DÁLKOVÁ SPRÁVA ŘÍDICÍCH SYSTÉMŮ V PROSTŘEDÍ CONTROL WEB 5

Transkript

1 1 DÁLKOVÁ SPRÁVA ŘÍDICÍCH SYSTÉMŮ V PROSTŘEDÍ CONTROL WEB 5 VŠB - Technická Univerzita Ostrava, Katedra automatizační techniky a řízení Příspěvek popisuje způsoby přístupů k řídicím systémům na nejnižší úrovni řízení ze SCADA/MMI systémů. Pro realizaci a ověření těchto možností byl použit systém Control Web 5. Součásti tohoto systémů jsou komponenty umožňující dálkovou správu řídicích systémů (vzdálené a lokální moduly, síťový ovládač, ). Výstupem je také praktické ověření možnosti spravovat tyto úlohy s využitím WI-FI sítí. Klíčová slova: Control Web 5, lokální moduly, PIC, RS 232, SCADA/MMI, USB, vzdálené moduly, WI-FI This contribution describes the methods of access to control systems in the lowest control level from SCADA/MMI systems. For realization and verification of these possibilities was used Control Web 5 system. This Control Web 5 system integrates the components, which enable remote administration of control systems (remote and local modules, network driver etc.) Practical verification of possibility of administration these processes helping by WI-FI network also belongs to results of contribution. Keywords: Control Web 5, local modules, PIC, RS 232, SCADA/MMI, USB, remote modules, WI-FI 1. Úvod Naprostá většina řídicích systémů je řešena v rámci hierarchické struktury řízení. Tato struktura umožňuje snadněji detekovat případnou poruchu dílčího řídicího systému. Pro odstranění poruchy daného řídicího systémů je vhodné vytvořit pracoviště, které je schopno otestovat základní funkce určité skupiny hardware a tak přispět k rychlejšímu odstranění poruchy. V době standardizace rozhraní lze využívat tato rozhraní k otestování řídicích systému na nejnižší úrovni. V rámci tohoto příspěvku budou zmapovány možností systému Control Web 5 pro dálkovou i lokální konfiguraci řídicích systému na nejnižší úrovni řízení. přístup přes INTERNET Podnikový informační systém Podnikový výrobní systém Počítačově podporovaná výroba Procesní úroveň Centrální PC. pracovní stanice IPC, operátorské stanoviště. mikropočítače, PLC, CNC, regulátory, IPC akční členy, senzory aplikační LAN programy, SCADA/MMI aplikační programy, SCADA/MMI programy technických prostředků software podnikového informačního systému INTRANET WAN inteligence v mikropočítačích Technologie Obr. 1. Blokové schéma struktury rozsáhlých řídicích systémů

2 procesy Možnosti připojení řídicích systémů k systému Control Web 5 Při tvorbě distribuovaných řídicích systémů je nutno vybrat jak vhodné technické prostředky na nejnižší úrovni řízení, tak definovat vhodné vazby mezi jednotlivými podsystémy a data, která si budou mezi sebou subsystémy předávat. V neposlední řadě je také nutno vybrat systém, který bude použit pro monitorování a řízení na vyšších úrovních. Při volbě tohoto systému je nutné se dokonale seznámit s daným SCADA/MMI systémem. Obecně lze o těchto systémech říci, že jsou určeny a směrovány na monitorování a řízení, ale od sebe se navzájem liší. Jsou-li tyto systémy "jednoduché" pro uživatelé, pak jejich modifikovatelnost je v určitém slova smyslu omezená. Naopak, je-li tento systém "složitější" pro uživatele, pak obsahuje daleko více mechanizmů dávajících možnost ovlivňovat chod aplikace a tím se taky rozšiřuje jejich otevřenost. Velmi uživatelsky přívětivý je systém Control Web 5. Také jeho otevřenost, modifikovatelnost a široká škála možností připojení k řídicím systémům je důvodem použití tohoto systému pro vytvoření pracoviště pro lokální a dálkovou správu. Důležitými vlastnostmi, které tento systém předurčují pro takováto pracoviště jsou: modularita systému (práce na projektu - snadněji se hledá chyba), vzdálené nebo lokální moduly pracující v síti jako jedná aplikace nebo jako samostatné aplikace nezávislé na síťovém připojení (obr.2), široká škála obsluhovaných zařízení formou dodávaných ovládačů, vlastních ovládačů, DDE a OPC serverů,, http server může být součástí aplikace, zabezpečení formou přístupových práv. Control Web Hlavní CW - HTTP 1 (TCP/IP ovladač) CW - HTTP 2 (attach) CW - HTTP 3 (remote) Odkaz na jiný Odkaz na jiný..... CW - HTTP n (...) Síť LAN (TCP/IP) TCP/IP ovladače "attach" "remote" CW n-tá aplikace využívající jednu z komunikací Obr. 2. Možnosti propojení dílčích aplikací v síti LAN s využitím nástrojů systému Control Web 5 První možností propojení jednotlivých modulů je pomocí standardně dodávaného TCP/IP ovladače. Při použití tohoto propojení je zajištěna nezávislost chodu vzdálených modulů na lokálním modulu. Tato komunikace může být rozšířena o další moduly, které budou vytvářet složitější hierarchickou strukturu celého řídicího systému. Druhou možností je zajištění vazeb mezi moduly pomocí připojení vzdáleného modulu způsobem "attach". Při použití tohoto způsobu propojení testuje aplikace, zda na vzdáleném PC je požadovaná aplikace spuštěna. Pokud není zahlásí systém Control Web 5 chybu. Třetí možností je zajištění vazeb mezi vzdálenými moduly pomocí připojení vzdáleného modulu způsobem "remote". Tuto možnost lze využít jen v případě, když je nutno spouštět vzdálenou aplikaci při spouštění hlavní (lokální) aplikace. Další možností propojení dílčích aplikací distribuovaného systému je rozšíření celé úlohy o dílčí y, na které se lze dostat pomocí jednotlivých odkazů z hlavního u. Na těchto jednotlivých serverech lze využívat pro odlehčení systému možností propojení, které byly definovány výše. Tyto jednotlivé servery mohou být spuštěny na jiných PC, ale i na stejném PC. Jestliže použijeme druhou možnost musíme definovat různé čísla portů. Protokol HTTP standardně (není-li číslo portu součástí URI) navazuje spojení na IP portu 80. Jednou z možností je využití otevřenosti systému a vytvořit ActiveX komponentu umožňující přenos dat po síti LAN. Tyto jednotlivé možnosti lze v distribuovaných systémech libovolně kombinovat a skládat do kaskády dle požadavků řešeného distribuovaného systému.

3 3 3. Možnost mobilního připojení pracovišť Propojení jednotlivých pracovišť může být realizováno pomocí twist pair, koaxiálního kabelu nebo např. WI-FI připojení. Pro mobilní pracoviště se jeví jako nejvýhodnější připojení pomocí WI-FI komponent. Toto připojení může realizovat např. připojení k řídicím systémům pomocí virtuálního sériového rozhraní (COM). Toto řešení umožňuje využít i fyzickou vrstvu průmyslové sběrnice např. RS 485. je robustní zapouzdřený převodník RS 232 pro bezdrátový přenos dat pomocí b s Real - Time operačním systémem. Obr. 3 Převodník Převodník převádí sériovou linku RS 232 na bezdrátový Ethernet - standard b. Komunikovat může buď jednotka proti přístupovému bodu (AP - Access Point), nebo dvě jednotky proti sobě (Ad-hoc mode). Rádiová část je realizována pomocí PCMCIA karty, zasunuté do jednotky. 4. Připojení reálných řídicích systémů pomocí WIFI rozhraní Způsobů propojení PC s řídicím systémem je několik. Jednotlivé postupy zapojení budou představeny v následující kapitole. Jako první způsob je propojení sériového rozhraní RS 232 pomocí dvou převodníků. Druhým způsobem je přímé zapojení pomocí virtuálního sériového portu a převodníku modulu. Dalším způsobem je propojení virtuálního sériového portu a převodníků pomocí přístupového bodu. Na obr.4 a obr.5 jsou zobrazeny některé z možností připojení mobilního pracoviště pro konfiguraci algoritmů řízení pro krokový motor umístěného v jednočipových procesorech řady PIC připojených k převodníku EZL-300W pomocí RS 485. PC spuštěna aplikace v CW 5 RS-232 RS-232/ RS-485 modul A modul B Obr. 4 Zapojení pomocí dvou převodníků Zapojení PC a soustavy je nejlépe patrné z obr. 4. Je zde vidět nadřízený počítač, na kterém je spuštěna aplikace pro ovládání a konfiguraci. Výstupní řetězce jsou vysílány po sběrnici RS 232, která je převáděna pomocí EZL-300W Lite na WIFI přenos. Bezdrátový přenos je následně zpětně převáděn na RS 232. Následně je RS 232 převedena na RS 485. Takto převedený řetězec vstupuje do komunikačních modulů (modul A, modul B).

4 procesy TCP/IP Access Point Access Point spuštěna aplikace v CW 5 PC karta RS-232/ RS-485 modul A modul B Obr. 5 Zapojení s využitím virtuálního sériového portu a přístupového bodu Zapojení pomocí přístupového bodu je zcela odlišné než předchozí případ obr. 4. Komunikace mezi nadřízeným PC a soustavou neprobíhá přímo, ale prostřednictvím přístupových bodu. To znamená, že nadřízené PC s aplikací pro ovládání soustavy je připojeno pomocí virtuálního sériového portu přes bezdrátovou WIFI kartu s přístupovým bodem. Převodník je zároveň připojen k jinému přístupovému bodu. Data jsou vysílaná z nadřízeného PC bezdrátovou cestou k přístupovému bodu, následně pomocí drátové sítě jsou přenášena k přístupovému bodu, ke kterému je připojena ovládaná soustava a tam jsou bezdrátově přijímána převodníkem. 5. Závěr V rámci tohoto příspěvku byly definovány možné přístupy k řídicím systémům na nejnižší úrovni řízení hierarchické struktury řízení s ohledem na použitý SCADA/MMI systém a jeho nástroje (Control Web 5). Pomocí těchto nástrojů byla ověřena možnost dálkové i lokální správy takovýchto systémů. Jako jedna z možností přenosu konfiguračních dat byla prakticky ověřena přenosová cesta na basi WI-FI komponent. Tento příspěvek vznikl v rámci grantového projektu FRVS 2691/2006/F1a. Adresní údaje o autorech Plné jméno s tituly: Pracoviště a jeho začlenění do instituce / firmy: Adresa pro korespondenci: Fax: Telefon: Ing. Jaromír Škuta, Ph.D. VŠB - Technická Univerzita Ostrava, Katedra automatizační techniky a řízení. VŠB - Technická Univerzita Ostrava, ul. 17.listopadu č.15, 7.patro, Ostrava Poruba. jaromir.skuta@vsb.cz [1] BABIUCH, M. Implementace aplikační vrstvy pro jednočipové mikrokontroléry. In Proceedings of XXVIII Seminary ASR 2003 "Instruments and Control". Ostrava : VŠB-TU Ostrava, , pp ISBN [2] CONTROL WEB 5. Manuál. Alcor - Moravské přístroje, a.s.,1995. Dostupný z www: <URL:http// [3] HRBÁČEK, J. Mikrořadiče PIC16CXX a vývojový kit PICSTART. Praha, BEN-technická literatura, 1996, ISBN [4] HRBÁČEK, J. Komunikace mikrokontroléru s okolím. Praha, BEN-technická literatura, 1999, ISBN [5] ŠKUTA, J. reálných aplikací. In Workshop 2002 Fakulty strojní. Ostrava, VŠB TU Ostrava, , s ISBN [6] VLACH, J. Počítačová rozhraní, přenos dat a řídicí systémy. Praha, BEN-technická literatura, 1997, ISBN

5 5