Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Грудини В.С. Методические указания к лабоpатоpным pаботам по разработке АСУТП на основе SCADA GENIE - файл 1.doc


Грудини В.С. Методические указания к лабоpатоpным pаботам по разработке АСУТП на основе SCADA GENIE
скачать (4011.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc4012kb.29.11.2011 20:34скачать

содержание

1.doc



Министеpство общего и пpофессионального

обpазования РФ

Вятский госудаpственный унивеpситет




Факультет автоматики и вычислительной техники

Кафедpа электpопpивода и автоматики пpомышленных установок




РАЗРАБОТКА АСУТП НА ОСНОВЕ SCADA GENIE


Методические указания к лабоpатоpным pаботам.

Дисциплина «Компьютерное управление».

Для студентов специальности 18.04.00 "Электpопpивод и автоматика пpомышленных установок"





К И Р О В 2003



УДК 658.52


Составитель к.т.н., доц. В.С.Гpудинин


Рецензент к.т.н., доц. Н.А.Краев, кафедра радиоэлектронных средств
Подп. в печ. Усл.печ.л. Зак. Тиp. Бесплатно

-------------------------------------------------------------------------

Редакционно-издательский отдел ВятГТУ

Лабоpатоpия множительной техники

610000, г.Киpов, ул.Московская, 36
C Вятский Госудаpственный Унивеpситет


1. Назначение пакета GENIE
Пакет GENIE разработан фирмой Advantech и предназначен для создания системы сбора и управления верхнего уровня в масштабах технологического участка, цеха предприятия . Функционирование происходит в среде Windows XX.

2. Состав и архитектура системы
Пакет GENIE состоит из двух основных программных модулей:

  1. «Построитель стратегии» GENIE (GENIE.EXE) - используется для проектирования и тестирования проектов, называемых стратегиями;

  2. «Исполнительная среда» GENIE (GWRUN.EXE) - только для исполнения стратегии.

«Построитель стратегий» используется для проектирования и тестирования проектов, которые называются стратегиями, а «Исполнительная среда» только для непосредственной работы.

Кроме того, в составе пакета имеется программа установки и настройки устройств ввода/вывода, а также набор динамически компонуемых библиотек (DLL), выполняющих различные функции в процессе разработки и выполнения программного обеспечения SCADA.

GENIE имеет модульно - ориентированную, открытую интегрированную архитектуру (рис. 1). Открытость архитектуры позволяет легко реализовывать взаимодействие GENIE с другими приложениями для совместного доступа к данным во время исполнения стратегий.

^

Рис. 1. Архитектура GENIE 3.0



Результат разработки приложения в GENIE сохраняется в файле стратегии. Файл стратегии (с расширением .GNI) представляет собой двоичный файл, содержащий всю информацию последнего сеанса редактирования. Стратегия - это совокупность одной или нескольких задач вместе с одной или большим количеством экранных форм, а также одним основным сценарием (рис. 2). Задача, экранная форма и основной сценарий являются тремя основными элементами, используемыми при проектировании стратегий. Простейшая стратегия имеет одну задачу с одной экранной формой и не имеет основного сценария.

Задача представляет собой набор функциональных блоков, отображаемых в окне задачи в виде пиктограмм. Экранная форма представляет собой набор элементов отображения и элементов управления. Пиктограммы функциональных блоков и элементы отображения/управления являются стандартными «кирпичиками» для построения стратегии. Они очень похожи по внешнему виду, за исключением того, что элементы отображения служат для реализации графического интерфейса пользователя, в то время как пиктограммы блоков скрыты во время исполнения стратегии.

Соединение между функциональными блоками в процессе разработки стратегии могут устанавливаться посредством видимых и невидимых связей. Соединения между пиктограммами блоков являются видимыми в окне Редактора задач. Такое соединение называется проводником, поскольку по своему назначению оно аналогично проводам в электрических схемах. Соединения между пиктограммами блока и элементами отображения невидимы. Поэтому они называются связями.

Каждая задача и экранная форма имеют собственные параметры. Впервые созданная новая задача или новая экранная форма имеют заданные по умолчанию параметры, которые могут быть изменены пользователем в соответствии с требованиями алгоритма. Задача имеет такие параметры, как период сканирования (интервал времени между текущим и следующим вызовом задачи для исполнения), эффективный интервал исполнения (абсолютное время выполнения задачи), метод запуска и метод завершения. Минимальный период сканирования задачи, а значит, и связанных с ней параметров составляет 55 мс. Экранная форма имеет такие параметры, как имя, стиль отображения окна, состояние и др. (рис. 3).




^

Рис. 3. Параметры задач и экранных форм, настраиваемые пользователем



В рамках стратегии может использоваться одновременно практически любое количество функциональных блоков и устройств ввода/вывода, которое ограничивается только быстродействием и размером памяти компьютера. Однако рекомендуется, чтобы количество функциональных блоков не превышало 500.

Построитель стратегий GENIE предоставляет в распоряжение пользователя четыре различных редактора:

- редактор задач;

- редактор форм отображения;

- редактор отчетов;

- редактор сценариев.

Указанные редакторы используются для создания, отладки и модификации задач, экранных форм, отчетов и сценарных процедур соответственно. Поскольку в рамках одной стратегии может присутствовать несколько задач, то имеется возможность создания множества окон в Редакторе задач. По той же самой причине возможно создавать множество окон в Редакторе форм отображения для редактирования множества экранных форм. Но поскольку для любой системы может быть только один основной сценарий, то в Редакторе сценариев может быть открыто только одно окно.
3. Редактор задач
Редактор задач предназначен для реализации прикладных алгоритмов создаваемой системы. GENIE имеет большое количество встроенных стандартных функциональных блоков для реализации различных алгоритмов сбора данных и управления. Внешний вид набора инструментов Редактора задач показан на рис. 4.


^

Рис. 4. Набор инструментов Редактора задач



Разработка системы сводится к размещению пользователем функциональных блоков в окне задачи и установлению между ними связей, определяемых алгоритмом обработки данных. GENIE 3.0 обеспечивает возможность разработки и одновременного исполнения до 8 задач. Таким образом, сложная система может быть разделена на несколько независимых одновременно выполняемых задач, что не только упрощает процесс разработки, но также и увеличивает производительность при выполнении, поскольку при очередном вызове каждой задачи должно быть обработано меньшее количество содержащихся в ней функциональных блоков.

Редактор задач пакета GENIE 3.0 использует информационно-поточную модель программирования, которая значительно удобнее для восприятия и алгоритмической интерпретации, чем традиционная линейная архитектура текстовых языков программирования. При разработке приложения сбора данных и управления пользователем создается блок-схема стратегии без уделения особого внимания различным логическим и синтаксическим соглашениям, принятым в стандартных языках программирования. Просто выберите объекты (пиктограммы функциональных блоков) из набора инструментов Редактора задач и соедините их проводниками для передачи данных от одного блока к другому.

Редактор задач пакета GENIE 3.0 имеет функцию упорядочивания блоков в последовательности, которая определяет очередность выполнения всех блоков задачи. Используя порядковые номера исполнения, пользователь может устанавливать необходимый порядок обработки функциональных блоков, исходя из логики реализуемого алгоритма.
4. Редактор форм отображения
Редактор форм отображения предназначен для создания динамических экранных форм отображения, связанных с исполняемой стратегией сбора данных и управления. При необходимости создания графического интерфейса оператора Редактор форм отображения обеспечивает возможность разработки удобных для восприятия экранных форм в кратчайшие сроки путем использования входящих в пакет стандартных элементов отображения и управления. Кроме того, графический интерфейс оператора может быть усовершенствован с помощью специальных инструментов рисования и элементов отображения, определяемых пользователем. Внешний вид набора инструментов Редактора форм отображения показан на рис. 5.


^

Рис. 5. Набор инструментов Редактора форм отображения



GENIE, в дополнение к имеющимся стандартным элементам отображения предоставляет разработчику инструменты для рисования пользовательских графических элементов, таких как насосы, клапаны, прямоугольники, круги, сегменты, многоугольники и т.п. Кроме того, пользователь может конфигурировать цвета и размеры указанных графических примитивов. Пользовательские средства рисования включают овал (круг), прямоугольник, скругленный прямоугольник и линию. Кроме того, GENIE поддерживает операции “Сгруппировать” и “Разгруппировать”, позволяющие объединять графические примитивы в единое изображение.
5. Редактор отчетов
Редактор отчетов предназначен для разработки и генерации отчетов. Редактор отчетов пакета GENIE предоставляет разработчику на этапе проектирования, а пользователю - в процессе эксплуатации системы возможность определять содержание отчета, формируемое на основе собираемых данных и действий оператора, с последующей автоматической печатью в определенные моменты времени. Средства, входящие в Редактор отчетов, могут быть использованы для выбора и печати отчетов вручную в требуемый момент времени.

Редактор отчетов пакета GENIE обеспечивает выполнение пяти основных функций: сбор данных, конфигурирование формата отчетов, составление расписания автоматической печати отчетов, генерацию отчета событий и генерацию отчета тревог.

Функция сбора данных в заданное пользователем время дает возможность создавать файлы базы данных (с расширением .DBF) для каждого тэга (объекта обрабатываемых данных), определенного пользователем при конфигурировании отчета. Минимальный временной интервал сбора данных, используемый указанной функцией при получении информации о заданном тэге, равен 10 минутам. Если требуется высокоскоростной сбор данных, то необходимо использовать функциональный блок архивации данных Редактора задач или элемент просмотра данных исторического архива Редактора форм отображения.

Функция конфигурирования форм отчета реализуется при помощи диалоговых панелей, которые позволяют устанавливать формат и время печати отчета. Записи отчета организованы в табличной форме, и пользователи просто вводят текст или задают ключевые слова для определения каждого столбца таблицы. Информация о каждой форме отчета сохраняется в файле формата и извлекается из него при генерации отчета. Функция генерации отчета обрабатывает файл формата и файл базы данных, после чего производит печать отчета. Внешний вид диалоговой панели настройки формата отчета показан на рис. 6.

С помощью планировщика отчета устанавливается время, в которое должны генерироваться отчеты. В определенное пользователем время планировщик отчета инициирует процесс генерации отчета. Планировщик отчета также информирует пользователя о выполнении и результате печати отчета.

Функция генерации отчета тревог позволяет создавать отчеты об отказах оборудования. Отчеты указанного типа содержат информацию о времени отказа, о подтверждении данного события оператором и о восстановлении работоспособности.


^

Рис. 6. Внешний вид диалоговой панели настройки формата отчета



6. Редактор сценариев (Script Designer)
Редактор сценариев предназначен для управления задачами, вычислениями и анализом данных в процессе исполнения стратегии.

Данное мощное средство создания сценарных процедур, совместимое c Microsoft Visual Basic, лицензировано у компании Summit Software Inc. Бейсик-сценарий является наиболее важным компонентом пакета GENIE, обеспечивающим возможность разработки специализированных фрагментов стратегии на языке программирования высокого уровня. Поскольку Visual Basic является одним из самых популярных и простых для изучения языков программирования, его наличие в составе пакета позволяет значительно упростить и повысить эффективность программирования в рамках GENIE.


Ядро подсистемы программирования и исполнения сценарных процедур пакета GENIE представляет собой набор библиотек динамической компоновки, с помощью которых выполняется предварительная компиляция сценарных процедур на этапе разработки и их исполнение в процессе выполнения всей стратегии. Бейсик сценарий обеспечивает возможность управления не только задачами, входящими в стратегию, но и взаимодействия с DOS, Windows и другими приложениями посредством механизмов DDE, OLE, ODBS (SQL) и прямых вызовов функций интерфейса прикладного программирования Windows API. Синтаксис Бейсик-сценария совместим с Microsoft VBA (Visual Basic for Application), используемым в Excel, Word, Access и т. п . Бейсик-сценарий и VBA имеют ряд несовместимых функций, но более 95% функций и процедур абсолютно идентичны. При использовании в Бейсик-сценарии базовых функций имеется возможность компиляции и исполнения программ, написанных на Visual Basic, без каких-либо изменений. Номера ошибок и сообщения об ошибках в Бейсик-сценарии также совместимы с имеющимися в Visual Basic. В состав Редактора сценариев входит редактор диалоговых панелей, который позволяет разрабатывать собственные средства взаимодействия с оператором.

Наличие данного средства создания и исполнения сценарных процедур дает пакет GENIE одним из наиболее удобных и современных инструментов для разработки программного обеспечения верхнего уровня систем сбора данных и оперативного диспетчерского управления (SCADA).

Редактор сценариев представляет собой редактор текста с рядом удобных возможностей для редактирования кода сценария. Исходный текст сценария компилируется в псевдокод сразу после редактирования, так что нет необходимости компилировать его вновь при запуске программы. Редактирование основного сценария и сценариев, входящих в задачи стратегии, выполняется при помощи одного и того же редактора. Основной сценарий (Main Script), будучи включенным в стратегию, осуществляет управление исполнением всей стратегии один раз в течение одного сеанса исполнительной среды GENIE. Основной сценарий может быть применён для выполнения таких операций, как запуск и остановка задач и т. п. Каждая сканируемая задача имеет предварительный сценарий (Pre-Task Script) и пост-сценарий (Post-Task Script). Указанные два типа сценариев при определенных условиях используются для инициализации или сброса значений, связанных с объектами, которые входят в стратегию. Основной сценарий стратегии один раз, тогда как предварительный сценарий и пост-сценарий задачи исполняются при каждом вызове задачи.
7. Центр обработки данных (Data Center)
Центр обработки данных является набором библиотек динамической компоновки (DDL-библиотек) и предназначен для хранения и обработки всех данных, связанных с работой стратегии под управлением исполнительной среды GENIE. Центр обработки данных поддерживает три способа взаимодействия пакета GENIE с другими приложениями Windows:

  • интерфейс прикладного программирования C API;

  • механизм динамического обмена данными DDE;

  • механизм связывания и внедрения объектов OLE Automation.

Интерфейс прикладного программирования C API представляет наиболее эффективное средство взаимодействия между GENIE и другими приложениями, поскольку посредством указанного интерфейса осуществляется взаимодействие между программными компонентами самого GENIE. Интерфейс связывания и внедрения объектов OLE Automation предназначен для организации взаимодействия между GENIE и другими приложениями Windows, поддерживающими механизм OLE.

Таким образом, центр обработки данных является основным информационным хранилищем в GENIE. Результаты выполнения всех функциональных блоков и данные, вводимые пользователем с помощью элементов управления в экранных формах, передаются в центр обработки данных. Центр обработки данных располагается в физической (не виртуальной) оперативной памяти для обеспечения наиболее быстрого сохранения и извлечения данных. Имя тэга является ключом для поиска информационного объекта в центре обработки данных. Каждый объект в центре обработки данных имеет имя тэга, идентификатор функционального блока, период обновления информации, счетчик доступа и значение, связанное с объектом. Другие приложения Windows могут использовать имя тэга для получения идентификатора функционального блока из центра обработки данных. На рис. 11 показан пример взаимодействия простого приложения, написанного на языке программирования Microsoft Visual Basic 5.0, со стратегией GENIE посредством механизма связывания и внедрения объектов OLE Automation.
8. Поддержка аппаратуры ввода/вывода
Драйверы ввода/вывода, входящие в комплект поставки GENIE, обеспечивают поддержку всех аппаратных средств промышленной автоматизации фирмы Advantech, включая модули сбора данных и управления, IBM PC совместимый модульный контроллер MIC-2000, устройства удаленного сбора данных и управления серий ADAM-4000 и ADAM-5000/485, а также устройство промышленной шины CAN с протоколом DeviceNet ADAM-5000/CAN.

При необходимости реализации поддержки аппаратуры других производителей возможно использование следующих средств.

-Разработка драйверов в виде библиотек динамической компоновки, включаемых в набор инструментов Редактора задач в качестве библиотечных блоков пользователя (User Defined DLL). Пример использования библиотечных блоков пользователя для связи между сетями IBM PC совместимых контроллеров ADAM-5510 (Advantech) и MicroPC (Octagon Systems), программное обеспечение которых разрабатывается на языке UltraLogik, приведен на рис. 12.

-Вызов функций из имеющихся драйверов аппаратуры с помощью блока Бейсик-сценария.

-Взаимодействие с серверами динамического обмена данными,

поставляемыми некоторыми производителями аппаратуры, посредством механизма DDE с помощью функционального блока клиента динамического обмена данными Редактора задач.

-Использование внешних программ, разработанных на языках программирования Си и/или Visual Basic, работающих с асинхронными устройствами ввода/вывода, которые обмениваются данными с GENIE посредством механизма связывания и внедрения объектов OLE Automation.


9. Лабоpатоpная pабота N 1

"Знакомство с демо - веpсией SCADA GENIE 3.04"
Цель pаботы: Получить пpедставление о возможностях и составе

пакета GENIE 3.04 для создания компьютеpных АСУ-ТП.
Постановка задачи: В составе пакета имеются примеры программ в виде файлов «имя.gni», которые необходимо изучить. Например, при открытии проекта demo.gni на экране появляется окно «дизайнера стратегии» TASK1, где имеются два блока: AI1 – блок аналогового ввода и DISP1 - блок дисплея , форма которого показывается в окне редактора изображения Screen designer.

Необходимо просмотреть имеющиеся примеры и составить отчет с их описанием. В конце процесса изучения ответить на вопросы.
10. Лабоpатоpная pабота № 2

"Разработка программы управления на SCADA GENIE 3.04"
Цель pаботы: Создать и отладить компьютеpную АСУ-ТП в пакете GENIE 3.04.
Постановка задачи: Согласно заданию, пpиведенному в таблице 1.1, pазpаботать стpуктуpу учебной пpогpаммы упpавления, отладить ее работу и составить отчет о pаботе.

Таблица 1.1

№ вар

Редактор задач

Редактор форм

1.

Измерение двух аналоговых сигналов, их суммирование и умножение на коэффициент усиления, вывод результата

Графики на входные и выходные сигналы, ручной регулятор коэффициента усиления, кнопки пуск и стоп

2.

Один аналоговый ввод, его усиление, вычисление его квадратного корня, счетчик максимумов, вывод результата

Графики на входной и выходные сигналы, ручной регулятор коэффициента усиления, кнопки пуск и стоп, вывод счетчика

3.

Один аналоговый ввод, его усиление, сравнение с пилообразным сигналом, получение импульсов ШИМ

Графики на входной и выходные сигналы, ручной регулятор коэффициента усиления, кнопки пуск и стоп

4.

Генератор сигнала специальной формы

График на выходные сигналы, ручной регулятор коэффициента усиления и частоты, кнопки пуск и стоп

5.

Многоканальный измеритель температуры технологических параметров с двухпозиционным регулятором

Графики на входные сигналы, оповещение на превышение параметров, задание уставок регулятора, кнопки пуск и стоп

6.

Измеритель – частотомер с индикацией формы и цифрового значения

График на входной сигнал, ручной регулятор коэффициента усиления, кнопки пуск и стоп

7.

Метроном с регулированием скорости подачи звуковых сигналов «быстрее» - «медленнее»

Индикация значений выходного сигнала, ручной регулятор, кнопки пуск и стоп

8.

Логический анализатор на 8 цифровых входов

Графики на входной и выходные сигналы, кнопки пуск и стоп

9.

Измеритель напряжения с подачей звукового сообщения при превышении верхней и нижней границы

Графики на входной и выходные сигналы, ручной регулятор коэффициента усиления, кнопки пуск и стоп

10.

ПИД – регулятор скорости вращения двигателя

Графики на входной и выходные сигналы, настройка регулятора, кнопки пуск и стоп



Скачать файл (4011.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации