книги / Создание интегрированных систем управления. Работы по проектированию, конфигурированию и наладке
.pdfМинистерство науки ивысшего образования РоссийскойФедерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
П.Ю. Сокольчик, С.И. Сташков
СОЗДАНИЕ ИНТЕГРИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ.
РАБОТЫ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ, КОНФИГУРИРОВАНИЮ И НАЛАДКЕ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебно-методического пособия
Издательство Пермского национального исследовательского
политехнического университета
2018
1
УДК 658:512.22.011.56(072.8) С59
Рецензенты:
ген. директор ООО «АДС Групп» (г. Пермь) Д.В. Никулин; канд. техн. наук, доцент кафедры автоматизации технических процессов Пермского национального исследовательского политехнического университета И.А. Вялых
Сокольчик, П.Ю.
С59 Создание интегрированных систем управления. Работы по проектированию, конфигурированию и наладке : учеб.- метод. пособие / П.Ю. Сокольчик, С.И. Сташков. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2018. – 155 с.
ISBN 978-5-398-02051-9
Рассмотрены практические аспекты по разработке интегрированных систем управления с примерами по формированию, конфигурированию и наладке.
Предназначено для студентов вузов химико-техноло- гических специальностей очной и заочной форм обучения.
УДК 658:512.22.011.56(072.8)
ISBN 978-5-398-02051-9 |
ПНИПУ, 2018 |
2
ОГЛАВЛЕНИЕ |
|
Введение................................................................................................. |
7 |
ГЛАВА 1. ИНТЕГРИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ |
|
С ПРИМЕНЕНИЕМ PI-SYSTEM....................................................... |
10 |
1.1. Интерфейсы PI......................................................................... |
10 |
1.1.1. PI OPC Interface............................................................. |
11 |
1.1.2. PI OPC DA/HDA Server ................................................ |
12 |
1.1.3. PI RDBMS Interface....................................................... |
12 |
1.1.4. PI UFL (Universal File Loader) Interface ...................... |
12 |
1.1.5. RLINK ............................................................................ |
12 |
1.2. Хранение и обработка данных. Ядро PI system. ................... |
13 |
1.2.1. PI Universal Data Server ................................................ |
13 |
1.2.2. PI Data Archive .............................................................. |
14 |
1.2.3. PI Module Database........................................................ |
15 |
1.3. Стандартные серверные подсистемы.................................... |
16 |
1.3.1. PI Alarm.......................................................................... |
16 |
1.3.2. PI Performance Equations .............................................. |
17 |
1.3.3. PI SteamTables ............................................................... |
17 |
1.3.4. PI Totalizer ..................................................................... |
17 |
1.3.5. PI SQL ............................................................................ |
18 |
1.4. Дополнительные серверные подсистемы.............................. |
18 |
1.4.1. PI SQC............................................................................ |
18 |
1.4.2. PI Batch .......................................................................... |
19 |
1.4.3. PI APS ............................................................................ |
20 |
1.5. Серверные приложения .......................................................... |
20 |
1.5.1. PI ACE............................................................................ |
20 |
1.5.2. PI Analysis Framework .................................................. |
21 |
1.5.3. Sigmafine........................................................................ |
21 |
1.5.4. PI Control Monitor ......................................................... |
22 |
1.5.5. IT Monitor ...................................................................... |
22 |
1.6. Представление информации................................................... |
23 |
1.6.1. PI ProcessBook............................................................... |
23 |
3
1.6.2. PI BatchView.................................................................. |
24 |
1.6.3. PI SQC add&in............................................................... |
25 |
1.6.4. PI AlarmView................................................................. |
26 |
1.6.5. PI ProfileView ................................................................ |
26 |
1.6.6. PI ProcessTemplates....................................................... |
26 |
1.6.7. PI DataLink..................................................................... |
28 |
1.6.8. PI DAP............................................................................ |
28 |
1.6.9. PI ActiveView ................................................................ |
30 |
1.6.10. RtPortal......................................................................... |
30 |
1.6.11. RtAlerts......................................................................... |
31 |
1.6.12. RtReports ...................................................................... |
31 |
ГЛАВА 2. РЕАЛИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ |
|
ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО СБОРА И ПЕРЕДАЧИ |
|
ИНФОРМАЦИИ В PDM-СИСТЕМУ НА ОСНОВЕ |
|
ПЛАТФОРМЫ PLANT INFORMATION SYSTEM ......................... |
32 |
2.1. Установка ПО первого уровня............................................... |
32 |
2.1.1. Операционная система................................................. |
32 |
2.1.2. STEP 7............................................................................ |
32 |
2.1.2.1. Системные требования.................................... |
32 |
2.1.2.2. Установка STEP 7 Professional ....................... |
32 |
2.1.3. Установка WinCC ......................................................... |
39 |
2.1.3.1. Системные требования.................................... |
39 |
2.1.3.2. Установка WinCC ............................................ |
40 |
2.2. Формирование уровня Plant Infjrmation System.................... |
47 |
2.2.1. Установка Plant Infjrmation System ............................. |
47 |
2.2.1.1. Системные требования.................................... |
47 |
2.2.1.2. Настройка сети................................................. |
48 |
2.2.1.3. Настройка времени.......................................... |
48 |
2.2.1.4. Требования к дисковому пространству......... |
49 |
2.2.1.5. Размер архива................................................... |
49 |
2.2.2. Установка РI-интерфейса............................................. |
50 |
2.3. Обслуживание третьего уровня ............................................. |
56 |
2.3.1. Операционная система................................................. |
56 |
2.3.2. Установка MS SQL Server 2005................................... |
56 |
2.3.3. Lotsia PDM Plus v. 4.30................................................. |
64 |
4
2.3.3.1. Системные требования.................................... |
64 |
2.3.3.2. Установка «Lotsia PDM Plus v. 4.30»............. |
65 |
2.3.4. Установка драйвера OBDC .......................................... |
82 |
2.3.5. Установка приложения PI ProcessBoock .................... |
82 |
ГЛАВА 3. КОНФИГУРИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ |
|
ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО СБОРА И ПЕРЕДАЧИ |
|
ИНФОРМАЦИИ В PDM-СИСТЕМУ НА ОСНОВЕ |
|
PLANT INFORMATION SYSTEM..................................................... |
83 |
3.1. Конфигурирование первого уровня....................................... |
83 |
3.1.1. Создание программы в STEP7 Maneger...................... |
83 |
3.1.2. Создание мнемосхем в WinCC .................................... |
86 |
3.1.3. Обеспечение передачи данных из WinCC в PI. |
|
Конфигурирование интерфейса OPCInt ............................... |
89 |
3.2. Конфигурирование второго уровня....................................... |
92 |
3.2.1. Приложение PI-DataLink.............................................. |
92 |
3.2.2. Описание диалоговых оконифункцийPI-DataLink...... |
95 |
3.2.2.1. Диалоговое окно Current Value ...................... |
95 |
3.2.2.2. Диалоговое окно Archive Value...................... |
96 |
3.2.2.3. Диалоговое окно Exact Time Value ................ |
96 |
3.2.2.4. Диалоговое окно Calculated Value.................. |
97 |
3.2.2.5. Диалоговое окно Tag Attributes...................... |
99 |
3.2.2.6. Диалоговое окно Sampled Data..................... |
100 |
3.2.2.7. Диалоговое окно |
|
Compressed Data (Number) ......................................... |
101 |
3.2.2.8. Диалоговое окно |
|
Compressed Data (Times) ............................................ |
102 |
3.2.2.9. Диалоговое окно Timed Data ........................ |
103 |
3.2.2.10 Диалоговое окно Calculated Data................. |
104 |
3.2.2.11. Диалоговое окно Filtered Sampled Data ..... |
105 |
3.2.2.12. Диалоговое окно |
|
Filtered Compressed Data (Number)............................ |
106 |
3.2.2.13. Диалоговое окно Expression Calculation .... |
107 |
3.2.2.14. Диалоговое окно Connections ..................... |
108 |
3.2.2.15. Диалоговое окно Tag Search ....................... |
109 |
3.2.2.16. Диалоговое окно Settings ............................ |
109 |
5
3.2.3. Конфигурирование PI-DataLink ................................ |
110 |
3.3. Конфигурирование третьего уровня.................................... |
115 |
3.3.1. PI ProcessBook............................................................. |
115 |
3.3.2. Создание запроса к PI в Access.................................. |
119 |
3.3.3. Подключение Lotsia к БД PI через ODBC ................ |
123 |
3.3.4. Создание базы данных в MS SQL Server.................. |
130 |
3.3.5. Подключение Lotsia к БД SQL .................................. |
134 |
3.3.6. Создание структуры сообщений............................... |
136 |
ГЛАВА 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СИСТЕМА |
|
ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО СБОРА И ПЕРЕДАЧИ |
|
ИНФОРМАЦИИ В PDM-СИСТЕМУ НА ОСНОВЕ |
|
PLANT INFORMATION SYSTEM................................................... |
143 |
4.1. Использование первого уровня............................................ |
143 |
4.1.1. Использование проектов WinCC............................... |
143 |
4.1.2. Обеспечение передачи данных в PI-сервер.............. |
146 |
4.2. Использование второго уровня............................................ |
146 |
4.3. Использование третьего уровня........................................... |
146 |
4.3.1. Использование PI ProcessBook .................................. |
146 |
4.3.2. Использование Lotsia PDM Plus................................ |
147 |
4.3.3. Создание сообщений пользователям Lotsia ............. |
149 |
Заключение......................................................................................... |
151 |
Библиографический список.............................................................. |
152 |
6
ВВЕДЕНИЕ
Увеличение информационных потоков в самых разных сферах человеческой деятельности, которое отчетливо наблюдается в современном мире, требует определенных изменений в информационных технологиях.
В настоящее время широко начинает использоваться понятие «качество продукции», а также внимание уделяется способам его улучшения и отслеживания на протяжении всего жизненного цикла изделия. Эффективно решать проблемы обеспечения качества продукции позволяют CALS-технологии, основные реальные проекты применения которых на промышленных предприятиях заключаются в формировании единой модель изделия (с применением PDMтехнологии) и построении с ее использованием новой системы биз- нес-процессов. Поэтому PDM-система может рассматриваться не только как рабочая среда пользователя, но и как средство интеграции данных на протяжении всего жизненного цикла изделия.
Использование PDM-системы по сравнению с классическим подходом дает ряд преимуществ, главным из которых является отсутствие горизонтальных связей между отделами производства. Все обращения к необходимым документам осуществляются только через PDM-систему, что упрощает работу с документом и повышает его мобильность.
Реализация передачи данных со SCADA-системы в систему третьего уровня – PDM-систему, имеющую собственную БД и представляющую данные с технологического объекта управления (ТОУ) на верхнем уровне, делает возможным принятие решений о ТОУ на уровне руководства отдела (предприятия), что необходимо, например, для правильного планирования.
Данная задача является типовой и в настоящее время начинает широко внедряться на промышленных предприятиях. Для ее решения на производстве необходимы опытные специалисты, поэтому возникает необходимость обучения людей, которая приводит к необходимости создания лабораторного комплекса, который бы яв-
7
лялся физической имитацией промышленного комплекса интегрированной информационно-управляющей системы.
В качестве примера при создании интегрированных систем можно выделить следующие задачи:
1.Разработка конфигурации АСУТП на базе ПЛК Simatic S7-300 и SCADA-системы WinCC.
2.Разработка методики анализа вариантов архитектуры интегрированной информационно-управляющей системы.
3.Выбор технических и программных средств для реализации учебного комплекса имитации интегрированной информационноуправляющей системы.
4.Разработка методики анализа каналов интегрированной информационно-управ- ляющей системы с точки зрения подходов теории массового обслуживания.
5.Интеграция данных из СУ среднего уровня в СУ верхнего уровняна базе PI-Sistem.
6.Разработка конфигурации PDM-системы на базе Lotsia PDM Plus.
Реазизацию этих задач рассмотримнаконеретномпримере.
Структура рассматриваемой системы представлена на рис. В1.
Система представляет собой применяемый в промышленно-
Рис. В1. Структурная схема системы централизованного сбора и передачи информации в PDM-систему на основе платформы Plant Information System
сти комплекс интегрированной информационно-управляющей системы.
ИС представлена тремя уровнями.
8
Первый уровень выполнен на базе лабораторного комплекса Festo Didactic, представляющий собой лабораторную установку имитации технологического процесса с АСУ на базе ПЛК Simatic S7-300, работающую в комплекте со станцией оператора, предусматривающей среду программирования ПЛК STEP7 и SCADAсистему WinCC с установленным на ней специализированным PI-интерфейсом.
Второй уровень представляет собой специализированный PI-сервер.
Третий уровень представляет собой вычислительную сеть на базе учебного комплекса с установленным программным обеспече-
нием MS SQL Server и Lotsia PDM Plus.
Все уровни данной системы, реализованные на персональных компьютерах, соединены между собой интерфейсом Ethernet.
9
Глава 1 ИНТЕГРИРОВАНИЕ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
С ПРИМЕНЕНИЕМ PI-SYSTEM
1.1. Интерфейсы PI
Интерфейс PI – это программа, предназначенная для связи с конкретными источниками данных и сервером PI. Интерфейсы PI обеспечивают двухсторонний обмен данными между PI Server и различными DCS, SCADA, PLC, а также с бизнес-системами: SAP R/3, Oracle Application, Maximo, Baan и др. При отсутствии специализированного интерфейса обмен данными может быть осуществлен через OPC, DDE или ODBC. Существуют интерфейсы, обеспечивающие связь с системами, созданными еще в 1980 году. Разработка интерфейсов осуществляется как специалистами OSIsoft, так и сторонними независимыми разработчиками. Возможно создание собственного интерфейса при помощи пакета разработчика. Один сервер PI может принимать данные от множества интерфейсов, которые, в свою очередь, могут взаимодействовать с системами разных поколений и различных производителей.
Технология OSIsoft предусматривает распределенный и непрерывный сбор данных с поддержкой буферизации при потере связи между сервером и интерфейсом. Возможен сбор данных с систем, работающих под управлением NT, Unix или VMS, а также поддержка интерфейсов PI-to-PI. При разработке интерфейсов для упрощения их использования компания OSIsoft следует стандартам “easy to use”. В соответствии с этими стандартами для интерфейсов реализованы следующие функции:
1)удаленная конфигурация;
2)запуск/остановка/обмен сообщениями;
3)индикация некачественных данных или обрыва связи;
4)автоматическая регистрация изменений атрибутов тегов PI;
10