Разработка системы организации удаленного обмена файлами с использованием протокола

Так как InTouch предназначен для разработки и поддержания интерфейса сбора данных и диспетчерского управления (рис.8), среда исполнения WindowViewer при взаимодействии с контроллерным уровнем выступает, как правило, в роли приложения - клиента (узел View), запрашивающего данные у приложения - сервера (I/O Server).

Рисунок 7. - Обмен данными между InTouch - приложением и технологическим процессом. Примечание: [составлено автором]

Через сервер ввода/вывода InTouch - приложение имеет возможность читать данные из контроллера или писать данные в него. Процесс обмена информацией InTouch - приложения с контроллером можно представить следующей схемой

Здесь и встает один из главных вопросов организации обмена с серверами ввода/вывода: каким образом обеспечить клиенту доступ к запрашиваемой им информации?

Для организации обмена с приложением определяются каналы обмена или каналы доступа, характеризующиеся следующими параметрами:

имя узла (Node Name);

имя приложения Application Name);

имя группы данных или топик (Topic Name);

имя элемента (Item Name).

Имя приложения - это имя программы Windows, которая выполняет функции DDE, FastDDE, SuiteLink - серверов. Имя группы данных (топика) определяется при конфигурировании сервера на прием или передачу группы данных, которыми сервер будет обмениваться с контроллером или объединенными в сеть контроллерами. Определенные параметры группы (топика) зависят от конкретного сервера (поэтому рекомендуется изучать документацию и справочную систему выбранного сервера). Например, при использовании Modbus - сервера, позволяющего обеспечить взаимодействие с контроллером Modicon Micro 984 PLC, в качестве имени приложения (Application Name) должен быть Modbus, в качестве имени группы или топика (Topic Name) вводится любое имя (текстовая строка), но среди необходимых параметров группы из списка выбирается имя контроллера Modicon 984 PLC. А в качестве имени элемента (Item Name) следует выбирать название конкретного регистра контроллера (например, 40001 для контроллера Modicon Micro 984). Чтобы узнать правильный синтаксис имени элемента, необходимый для конкретных PLC, нужно обратиться к руководству по соответствующему серверу.

Рисунок 8. - Обмен информацией на примере Modbus - сервера. Примечание: [составлено автором]

Определены все компоненты коммуникационного канала. С учетом введенных понятий схема обмена информацией для рассмотренного выше примера будет выглядеть следующим образом (рис. 9).

Фирма Wonderware предлагает DDE и SuiteLink - серверы, которые поддерживают более 800 типов контроллеров основных производителей и различные протоколы.

Если нужного драйвера все-таки нет, можно воспользоваться пакетом разработки драйверов FactorySuite Toolkit.

Схемы, приведенные на рис. 9, интерпретируют стандартный обмен информацией между узлом (приложением) View и контроллером (ПЛК) в режиме сбора данных и управления. В этом режиме, как уже было сказано выше, приложение View - клиент по определению.

Обмен данными с другими приложениями

Но приложения InTouch могут взаимодействовать не только между собой, но и с другими Windows - приложениями. Одним из известных примеров такого приложения является Microsoft Excel. InTouch - приложение может считывать и записывать какие - либо значения в любую клетку открытой в Excel электронной таблицы. Аналогично и программа Excel может читать и записывать информацию в базу данных InTouch - приложения. Данный механизм обеспечивает одновременное обновление данных в одном приложении при изменении их значений в другом.

Если клиентом (приложением, запрашивающим информацию) по - прежнему является узел View, то Excel - это приложение, поставляющее информацию (сервер). В качестве группы или топика (Topic) тогда будет выступать имя таблицы Excel, а элемент обмена информацией - ячейка в таблице Excel (табл.2.1, вариант 1).

Когда клиентом является приложение Excel, а сервером - приложение View, группой в этом случае всегда является словарь переменных InTouch (база данных) с именем Tagname. Элементом обмена будет элемент базы данных - имя переменной.

В случае обмена данными по сети с использованием пакета Wonderware NetDDE необходимо к трехуровневой структуре адреса добавить четвертый уровень - имя удаленного узла сети (Node Name).

Подводя итог вышесказанному, следует подчеркнуть, что информация по доступу к данным устройств ввода/вывода или других приложений должна храниться в приложении (в словаре переменных). И разработчику в InTouch-приложении важно подключиться к вышеописанному каналу доступа. Для этого в InTouch необходимо определить имя доступа Access Name и связать его с переменной приложения.

Определение имени доступа в словаре переменных InTouch

В InTouch - приложениях вся информация о переменных приложения хранится в Tagname Dictionary (Словарь переменных). Это не что иное, как база данных реального времени - один из центральных компонентов InTouch.

ри определении переменной в базе данных InTouch запрашивает определенную информацию о каждой переменной, например, имя переменной, ее тип, имя доступа и т. д.

пакете InTouch используется два базовых типа переменных - Memory (внутренние) и I/O (переменные ввода/вывода).

Переменные типа Memory могут быть использованы для создания различных системных констант, моделирования элементов системы управления и в вычисляемых переменных, доступных другим Windows - программам.

Все переменные, которые получают или передают свое значение другой Windows - программе, должны иметь тип ввода/вывода (I/O). В эту категорию попадают переменные, которые посредством канала доступа (Access Name) принимают или отправляют данные из/в серверов ввода/вывода, других приложений InTouch, других программ Windows.

Определение новой переменной в базе данных InTouch, как и просмотр, и модификация атрибутов уже существующих переменных, производится в диалоге Tagname Dictionary (рис.10). Доступ к этому диалогу осуществляется командой Speсial/Tagname Dictionary в окне среды разработки WindowMaker или двойным щелчком по иконке Tagname Dictionary в окне Application Explorer.

Рисунок 9. - Диалог Tagname Dictionary (Словарь переменных). Примечание: [составлено автором]

Поля Tagname и Comment предназначены для ввода имени переменной и соответствующего комментария. По умолчанию включена опция Read/Write (чтение/запись). Можно отметить и опцию Read Only, если в процессе исполнения WindowViewer должен только читать значение переменной.

В любое время в режиме проектирования можно открыть список переменных приложения щелчком по кнопке Select для выбора соответствующей переменной, просмотра списка или модификации атрибутов. Диалог Select Tag (выбор переменной) представлен на рис.11.

Для каждой переменной в этом диалоге приведена следующая информация: имя переменной, ее тип, имя доступа, группа аларма и комментарий.

Группа алармов (Alarm group, рис.11) для переменной определяется в диалоге, вызываемом нажатием кнопки Group диалога Tagname Dictionary. Все, что касается алармов, рассматривается в соответствующем разделе ниже.

Рисунок 10. - Диалог Select Tag (выбор переменной). Примечание: [составлено автором]

пользовательский обмен файл протокол

Выбор типа переменной осуществляется в диалоге Tag Types (тип переменной, рис. 12), вызываемом на экран нажатием кнопки Туре диалога Tagname Dictionary.

Рисунок 11. - Диалог Tag Types (тип переменной). Примечание: [составлено автором]

В этом диалоге представлен полный список основных типов переменных InTouch. Выбор завершается отметкой соответствующей опции и щелчком по Ok.

После выбора типа переменной программа возвращает пользователя в диалог Tagname Dictionary (Словарь переменных). При этом будет открыт и дополнительный диалог подробного описания переменной, содержание которого зависит от выбранного типа. Кнопка Access Name (имя доступа) используется для определения канала обмена (канала доступа) с сервером, с которым будет связана описываемая переменная. Имя доступа Access Name определяется именем узла, именем приложения и именем группы или топика. Имя топика должно совпадать с соответствующим именем, заданным при конфигурировании DDE, SuiteLink-сервера. Имя элемента, как компонента многоуровневого адреса, определяется в поле Item (рис.13).

В распределенных системах InTouch имя доступа может быть определено либо как локальный адрес, либо как глобальный.

Локальные адреса используются в том случае, когда View - узлы имеют свои серверы ввода/вывода. На рис. 13 узлы исполнения (View - узлы), каждый со своей копией одного и того же приложения, ссылаются на свои собственные источники данных ввода/вывода (серверы ввода/вывода).

Рисунок 12. - Сеть View - узлов с собственными серверами ввода/вывода. Примечание: [составлено автором]

Поэтому при определении канала доступа к информации ввода/вывода достаточно трехуровневого адреса (Application - приложение, Topic - объект, Item - элемент). Имя узла (Node) в этом случае опускается. Щелчок по кнопке Access Name (рис.2.3.8) вызывает на экран одноименный диалог. Этот диалог предназначен для определения нового канала доступа (кнопка Add), модификации существующего (Modify) или удаления (Delete). Щелчок по кнопке Add вызывает диалог определения нового канала доступа. В качестве имени (канала) доступа (Access Names) рекомендуется выбирать имя группы или топика (Topic Name). Следует подчеркнуть, что поле Node Name (имя узла) оставлено пустым. Щелчок по кнопке Ok возвращает пользователя в диалог Access Names (имена доступа) с определенным именем доступа.

Глобальные адреса источников данных ввода/вывода позволяют нескольким View - узлам обращаться к одному и тому же серверу ввода/вывода. Такой подход предоставляет возможность отказаться от нескольких серверов ввода/вывода, однако менее защищен от отказов (рис.14).

Рисунок 13. - Архитектура с двумя View - узлами и сервером ввода/вывода. Примечание: [составлено автором]

Два View - узла исполняют идентичные копии одного и того же приложения и ссылаются на один и тот же источник ввода/вывода (I/O сервер). Поэтому при определении канала доступа к информации ввода/вывода необходимо использовать четырехуровневый адрес (Node - узел, Application -приложение, Topic - объект, Item - элемент).

При выборе имени доступа действует то же правило, что и при локальной адресации: рекомендуется, чтобы это имя совпадало с именем группы данных или топика (Topic Name). Но поле Node Name (имя узла) необходимо заполнить. В качестве этого имени при глобальной адресации выбирают имя узла, на котором установлен сервер ввода/вывода, являющийся источником данных для нескольких приложений.

Для каждой переменной ввода/вывода задается атрибут Access Name. С одним именем доступа, как правило, связано большое количество переменных. Распределение переменных по группам (топикам) - произвольное. Но для оптимизации функционирования серверов рекомендуется в одну группу относить переменные с одинаковой частотой обновления. В противном случае частота, задаваемая при конфигурировании топика в сервере, должна соответствовать минимальному временному кванту. Желательно на этапе конфигурирования сервера определить группы (топики) для каждого частотного диапазона и в соответствии с этими группами создать имена доступа (Access Name) в InTouch (лучше даже, чтобы имена групп совпадали с именами доступа). А далее каждую описываемую в InTouch-приложении переменную типа I/O связывать с подходящим именем доступа для обеспечения рационального пакетирования данных.

Тренды в SCADA - системах

Графическое представление значений технологических параметров во времени способствует лучшему пониманию динамики технологического процесса предприятия. Поэтому подсистема создания трендов и хранения информации о параметрах с целью ее дальнейшего анализа и использования для управления является неотъемлемой частью любой SCADA - системы.

Тренды реального времени (Real Time) отображают динамические изменения параметра в текущем времени. При появлении нового значения параметра в окне тренда происходит прокрутка графика справа налево. Таким образом текущее значение параметра выводится всегда в правой части окна.

Тренды становятся историческими (Historical) после того, как данные будут записаны на диск и можно будет использовать режим прокрутки предыдущих значений назад с целью посмотреть прошлые значения. Отображаемые данные тренда в таком режиме будут неподвижны и будут отображаться только за определенный период.

Тренды в InTouch

InTouch предлагает пользователю оба типа графических объектов, называемых трендами: тренд реального времени и исторический (архивный) тренд. Тренды реального времени дают возможность создавать графики изменения во времени четырех переменных (4 пера), в то время как для исторических трендов можно конфигурировать до восьми перьев в одном объекте. Количество объектов типа "тренд" в приложении, в том числе и в одном окне, не ограничено.

Оба типа трендов создаются c использованием специальных графических объектов инструментальной панели WindowMaker. InTouch также обеспечивает полный контроль над конфигурированием трендов. Для примера, можно определить диапазон времени, область значений, разрешение сетки, размещение временных отметок, число перьев и атрибуты цвета и т. д. Допускается переконфигурирование архивного тренда на этапе исполнения приложения (в Runtime).

Архивирование (регистрация) значений переменной

При работе системы в режиме WindowViewer (среда исполнения) InTouch может производить запись значений переменных в регистрационный файл. Для того, чтобы архивирование переменной выполнялось, необходимо включить опцию Log Data (регистрация данных) при определении переменной в диалоге Tagname Dictionary.

Запись в регистрационный файл производится всякий раз при изменении переменной на величину, превышающую порог для архивирования (Log Deadband), и по умолчанию один раз в час, если значение переменной за это время не изменилось. Поле Log Deadband находится в диалоге детального описания целой или вещественной переменной.

Чтобы значения переменных, для которых опция Log Data разрешена, записывались в регистрационные файлы, необходимо общее разрешение глобальной функции регистрации. Его задают в диалоге Historical Logging Properties (параметры архивирования, рис. 15), который вызывается на экран командой Special/Configure/Historical Logging. В этот диалог можно также войти из окна Application Explorer.

Рисунок 14. - Диалог Historical Logging Properties. Примечание: [составлено автором]

Включение опции Enable Historical Logging дает общее разрешение на регистрацию значений переменных. Срок хранения регистрационных файлов на диске (исключая текущий день) определяется в поле Keep Log Files for в днях. Если в это поле введено значение 0, файлы будут храниться бесконечно долго. Регистрационные файлы могут быть размещены в каталоге приложения (опция по умолчанию Store Log Files in Application Directory). В противном случае следует отметить опцию Store Log Files in Specific Directory (хранить файлы в ином каталоге) и ввести полный путь до каталога, в котором будут храниться регистрационные файлы (при работе с распределенными архивами - полный сетевой путь).

Отображение трендов

Тренды реального времени являются динамическими объектами. Они позволяют выводить изменения значений переменных, как только они происходят для любой конкретной переменной или для выражения, которое содержит одну или несколько переменных. Данные будут появляться в окне тренда и двигаться справа налево.

Чтобы создать тренд реального времени, необходимо:

выбрать инструмент тренд реального времени в панели инструментов WindowMaker;

щелкнуть в окне, затем переместить мышь по диагонали и сформировать прямоугольник необходимого размера;

отпустить кнопку мыши, что вызовет появление тренда реального времени в окне (рис.16).

Рисунок 15. - Объект "тренд реального времени". Примечание: [составлено автором]

При создании тренда реального времени настройки его конфигурации устанавливаются по умолчанию (настройки предыдущего тренда).

Для конфигурирования тренда реального времени следует либо дважды щелкнуть на созданном объекте, либо, предварительно выбрав объект, запустить команду Special/Animation Links. На экране появится диалог Real Time Trend Configuration (конфигурирование тренда реального времени). Среди настроек этого диалога можно отметить диапазон времени, охватываемый трендом (Time Span), частоту вывода значение переменной (Interval), разрешение сетки по большим и малым делениям горизонтальной и вертикальной осей (Time Division, Value Division), цвета фона и рамки графика (Color). Конфигурирование перьев тренда включает выбор имени переменной или выражения, цвета и толщины линии для каждого пера (поле Expression). Для повышения производительности системы следует отметить опцию Only update when in memory (обновлять, когда в памяти). В этом случае обновление данных тренда будет производиться только в моменты, когда окно с трендом отображается на дисплее (находится в RAM). Есть и другие способы повышения производительности при работе с трендами реального времени (уменьшение толщины линии графика, уменьшение частоты выводы значений переменной). Например, если установлен диапазон времени (Time Span) в 30 минут, а частота вывода - 2 секунды, то число измерений, которые нужно провести за каждые 30 минут, будет равно 900 (30 * 60/2 = 900). При частоте выводе в 5 секунд число измерений существенно уменьшается: 30 * 60/5 = 360. Исторические (архивные) тренды не являются динамическими. Они обеспечивают "снимок" состояния данных за прошедшее время, то есть по архивным данным. В отличие от трендов реального времени исторические тренды обновляются только по команде - при запуске скрипта, изменении значения выражения или нажатии оператором соответствующей кнопки. При конфигурировании архивного тренда можно создать "визиры" (ползунки, бегунки), с помощью которых удобно получить значения всех отображаемых переменных на один и тот же момент времени. Бегунки архивного тренда представляют собой позиционные индикаторы на временной оси, положение которых определяет объем извлекаемых данных. Связав объект "движковый регулятор" с полем бегунка, можно осуществлять перемещение вдоль архивного тренда. Кроме того, имеются функции вычисления среднего, минимального и максимального значений в определенном бегунком положении. Можно создать правый и левый бегунки и производить обработку данных кривой, расположенной между бегунками. Вычисляются следующие величины: среднее, минимальное, максимальное, отношение мин/макс и стандартное отклонение. В зависимости от положения бегунков на оси можно реализовать и другие функции (увеличение и уменьшение заключенной между бегунками области графика).