sprzętowe występujące w sterowniku S7. Te ostatnie generowane są systemowo i nie wymagają żadnego nakładu pracy programisty - poza wstawieniem na ekran procesowy odpowiedniej kontrolki dla operatora. Uzupełnieniem szczegółowej diagnostyki sterownika PLC jest możliwość wyświetlenia kodu programu sterownika bezpośrednio na ekranie synoptycznym wizualizacji.

WinCC Professional daje również interesujące możliwości konfiguracji systemu komunikatów alarmowych. Mechanizm nie jest nowy, ale w połączeniu z najmłodszą rodziną sterowników S7-1500 został on znacznie uproszczony. Konkretnie mamy tutaj na myśli alarmowanie programowe/telegramowe. Co kryje się pod tym sformułowaniem? Otóż jest to metoda generowania alarmów, gdzie źródłem oraz jedynym miejscem ich konfiguracji jest sterownik PLC - zastosowanie odpowiedniej funkcji. Jakie niesie to za sobą zalety? Jest ich sporo. Po pierwsze wymiana danych nie odbywa się cyklicznie, a właśnie w formie telegramów, wysyłanych wyłącznie w momencie wystąpienia zdarzenia alarmowego - komunikacja nie jest więc stale obciążona. Po drugie zmienne alarmowe nie są deklarowane w projekcie WinCC, co pozwala zminimalizować liczbę zmiennych licencjonowanych. Po trzecie, komunikaty zdeklarowane w sterowniku są zcentralizowane, czyli konfigurację wystarczy wykonać tylko raz, a alarmy będą wyświetlane oraz potwierdzane globalnie ze wszystkich urządzeń HMI w projekcie. Po czwarte - stempel czasowy nadawany komunikatowi posiada dokładność zgodną z cyklem sterownika (a nie rozdzielczość 1 sekundy jak jest to w przypadku rozwiązania klasycznego). Dokładność kilkunastu/kilkudziesięciu milisekund w wielu aplikacjach jest parametrem wymaganym. Po piąte zachowana jest ciągłość zdarzeń alarmowych w przypadku chwilowego braku komunikacji HMI <> PLC. Wynika to z bufora komunikatów znajdującego się w pamięci sterownika. Te i inne zalety sprawiają, że rozwiązanie takie znajduje bardzo wielu zwolenników a w większych systemach DCS jest standardem.

Na koniec warto również wspomnieć o ergonomii pracy z narzędziem deweloperskim. Elastyczność układu interfejsu użytkownika daje szerokie możliwości usprawnienia pracy oraz dopasowania narzędzi do przyzwyczajeń inżyniera. Wszechobecna idea drag & drop znacznie ułatwia i przyspiesza. Standaryzacja usprawnia tworzenie danych masowych - np. wymiana danych tabelarycznych (bezpośrednio przez kopiowanie) z arkuszem kalkulacyjnym Excel. Wersja V13 została również wzbogacona o mechanizm integracji projektu TIA Portal z klasycznym środowiskiem programowania sterowników - Step 7. Możemy więc w łatwy sposób - z poziomu naszego projektu HMI stworzonego w TIA Portal - uzyskać dostęp do zmiennych, bloków danych czy alarmów z projektu Step 7 Classic.

Więcej informacji na temat systemu WinCC Professional można uzyskać w regionalnych biurach sprzedaży Siemens lub pod adresem mailowym simatic.pl@siemens.com. Na przełomie sierpnia i września br. odbędzie się również ogólnopolski cykl warsztatów technicznych poświęconych poruszonym w niniejszej publikacji zagadnieniom. Na warsztaty można zapisać się na stronie internetowej www.siemens.pl/simatic, serdecznie zapraszamy!

Radosław Krzyżanowski
Siemens Sp. z o.o.
www.siemens.pl