Файл: Разработка интерфейса оператора автоматизированной системы управления в scada trace Mode по дисциплине.pdf

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Пермский национальный исследовательский политехнический университет»
(ПНИПУ)
Электротехнический факультет
Кафедра «Информационные технологии и автоматизированные системы» (ИТАС)
Методические указания к
лабораторной работе № 6 на тему
«Разработка интерфейса оператора автоматизированной системы управления в SCADA Trace Mode» по дисциплине
«Системы реального времени»
(версия 147 от 16.03.2018) г. Пермь, 2018

2
Разработчик: ст. преп. каф. ИТАС Фёдоров А.Б.
Консультанты: канд. техн. наук, доцент каф. МСА Кычкин А.В. асс. каф. ИТАС Мехоношин А.С.
Рецензент: д-р экон. наук, профессор каф. ИТАС Файзрахманов Р.А.

3
Содержание
Лабораторная работа 6. Разработка интерфейса оператора автоматизированной
системы управления в SCADA Trace Mode............................................................................ 4
Цель и задачи работы ............................................................................................................... 4
Теория ........................................................................................................................................ 4
Состав SCADA Trace Mode ................................................................................................. 4
Математическая обработка данных ................................................................................... 5
Особенность среды разработки .......................................................................................... 5
Компоненты данного SCADA-приложения ...................................................................... 6
Алгоритм создания проекта SCADA Trace Mode .................................................................. 6
Ход работы ................................................................................................................................ 8
Задание 1 (Изменение цвета «лампочки» по нажатию кнопки) ...................................... 8
Задание 2 (Счетчик) ........................................................................................................... 15
Задание 3 (Движение объекта) .......................................................................................... 18
Задание 4 (по вариантам) .................................................................................................. 23
Требования к содержанию отчета ......................................................................................... 24
Контрольные вопросы ............................................................................................................ 25

4
Лабораторная работа 6. Разработка интерфейса оператора
автоматизированной системы управления в SCADA Trace Mode
Цель и задачи работы
Цель: Освоить методику разработка интерфейса оператора автоматизированной системы управления в SCADA Trace Mode.
Задачи работы:
1) Изучить теоретические основы методики разработка интерфейса оператора автоматизированной системы управления в SCADA Trace Mode.
2) Выполнить учебные задания.
3) Выполнить задание своего варианта.
4) Ответить на вопросы.
Теория
SCADA Trace Mode – это распространенная в России SCADA-система, предназначенная для разработки АСУТП широкого назначения. SCADA Trace Mode создана в 1992 году фирмой AdAstrA Research Group, Ltd (Россия) и к настоящему времени имеет свыше 4000 инсталляций. Системы, разработанные на базе SCADA Trace
Mode, работают в энергетике, металлургии, нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности и в коммунальном хозяйстве России. SCADA Trace Mode достаточно универсальная SCADA-система, она может применяться как при автоматизации зданий, так и промышленных объектов.
Состав SCADA Trace Mode
SCADA Trace Mode – это программный комплекс, предназначенный для разработки и запуска в реальном времени распределенных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) и решения ряда задач управления предприятием (АСУП). Для решения задач АСУП в TRACE MODE 6 интегрирован пакет
T-FACTORY. Комплекс программ TRACE MODE 6 можно разделить на 3 части.
Интегрированная среда разработки проекта (ИС) – единая программная оболочка, содержащая все необходимые средства для разработки проекта. Под проектом в
TRACE MODE понимается вся совокупность данных и алгоритмов функционирования распределенной АСУ (АСУТП и/или T-FACTORY), заданных средствами TRACE MODE.
Итогом разработки проекта в ИС является создание файлов, содержащих необходимую информацию об алгоритмах работы АСУ. Эти файлы затем размещаются на аппаратных средствах (компьютерах и контроллерах) и выполняются под управлением исполнительных модулей TRACE MODE.
Исполнительные модули (мониторы, МРВ) – программные модули различного назначения, под управлением которых в реальном времени выполняются составные части проекта, размещаемые на отдельных компьютерах или в контроллерах.

5
Составная часть проекта, размещаемая на отдельном компьютере или в контроллере и выполняемая под управлением одного или нескольких исполнительных модулей TRACE MODE, называется узлом проекта.
В общем случае размещение узла на том же аппаратном средстве, на котором он должен исполняться под управлением монитора, не является обязательным – мониторы могут загружать узлы с удаленных аппаратных средств.
Драйверы обмена – драйверы, используемые мониторами TRACE MODE для взаимодействия с устройствами, протоколы обмена с которыми не встроены в мониторы.
Математическая обработка данных
Любая АСУ требует математической обработки данных. Для этого в TRACE
MODE 6 предусмотрены следующие средства:
 внутренние алгоритмы числовых каналов;
 программы.
Для разработки программ в ИС встроены языки Техно ST, Техно SFC, Техно FBD,
Техно LD и Техно IL, являющиеся модификациями языков ST (Structured Text), SFC
(Sequential Function Chart), FBD (Function Block Diagram), LD (Ladder Diagram) и IL
(Instruction List) стандарта IEC61131-3. Программы, разрабатываемые в ИС, позволяют использовать функции из внешних библиотек (DLL).
Эти средства обеспечивают возможность математической обработки данных в любом звене информационного потока.
Особенность среды разработки
Состав программных модулей делится на 2 группы ПО:
1) для разработки (TRACE MODE IDE)
2) для исполнения (МРВ TRACE MODE)
Среда разработки является средством управления проектом и средством создания интерфейса оператора. Все функциональные элементы включены в состав среды.
Для создания интерфейса оператора необходимо использовать соединение с внешними устройствами.
Внешними устройствами являются теги или каналы, описывающие взаимодействие с модулями протокола, то есть связаны с компонентом источник/приемник.
Виртуальный канал используется только внутри канала и не используется источником /приемником.
В качестве внешних источников/приемников могут выступать генераторы и модели.
В TRACE MODE можно создать 3 вида проектов:
1) простой;
2) стандартный;
3) компонентный.

6
Простой вид проекта отображает следующие слои:
 ресурсы;
 система;
 источники/приемники;
 библиотека компонентов.
Стандартный вид проекта отображает все слои простого уровня плюс все слои шаблонов (экраны, программы, связи с БД, документы).
Комплексный вид содержит все слои с учетом слоя База каналов.
TRACE MODE обеспечивает реализацию следующих технологий: soft logic, scada,
HMI, EAM, HMR, MES.
Каждая из подсистем обеспечивает процесс автоматизации того или иного уровня от взаимодействия с оборудованием до управления архивной информацией.
Компоненты данного SCADA-приложения
Основным элементом является канал.
Канал – это переменная, обеспечивающая реализацию исполнительных элементов и прием информации с датчиков.
Каналы взаимодействуют с программами, событиями и внешними подсистемами.
Включают стандартные каналы плюс каналы вызова, плюс каналы событий.
Шаблоны обеспечивают единое для интерфейса оператора представление страниц пользователей или экранов, программ и документов. (Документы нужны для построения отчетов.) Существуют шаблоны для связи с БД.
Ресурсы – это источники/приемники всей информации, связанной с внешним оборудованием.
Библиотека компонентов содержит модули ActiveX для разработки графики.
Алгоритм создания проекта SCADA Trace Mode
1) Запустить TRACE MODE IDE с помощью tmdevenv.exe.
2) Создать проект.
Необходимо выбрать сложность проекта. По умолчанию проект стандартный.
При создании в окне разработки будет построен шаблон проекта (рисунок 1).

7
Рисунок 1 – Шаблон простого проекта
3) В разделе Система создаем проект запуска или систему управления (модуль
RTM). По умолчанию будет создана группа Каналы, которая будет хранить все переменные системы, которые выполняют управление.
Для работы с внешними устройствами каждый канал необходимо связать с источником /приемником.
4) В разделе Источники/Приемники создать несколько элементов управления.
Таким образом обеспечить связь с реальным протоколом, либо генератором, либо моделью.
5) В группе Каналы будем хранить все переменные системы, обеспечивающие процесс функционирование .
6) В разделе Шаблоны экранов необходимо создать экран интерфейса оператора.
Экран будет общий для всей системы. (В простом проекте модуль RTM создается автоматически вместе с группой каналов и экраном)
7) В разделе Каналы пункта RTM необходимо создать канал ввода/вывода в формате предлагаемой группы.
Количество каналов должно соответствовать числу элементов экрана (по возможности). Каждый канал является управляющим звеном для аргументов
ГЭ и может быть связан с реальным источником/приемником. Привязка осуществляется через окно свойств. Управление свойствами канала осуществляется через пункт редактирования.
8) Размещение ГЭ.
Для отображения действий датчиков и исполнительных элементов создается изображение на экране. Каждое отображение это есть реализация на изменение канала. При выборе свойств объекта появляется окно свойств реакций на действия. Для управления доступны следующие свойства:
 основные (изменение контура, заливка, текст, цвет текста, подсказка);
 динамизация (динамическая заливка слоя, контура и т.д.):
 событие (отправить аргумент, отправить значение в аргумент, показать/скрыть элемент, переместиться на экран, отправить комментарии, послать подсказку, отправить строку и выполнить);
 динамическая трансформация (перемещение, масштаб, вращение).

8
Для каждого элемента действия указывается аргумент управления, значение из которого принимается ГЭ, либо значение, в которое сохраняется информация.
Каждый элемент управления должен характеризоваться аргументом.
9) Обеспечение привязки аргументов с каналами.
Привязка осуществляется в окне свойств экрана на вкладке Аргументы. Для всех аргументов определены типы: input, output. Внимание: Запись осуществляется во входное значение канала, а чтение из реального значения канала.
10) Сохранение проекта. Построение проекта для МРВ. Запуск в МРВ.
11) Все элементы снабжаются текстовыми комментариями, являющимися статическим текстом.
12) Управление через T-Factory.
Примечания:
 Каждый созданный аргумент должен быть привязан к реальным каналам.
 Тип привязки зависит от вида источника/приемника.
 При использовании программ, аргументы программ привязываются подобным образом как и экраны. При этом аргумент должен быть объявлен в программе как переменная.
Ход работы
Задание 1 (Изменение цвета «лампочки» по нажатию кнопки)
По нажатию на кнопку «лампочка» включается/выключается (меняет цвет на зеленый/красный).
1. Запустите TRACE MODE IDE.
2. Создайте новый проект: Файл
Новый… Тип проекта выберите Стандартный.
(Результат выполненных действий смотри на рис.2)
Рисунок 2 – Вид созданного проекта

9 3. Сделайте необходимые настройки созданного проекта.
Например,
Файл
Настройки
ИС…
Редактор
аргументов
ФункцииПереименовывать
аргументы при привязке (убрать галочку).
4. В разделе Система создайте узел RTM (см. рис. 3).
Рисунок 3 – Создание узла RTM
5. В созданном узле RTM в группе Каналы создайте компонент Экран (см. рис. 4).
Рисунок 4 – Создание компонента Экран
При этом в разделе Шаблоны_экранов появится созданный экран (см. рис. 5).
Рисунок 5 – Создание шаблона экрана
6. Перейдите к редактированию экрана. (2ЛК
Экран#1 (или Экран#1:1)) Создайте графические элементы как на рис. 6.

10
Рисунок 6 – Создание графических элементов
7. В шаблоне экрана создайте аргумент типа int: Color (IN/OUT).
Экран
ПКСвойстваАргументы (см. рис. 7).
Рисунок 7 – Создание аргументов экрана
8. В свойствах эллипса установите динамизацию заливки. Для этого вид индикации установите Arg = const и привяжите к аргументу экрана Color. В поле Константа установите 1. (см. рис. 8)

11
Рисунок 8 – Установка свойств объекта Эллипс
9. Аналогично пункту 5 (создание компонента Экран), создайте компонент
Программа. При этом в разделе Шаблоны_программ появится созданная программа.
Перейдите к созданию аргументов программы. Программа
2ЛКАргументыЛК.
Создайте аргументы как на рис 9.
Рисунок 9 – Создание аргументов программы
10.
Перейдите к написанию кода программы (Программа#1
ЛК). При этом появится окно выбора языка программирования (см. рис. 10.1). Выберите язык ST.

12
Рисунок 10.1 – Выбор языка программирования
Результат выполненных действий представлен на рис. 10.2.
Рисунок 10.2 – Первоначальный код программы
Добавьте код в программу (см. рис 10.3).
Рисунок 10.3 – Окончательный вид программы
11.
Откомпилируйте программу: Программа
Компиляция (или F7).
12.
Перейдите на экран. В свойствах кнопки установите текст как
«Включить/Выключить», затем перейдите на закладку События. На нажатие кнопки добавьте событие Exsecute – Выполнить. В поле Выполнить укажите созданную вами программу. (см. рис. 12)

13
Рисунок 12 – Создание события Выполнить
13.
Перейдите в свойства канала вызова экрана узла RTM. В закладке
Аргументы привяжите аргумент экрана Color к аргументу программы Color1 (см. рис 13).
Рисунок 13 – Привязка аргумента канала экрана к аргументу канала программы
14.
Перейдите в свойства канала вызова программы узла RTM. В закладке
Аргументы привяжите аргумент Color0 к аргументу экрана Color (см. рис 14).
Рисунок 14 – Привязка аргумента канала программы к аргументу канала экрана
15.
Перейдите в закладку Флаги, поставьте флаг Выключить (см. рис. 15).
Рисунок 15 – Закладка Флаги

14 16.
Сохраните проект (Файл
Сохранить). Сохраните проект для монитора реального времени (Файл
Сохранить для МРВ). Запустите профайлер (ФайлОтладка).
Для этого поставьте указатель мышки на узел RTM, при этом станет активна иконка
Результат выполненных действий смотрите на рис. 16.
Рисунок 16 – Профайлер
17.
Запустите проект. Результат работы приложения см. на рис 17.1 и рис. 17.2.
Рисунок 17.1 – Лампа «выключена»
Рисунок 17.1 – Лампа «включена»
18.
Остановите выполнение проекта. Закройте профайлер.

15
Задание 2 (Счетчик)
По нажатию на кнопку «start» счетчик изменяется. По нажатию на кнопку «stop» счетчик останавливается. Затем при нажатии на «start» счет продолжается. Счетчик начинает счет с 0 и считает до 100, затем обнуляется в 0 и снова считает.
1. Выполните пункты с 1 по 5 примера 1.
2. Перейдите к редактированию экрана. Создайте графические элементы как на рис.
18.
Рисунок 18 – Размещение графических элементов на экране
3. В шаблоне экрана создайте 2 аргумента типа int: Number (IN) и on (IN/OUT).
Экран
ПКСвойстваАргументы (см. рис. 19).
Рисунок 19 – Создание аргументов экрана
4. В свойствах Текста установите привязку к аргументу экрана Number. Вид индикации выберите «Значение». В поле Формат установите «Integer». (см. рис. 20)

16
Рисунок 20 – Установка свойств графического элемента Текст
5. В свойствах Кнопки «start» создайте событие Send Value – Передать значение. В поле Тип передачи выберите «Прямая», в поле Значение введите 1, в поле Результат сделайте привязку к аргументу экрана on. (см. рис. 21)
Рисунок 21 – Установка свойств кнопки «start»
6. В свойствах Кнопки «stop» создайте событие Send Value – Передать значение. В поле Тип передачи выберите «Прямая», в поле Значение введите 0, в поле Результат сделайте привязку к аргументу экрана on.
7. Создайте компонент Программа. Перейдите к созданию аргументов программы.
Создайте аргументы как на рис 22.

17
Рисунок 22 – Создание аргументов программы
8. Добавьте код в программу, например как на рис. 23.
Рисунок 23 – Окончательный вид программы
9. Откомпилируйте программу: Программа
Компиляция (или F7).
10.
Перейдите в свойства канала вызова экрана узла RTM. В закладке
Аргументы привяжите аргумент экрана Number к аргументу программы Num (см. рис 24).
Рисунок 24 – Привязка аргумента канала экрана к аргументу канала программы
11.
Перейдите в свойства канала вызова канала узла RTM. В закладке
Аргументы привяжите аргумент канала on к аргументу экрана on (см. рис 25).
Рисунок 25 – Привязка аргумента канала экрана к аргументу канала программы
12.
Сохраните проект (Файл
Сохранить). Сохраните проект для монитора реального времени (Файл
Сохранить для МРВ). Запустите профайлер (ФайлОтладка).
Результат выполненного проекта смотрите на рис. 26.1 и рис 26.2.