CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ SCADA
1.5. Cấu trúc phần mềm hệ SCADA
1.5.2. Các khái niệm thường dùng trong WinCC
1.5.2.1. WinCC Explorer
Nó được xuất hiện khi khởi động WinCC. Tất cả các phần của WinCC đều được khởi động từ đâỵ Từ cửa sổ WinCC Explorer có thể xâm nhập vào tất cả các thành phần mà một dự án giao diện người máy cần có cũng như việc xây dựng cấu hình cho các phần riêng rẽ đó. Nhiệm vụ của WinCC Eplorer :
- Tạo một dự án mớị - Đặt cấu hình trọn vẹn. - Gọi và lưu trữ dự án.
- Quản lí dự án: Mở, lưu, di chuyển và copỵ
- Chức năng ấn bản mạng cho nhiều người sử dụng (Client-Server Environment). - Hiển thị cấu hình dữ liệụ
- Điều khiển và đặt cấu hình của cấp bậc của các ảnh, cấu trúc hệ thống, chẳng hạn như cách thể hiện như cây thư mục.
- Cài đặt thông số cho tổng thể như ngôn ngữ, hệ thống, đường dẫn, người dùng. - Lập báo cáo các trạng thái của hệ thống.
- Chuyển đổi giữa đặt cấu hình và chạy thực (run time).
- Thử các mode như mô phỏng khi chạy (simulation), trợ giúp hoạt động đặt cấu hình dữ liệu, chuyển đổi các picture, thể hiện trạng thái và tạo thông báọ
1.5.2.2. Các loại Project
WinCC cung cấp nhiều loại dự án khác nhau tùy theo yêu cầu công việc và quy mô của dự án.
- Dự án đơn (Single-User Project) :
Một dự án đơn thực chất là một trạm vận hành đơn, việc tạo cấu hình, chạy thời gian thực, cũng như kết nối với bus quá trình và lưu trữ dữ liệu của dự án đều được thực hiện trên máy tính nàỵ
- Dự án nhiều người dùng (Multi- User Project) :
Một dự án nhiều người dùng có đặc điểm cấu hình nhiều máy khác (client) và một máy chủ (server), tất cả chúng làm việc trong cùng một dự án. Tối đa 16 client được truy cập vào một server. Cấu hình có thể đặt trong server hoặc trong một vài client. Dữ liệu của dự án như là các hình ảnh (picture), các tag, các dữ liệu được lưu trữ trong server và cung cấp cho các client. Server được kết nối với bus quá trình và dữ liệu quá trình được xử lý ở đâỵ Vận hành hệ thống được thực hiện từ các client.
- Dự án nhiều máy khách (Multi-Client Project).
Dự án nhiều máy khách là một loại dự án mà có thể truy cập vào nhiều server. Các server được liên kết có dự án của riêng chúng. Cấu hình của project server được thực hiện trong server hoặc trong các client, cấu hình của dự án multi- client được thực hiện trong dự án multi-client.
Một server có thể được truy cập tối đa 16 client. Một dự án multi-client có thể truy nhập được tối đa 6 server. Có nghĩa là dữ liệu của 6 serrver có thể được giám sát và điều khiển trên một màn hình của dự án multi-client.
1.5.2.3. Các thành phần cơ bản trong 1 dự án của WinCC
Hình 1.12. Cửa sổ chính của 1 dự án trong WinCC
- Computer: Quản lý tất cả các WorkStation và Server nằm trong Project. - Tag Managerment: là khu vực quản lý tất cả các kênh, các quan hệ logic, Tag Process, Tag Internal và Tag Groups.
- Data Type: chứa các loại dữ liệu được gắn cho các Tag và các kênh khác - Editor (Các trình soạn thảo): Các trình biên tập được liệt kê trong vùng này dùng để soạn thảo và điều khiển một dự án hoàn chỉnh bao gồm Graphics System (Graphics Designer) dùng để làm các giao diện ảnh, Global Scrips dùng hiển thị động cho các yêu cầu đặc biệt, các Message System như cảnh báoAlarm Logging), thu thập và lưu trữ các giá trị đo thu (Tag Logging), hệ thống báo cáo (Report Designer), giấy phép sử dụng (User administration) và các Text librarỵ Sử dụng các trình soạn thảo để soạn thảo và điều khiển một dự án hoàn chỉnh. Các thành phần được liệt kê đều là các trình soạn thảo chuẩn của WinCC.
Alarm Logging: Đảm nhận đưa tin từ quá trình chuẩn bị, hiển thị, nhận, lưu trữ những tin tức theo một quy luật.
User Administration: Kiểm tra giấy phép truy nhập cho các Group và server. Text Library: Chứa đựng các ngôn ngữ phụ thuộc văn bản mà chúng ta tạo rạ
Report Designer: Cung cấp một báo cáo tổng hợp mà có thể dung để báo cáo như dữ liệu sử dụng, các giá trị hiện thời và giá trị cất giữ, bản tin hiện thời và bản tin lưu trữ, và các văn bản của bản thân của hệ thống.
Global Scrips: Cho phép tạo ra một dự án động đặc biệt theo yêu cầụ Trình soạn thảo này cho phép ta tạo ra cá hàm giống như trong ngônn ngự C và các hành động mà có thể sử dụng trong suốt dự án hoặc qua nhiều dự án phụ thuốc trong cùng loại đó.
Tag Logging: Đo các giá trị quá trình, lưu trữ chúng dài hạn.
Graphics Designer: Cung cấp các biểu tượng đồ họa và nối để tạo thành quá trình.
Trong phần mềm WinCC có một khái niệm đặc biệt quan trọng mà chúng ta cần phải nắm vững khi xây dựng một hệ thống điều khiển giám sát bằng WinCC đó là khái niệm về Tag và Tag Group.
Tag: Tag là một thành phần trung gian cho việc truy nhập các biến quá trình.
Trong một dự án thì Tag chỉ mang tính một tên duy nhất và một loại dữ liệụ WinCC Tag được gán bởi các mối quan hệ logic, cái mối liên hệ được định rõ bởi kênh phân phối các giá trị quá trình tới các Tag sử dụng tại các điểm nốị WinCC Tag chứa trong một cơ sở dữ liệu của một dự án rộng. Sau khi chạy WinCC tất cả các Tag đều được tải vào và tương ứng với cấu trúc Run-time được dựng lên.
Tag Group : dùng để tổ chức các Tag thành các cấu trúc. Tất cả các Tag đều
có thể được tổ chức trong các nhóm Tag để tăng sự rõ ràng của dự án.
WinCC Tag mơ tả một dạng dữ liệu thành phần đó là loại duy nhất trong một dự án và những luật cho phép truy cập dữ liệu nàỵ Nói chung, dữ liệu quản lý có sự khác nhau giữa hai loại Tag.
- Internal Tag (Tag nội): là các khối nhớ trong WinCC được phân chia theo chức năng như một PLC. Chúng có thể được tính tốn và chỉnh sửa trong WinCC và khơng có địa chỉ trên lớp PLC.
Trong loại Tag này có một khung đặc biệt được gọi là Tag dữ liệu (Raw Data Tag- RDT). Theo một quan điểm chung, dữ liệu thô phù hợp với một dạng khung dữ liệu thông báo trên mức vận chuyển, RDT không hiển thị được trong Graphics Designer. RDT chỉ sử dụng được trong các ứng dụng sau của WinCC: “Alarm Logging”, “Tag Logging” và “Global Scrips”.
1.5.3. Các công cụ soạn thảo của WinCC
1.5.3.1. Thiết kế đồ họa của WinCC (Graphic Desginer) ạ Chức năng của Graphic Designer ạ Chức năng của Graphic Designer
Được sử dụng để tạo ra hình ảnh q trình nên Graphic Designer có những đặc điểm sau đây:
- Dễ sử dụng, dễ dàng ghép nối với các công cụ đồ họa và các bảng mẫu đồ họạ - Cho phép đặt cấu hình của đối tượng mà chúng được liên kết với các thư viện biểu tượng.
- Mở ra giao diện cho các đồ họa quan trọng và cung cấp giao diện OLE 2.0 - Tính chất cấu hình động của hình ảnh đối tượng với sự cung cấp và trợ giúp của Dynamic Wizard.
- Liên kết với các chức năng bổ xung bằng cách thành lập cấu hình Script - Liên kết với các đối tượng đồ họa do người dùng tạo rạ
b. Cấu trúc của Graphic Designer
Trong cửa sổ soạn thảo Graphic Designer bao gồm các công cụ hỗ trợ việc tạo ra các ứng dụng đồ họa sau :
- Bảng để tạo ra và ấn bản các đối tượng đồ họa: Colour Palettes (Bảng màu).
Object Palettes (Bảng đối tượng). Style Palettes.
Alignment Palettes (Bản căn chỉnh). Zoom Palettes.
Font Palettes.
Menu Bar.
Standard Palettes. Status Bar.
Layer Bar.
- Các hộp thoại phục vụ đặt các thơng số và thay đổi thuộc tính đối tượng - Bảng màu (Color Palettes):
Gồm 16 màu cơ bản.
Sử dụng để đổi màu của đối tượng. Sử dụng để thêm vào các màu tùy chọn.
- Bảng đối tượng: bảng này gồm có nhiều đối tượng được sắp xếp thành các mục con sau đây:
Các đối tượng chuẩn (Standard Object ) gồm các hình đa giác, chữ nhật, , elip .v.v..
Các đối tượng thông minh ( Smart Object) gồm có các đối tượng nhúng, các trường vào/ra, các đối tượng đồ họa, các công cụ hiển thị, các đối tượng ba chiềụ...
Các đối tượng Window(Window Object) gồm có các Button, Check Box, Option Group, Slider. Đây là các đối tượng hỗ trợ đồ họạ
1.5.3.2. Các đối tượng của WinCC
ạ Các đối tượng chuẩn (Standard Object)
Tại đây có rất nhiều đối tượng, những đối tượng này bạn có thể sử dụng nó một cách dễ dàng bằng cách nhấp,, kéo vào các cửa sổ làm việc đồ họa và có thể dùng chuột kéo để thay đổi kích thước theo ý muốn hoặc dùng bàn phím để thay đổi kích thước. Các đối tượng chuẩn trong WinCC bao gồm một số đối tượng quan trọng saụ - Đường thẳng. - Hình đa giác. - Đường gấp khúc. - Elip. - Đường trịn. - Hình chữ nhật.
- Static text (dòng văn bản tĩnh). Để thực hiện các dòng văn bản, khi chạy thực có thể thay đổi vị trí, nội dung của hộp văn bản.
b. Smart Object
- Ứng dụng Window(Application Window): Là những đối tượng thông báo hệ thống (Tag Logging ), báo cáo hệ thống (Print Jobs) cũng như các ứng dụng của Global Script. Application Window mở ra những cửa sổ ứng dụng và quản lí nó để hiển thị và vận hành.
- Picture Window: Là những đối tượng được tạo ra trong Graphic Disigner. Các đối tượng đó được đặt cấu hình theo vị trí, kích thước và các đặc tính động khác. Chẳng hạn một đặc tính quan trọng là truy nhập hình ảnh được hiển thị trong Picture Window bằng cách thay đổi thuộc tính động’’Picture name” lúc chạy thực thì nội dung của cửa sổ có thể được thay đổi theọ
- Điều khiển nhúng và liên kết đối tượng (OLE Control): Sử dụng OLE Control để cung cấp các công cụ Window(như nút bấm, hộp lựa chọn). Các thuộc tính của nó được hiển thị trong cửa sổ “Object Properties” và tab “Event”. Các thuộc tính này có thể được ấn bản trong cửa sổ trên.
- Đối tượng liên kết và nhúng: Graphic Designer cho phép chèn các đối tượng nhúng vào cửa sổ làm việc của nó, trong mode cấu hình có thể ấn bản một đối tượng với ứng dụng OLE thích hợp. Sau khi hồn thành việc thay đổi để liên kết đối tượng nhúng một cách chặt chẽ,phải cập nhật liên kết bằng tay sao cho phù hợp với các thay đổi được thể hiện. Tuy nhiên không được phép ấn bản trong lúc chạỵ
- Trường vào/ra (I/O File): Sử dụng như một trường vào hoặc một trường ra hoặc như là một trường vào/rạ Các dạng sữ liệu cho phép sử dụng với I/O File:
Nhị phân (Binary). Hệ (Hexadecimal). Hệ thập phân (Decimal). Xâu kí tự (String).
Cũng có thể định rõ giá trị giới hạn, chỉ định là trường vào hoặc trường ra hoặc là trường vào/rạ
- Bar: Thuộc nhóm Smart Object. Thuộc tính của nó ảnh hưởng đến sự xuất hiện và tính năng của nó. Nó thể hiện những giá trị bằng đồ thị có quan hệ với giới hạn cao thấp hoặc hoàn toàn chỉ là miêu tả bằng đồ họa hoặc phối hợp thể hiện những giá trị với tỉ lệ được định nghĩạ
- Hiển thị trạng thái (Status Display): Sử dụng để thể hiện bất kì con số của những trạng thái khác nhau nàọ Cho phép thể hiện động bằng cách nối nó với giá trị của tất cả các tag tương ứng với những trạng thái khác nhaụ Có thể ấn định bất kì con số nào trong khoảng từ 0 tới 222 - 1.
- Danh sách văn bản (Text List): Sử dụng Text List để đưa ra giá trị cho văn bản. Nó có thể sử dụng như một danh sách vào (vào là danh sách, ra là giá trị) hoặc danh sách ra (vào là giá trị, ra là văn bản) hoặc phối hợp danh sách/văn bản. Dạng số liệu là thập phân, nhị Phân hoặc bit dữ liệu đều có thể sử dụng.
Loại danh sách “Decimal” thể hiện văn bản đã ấn định tới giá trị. Khi cho vào một “Text” thì giá trị đã được chỉ định sẽ được truyền tới quản lí dữ liệụ
Loại danh sách “Binary” thể hiện một văn bản được chỉ định tới một bit của giá trị ra nếu bit đó được set (đặt giá trị lên 0 hoặc 1). Trong trường hợp này chỉ 1 bit của giá trị ra được set. Văn bản được chỉ định tới bit nào thì bit ấy được đưa rạ Khi vào một văn bản, quản lí dữ liệu nhận giá trị vào và sẽ set chính xác những bit tương ứng với văn bản nàọ Loại danh sách “Bit” thể hiện một văn bản mà nó liên quan tới những trạng thái của bit đã định nghĩa trong miền giá trị rạ
- Nhóm hiển thị (Group Display): Cung cấp thể hiện cách quy tụ theo cấp bậc của trạng thái hiện tại của những loại thông báo nhất định mặc dù khơng có sự liên quan tới thơng báo hệ thống với WinCC.
c. Các đối tượng của Window (Window Object)
- Nút bấm (Button) : Sử dụng để điều khiển sự kiện q trình. Nó có hai trạng thái, ấn xuống và không ấn. Liên kết tới quá trình bằng cách thực hiện các thuộc tính động tương ứng.
- Hộp chọn (Check-Box): Nó được sử dụng khi mà cần có 1 hay nhiều lựa chọn bằng cách kích lên từng trường hợp mà ta cần. Cho phép liên kết mềm dẻo với quá trình bằng cách thực hiện những thuộc tính động tương đương.
- Nhóm lựa chọn (Option Group): Tương tự như Check-Box nhưng mà là lựa chọn đơn.
- Nút trịn (Round Button): Là một cơng cụ giống như Button phục vụ cho vận hành sự kiện quá trình.
- Slider: Là cơng cụ điển hình chuyển động phục vụ cho điều khiển quá trình (ví dụ điều khiển nhiệt độ, mức nước…). Phạm vi điều khiển nằm giữa giá trị nhỏ nhất và giá trị lớn nhất mà ta có thể đặt, giá trị đặt phụ thuộc vào dạng dữ liệu được gán cho Slider. Có thể thiết lập một sự liên kết tới quá trình bằng cách thực hiện những thuộc tính động tương ứng.
1.5.3.3. Hệ thống lưu trữ và hiển thị (Tag Logging)
Hình 1.14. Cửa sổ soạn thảo Tag Logging
ạ Chức năng của Tag Logging
Tag Logging có chứa chức năng nhận dữ liệu từ quá trình chấp hành để lưu trữ và hiển thị. Nó có thể mang lại ý nghĩa cơng nghệ và kỹ thuật liên quan tới trạng thái vận hành của hệ thống.
Tag Logging cũng như các trình soạn thảo khác được chia ra làm 2 thành phần: - Cấu hình của hệ thống (Tag Logging Cofiguration System /Tag Logging CS) - Chạy thực hệ thống (Tag Logging Runtime Tag Logging RT).
b. Thành phần cơ bản của trình soạn thảo Tag Logging
Trình soạn thảo Tag Logging gồm có các thành phần sau: - Timer.
- Archives.
- Trend Window Templatẹ - Table Window Templatẹ
Timer
Tag Logging giới thiệu 2 loại hệ thống Timer khác nhau:
- Timer thu nhận (Acquisition Timer): Là khoảng thời gian mà trong đó những giá trị thời gian này được sao chép bới tag từ ảnh quá trình của quản lý dữ liệu (Data Manager).
- Timer lưu trữ (Archiving Timer): Là khoảng thời gian mà trong đó dữ liệu được nạp vào “vùng lưu trữ”. Giá trị sau cùng luôn được nạp vào trong một khoảng thời gian lưu trữ. Giá trị đầu thuộc về khoảng thời gian trước đó.
Bộ phận lưu trữ (Archives)
Thư mục lưu trữ có chứa thơng số mặc định cho việc tạo ra một bộ phận lưu trữ và xác định các tag liên quan trong suốt mối liên hệ giữa chúng với quản lí dữ liệu của tag.
Tạo ra và soạn thảo một hay nhiều lưu trữ được thực hiện trong vùng đặt cấu hình "Archive". Tại một thời điểm một lưu trữ mới cũng được nạp vào dự án.