• Các nhiệm vụ của hệ thống đồ hoạ:
Trong quá trình cấu hình, Hệ thống đồ hoạ sử dụng để xây dựng các màn hình vận hành sẽ hiển thị khi vận hành. Hệ thống vận hành quản lý các nhiệm vụ sau:
- Hiển thị các phần tử đồ hoạ trên mà hình vận hành, chẳng hạn như ký tự, hình ảnh hoặc nút bấm
- Phản ứng với dữ liệu nhập vào bởi người vận hành, chẳng hạn như bấm nút, nhập dữ liệu vào...
• Các phần tử của hệ thống đồ hoạ:
- Graphic Designer: Là thành phần cấu hình hệ thống của hệ thống đồ hoạ. Graphics Designer là công cụ dùng để soạn thảo các màn hình vận hành - Graphic Runtime: Là thành phần vận hành của hệ thống đồ hoạ, nó hiển thị
các hình ảnh trên màn hình trong quá trình vận hành và quản lý tất cả các đầu vào ra của giao diện vận hành.
• Thư viện:
Thư viện các module giúp ta có thể xây dựng các màn hình một cách hiệu quỏ, nó cú chứa hầu hết các đối tượng đồ hoạ cần thiết cho việc xây dựng màn hình vận hành, để sử dụng các phần tử trong thư viện chỉ cần sử dụng phương pháp kéo thảl
- Thư viện module: có chứa các phần tử đồ hoạ được xây dựng sẵn, cung cấp bới hệ thống chẳng hạn như motor, valve, cable....
- Thư viện do người sử dụng xây dựng: Ta có thể tạo các đối tượng đồ hoạ riêng và lưu trữ trong thư viện.
Alarm Logging:
Alarm Logging chịu trách nhiệm thu thập và đóng khung bản tin. Nó cú chứa các chức năng để có thể nhận bản tin từ quá trình, chuẩn bị hiển thị, báo nhận và đóng khung bản tin. Alarm Logging cú cỏc đặc điểm sau:
- Cung cấp thông tin tổng hợp về lỗi và các trạng thái vận hành.
- Sử dụng để có thể phát hiện sớm các tình huống giới hạn.
- Tránh hoặc giảm lượng thời gian chết.
- Tăng chất lượng
- Lưu trữ dữ liệu về lỗi và các trạng thái vận hành.
Alarm Logging được chia thành 2 thành phần chính: Hệ thống cấu hình và Hệ thống vận hành.
Nhiệm vụ của Hệ thống cấu hình: Sử dụng để cấu hình các bản tin để chúng có thể hiển thị khi vận hành. Việc cấu hình các bản tin có thể được làm đơn giản hoá bằng cách sử dụng công cụ hỗ trợ:
Nhiệm vụ của hệ thống vận hành: sử dụng để thu thập và đóng khung các bản tin và nhận các thông tin báo nhận. Nó chuẩn bị các bản tin cho việc hiển thị và đóng khung.
• Đóng khung bản tin:
- Với các khung bản tin ngắn hạn, Kích thước của khung bản tin được xác định bằng số lượng bản tin được đóng khung. Các bản tin ngắn hạn chỉ có thể được tạo dưới dạng các bản tin liên tục Nếu số lượng bản tin vượt quá giá trị giới hạn, bản tin cũ nhất sẽ bị ghi đè. Số lượng bản tin ngắn hạn tối đa là 10000 bản tin. Các bản tin lưu trữ trong các khung bản tin ngắn hạn được hiển thị trong cửa sổ bản tin
• Bản tin đơn, nhóm bản tin:
- Với bản tin đơn: Mọi sự kiện đều gắn với một bản tin đơn
- Với nhóm bản tin: Được sử dụng để tổng hợp nhiều bản tin đơn. Và do đó các sự kiện liên kết tới các bản tin đơn chỉ gọi đến nhóm bản tin chung. Các bản tin đơn trong nhóm sẽ không được gọi nữa. Nhóm bản tin có thể cài đặt bởi mỗi lớp bản tin hoặc loại bản tin. Hơn nữa nhóm bản tin có thể tạo bằng cách sử dụng bất cứ bản tin đơn nào
• Sự kiện: Có 2 loại sự kiện: Sự kiện nhị phân và sự kiện giám sát.
- Sự kiện nhị phân bị thay đổi do trạng thái của các tag trong PLC
- Sự kiện giám sát: Không được hỗ trợ trực tiếp bởi Alarm Logging. Các sự kiện sau là sự kiện giám sát: tràn khung bản tin hay tràn ROM, bản tin máy in, báo lỗi server, Ngắt quá trình truyền thông.
• Bản tin:
Mục đích của hệ thống bản tin là để thông báo và sắp xếp các sự kiện xảy ra trong quá trình vận hành. Một bản tin có thể sinh ra do một sự kiện hoặc một khung bản tin. Có 3 loại bản tin:
- Bản tin vận hành: sử dụng để hiển thị trạng thái của quá trình.
- Bản tin lỗi: Sử dụng để báo lỗi xuất hiện trong quá trình.
- Bản tin hệ thống: Sử dụng để báo lỗi xuất hiện trong các ứng dụng khác.
• Các loại bản tin, Lớp bản tin
- Các lớp bản tin khác nhau ở cỏch bỏo nhận. Các bản tin cú cựng cỏch bỏo nhận thì có thể gộp lại thành một lớp bản tin. Trong Alarm Logging có cấu
chế báo nhận” và “Lớp bản tin lỗi không có cơ chế báo nhận”. Ta có thể xây dựng 16 lớp bản tin trong WinCC.
- Các loại bản tin là cỏc nhúm con của lớp bản tin và khác nhau ở các trạng thái của bản tin. Có thể có 16 loại bản tin cho mỗi lớp bản tin.
• Sự kiện bản tin, trạng thái bản tin:
- Các sự kiện bản tin là: bản tin đang tới, đang được gửi đi, hoặc đang được xác nhận. Tất cả các sự kiện bản tin được lưu trữ trong khung bản tin.
- Trạng thái bản tin: là các trạng thái có thể của bản tin: Đã tới, đã gửi đi, đã xác nhận.
• Cửa sổ bản tin:
Trong quá trình vận hành, sự thay đổi trạng thái của bản sẽ được đưa ra cửa sổ bản tin. Các lựa chọn hiển thị và vận hành của cửa sổ bản tin có thể xác định trong Graphic Designer. Trong cửa sổ bản tin tất cả các bản tin được sắp xếp thành bảng. Mỗi bản tin được hiển thị bằng một dũng riờng, dũng bản tin. Ta có thể sử dụng chức năng lọc bản tin để hiển thị các bản tin phù hợp trong cửa sổ bản tin. Có 3 loại cửa sổ bản tin:
- Danh sách bản tin sử dụng để hiển thị các bản tin đang xử lý.
- Cửa sổ bản tin ngắn hạn: sử dụng để hiển thị bản tin được lưu trữ trong khung bản tin ngắn hạn
- Cửa sổ bản tin dài hạn: Sử dụng để hiển thị các bản tin được lưu trữ trong khung bản tin dài hạn.
• Khung bản tin ung bản tin (Message Frames): bắt nguồn từ cả quá trình và cả hệ thống điều khiển giám sát. Chúng trao đổi giữa hệ thống điều khiển (ứng dụng giám sát) và Alarm Logging.
• Tag bản tin: Trong thủ tục bản tin dạng bit, hệ thống điều khiển thông báo các sự kiện xảy ra thông qua một tag bản tin. Có thể có một vài bản tin có thể được che đậy bởi một tag bản tin.
• Dòng bản tin: Trong cửa sổ bản tin, mỗi bản tin được hiển thị trên một dòng riêng biệt. Các thông tin trong dòng bản tin phụ thuộc vào khối bản tin được hiển thị. Với khối bản tin hệ thống (ngày, giờ), giá trị của khối bản tin được hiển thị, với khối bản tin quá trình và khối bản tin người sử dụng, tất cả các thông tin trong khối đều được hiển thị.
- Các bản tin thông báo tuần tự: Tất cả các sự thay đổi trạng thái từ tất cả các bản tin đang treo, đều được đưa ra một máy in.
- Khung thông báo, tất cả sự thay đổi trạng thái lưu trữ trong khung đều được đưa ra một máy in.
• Cơ chế báo nhận:
Cơ chế báo nhận là cách mà một bản tin được hiển thị và xử lý từ khi nhận được cho tới khi mất đi. Trong Alarm Logging cú cỏc cơ chế báo nhận sau:
- Các bản tin đơn không có báo nhận
- Các bản tin đơn cú bỏo nhận là đang tới
- Các bản tin đơn cú bỏo nhận là đang gửi đi.
- Bản tin giá trị khởi tạo với báo nhận đơn
- Bản tin giá trị mới với báo nhận đơn
- Bản tin giá trị mới với báo nhận kép.
- Bản tin không có trạng thái “Went Out” không có báo nhận
- Bản tin không có trạng thái “Went Out” cú bỏo nhận.
• Tag Báo nhận: Trong các Tag báo nhận, các trạng thái báo nhận được lưu trữ.
• Cấu trúc một bản tin:
Trong quá trình vận hành, các bản tin được hiên thị theo hàng trong một bản. Các thông tin hiển thị trong dòng bản tin lấy từ khối bản tin. Có 3 loại khối bản tin:
- Khối hệ thống: có chứa dữ liệu hệ thống bao gồm: ngày, giờ, thông báo....
- Khối giá trị quá trình: Chứa các giá trị thu thập từ quá trình ví dụ, giá trị giới hạn, nhiệt đô....
- Khối ký tự người sử dụng: ký tự do người sử dụng nhập vào, ví dụ như là giải thích cho bản tin, vị trí lỗi, nguồn bản tin.
Các thông tin trong khối hệ thống là cố định, các thông tin trong khối giá trị thu thập và khối ký tự người sử dụng có thể chỉnh sửa bởi người sử dụng. Các thông tin trong khối hệ thống chỉ có thể hiển thị
Trong quá trình vận hành, các sự kiện đến từ các điều khiển và hệ điều khiển quá trình được thu thập bằng Alarm Logging, phân tích và hiển thị trong cửa sổ bản tin, xây dựng trong Graphic Designer.
Hình III.16 Cửa sổ bản tin
V . Hệ thống thu thập và lưu trữ dữ liệu
Nhiệm vụ của hệ thống thu thập và lưu trữ dữ liêu:
- Các giá trị quá trình có thể được hiển thị tại bất cứ thời điểm nào. Tuy nhiên, nếu ta cần hiển thị quá trình phát triển theo thời gian của các biến quá trình, chẳng hạn để vẽ các bảng hoặc đồ thị, ta cần phải lưu trữ quá trình phát triển của các biến quá trình đó. Đó là nhiệm vụ của hệ thống đóng khung dữ liệu.
- Việc hiển thị như trên đóng vai trò rất quan trọng, chỳng giỳp chúng ta có thể chuẩn đoán và phát hiện sớm các vấn đề, sự cố có thể xảy ra.
• Các phần tử của hệ thống thu thập và lưu trữ dữ liệu:
- Tag Logging trong cấu hình hệ htống: Sử dụng để xác định biến quá trình nào được lưu trữ và tại thời điểm nào. Graphic Designer cung cấp 2 điều khiển giúp ta có thể hiển thị sự phát triển theo thời gian của các biến quá trình: WinCC Online Trend Control: dùng để hiển thị dữ liệu dạng đồ thị thời gian và WinCC Online Table Control dùng để hiển thị dữ liệu dạng bảng.
- Tag Logging trong pha vận hành: Chịu trách nhiệm thu thập và lưu trữ các biến quá trình cần thu thập. Nó cũng chịu trách nhiệm về việc đọc các biến lưu trữ để xử lý như vẽ bảng, vẽ đồ thị...
Hình III.17 Cửa sổ Tag logging
• Thời gian thu thập: Trong khi cấu hình hệ thống ta có thể xác định:
- Biến quá trình nào được thu thập
- Khung dữ liệu dùng để lưu trữ biến quá trình
- Các thời điểm mà biến quá trình được lưu trữ.
Chu kỳ thu thập và các sự kiện được dùng để điều khiển thời gian thu thập. Các thời điểm thu thập có thể diễn ra theo chu kỳ cố định, hoặc có thể diễn ra khi có một số sự kiện đặc biệt xảy ra.
• Các loại khung dữ liệu: Các biến quá trình có thể lưu trữ trong khung dữ liệu tuần hoàn hoặc khung dữ liệu tuần tự:
- Trong khung dữ liệu tuần hoàn, giá trị quá trình cũ nhất sẽ bị ghi đè khi không gian nhớ đã sử dụng hết. Khung dữ liệu tuần hoàn có thể lưu trữ trong bộ nhớ chính của máy chủ WinCC hoặc trong ổ cứng.
- Trong trường hợp khung dữ liệu tuần tự: giá trị quá trình cũ nhất sẽ không bị ghi đè. Khi vùng không gian nhớ đã sử dụng hết thì sẽ dừng việc thu thập
• WinCC/Storage: Đây là một chức năng lựa chọn của WinCC, giúp ta có thể lưu trữ các khung dữ liệu ra bộ nhớ ngoài.
Hệ thống lập báo cáo (Report Designer)
• Nhiệm vụ của hệ thống lập báo cáo:
Có hai loại báo cáo: Các báo cáo có liên hệ tới dữ liệu của dự án và các báo cáo có liên hệ tới dữ liệu quá trình.
Các báo cáo liên hệ tới dữ liệu dự án: có chứa thông tin khái quát về dữ liệu cấu hình, ví dụ: danh sách các tags, các hàm và hình ảnh sử dụng trong dự án.
Các báo cáo liên hệ tới dữ liệu quá trình dùng để lưu trữ quá trình và cú cỏc loại sau:
- Một báo cáo bản tin tuần tự liệt kê tất cả các bản tin theo thứ tự thời gian. Hệ thống có hỗ trợ việc in ấn các báo cáo này.
- Một báo cáo khung bản tin: Liệt kê tất cả các bản tin đã lưu trữ trong một khung bản tin. Tại cùng một thời điểm ta phân biệt báo cáo khung bản tin dài hạn và báo cáo khung bản tin ngắn hạn tương ứng với hai loại khung bản tin dài hạn và ngắn hạn.
- Báo cáo giá trị quá trình: Lưu trữ quá trình phát triển của một hoặc nhiêu biến quá trình theo dạng bảng.
• Các phần tử của hệ thống lập báo cáo:
- Report Designer: là thành phần cấu hình của hệ thống báo cáo. Sử dụng để lựa chọn các dạng layout của báo cáo, và cũng sử dụng để quản lý các công việc in ấn báo cáo.
- Report Runtime: Khi vận hành, Report Runtime đảm nhận việc thu thập dữ liệu từ các khung dữ liệu để đưa ra máy in
• Quản lý việc in ấn:
Việc in cỏc bỏo cao diễn ra theo một trình tự nhất đinh. Ta cần phải quyết định các thuộc tính sau:
- Một báo cáo có được in hay không và in vào khi nào
- Layout được sử dụng để in
- In ở máy nào lấy dữ liệu từ file nào
- Theo thời gian: Theo từng giờ, từng ngày...
- Theo sự kiện: Tuỳ thuộc vào sự kiện nào đó mà ta đưa ra báo cáo. - Theo yêu cầu người vận hành.
VI . Giao tiếp với các hệ thống khác
• Các nhiệm vụ giao tiếp:
- Việc giao tiếp với các ứng dụng khác chẳng hạn như Excel hoặc SIMATIC ProTool, được thực hiện bởi công cụ OPC (OLE for Process Control). Tất cả các dữ liệu quá trình của các ứng dụng khác được cung cấp cho WinCC thông qua OPC Server. Dữ liệu của OPC server cũng được nhận bởi WinCC thông qua các OPC client.
- Giao tiếp giữa WinCC và hệ điều khiển tự động được thực hiện thông qua bus quá trình, ví dụ Ethernet hay Profibus.
Hình III.18 Giao tiếp giữa WinCC và hệ thống điều khiển tự động
• Giao tiếp với hệ tự động hoá:
dưới. Mỗi tag quá trình trong WinCC đại diện cho một giá trị quá trình trong bộ nhớ của một trong các trạm kết nối vào hệ tự động. Khi vận hành, WinCC sẽ cập giá trị của tag quá trình theo một chu kỳ thời gian nhất định (250 ms, 500ms, 1s...).
WinCC cũng có thể ghi dữ liệu ngược trở lại hệ điều khiển, và dữ liệu này sẽ được xử lý bởi hệ điều khiển. Theo cách này ta có thể dùng WinCC để điều khiển quá trình.
Hình III. 19 Giao tiếp giữa WinCC với hệ tự động hoá
• Đơn vị kênh truyền, Kết nối cục bộ, biến quá trình
Việc truyền thông giữa WinCC và hệ tự động hoá được thực hiện thông qua các kết nối Logic. các kết nối Logic này được sắp xếp theo cấu trúc phân cấp. Các cấp này có hiển thị giống như cấu trúc của WinCC Explorer.