Проект в среде VisiLogic/InTouch реализует типовую функциональность – генератор релаксационных колебаний (мультивибратор).Авторами ранее был представлен и описан современный и эффективный инструментарий для разработки, ввода в действие и тиражирования двухуровневых промышленных систем управления: - пакет промышленного программного обеспечения FactorySuite A2, включающий SCADA-систему InTouch, СУБД реального времени InSQL, сервер приложений Industrial Application Server (IAS), информационный интернет-портал SuiteVoyager; промышленные контроллеры UniOPLC с встроенной операторской панелью, программной поддержкой мобильных коммуникаций (SMS/GSM/GPRS-модемов) и бесплатным софтом для программирования бизнес-логики (язык Ladder Diagram), экранов и обмена данными по интерфейсам DDE и OPC.

SCADA-система InTouch является универсальным программным инструментарием для создания программного обеспечения верхнего уровня систем автоматизации любой сложности – от многомашинных резервируемых систем в энергетике и металлургии до одномашинных систем локального человеко-машинного интерфейса в котельных и теплопунктах. Система InTouch может взаимодействовать с любыми контроллерами нижнего уровня автоматизации.

Контроллеры UniOPLC являются универсальной аппаратной платформой для малой и средней автоматизации. Контроллеры UniOPLC могут взаимодействовать с любой SCADA-системой.
На простом примере демонстрируется порядок создания промышленного двухуровневого приложения с использованием указанных продуктов. Аппаратная платформа нижнего уровня – контроллер V280 серии Vision (программируется в бесплатной среде VisiLogic). Функциональность верхнего уровня реализована HMI/SCADA-системой InTouch. Обмен данными между контроллером V280 и SCADA-системой InTouch осуществляется по протоколу DDE.

Проект в среде VisiLogic/InTouch реализует типовую функциональность – генератор релаксационных колебаний (мультивибратор). Такой проект должен содержать два таймера, поочередно запускающих и сбрасывающих друг друга, и команды оперативного управления для пуска, останова и сброса мультивибратора.

Мультивибратор является программным аналогом некоторых схем сигнализации и управления различного назначения, широко использующихся во всех отраслях промышленности. Технологически (для конечного пользователя) мультивибратор может быть представлен, например, двумя сигнальными лампами схемы сигнализации или двумя пускателями (например, какой-то схемы управления перемещением изделия), поочередно включающимися на заданный интервал времени, и кнопками для оперативного управления схемой. Алгоритм работы мультивибратора разрабатывается в среде VisiLogic и отлаживается в контроллере V280. Визуализация работы мультивибратора будет выполнена как средствами контроллера V280 на его встроенном экране, так и в SCADA-системе, разработанной в пакете InTouch. Обмен данными между контроллером V280 и SCADA-системой InTouch будет реализован через DDE-сервер UniDDE (бесплатный и входит в комплект поставки контроллера).

платформе "1С:Предприятие 8"Разработка приложения на платформе UniOPLC Vision
Контроллер Vision280 представляет собой законченное изделие с встроенными экраном (поддерживается функция тач-скрин) и клавиатурой, двумя интерфейсами RS-232/RS-485 (Port1 и Port2), интерфейсом полевой шины CANbus (для подключения других контроллеров Vision), дополнительным интерфейсом Port3 (RS-485 или Ethernet), разъемом расширения для пристыковки базового модуля ввода-вывода, портом расширения для связи с распределенными модулями ввода-вывода (модули монтируются на DIN-рельс). Поддерживает до 128 точек ввода-вывода, до 255 экранов, до 1000К памяти программы, до 120 КБ оперативной памяти и 64 КБ флэш-памяти для хранения данных, 12 аппаратных аналоговых ПИД регуляторов, аппаратные высокоскоростные дискретные входы (счетчики, частотомеры и инкрементальные энкодеры до 10 кГц) и выходы (широтно-импульсная модуляция до 50 кГц), аналоговые входы (унифицированные токовые сигналы и сигналы напряжения; термопары; термометр сопротивления Pt100 по 3-хпроводной схеме; тензометрические входы по 6-типроводной схеме с питанием 5В), протоколы ModBus/RS-485, ModBus/TCP, ModBus/GSM. Скорость выполнения битовой операции – не более 0,5 мксек. Программируется в среде VisiLogic ( www.unitronics.com ).

Среда разработки VisiLogic представляет собой стандартное окно Windows. В левой части окна программы размещается проводник проекта. В проводнике проекта можно входить в режим редактирования как бизнес-логики (Ladder), так и экранов (HMI). В верхней части рабочей области размещается строка меню библиотек функциональных блоков. Бизнес-логика проекта разрабатывается на языке Ladder Diagram. Тело программы может содержать несколько программных модулей, каждый из модулей содержит основную процедуру и подпрограммы, которые вызываются из основной процедуры. Подпрограммы могут вызываться на выполнение из основной процедуры любого модуля, поэтому подпрограммы должны иметь уникальные имена. Каждая подпрограмма состоит из нескольких логических сетей, выполняемых последовательно. Внутри каждой сети разработчик может создавать несколько рангов, выполняемых последовательно. Каждый ранг состоит из условия и функционального элемента или блока, выполняемого по этому условию. Логика ранга выполняется в направлении сверху-вниз и далее слева-направо.

Экраны проекта разрабатываются с использованием переменных, каждый экран может использовать до 24 переменных. Выделяется несколько экранных модулей, каждый из которых может содержать несколько экранов. Экраны должны иметь уникальные имена и могут вызываться из любого экранного модуля по определенным событиям, прописываемым в условиях перехода.

В контроллере программа выполняется сразу после включения питания контроллера. Программа выполняется в бесконечном цикле, т.е. непрерывно, и может быть прервана только отключением питания контроллера или подачей команды СТОП из VisiLogic. Один проход всего тела программы называется сканом. За один скан выполняются как бизнес-логика, так и экраны. После окончания скана автоматически обновляется состояние входов-выходов. При необходимости можно использовать команды немедленного (т.е. внутри скана) чтения входов или изменения выходов. Обновление карт полевых шин, работа высокоскоростных входов и выходов, работа ПИД регуляторов осуществляется автономно от программы и не зависит от длительности скана.

Укрупненно программирование в среде VisiLogic состоит из нескольких шагов.

Шаг 1. Конфигурирование аппаратных средств контроллера.
Тип контроллера выбирается из проводника в левой части окна. К модулю контроллера могут быть добавлены модуль пристыковки (монтируется на задней панели контроллера) и модули расширения (монтруюся на DIN-рейке). Конфигурирование производится кликом на модулях в проводнике окна и перенесением модулей на DIN-рейку. Внимание! – в нашем проекте используется только модуль контроллера без модуля пристыковки и модулей расширения.

Шаг 2. Программирование бизнес-логики контроллера
Программа мультивибратора состоит из одного программного модуля (по умолчанию используется модуль Main Module), в состав которого входит основная процедура Main Routine (по умолчанию) и подпрограмма MultiVibrator (по умолчанию – необязательная).
Все переменные разделены на входные, выходные, системные (клавиши, состояния, ошибки) и внутренние (переменные памяти). Всем переменным могут быть присвоены уникальные имена. Оперативная память поддерживается батарейным питанием. При включении питания (или при перезапуске) программа всегда выполняется с самого начала (с первой команды первого ранга основной процедуры главного модуля), а значения переменных могут принимать (в зависимости от настроек при задании операндов) или одно из заданных начальных значений, или значение перед отключением питания (или перед перезапуском). Как видно из приведенных скриншотов, используются комментарии, что позволяет хорошо документировать бизнес-логику проекта.

Шаг 3. Программирование экранов контроллера
Совмещение в одном конструктиве процессорного модуля, каналов ввода-вывода сигналов, интерфейсных каналов и оператоской панели (экран и клавиатура) является привлекательной и эффективной особенностью контроллеров UniOPLC. В моделях Jazz и M90/91 экраны текстовые (одно- и двустрочные, по 40 знаков), в моделях Vision – графические (цветные и до 6 дюймов по диагонали в старших моделях).

Программирование экрана заключается в размещении на экране элементов (текстовых и графических) и экранных переменных. Элементы используются для вывода на экран статической текстовой и графической информации. Экранные переменные линкуются с переменными бизнес-логики и используются для вывода динамической текстовой и графической информации. На скриншоте представлено диалоговое окно формирования переменной: задание типа экранной переменной; линкование экранной переменной с переменной бизнес-логики; выбор имиджа экранной переменной, т.е. ее графического представления.

Для нашего проекта на экран выводятся: тачскрин-клавиша Start/Stop, первым нажатием запускающая мультивибратор и вторым нажатием его сбрасывающая (аналогично работает функциональная клавиша F1); статические текстовые элементы TIMER1 и TIMER2; динамические текстовые элементы (состояния STOP или START мультивибратора; задаваемые с клавиатуры уставки таймеров SP и текущие состояния таймеров PV); динамические графические элементы (имиджи часов и лампы, где лампа соответствует работе данного таймера и выдаче прямоугольного импульса, а часы – выходу данного таймера на уставку и снятию прямоугольного импульса, т.е. погасанию лампы).

Шаг 4. Отладка логики и экранов контроллера
Программа VisiLogic не поддерживает режим виртуальной отладки с использованием программной эмуляции контроллера. Для отладки бизнес-логики и экранов необходимо программу загрузить из среды VisiLogic в контроллер. Программа VisiLogic поддерживает два режима онлайновой отладки – режим FlowControl и режим RemoteAaccess. В режиме FlowControl разработчик контролирует прохождение сигналов в рангах ступенчатой логики – протекание тока в электрической цепи симулируется выделением соответствующих участков цепи красным цветом. В режиме RemoteAaccess в окно программы VisiLogic выводится виртуальная операторская панель контроллера. Разработчик получает возможность осуществлять онлайновую отладку, дистанционно управляя клавишами и тачскрином операторской панели и дистанционно контролируя экран панели. Режим отладки RemoteAccess является характерной особенностью контроллеров UniOPLC и делает отладку программы эффективной и максимально приближенной к реальной работе контроллера.

Шаг 5. Загрузка программы в контроллер и старт программы
Загрузка программы в контроллер осуществляется через последовательный порт с использованием кабеля, входящего в комплект поставки контроллера. Разработчик настраивает порт, проверяет связь и загружает программу, используя удобное диалоговое окно. После загрузки программы в контроллер возможно ее запустить на выполнение прямо из среды VisiLogic или переключением питания контроллера. При необходимости можно выгрузить программу из контроллера и записать ее на диск компьютера под заданным именем. Программы в контроллере и в среде VisiLogic (а также их отдельные фрагменты) после загрузки-выгрузки проверяются на соответствие по контрольным суммам.

Разработка приложения в среде InTouch
SCADA-система InTouch предназначена для решения задач визуализации, архивирования и протоколирования технологической информации на верхнем (супервизорном) уровне АСУТП. Продукт работает в ОС Windows и поддерживает всю функциональность SCADA-систем. Система InTouch имеет ряд особенностей, которые дают ей существенные преимущества над остальными SCADA-системами, в результате чего система InTouch имеет наименьшее среди SCADA-систем своего класса соотношение цена-функциональность.

Ниже перечислены эти особенности.
1. Система InTouch является мировым лидером среди SCADA-систем, занимая около 30% рынка. Официальные данные компании Wonderware подтверждают более 300 тыс инсталляций на боле чем 100 тыс предприятиях.
2. Система InTouch является единым продуктом, в который интегрированы программные средства построения мнемосхем, архивирования, создания алармов (мгновенных и исторических), трендов (реального времени и исторических), формирования отчетов, реализации скриптов. В некоторых SCADA-системах эти функции разнесены между разными программными модулями, которые продаются отдельно. Это неудобно, так как для большинства приложений нецелесообразно разносить указанные функции. В системе InTouch все функции доступны из единой среды разработки и могут применяться к любому программному объекту.
3. Система InTouch может поставляться как без серверов ввода-вывода, так и вместе с ними. Все серверы ввода-вывода для популярных полевых шин и контроллеров (включая Allen-Bradley, Siemens и ABB) поставляются одним комплектом. Политика большинства остальных производителей SCADA-систем предусматривает поставку отдельных серверов ввода-вывода за отдельную цену.
4. Система InTouch имеет следующие программные интерфейсы – DDE и SuiteLink. Для работы с OPC-серверами (как от Wonderware, так и от других компаний) используется промежуточный продукт FSgateway (ранее – OPCLink), который конвертирует интерфейс OPC в DDE и SuiteLink. Использование интерфейсов DDE и SuiteLink в качестве внутренних интерфейсов InTouch предпочтительнее интерфейса OPC в качестве внутреннего интерфейса SCADA-системы (см. далее).
5. Внутренний интерфейс SuiteLink является высокоскоростным и доступным любому приложению FactorySuite. Это означает, во-первых, что система InTouch значительно более быстродействующая, чем SCADA-системы на ядре OPC, во-вторых, что обмен данными между любыми приложениями FactorySuite (в том числе и нескольким системами InTouch) реализуется без приобретения дополнительных продуктов и предельно быстро. SCADA-системы, имеющие встроенное ядро OPC, значительно более медленные и требуют приобретения дополнительных программных продуктов для реализации обмена данными между продуктами одного производителя.
6. Внутренний интерфейс DDE позволяет обмениваться данными с любым приложением Windows. Возможность обмена данными с приложениями Excel по интерфейсу DDE позволяет использовать мощную функциональность Excel для построения отчетных ведомостей, включающих таблицы, вычисления, диаграммы, формы диалога с оператором. InTouch позволяет строить простую систему отчетности встроенными методами (встроенная система архивирования, использование элементов ActiveX для построения таблиц и ввода-вывода данных), но использование продукта Excel позволяет применить для этих задач всю функциональность табличного процессора.
7. Использование внутреннего интерфейса DDE системы InTouch позволяет существенно упростить разработку серверов ввода-вывода для устройств с нестандартными протоколами обмена данными – разрабатываемый сервер со стороны InTouch должен поддерживать только протокол DDE, что является стандартной функциональностью всех систем программирования.
8. Система InTouch поддерживает работу с битами без использования поразрядных логических команд – доступ к биту осуществляется через битовое поле переменной (синтаксически отделенное точкой).
9. Система InTouch использует мощную систему скриптов со своим языком QuickScript. Возможно запускать скрипты для любых условий выполнения и в фоновом режиме. Возможно запускать из скриптов приложения Windows (в том числе и программы собственной разработки) с контролем их активности и завершения выполнения. Все это выгодно отличает систему скриптов InTouch от системы скриптов других SCADA-систем, использующих стандартную функциональность языка VBA с его ограничениями.
10. Система InTouch входит в состав FactorySuite, который является универсальным пакетом для автоматизации технологических процессов и производств, включая АСУТП, АСУП (MES-системы) и ОАСУ (ERP-системы). Продукты пакета FactorySuite поддерживают функциональность СУБД реального времени (СУБД InSQL с системой отчетности ActiveFactory), функциональность информационного интернет-портала (WWW-сервер SuiteVoyager). И, главное, в состав пакета FactorySuite входит сервер приложений IAS (может приобретаться отдельно) – мощное и инновационное средство создания распределенных и централизованных приложений на основе объектно-ориентированного подхода к построению программных объектов, полностью аналогичных технологическим объектам. Система InTouch является составной частью технологии IAS и используется как средство HMI (экраны), при этом функциональность SCADA (ввод-вывод, скрипты, алармы) реализуется сервером IAS. Система IAS позволяет радикально упростить и повысить надежность развертывания системы автоматизации, ее администрирования и тиражирования. Другие SCADA-системы не поддерживает функциональность, аналогичную функциональности IAS, и в перспективе не будет ее поддерживать (идеология построения таких систем не совместима с идеологией системы IAS-InTouch).

Укрупненно программирование в среде InTouch состоит из нескольких шагов.

Шаг 1. Разработка окна мнемосхемы
В окне мнемосхемы расположены различные дополнительные элементы, например, слайдеры для формирования заданных значений уровня воды в баках и элемент сигнализации выхода уровня за верхние и нижние технологические и аварийные ограничения (данные элементы прямого отношения к работе мультивибратора и его визуализации не имеют).

Шаг 2. Конфигурирование связи элементов окна с контроллером
Конфигурирование связи SCADA-системы InTouch с коммуникационным сервером UniDDE осуществляется в несколько этапов для каждого программного тега, связанного с точкой ввода-вывода (итемом) в коммуникационном сервере. Далее рассмотрим порядок конфигурирования на примере одного программного тега. Все операции осуществляются в диалоговом окне определения Имени Доступа (Access Name). Ниже на скриншотах показаны отдельные дополнительные окна диалогового окна Access Name. Канал связи TestUniDDE программного дискретного тега TagUniDDE_2 с дискретной точкой ввода-вывода IЬDDE(2) в коммуникационном сервере UniDDE сконфигурирован. Этот же канал связи TestUniDDE используется для всех ассоциирования всех остальных программных тегов с итемами коммуникационного сервера UniDDE (т.е. канал связи создается только один раз, для всех остальных программных тегов просто указываются другие итемы).

Обмен данными между контроллерами UniOPLC и SCADA-сисемой InTouch
Для реалтизации обмена данными между контроллером V280 и окном мнемосхемы в SCADA-системе InTouch необходимо сконфигурировать DDE-сервер UniDDE. Порядок конфигурирования сервера UniDDE показан ниже на скриншоте В диалоговом окне указываются имена контроллеров, от которых собираются данные. В данном случае дангные сгруппированы в две группы с одинаковыми менами контроллеров OPLC_V_280. Это сделано просто для удобства, можно было бы сгруппировать данные в одну группу или дать группам разные имена. Все итемы (точки ввода-вывода) сервера UniDDE доступны SCADA-системе через один топик сервера – топик Items. Далее сервер запускается вручную из меню команд (можно задать режим автозапуска сервера как сервиса Windows) и начинает обмен данными с контроллером. Для обмена данными между контроллером V280 и SCADA-системой надо запустить среду из менеджера приложений InTouch среду исполнения WindowViewer. После установления связи анимация графических элементов определяется работой мультивибратора в контроллере.

Выводы
На конкретном примере стандартного мультивибратора показаны порядок программирования контроллеров UniOPLC Vision (на примере контроллера V280), порядок конфигурирования мнемосхем в среде популярной SCADA-системы InTouch WindowMaker и реализация обмена данными между контроллером UniOPLC Vision и средой исполнения InTouch WindowViewer по протоколу DDE (с использованием DDE-сервера UniDDE). Эффективность программирования и конфигурирования типовых задач промышленной автоматизации являются одной из основных причин популярности контроллеров UniOPLC и SCADA-системы InTouch в мире.

Сергей Батюк, Sergey.Batyuk@klinkmann.kiev.ua
Михаил Пономаренко, Michael.Ponomarenko@klinkmann.kiev.ua