Задание 2. Создание Главной экранной формы.

Лабораторная работа №1.

Введение в ICONICS GENESIS32/64. Работа с шаблонами в GraphWorX32.

Цель:

- ознакомление с возможностями и функциями программного пакета ICONICS GENESIS32/64, технологией взаимодействия устройств в современных открытых системах автоматизации на основе стандарта ОРС;

- получение навыков работы с шаблонами в приложении GraphWorX32.

Большинство систем автоматизации функционирует с участием человека (оператора, диспетчера).

Интерфейс между человеком и системой называется человеко-машинным интерфейсом (ЧМИ), в зарубежной литературе – HMI (Human-Machinery Interface) или MMI (Man-Machinery Interface).

SСАDА-система, Supervisory Control And Data Acquisition – «диспетчерское управление и сбор данных» – программный продукт, предназначенный для организации взаимодействия человека с автоматизированным технологическим процессом. Это сам ЧМИ и одновременно программа для его разработки.

GENESIS32 – 32-битный пакет программного обеспечения HMI/SCADA компании ICONICS. Он применяется на предприятиях нефтяной, газовой, химической промышленности, автомобилестроения, энергетики, металлургии, в фармацевтической и пищевой отраслях, в водоочистке и водоснабжении, производстве упаковочных материалов и др. GENESIS32 разработан для работы с операционными системами Windows NT, XP, 2000, Server2003, а также Windows CE.

64-битный пакет GENESIS64 разработан и сертифицирован для платформ Microsoft Windows Vista, Windows Server 2008 и Windows 7. Имеет привычный пользовательский интерфейс, но в отличие от GENESIS32 поддерживает технологию 3D.

ОРС стандарт

Стандарт ОРС разработан международной организацией ОРС Foundation (www.opcfoundation.org). Первая версия вышла в 1998 году.

Стандарт ОРС (OLE for processing control) обеспечивает возможность совместной работы средств автоматизации, функционирующих на разных аппаратных платформах, в разных промышленных сетях и производимых разными фирмами.

Приложения ЧМИ, SCADA-пакеты это ОРС-клиенты, а аппаратное обеспечение: контроллеры, модули ввода-вывода, интеллектуальные датчики и «умные» исполнительные устройства имеют драйверы – ОРС-серверы(рис.1).

ОРС обеспечивает механизм универсальной поддержки и документацию на передачу данных от источника данных (ОРС–сервера) к приложению (ОРС–клинету). Стандарт ОРС относится только к интерфейсам, которые ОРС-сервер предоставляет клиентским программам. Он включает детальную инструкцию о процессе передачи и ее атрибутах: информация диапазона, тип данных, статус качества, информация времени и даты и т.п.

На рисунке 1 изображена классическая архитектура ОРС, введенная Фондом ОРС.

Стандарт ОРС может быть использован не только для взаимодействия SCADA с «железом», но и для обмена данными с любым источником данных, например с базой данных или с GРS-приемником (рис.2).

Устройство (датчики, ПЛК, модули ввода–вывода и др – Hardware Devices) нуждается только в одном стандартном драйвере, который является ОРС–сервером. Все клиентские приложения ОРС могут быть связаны с этим устройством локально или по сети. Любой ОРС–клиент может подключаться к нескольким ОРС–серверам (рис.2).

Типы ОРС–серверов включают:

-ОРС Доступ к данным, ОРС DA (ОРС Data Access) – спецификация для обмена данными между клиентом и аппаратурой в реальном времени;

–ОРС Тревоги и События, ОРС Alarms & Еvепts (А&Е) – спецификация для уведомления клиента о событиях и сигналах тревоги, которые посылаются клиенту по мере их возникновения. Этот сервер пересылает аварийные сигналы, действия оператора, информационные сообщения, результаты контроля состояния системы;

–ОРС Доступ к историческим данным, ОРС HDA (Historical Data Access) – спецификация для доступа к предыстории процесса – к сохраненным в архиве данным. Различают два типа HDА-серверов: сервер предыстории для построения графиков (трендов) и сервер для хранения данных с возможностью их обработки и анализа. Обеспечивает чтение, запись и изменение данных;

Дополнительные спецификации ОРС:

– ОРС Batch – спецификация для особых физико-химических технологических процессов обработки материалов, которые не являются непрерывными. ОРС-сервер выполняет обмен между клиентом и сервером рецептами, характеристиками технологического оборудования, условиями и результатами обработки;

– ОРС Data eXchange – спецификация для обмена данными между двумя ОРС DА-серверами через сеть Ethernet;

– ОРС Security – спецификация, которая определяет методы доступа клиентов к серверу, которые обеспечивают защиту важной информации от несанкционированной модификации;

– ОРС XML-DA – набор гибких правил и форматов для представления первичных данных с помощью XML, веб технологий и сообщений SOAP;

– ОРС Complex Data – дополнительные спецификации к ОРС DA и XML-DA, которые позволяют серверам работать со сложными типами данных, такими как бинарные структуры и ХМL-документы;

– ОРС Commands – набор программных интерфейсов, который позволяет ОРС клиентам и серверам идентифицировать, посылать и контролировать команды, исполняемые в техническом устройстве (в контроллере, модуле ввода-вывода);

– ОРС Unified Architecture – принципиально новый набор спецификаций, который уже не базируется на DCOM технологии.

В GENESIS32/64 используются спецификации ОРС DA, ОРС HDA и ОРС АЕ.

Функции и приложения GENESIS32/64

Существующие в настоящее время SСАDА-пакеты выполняют множество функций, которые можно разделить на несколько групп:

- настройка SCADA на конкретную задачу (т.е. разработка программной части системы автоматизации);

- диспетчерское управление;

- автоматическое управление;

- хранение истории процессов;

- выполнение функций безопасности;

- выполнение общесистемных функций.

Пакет ICONICS GENESIS32/64позволяет сконструировать ЧМИ в визуальной объектно-ориентированной среде. На дисплее отображаются смоделированные процессы и системы, которые могут управляться подобно реальным системам. Можно имитировать движение, наблюдать температуру, уровень, давление и т.п. на объекте, и т.д.

Основные приложения и функции GENESIS32

- приложение GraphWorX32 – визуализация процессов, разработка ЧМИ;

– TrendWorX32 – построение трендов данных в реальный момент времени;

– AlarmWorX32 – отображение регистрируемых тревог и событий;

– ScheduleWorX32 – автоматическая загрузка значений по установленному расписанию;

Каждое из этих клиентских приложений является контейнером ActiveX с технологией объекта Internet и Visual Basic for Application.

Другие компоненты GENESIS32:

– ProjectWorX32 – управление, сотрудничество и развитие проектов GENESIS32;

– DataWorX32 – построение мостов данных ОРС, объединение ОРС, туннелинг ОРС, ОРС резервирование;

Туннелинг – передача пакетов данных по сети через порты межсетевого экрана (брандмауэра). Туннелинг OPC с помощью компонента DataWorX32 основан на коммуникационной платформе GenBroker которая обеспечивает высокоэффективную и устойчивую связь, заменяя протокол DCOM Microsoft.

– ScriptWorX – многопотоковое и централизованное выполнение периодических и событийных скриптов VBA;

– TraceWorX32 – утилита для диагностики и отладки системы на основе XML;

– VCRWorX32 – плеер для воспроизведения исторических данных и тревог;

– WebHMI – сетевое программное обеспечение автоматизации и визуализации в реальном времени;

– Unified Data Manager – централизованное управление часто используемыми выражениями, наборами значений, группами тегов, подписками на сервер тревог, фильтрами тревог, рецептами и триггерами (счетчиками) событий.

– дополнительные инструменты и утилиты: Screen Manager, OPC DataSpy, GenTray, MonitorWorX, Security Server, Unified Data Browser, Expression Editor, Global Aliasing Configurator, Data Mining Configurator, SNMP Configurator.

Архитектура GENESIS64

В отличие от GENESIS32, где все приложения работают автономно в GENESIS64 разработано единое пространство для управления проектом – Workbench. Внутри этого пространства выполняются все настройки системы, конфигурируются и запускаются приложения (рис.4).

Здесь можно работать:

– с основными приложениями: GraphWorX64, TrendWorX64, AlarmWorX64, EarthWorX64,

– конфигурационными утилитами: Security, License и др.;

– утилитами, работающими с SQL Server: Global Aliasing, Language Aliasing, Unified Data Manager и др.;

– конфигурациями сервера коммуникации FrameWorX (OPC UA), GenTray(GenBroken), SNMP и др.

 GraphWorX64 может работать и без использования Workbench. Инструменты разработки (шаблоны, цвета, формы и др.) являются общими для всех приложений Workbench. Полный набор настроек рабочей среды сохраняется в файле проекта GENESIS64 с расширением .prjx. Файл проекта может быть упакован в формате Zip и развернут на других компьютерах.

Режим демонстрации GENESIS32

Запуск программы GENESIS32/64осуществляется через кнопкуПуск – IconicsGENESIS32. При выборе пунктаGenDemo, откроется демонстрационный режим, в котором можно ознакомится с основными функциональными возможностями пакета: С экранами визуализации GraphWorX64, приложением для построения диаграмм и графиков TrendWorX64, примерами таблиц отображения тревог и событий AlarmWorX64 и др., просмотреть примеры использования SCADA-системы в различных отраслях промышленности.

Приложения GENESIS32/64 работают в двух режимах: в режиме разработки (Configure) и в режиме исполнения (Runtime). В режиме Разработки создаются экраны визуализации, настраиваются таблицы тревог, задается вид диаграмм и графиков, конфигурируются базы данных серверов приложений. В режиме Исполнения происходит запуск процесса в режиме реального времени – изменяются технологические параметры в соответствии с настройками симулятора или отображаются реальные данные от подключенных устройств автоматики. Пакет GENESIS32/64 является лицензионным. В демо-режиме исполнения GENESIS32 позволяет работать в течении 2-х часов, GENESIS64 в  течение 12 часов.

Введение в GraphWorX32/64

GraphWorX32/64 – это приложение Iconics для создания интерфейса оператора – графического интерактивного экрана. На экране, сконструированном в GraphWorX32/64 можно отобразить текущие и исторические данные от различных OPC–серверов. Это позволяет оператору управлять оборудованием, процессами, условиями и т.п. посредством экранной формы.

GraphWorX32запускается через кнопку Пуск – IconicsGENESIS32.GraphWorX64 можно открыть в виде самостоятельного приложения либо в окне проекта Workbench.

Главное окно GraphWorX32 приведено на рисунке 5.

В верхней части расположена Панель инструментов. Ее можно настраивать обычными способами, по аналогии с приложениями Windows, через меню Вид – Панель инструментов (View – Toolbars).

В середине окна расположена область содержания (Content Area), в которой создается графический интерфейс – мнемосхема с элементами управления и просмотра. Слева от области содержания располагается окно символов (Symbol). Можно вывести на экран окно Свойств VBA (Propeties) через меню Вид (View) и окно сценариев (Отобразить события – Display Events) через меню Вид – Панель инструментов – Сценарии (View – Toolbars – Script).

Для разработки экранных форм GraphWorX32/64работает с такими элементами как слои, символы, динамика, разметка, переходы, элементы управления и др.

В GraphWorX32 существует понятие объекта (Object). Объект может быть фигурой, слоем, группой, панелью и др. (В GraphWorX64 используется Проводник объектов (Object Explorer), который отображает их иерархию, позволяет перемещать и переименовывать объекты в соответствии с их положением в области содержания. Объект можно скрыть, заблокировать от редактирования, изменить его иконку.) Свойства выделенного объекта (двойным щелчком мыши) отображаются в окне Инспектор свойств (Propeties Inspector). Можно присвоить ему имя, установить привязку и т.п.

Изменить параметры экрана (размеры dimensions, заливку background, сетку grid, тень shadow, масштаб scaleable и др.) можно в окне Свойства экранной формы (Display Propeties), которое вызывается через контекстное меню или через меню Формат. На вкладке Исполнение (Runtime) можно установить время обновления значений ОРС тегов, отображаемых на экранной форме, в опции Максимальное время обновления (Maximum Update Rate). По умолчанию этот период равен 50 мс.

Вкладка Вид (View) содержит опции, которые позволяют не только настроить панель инструментов, но и просмотреть экран в режиме исполнения (Runtime window Propeties Mode), выбрать язык для работы с программой, просмотреть количество объектов в текущей форме и др.

На вкладке Вид – Выбор языка (View – Select Language) можно выбрать рабочий язык – Русский. В этом случае практически весь интерфейс будет на русском языке. Версия 9.35 GENESIS32 пока не русифицирована.

GraphWorX32/64 имеет инструменты дизайна шаблонов, которые могут использоваться в качестве отправной точки при создании экранной формы, или обеспечить единообразие среди нескольких используемых экранов. Доступ к шаблонам осуществляется через меню Формат – Шаблоны (Template). Любая разработанная экранная форма может быть сохранена как шаблон с расширением .tdfx.

Символ – группа объектов, сгруппированная в один объект. Символы могут быть созданы пользователем или загружены из библиотеки символов GraphWorX32/64. В библиотеке хранятся символы с динамическими действиями и статическими свойствами, которые могут быть связаны с соответствующими источниками данных. Проводник Символов выводится на экран при запуске GraphWorX32. Если он скрыт, то вывести его можно через меню Вид–Панель инструментов, убрав галочку Скрыть панель символов.

Для добавления символа на рабочую область экрана, перетяните его при нажатой левой кнопкой мыши, отпустите и щелкните мышью еще раз. Символы разделены по категориям: строительство, вентиляция, устройства, насосы, измерители и т.п. В GraphWorX32 доступны только 2D объекты, в GraphWorX64 возможна 3D графика.

Вы можете создать собственную категорию, нарисовать свой объект и добавить его в библиотеку символов простым перетаскиванием с зажатой левой клавишей мыши или с помощью процедуры Копировать- Вставить.

Задание 1. Разработка графического шаблона GraphWorX32.

Создайте новую экранную форму GraphWorX32 с помощью меню File – New (Файл – Новый) и сохраните ее как шаблон с именем Шаблон_Смеситель.tdf с помощью менюFile – Save as (Файл – Сохранить как).

Важно! Сохраняйте все свои рабочие файлы в папке с названием Группа_Фамилия, созданной в папке Мои документы.

В окне Свойства экранной формы, вызванном через контекстное меню, установите размер экрана 1024×860. Выберите фон градиентный, Цвет 1 R–50, G–255, B–0; Цвет 2: R–200, G–255, B–0.

Примечание: здесь и далее вы можете использовать свое цветовое и стилистическое оформление экрана и элементов.

Добавьте прямоугольник, растянув его так, чтобы он заполнил верхнюю часть экранной формы. Двойным щелчком мыши по прямоугольнику вызовите окно Инспектор свойств и поставьте галочку в опции Градиентная заливка. Откройте окно Конфигурация цвета кнопкой с точками. Установите (дважды кликнув по цветному квадратику) Цвет 1 R–255, G – 255, B – 0; Цвет 2 R–100, G – 200, B – 0. Установите Стиль линии – Нет линии.

Создайте текстовый фрагмент – МГУДТ, шрифт Calibri размер 20, наклонный полужирный, цвет R–128, G–0, B–0. Границы и заливки нет. Разместите надпись в левой части заголовка. С правой стороны создайте текстовый фрагмент "Время и дата" и добавьте в него динамику Время/Дата с помощью меню  Dynamics – Intrinsics – Time/Date (Динамика – Встроенные объекты – Время/дата).

Далее добавьте кнопки Вперед, Назад и Главная страница из библиотеки символов. Эти кнопки находятся в разделе 2Misc – Buttons: Menu Button Back, Menu Button Home и Menu Button Forward. Отредактируйте кнопки, чтобы они соответствовали общей цветовой гамме и стилю.

Сохраните файл. Создайте новую экранную форму и сохраните файл под именем Смеситель_Главная.gdf.Его разработку вы продолжите в следующем задании.

Для элемента Menu Button Home (Главная страница) выберите в свойствах динамики действие Load Display (Загрузка экранной формы). Далее в поле Filename (Имя файла) введите имя Смеситель_Главная.gdf.

Выделите все три кнопки, например, при помощи клавиши Shift и сгруппируйте их, используя функцию Group Into Symbol (Сгруппировать) в меню Arrange (Расположение). Сгруппируйте все остальные созданные элементы заголовка.

Сохраните и закройте шаблон. При сохранении шаблоны в появившемся окне с предложением обновить дисплеи, нажмите Нет.

Задание 2. Создание Главной экранной формы.

Откройте файл Смеситель_Главная.gdf.

Выберите меню Format – Template – Apply Template (Формат – Шаблоны – Применить шаблон) и найдите созданный ранее файл Шаблон_Смеситель.tdf.

В середину экрана вставьте надпись Добро пожаловать. Выберите шрифт Calibri размер 28.

Создайте новую экранную форму и сохраните файл под именем Смеситель_Экран.gdf.Его разработку вы продолжите в следующей работе.

Добавьте на дисплей кнопку с помощью меню Dynamics – Intrinsics – Pushbutton (Динамика – Встроенные объекты – Кнопка). Назовите ее Вход. В меню Dynamics – Actions (Динамика – Действия) выберите команду Pick (Указание и щелчок мыши). На вкладке Pick (Указание и щелчок) выберите действие Load Display (Загрузка экранной формы). В поле Filename (Имя файла) введите Смеситель_Экран.gdf.

Сохраните экранную форму. Образец формы показан на рисунке 7.