HMI
Владислав Воячек, Лев Гур'янов
Людино-машинний інтерфейс (HMI - H uman M achine I nterface), що надається SCADA-системами, відображає інформацію на екрані в дружній і наочній формі в реальному часі, робить доступними елементи управління, підвищує ефективність взаємодії диспетчера з автоматизованою системою.
"Неприв'язаність" HMI-програм до апаратних засобів дозволяє з успіхом використовувати їх для відображення і управління найрізноманітнішими даними. Наприклад, якщо необхідно створити протягом декількох днів невелику, просту систему контролю параметрів, що об'єднує кілька інтелектуальних датчиків, приладів або малоканальних контролерів і комп'ютер. Або коли є пристрій, що підтримує обмін даними по технології OPC, і потрібно побачити мнемосхеми, тренди, таблиці з динамічно оновлюються даними.
Слід зазначити, що відпрацьовані в промислової автоматизації принципи побудови операторського інтерфейсу і динамічної візуалізації даних в реальному часі застосовні в рішенні набагато більш широкого кола завдань, а зростаюча потужність обчислювальних систем призводить до поступового переводу традиційно статичних рішень в категорію інструментів, що виконують завдання в режимі реального часу .
Чи не головними критеріями вибору програмних інструментів для створення HMI-програм з розширеною функціональністю є прозорість архітектури, єдине середовище розробки з простим призначеним для користувача інтерфейсом і швидке освоєння цих коштів.
Ці вимоги лягли в основу розробки Пензенської компанією "КОЛО" нового ПО для швидкого створення HMI-програм з розширеною функціональністю - DataRate (www.datarate. Krug2000.ru).
Мал. 1. DataRate: приклад відображення даних ОРС-сервера - поточний
значення, барграфи, поруч тренд "живе"
На рис. 1 наведено приклад HMI-програми, створеної в середовищі DataRate. Графічний інтерфейс користувача включає відображення даних OPC-сервера у вигляді поточного значення, барграфи і тренда. Час створення і налагодження HMI-програми - всього 5 хв.
В основу архітектури DataRate покладені об'єктна модель, середа візуальної розробки, підтримка стандартів OPC, XML. В якості базової платформи в DataRate обрана Microsoft .NET Framework, з її гнучкістю, продуктивністю, надійністю і безпекою.
Об'єктна модель DataRate
Об'єктна модель DataRate надає розробнику HMI-додатків сукупність знайомих йому об'єктів і можливість опису взаємодії між створюваної системою та її оточенням (рис. 2).
Мал. 2. Об'єктна модель DataRate
ядро DataRate
Ядро містить базові об'єкти для створення HMI-додатків. Такими об'єктами є проект, елемент проекту, тег, атрибут тега, зв'язок і т. П. Кожен об'єкт має "зовнішнім" видом, властивостями - входами / виходами, тегами (дані з датчиків, сигнали керуючих механізмів, команди оператора та інші) і поведінкою (алгоритми роботи). Об'єкти можна з'єднувати один з одним, просто поєднуючи мишею виходи одного об'єкта і входи іншого.
Технічні характеристики DataRate
Реалізована можливість повторного використання раніше створених об'єктів. Будь-який об'єкт можна помістити в бібліотеку. Після цього він стане доступний для тиражування. При копіюванні об'єкта з бібліотеки зв'язок з бібліотекою не втрачається. Будь-які зміни в бібліотеці будуть відображатися і на самому об'єкті (цю можливість можна відключити від мережі). Об'єкт, взятий з бібліотеки, не статичний - йому можна додавати нові властивості і перевизначати що дісталися в спадок. Ці зміни жодним чином не позначаться на інших об'єктах.
Вбудований механізм верифікації проекту дозволяє автоматично знаходити помилки і невідповідності в налаштуваннях динаміки, анімації, скриптах графічних елементів проекту.
Графічна підсистема DataRate
Підсистема дозволяє створювати об'єктно-орієнтовані графічні уявлення керованого процесу, а операторам в інтерактивному режимі контролювати і управляти процесом. Основними об'єктами побудови графіки є графічні примітиви (лінія, прямокутник і інші) з повним набором стандартних операцій редагування (таких, як зміна розміру; поворот; переміщення; настройка кольору, рівня прозорості, ступеня згладжування ліній, відсотки заливки), можливістю анімації і динамічної візуалізації .
Анімувати можна практично будь-яку властивість примітиву, налаштовуючи вбудований алгоритм перетворення або використовуючи скрипт. Вбудовані алгоритми перетворення дозволяють легко налаштувати анімацію, на основі значень змінних бази даних, власних властивостей графічного примітиву чи властивостей інших примітивів.
Скриптова підсистема DataRate побудована на основі мови високого рівня C #. Вона надає можливість створювати високоефективні алгоритми обробки даних. Висока швидкість досягається за рахунок компіляції скриптів в машинні коди. Бібліотека скриптів містить великий набір заздалегідь підготовлених алгоритмів.
"Динаміка" примітивів дозволяє при настанні певних подій пов'язати з графічними примітивами виконання певних дій, наприклад змінити значення, відкрити мнемосхему, виконати скрипт.
Створення HMI-додатків промислової автоматизації
Для створення HMI-додатків в області промислової автоматизації DataRate пропонує спеціальні об'єкти і підсистеми. Для моніторингу та контролю процесів використовуються модуль трендірованія і підсистема подій і тривог. Будь вхід або вихід об'єкта автоматизації може бути джерелом тренда, як зі зміни значення, так і з заданим періодом часу.
Демонстраційний проект "Вузол обліку води"
Розглянемо проект вузла обліку для вимірювання витрати води. Сигнали з датчиків заводяться в інтелектуальний лічильник води, який підтримує передачу даних по OPC-технології і робить всі необхідні розрахунки.
Для візуалізації інформації, що надходить з інтелектуального лічильника, і управління електрифікованої засувкою використовується HMI-додаток, створене за допомогою DataRate. Додаток забезпечує відображення мнемосхеми вузла обліку води з динамічною індикацією контрольованих параметрів: температури, тиску і об'ємної витрати відпускається або споживаної води, а також забезпечує управління засувкою і індикацію її стану на вході вузла обліку.
Проект HMI-додатки буде містити наступну ієрархію об'єктів (рис. 3).
Мал. 3. Ієрархія об'єктів проекту
"Вузол обліку води"
Налагодження проекту в середовищі DataRate: викликаємо віртуальний прилад керування засувкою і, натискаючи кнопки, що управляють, спостерігаємо за ходом роботи вузла обліку (рис. 4)
Мал. 4. Налагодження проекту "Вузол обліку води"
Експорт / імпорт даних
Джерелами даних для об'єктів, що розробляється можуть служити, наприклад, пристрої зв'язку з об'єктом, інформаційні системи або бази даних.
DataRate надає можливість оперативного обміну з базами даних: MS SQL Server, MS SQL Server 2005, Oracle, IBM DB2, Sybase та ін. Для цього використовується об'єкт - SQL-коннектор *. Для зв'язку з БД по технології ОРС (БД - ОРС-сервер, DataRate - ОРС-клієнт) можна використовувати ОРС-коннектор. В цьому випадку необхідно встановити і налаштувати відповідний OPC-драйвер.
З авторами статті можна зв'язатися за адресою: [email protected].
Версія для друку
Тільки зареєстровані користувачі можуть залишати коментарі.
