dálková správa řídicích systémů v prostředí control web 5 - Úvod

Automatizace, regulace a
procesy 2006
DÁLKOVÁ SPRÁVA ŘÍDICÍCH SYSTÉMŮ V PROSTŘEDÍ CONTROL WEB
Jaromír ŠKUTA
__________________________________________________________ 1
DÁLKOVÁ SPRÁVA ŘÍDICÍCH SYSTÉMŮ V PROSTŘEDÍ
CONTROL WEB 5
Jaromír ŠKUTA
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
software podnikového
informačního systému
INTRANET
Centrální
PC.
Podnikový informační systém
WAN
Podnikový výrobní systém
Počítačově podporovaná
výroba
Procesní úroveň
aplikační LAN
programy,
SCADA/MMI
aplikační
IPC, operátorské
programy,
stanoviště.
SCADA/MMI
pracovní
stanice
ILAN
ILAN
mikropočítače, PLC,
CNC, regulátory, IPC
programy technických
prostředků
akční členy, senzory
inteligence v mikropočítačích
ILAN
Technologie
Obr. 1. Blokové schéma struktury rozsáhlých řídicích systémů
Automatizace, regulace a procesy
2005
2 ___________________________________________________________
2.
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.
.....
CW - HTTP n
(. . .)
CW - HTTP 1
(TCP/IP ovladač)
CW - HTTP 2
(attach)
CW - HTTP 3
(remote)
Odkaz na jiný
HTTP server
Odkaz na jiný
HTTP server
Control Web 2000 - Hlavní HTTP server
SÍŤOVÉ ROZHRANÍ
Síť LAN (TCP/IP)
SÍŤOVÉ
ROZHRANÍ
Vzdálený Modul
systému CW 2000
propojen pomocí
TCP/IP ovladače
SÍŤOVÉ
ROZHRANÍ
Vzdálený Modul
systému CW 2000
propojen pomocí
"attach"
SÍŤOVÉ
ROZHRANÍ
Vzdálený Modul
systému CW 2000
propojen pomocí
"remote"
SÍŤOVÉ
ROZHRANÍ
CW 2000
HTTP server
.....
SÍŤOVÉ
ROZHRANÍ
n-tá aplikace
systému CW 2000
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 HTTP servery,
na které se lze dostat pomocí jednotlivých odkazů z hlavního HTTP serveru. 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.
Automatizace, regulace a
procesy 2006
DÁLKOVÁ SPRÁVA ŘÍDICÍCH SYSTÉMŮ V PROSTŘEDÍ CONTROL WEB
Jaromír ŠKUTA
__________________________________________________________ 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.
EZL-300W Lite je robustní zapouzdřený převodník RS 232 pro bezdrátový přenos dat pomocí WiFi 802.11b s
Real - Time operačním systémem.
Obr. 3 Převodník EZL-300W Lite
Převodník EZL-300W Lite převádí sériovou linku RS 232 na bezdrátový Ethernet - standard WiFi 802.11b. Komunikovat může buď jednotka proti přístupovému bodu (AP - Access Point), nebo dvě jednotky proti sobě (Ad-hoc
mode). Rádiová část je realizována pomocí WiFi 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 EZL-300W Lite.
Druhým způsobem je přímé zapojení pomocí virtuálního sériového portu a převodníku modulu EZL-300W Lite. Dalším způsobem je propojení virtuálního sériového portu a převodníků EZL-300W Lite 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
WiFi
EZL-300W Lite
EZL-300W Lite
RS-232/
RS-485
modul A
modul B
Obr. 4 Zapojení pomocí dvou převodníků EZL-300W Lite
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).
Automatizace, regulace a procesy
2005
4 ___________________________________________________________
TCP/IP
Access
Point
Access
Point
spuštěna
aplikace
v CW 5
WiFi
WiFi
PC
WiFi karta
EZL-300W Lite
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 EZL-300W Lite 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 EZL-300W Lite.
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
Ing. Jaromír Škuta, Ph.D.
VŠB - Technická Univerzita Ostrava, Katedra automatizační techniky a řízení.
Adresa pro korespondenci:
VŠB - Technická Univerzita Ostrava, ul. 17.listopadu
č.15, 7.patro, 708 33 Ostrava – Poruba.
E-mail:
[email protected]
Plné jméno s tituly:
Pracoviště a jeho začlenění do
instituce / firmy:
Fax:
Telefon:
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
+420596994119
BABIUCH, M. Implementace aplikační vrstvy pro jednočipové mikrokontroléry. In Proceedings of XXVIII Seminary ASR
2003 "Instruments and Control". Ostrava : VŠB-TU Ostrava, 6. 5. 2003, pp. 14-18. ISBN 80-248-0326-7.
CONTROL WEB 5. Manuál. Alcor - Moravské přístroje, a.s.,1995. Dostupný z www: <URL:http//www.mii.cz>, 20. 8. 2006.
HRBÁČEK, J. Mikrořadiče PIC16CXX a vývojový kit PICSTART. Praha, BEN-technická literatura, 1996, ISBN 80-9019840-6.
HRBÁČEK, J. Komunikace mikrokontroléru s okolím. Praha, BEN-technická literatura, 1999, ISBN 80-86056-42-2.
ŠKUTA, J. HTTP server reálných aplikací. In Workshop 2002 Fakulty strojní. Ostrava, VŠB TU Ostrava, 17. 1. 2002, s. 169172. ISBN 80-248-0051-9.
VLACH, J. Počítačová rozhraní, přenos dat a řídicí systémy. Praha, BEN-technická literatura, 1997, ISBN 80-85940-17-4.
Automatizace, regulace a
procesy 2006
DÁLKOVÁ SPRÁVA ŘÍDICÍCH SYSTÉMŮ V PROSTŘEDÍ CONTROL WEB
Jaromír ŠKUTA
__________________________________________________________ 5