Luận văn Lập trình WinCC

PHẦN 2 LẬP TRÌNH WINCC Chương 1: Control Center Vị trí của Control Center trong hệ thống WinCC : Control Center đặc trưng cho lớp cao nhất trong hệ thống Win CC. Tất cả các moduls của toàn bộ hệ thống WinCC đều được bắt đầu từ đây. Nội dung của Control Center gồm có: Chức năng Cấu trúc Các editor chuẩn WinCC –là giao diện giữa người và máy móc trong thiết kế tự động : WinCC là hệ thống trung tâm về công nghệ và kỹ thuật được dùng để điều hành các nhiệm vụ của màn hình hiển thị và hệ thống điều khiển trong tự động hóa sản xuất và quá trình. Hệ thống này cung cấp các modul chức năng thích ứng trong công nghiệp về: hiển thị hình ảnh, thông điệp, lưu trữ và báo cáo. Giao diện điều khiển mạnh, việc truy cập hình ảnh nhanh chóng, và chức năng lưu trữ an toàn của nó đảm bảo tính hữu dụng cao. Ngoài các chức năng hệ thống, WinCC còn mở ra các giao diện cho các giải pháp của người sử dụng, những giao diện này khiến chúng có thể tích hợp WinCC vào các giải pháp tự động hóa phức tạp và toàn công ty. Việc xử lý dữ liệu lưu trữ được tích hợp bằng các giao diện chuẩn ODBC và SQL. Việc thêm vào các đối tượng và các tài liệu cũng được tích hợp bằng OLE2.0 và OLE Custom Controls (OCX). Các cơ chế này làm cho WinCC trở thành một bộ phận am hiểu và dễ truyền tải trong môi trường Windows. WinCC dựa vào hệ điều hành 32 bit MS-Windows 95 hay MS-Windows NT. Cả hai đều có khả năng về thực hiện đa nhiệm vụ, đảm bảo phản ứng nhanh chóng với việc xử lý ngắt và độ an toàn chống lại sự mất dữ liệu bên trong ở mức độ cao. Windows NT còn cung cấp các chức năng để tạo ra sự an toàn và phục vụ như một nền tảng cho hoạt động của các servers trong hệ thống WinCC nhiều người sử dụng. Chính phần mềm WinCC cũng là ứng dụng 32 bit được phát triển với công nghệ phần mềm hướng đối tượng và hiện đại nhất. NỘI DUNG CỦA CONTROL CENTER. Chức năng. Control Center chứa tất cả các chức năng quản lý cho toàn hệ thống WinCC. Trong Control Center, ta có thể đặt cấu hình và khởi động module run-time. Nhiệm vụ của quản lý dữ liệu: Quản lý dữ liệu cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag. Tất cả các hoạt động của quản lý dữ liệu đều chạy trên một background (nền). Nhiệm vụ của Control Center CaÙc nhiệm vụ chính của Control Center: Lập cấu hình hoàn chỉnh. Hướng dẫn giới thiệu việc lập cấu hình. Thích ứng việc ấn định, gọi, và lưu trữ các projects. Quản lý các projects. Có khả năng nối mạng các chức năng soạn thảo cho nhiều người sử dụng trong một project. Quản lý phiên bản. Diễn tả bằng đồ thị của dữ liệu cấu hình. Điều khiển và đặt cấu hình cho các hình vẽ/ cấu trúc hệ thống. Thiết lập việc cài đặt toàn cục. Đặt cấu hình cho các chức năng định vị đặc biệt. Tạo và soạn thảo các tham khảo đan chéo. Phản hồi tài liệu. Báo cáo trạng thái hệ thống. Thiết lập hệ thống đích. Chuyển giữa run-timer và cấu hình. Kiểm tra chế độ/ mô phỏng/ trợ giúp thao tác để đặt cấu hình dữ liệu, bao gồm dịch hình vẽ, mô phỏng tag, hiển thị trạng thái, và tạo thông điệp. Cấu trúc. Control Center có các cấu trúc như sau: Control Center Tìm hiểu WinCC trong Control Center. Giao diện đồ họa cho cấu hình dưới môi trường Windows 95 và Windows NT. Quản lý dữ liệu. Cung cấp ảnh quá trình với các giá trị của tag. Truyền dữ liệu mà quản lý dữ liệu đã nhận từ các hệ thống tự động. Các module chức năng Hệ thống đồ họa (Graphic Designer) Hiển thị và kết nối quá trình bằng đồ thị. Viết chương trình cho các thao tác (Global Scrips) Tạo một dự án động cho các yêu cầu đặc biệt. Hệ thống thông báo (Alarm Logging) Xuất các thông báo và hồi đáp. Lưu trữ và soạn thảo các giá trị đo lường (Tag Logging) Soạn thảo các giá trị đo lường và lưu giữ chúng trong thời gian dài. Soạn thảo dữ liệu hướng người sử dụng và lưu giữ chúng trong thời gian dài. Hệ thống báo cáo (Report Designer) Báo cáo trạng thái hệ thống. Phản hồi tài liệu: Đối với Control Center, việc in ra một hệ thống định sẵn có trong Report Designer để phản hồi tài liệu. Tất cả các máy tính , tags, và các kết nối đã được định hình đều được in ra bằng “print job” hay hiển thị trên màn hình. Các kiểu dữ liệu dự án được xuất ra bằng cách phản hồi tài liệu: Máy tính: tên và kiểu máy tính (Server hay Client). Tag management: tên tag, kiểu dữ liệu, kết nối , kênh. Kết nối: kết nối, đơn vị và tham số. Soạn thảo. Editor dùng để soạn thảo và điều khiển một project hoàn chỉnh. Các bộ soạn thảo trong Control Center: Chương trình soạn thảo Giải thích Alarm Logging (Báo động) Nhận các thông báo từ các quá trình để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp, và lưu trữ các thông báo này. User Administrator (Quản lý người dùng) Việc điều khiển truy nhập sự cho phép cho các nhóm và người sử dụng. Text Library (Thư viện văn bản) Chứa các văn bản tuỳ thuộc ngôn ngữ do ta tạo ra. Report Designer (Báo cáo) Cung cấp hệ thống báo cáo được tích hợp mà ta có thể sử dụng để báo cáo dữ liệu, các giá trị quá trình hiện hành và đã lưu trữ, các thông báo hiện hành và đã lưu trữ, hệ thống tài liệu của chính người sử dụng. Global Scripts (Viết chương trình) Cho phép ta tạo các dự án động tùy thuộc vào từng yêu cầu đặc biệt. Bộ soạn thảo này cho phép ta tạo các hàm C và các thao tác có thể được sử dụng trong một hay nhiều projects tùy theo kiểu của chúng. Tag Logging Xử lý các giá trị đo lường và lưu trữ chúng trong thời gian dài. Graphics Designer (Thiết kế đồ họa) Cung cấp các màn hình hiển thị và kết nối đến các quá trình. Các thành phần của project trong Control Center. Một project gồm các thành phần sau: Máy tính. Quản lý tag. Kiểu dữ liệu. Soạn thảo. Máy tính. Thành phần “Computer” dùng để quản lý tất cả các máy tính có thể truy nhập một project hiện thời. Ta có thể đặt cấu hình cho mỗi máy tính riêng biệt. Các thuộc tính của một máy tính: Tên máy tính. Kiểu máy tính: Server : Máy tính trung tâm để lưu trữ dữ liệu và quản lý toàn cục trong hệ thống WinCC. Client : Cũng được định nghĩa như một workstation. Control Center được tải cục bộ trong từng máy tính loại này. Hình 2.1: giao tiếp giữa các máy Server và Client. Quản lý tag. Thành phần này có nhiều mục con như : các bộ điều khiển truyền thông để quản lý các tag quá trình, các tag nội, các kết nối logic vàø các nhóm tag. Các bộ điều khiển truyền thông: Bộ điều khiển truyền thông là giao diện giữa một hệ thống PLC và WinCC. Hệ thống WinCC chứa các bộ điều khiển truyền thông trong Kênh DLL và Bộ điều khiển truyền thông. Chúng cho ta các thông tin về: Điều kiện tiên quyết cần để xử lý các tag quá trình bằng PLC. Các thủ tục chung để kết nối với tag ngoài. Giới thiệu cấu hình đặc biệt của kênh DLL. Các kiểu điều khiển truyền thông như: Modbus Protocol Suite.chn, Mitsubishi FX.CHN, Profibus DP.CHN, Modbus serial.CHN, SIMATIC S7 Protocol Suite.CHN, SIMATIC S5 ETHERNET TF.CHN… Khối kênh: Một kênh ở WinCC được thực hiện như một Windows DLL và được liên kết động với hệ thống. Mỗi kênh WinCC thực hiện việc truy nhập các kiểu tham số kết nối đặc biệt với các nghi thức đặc biệt (chẳng hạn, kênh SIMATIC S5 Ethernet TF hỗ trợ việc truy nhập SIMATIC S5 với TF Protocol). Một kênh DLL có thể hỗ trợ nhiều khối kênh của cùng một kiểu. Ví dụ, kênh DLL của SIMATIC S5 Ethernet TF có thể được điều khiển với khối SINEC-H1 (CP1413) cũng như với khối SINEC -L2 (CP5412) tại cùng một lúc. Quản lý dữ liệu của WinCC đòi hỏi các giá trị quá trình lúc “run time” từ PLC ở xa thông qua kết nối logic. Khối kênh sẽ thực hiện các bước truyền thông cần thiết để đáp ứng yêu cầu về các giá trị quá trình bằng kết nối kênh đặc biệt, và do đó cung cấp các giá trị quy trình này cho quản lý dữ liệu WinCC. Dữ liệu đọc vào được lưu trữ như ảnh quá trình trong RAM của máy tính. Tất cả các thành phần của WinCC đều truy nhập ảnh quá trình này. Các kết nối logic, các nhóm tag, và các tags cũng có thể được ấn định vào một khối kênh. Hình 2.2: mạng giao tiếp giữa máy tính và PLC. Kết nối: Một kết nối logic mô tả giao diện giữa hệ thống tự động và quản lý dữ liệu WinCC. Quản lý dữ liệu của máy server đảm trách việc cung cấp các tags với các giá trị quá trình khi run time. Quản lý dữ liệu cung cấp các giá trị quá trình đến các tags nội bộ của nó cũng như các tags của máy client tương ứng. Quản lý dữ liệu chuyển các tags được truy cập đến kết nối logic của chúng và do vậy đến được kênh thích hợp. Các kênh sẽ thực hiện các bước truyền thông cần thiết bằng tuyến quá trình theo cách tối ưu nhất. Bằng cách này, việc giảm thiểu chuyển dữ liệu là cần thiết trên tuyến quá trình để gán giá trị cho các tags. Logical Connection Channel Danh sách các tags được truy cập Tag: Tags WinCC là phần tử trung tâm để truy nhập các giá trị quá trình. Trong một project, chúng nhận một tên và một kiểu dữ liệu duy nhất. Kết nối logic sẽ được gán với tag WinCC. Kết nối này xác định rằng kênh nào sẽ chuyển giao giá trị quá trình cho các tags. Các tags được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu toàn dự án. Khi một chế độ của WinCC khởi động, tất cả các tags trong một project được nạp và các cấu trúc run time tương ứng được thiết lập. Mỗi tag được lưu trữ trong quản lý dữ liệu theo một kiểu dữ liệu chuẩn. Tag nội: Các tags nội không có địa chỉ trong hệ thống PLC, do đó quản lý dữ liệu bên trong WinCC sẽ cung cấp cho toàn bộ network. Các tags nội được dùng để lưu trữ thông tin tổng quát như : ngày, giờ hiện hành; lớp hiện hành; cập nhật liên tục. Hơn nữa, các tags nội còn cho phép trao đổi dữ liệu giữa các ứng dụng để thực hiện việc truyền thông cho cùng quá trình theo cách tập trung và tối ưu. Tag ngoài: Trong hệ thống WinCC, tag ngoài cũng được hiểu là tag quá trình. Các tags ngoài được liên kết với truyền thông logic. Để phản ảnh thông tin về địa chỉ của các hệ thống PLC khác nhau, các tags ngoài chứa một mục tổng quát gồm các thông tin về tên, kiểu, các giá trị giới hạn và một mục chuyên biệt về kết nối mà cách diễn tả phụ thuộc kết nối logic. Quản lý dữ liệu luôn cung cấp những mục đặc biệt của tag ngoài cho các ứng dụng trong một mẫu văn bản. Nhóm tag: Nhóm tag chứa tất cả các tags có kết nối logic lẫn nhau. Ví dụ về các nhóm tag: CPU: nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập cùng một CPU. Lò nhiệt: nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập cho một lò. I/O số: nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập các I/Os số. I/O tương tự: : nhóm này chứa tất cả các tags truy nhập các I/Os tương tự. Một kết nối logic diễn tả giao diện giữa hệ thống tự động và quản lý dữ liệu. Mỗi nhóm tag được gán với một khối kênh. Một kênh có thể chứa nhiều nhóm tag. Các kiểu dữ liệu: Ta phải gán một trong các kiểu dữ liệu sau cho mỗi tag được định cấu hình. Việc gán kiểu dữ liệu cho tag được thực hiện trong khi tạo một tag mới. Kiểu dữ liệu của một tag thì độc lập với kiểu tag (tag nội hay tag quá trình). Trong WinCC, một kiểu dữ liệu nào đó cũng đều có thể được chuyển đổi thành kiểu khác bằng cách điều chỉnh lại dạng. Các kiểu dữ liệu có trong WinCC: Data Types Format Adaptable Binary Tag No Signed 8-Bit Value Yes Unsigned 8-Bit Value Yes Signed 16-Bit Value Yes Unsigned 16-Bit Value Yes Signed 32-Bit Value Yes Unsigned 32-Bit Value Yes Floating-Point Number 32-Bit IEEE 754 Yes Floating-Point Number 64-Bit IEEE 754 Yes Text Tag 8-Bit Character Set No Text Tag 16-Bit Character Set No Raw Data Type No Text Reference No Structure Types No Giới thiệu vài kiểu dữ liệu thường dùng: Kiểu dữ liệu 8-bit không dấu: kiểu này có độ dài 1 byte và không có dấu. Adapt Format Number Range ByteToUnsignedByte 0 to 255 (no conversion) ByteToUnsignedWord 0 to 255 ByteToUnsignedDword 0 to 255 ByteToSignedByte 0 to 127 ByteToSignedWord 0 to 255 ByteToSignedDword 0 to 255 ByteToBCDByte 0 to 99 ByteToBCDWord 0 to 255 ByteToBCDDword 0 to 255 ByteToAikenByte 0 to 99 ByteToAikenWord 0 to 255 ByteToAikenDword 0 to 255 ByteToExcessByte 0 to 99 ByteToExcessWord 0 to 255 ByteToExcessDword 0 to 255 Kiểu dữ liệu 16 bit không dấu: kiểu này dài 2 bytes và không có dấu. Adapt Format Number Range WordToUnsignedWord 0 to 65535 (no conversion) WordToUnsignedByte 0 to 255 WordToUnsignedDword 0 to 65535 WordToSignedByte 0 to 127 WordToSignedWord 0 to 32767 WordToSignedDword 0 to 65535 WordToBCDByte 0 to 99 WordToBCDWord 0 to 9999 WordToBCDDword 0 to 65535 WordToAikenByte 0 to 99 WordToAikenWord 0 to 9999 WordToAikenDword 0 to 65535 WordToExcessByte 0 to 99 WordToExcessWord 0 to 9999 WordToExcessDword 0 to 65535 WordToS5Counter 0 to 999 Kiểu dữ liệu 32 bit không dấu: kiểu này dài 4 bytes và không có dấu. Adapt Format Number Range DwordToUnsignedDword 0 to 4294967295 (no conversion) DwordToUnsignedByte 0 to 255 DwordToUnsignedWord 0 to 65535 DwordToSignedByte 0 to 127 DwordToSignedWord 0 to 32767 DwordToSignedDword 0 to 2147483647 DwordToBCDByte 0 to 99 DwordToBCDWord 0 to 9999 DwordToBCDDword 0 to 99999999 DwordToAikenByte 0 to 99 DwordToAikenWord 0 to 9999 DwordToAikenDword 0 to 99999999 DwordToExcessByte 0 to 99 DwordToExcessWord 0 to 9999 DwordToExcessDword 0 to 99999999 DwordToS5Timer 10 to 9990000 Soạn thảo: Thành phần soạn thảo gồm có: Alarm Logging, User Administrator, Text Library, Report Designer, Global Scripts, Tag Logging, Graphic Designer…sẽ được trình bày cụ thể trong chương 2. Chương 2: Các Thành Phần Soạn Thảo ALARM LOGGING. Chức năng. Soạn thảo Alarm Logging đảm trách về các thông báo nhận được và lưu trữ. Nó chứa các chức năng để nhận các thông báo từ các quá trình, để chuẩn bị, hiển thị, hồi đáp và lưu trữ chúng. Với đặc tính này, Alarm Logging giúp ta tìm ra nguyên nhân của lỗi. Hệ thống Alarm Logging có các đặc tính sau: Cung cấp các thông tin về lỗi và trạng thái hoạt động toàn diện. Cho phép sớm nhận ra các tình trạng nguy cấp. Tránh và giảm thiểu thời báo. Chất lượng sản phẩm ngày càng tăng. Cung cấp tài liệu. Alarm Logging chia làm 2 thành phần: hệ thống cấu hình (Alarm Logging CS) và hệ thống run-time (Alarm Logging RT). Nhiệm vụ của Alarm Logging CS: Sử dụng Alarm Logging CS để đặt cấu hình cho các thông báo để chúng được hiển thị theo cách mà ta muốn. Ta có thể thực hiện điều này trước khi hệ thống run-time khởi động. Hệ thống cấu hình Alarm Logging của WinCC cung cấp một giao diện đặc biệt mà ta tạo lập sẵn. Nhiệm vụ của Alarm Logging RT: Alarm Logging có nhiệm vụ thu thập các thông báo và hồi đáp. Nó chuẩn bị các thông báo để hiển thị và lưu trữ. Khái quát về Alarm Logging. Thông báo: Các thông báo được xuất ra từ các biến cố và được hiển thị bởi Alarm Logging theo trình tự thời gian. Hệ thống phân biệt giữa các kiểu sự cố sau: Binary events. Các dạng thông báo. Theo dõi các sự cố. Binary events: là những thay đổi trạng thái trong các tags (tag nội và tag ngoài). Các dạng thông báo: chứa các mục và chức năng sau: Quá trình. Theo dõi hệ thống điều khiển. Các ứng dụng. Theo dõi các sự cố: hệ thống Alarm Logging chưa hỗ trợ việc theo dõi sự cố. Tuy nhiên, ta vẫn có thể liệt kê các sự cố: Tràn bộ phận lưu trữ và ROM. Thông báo về máy in. Lỗi do server. Sự cố truyền thông quá trình. Thông báo nhóm. Điều khiển quá trình và lưu trữ. Thủ tục thông báo: WinCC hỗ trợ 2 thủ tục thông báo: thủ tục thông báo bit và thông báo đúng trình tự thời gian. Thủ tục thông báo bit: là thủ tục phổ biến cho phép nhận các thông báo từ PLC. Alarm Logging sẽ thu thập các giá trị thực sự từ việc quản lý tag của quản lý dữ liệu. Alarm Logging sẽ gán ngày, giờ trong thủ tục này. Thông báo đúng trình tự thời gian: thủ tục này giả sử rằng chính các PLCs tạo ra thông báo sự cố, tự ấn định ngày/ giờ và các giá trị quá trình cho nó. Tất cả các thông báo của PLC được nhóm lại bởi một dạng thông báo tạo sẵn cho toàn bộ project. Cấu trúc một thông báo: Một thông báo chứa các thông tin hệ thống và các tham số khác, được hiển thị theo hình thức của các cột. Nếu các cột này chứa các tên đồng nhất, các giá trị và các khối giống nhau, thì chúng được gọi là các khối thông báo. Các khối thông báo được chia thành 3 vùng sau: Các khối hệ thống: các khối này chứa dữ liệu hệ thống được gán bởi Alarm Logging. Các dữ liệu bao gồm: ngày, giờ, báo cáo ID. Các khối giá trị quy trình: các khối này chứa các giá trị truyền từ quá trình, ví dụ như vượt mức và nhiệt độ nguy cấp. Các khối văn bản cho người dùng: là những khối văn bản cho các thông tin tổng quát và dễ hiểu như : giải thích các thông báo, nơi lỗi xảy ra, và nguồn gốc thông báo. Tổ chức các thông báo: WinCC cung cấp 16 lớp thông báo với 16 kiểu thông báo. Ta có thể đặt cấu hình cho các lớp thông báo. Mỗi một thông báo được gán với một kiểu thông báo. Các kiểu thông báo cũng được nhóm trong các lớp thông báo. Hiển thị các thông báo trong chế độ run time: Báo cáo thông báo: một hình thức khác của việc chuyển thông báo là hiển thị bằng báo cáo. Hệ thống phân biệt giữa các kiểu sau: Báo cáo thông báo theo trình tự: cung cấp liên tục các thủ tục về thông báo. Báo cáo lưu trữ: chứa các thông tin vào nơi lưu trữ. Thông báo đơn và theo nhóm: nếu các thông báo được định hình riêng biệt (thông báo đơn) nhóm lại với nhau thì chúng được gọi là các thông báo theo nhóm. Một thông báo theo nhóm có thể được tạo cho mỗi lớp và kiểu thông báo. Ngoài ra ta có thể kết hợp các thông báo theo nhóm. Nếu một thông báo theo nhóm được hiển thị, nghĩa là có ít nhất một thông báo đơn được thực thi. Ta không thể nhận ra các thông báo đơn trong kiểu hiển thị này. Khóa và cho phép thông báo: những thông báo cá biệt, những lớp và kiểu thông báo có thể ẩn và hiện lại trong việc thu thập ở chế độ run time. Ghi nhận: Alarm Logging có thể sử dụng lưu trữ trong thời