SCADA - TIA Portal
  • Obiective
  • Organizarea sarcinilor de lucru
    1. Elemente introductive despre sistemele SCADA


  • Definitia sistemelor SCADA

        SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition)-este un sistem bazat pe calculator avand rolul de comanda si monitorizare a proceselor tehnologice.
        SCADA este cel mai modern instrument utilizat pentru supravegherea controlul si monitorizarea proceselor tehnologice.
        SCADA presupune un soft special instalat in calculator, soft care comanda si monitorizeaza un proces tehnologic prin intermediul unor echipamente locale PLC (Programmable Logic Controller) etc. SCADA permite mimarea procesului tehnologic, oricat de complex, si aducerea lui pe ecranul calculatorului sub forma de interfete grafice numite HMI-uri (Human Machine Interface).
        Progresele substantiale inregistrate în acest domeniu au facut ca sistemele SCADA sa fie folosite in cele mai diverse domenii, de la productia bunurilor de larg consum, la metalurgie, chimie si energetica, pana la domeniul nuclear.

  • Arhitectura generala a sistemelor SCADA

        Un sistem SCADA este alcatuit din doua componente hardware principale:

        In cazul sistemelor Siemens- SCADA dezvoltate pe baza componentelor Siemens, PLC-urile si HMI-urile, pot fi conectate direct la o retea de tip Ethernet.
        Atat PLC-urile cat si HMI-urile pot fi progrmate utilizand TIA-Portal. In cadrul acestei arhitecturi nu mai ese nevoie de un calculator server.


    2. Mediul de dezvoltare SCADA - TIA Portal

    Realizarea unei aplicatii SCADA utilizand mediul de dezvoltare SCADA - TIA Portal

        Realizarea unei aplicatii SCADA ( a unui nou proiect) presupune o serie de pasi cum ar fi:
  • Crearea unui nou proiect

        Vom in continuare un nou proiect numit   Elem_i_00 , in care vom folosi elementele de baza HMI.



        Din Tia Portal-> Create New Project, deschidem un nou proiect intitulat "Elem_i_000"



  • Definirea arhitecturii hardware

        Din Tia Portal-> Devices & Networks, definim arhitectura hardware a proiectului



        Daca se doreste o configurare specifica pentru device-uri, se utilizeaza: Tia Portal-> Add New Devices.
        Adaugam pentru inceput un PLC:


        Se valideaza "Open device view" dupa care putem selecta facilitatile dorite in configurarea specifica a devide-urilor.
        Adaugam acum un HMI:


        Se valideaza de data aceasta "Start device Wizard" dupa care putem selecta facilitatile dorite in configurarea specifica a devide-urilor.

        Dupa realizara acestei arhitecturi, se creaza automat folder-ul HMI_1 , in cadrul caruia exista subfolder-ul Screens in care s-a creat ecranul Root screen



        Pe acest screen sunt deja plasate diverse elemente printre care si un element de tip List box (Symbolic I/O field) pe care il putem folosi pentru a naviga prin diverse screen-uri pe care le vom crea ulterior.
        Vom crea acun un nou screen pe care vom plasa un led si doua butoane: un buton Start si un buton Stop dupa care vom realiza o aplicatie care aprinde si stinge led-ul.
        Crearea noului screen numit "Start_stop" se face prin Screens->Ad new screen.
        In Root screen vom configura meniul astfel:Se selecteaza lista Root screen dupa care cu click dreapta se alege Properties. Se apasa sageata verde.


        Se adauga in lista screen-ul "Start_stop".


        Daca in acest moment selectam din meniul principal "Start simulation" se ruleaza HMI-ul creat, si putem selecta screenul Root screen sau "Start_stop"


        Inainte de a realiza screen-ul "Start_stop" va trebui sa adaugam elementele de baza ale oricarei aplicatii SCADA si anume elementele de tip tag

  • Configurarea tag-urilor

        Intreaga aplicatie SCADA se bazeaza pe stabilirea si utilizarea tag-urilor. Tag-urile sunt elementele comune care se au corespundent in I/O, PLC si HMI
        Vom adauga doua HMI tags: HMI_Start si HMI_Stop



  • Realizarea unei Screen (pagina grafica) - HMI

        
         Vom completa screen-ul "Start_stop" (realizat anterior) prin adaugarea unui buton cu titlul "Start", a unui buton cu titlul "Stop", si a unui "Basic object" - Circle pentru a simula un LED pentru semnalizare optica Start/Stop.
         Cu click dreapta pe butonul "Start" setam evenimentul "Click" cu:


         Procedam la fel si cu butonul "Stop" numai ca de data aceasta, setam tag-ul "HMI_Stop" si retsetam tag-ul "HMI_Start"
         Selectam din meniul principal "Start simulation" pentru a rula HMI-ul creat.
    Selectam Start_stop si obtinem:


        Screen-ul "Start_stop" nu este decat o simulare a aprinderii sau stingerii unui LED. Daca vrem sa comandam un LED adevarat, va trebui sa adaugam un PLC_tag care corespunde unei iesiri digitale a PLC-ului.


        Daca selectam "Device configuration" si setam Zoom=500% vedem configuratia porturilor I/O. De observa ca iesirea Q0.0 a fost redenumita "Led_0".



         Vom crea un nou screen "Start_stop_led" identic cu screen-ul "Start_stop" la care mai adaugam un LED controlat de data acesata de tag-ul "Led_0".
         Cu click dreapta pe butonul "Start" setam evenimentul "Click" cu:


         Cu click dreapta pe butonul "Stop" setam evenimentul "Click" cu:


         Selectam din meniul principal "Start simulation" pentru a rula HMI-ul creat.
         Selectam Start_stop_led si obtinem:


        Led-ul corespunzator din PLC asculta comanda data de butonele "Start" respectiv "Stop". Daca PLC-ul nu e pornit, LED-ul rosu nu se aprinde.
        Pentru actionarea LED-ului am putea folosi un control de tip "Switch".



        Controlului de tip "Switch"i s-au setat urmatoarele proprietati:



        Daca setam proprietatea "Format" la "Switch with graphic", trebuie sa pregatim din timp doua imagini pentru starea "On" respectiv starea "Off".

     On   Off 
     contact_on.ico   contact_off.ico 




    3. Principalele functiuni SCADA implementate in TIA - Portal


         Printre functiunile SCADA implementate in TIA - Portal, se pot enumera: Exemplificarea functiunilor SCADA implementate in TIA - Portal

  • Supravegherea si controlul

        Una dintre cele mai importante functiuni ale sistemelor SCADA, o reprezinta functiunea de supraveghere si controlul
        Supravegherea si controlul proceselor tehnologice in TIA - Portal, se face prin intermediul unor screen-uri care mimeaza procesul tehnologic si sunt afisate pe unul sau mai multe device-uri HMI sau monitoare de calculator. Aceste screen-uri se mai numesc si interfete om masina HMI (Human Machine Interface). Operatia de supraveghere mai poarta numele de monitorizare. Putem spune deci ca monitorizarea si controlul proceselor tehnologice se face prin intermediul HMI-urilor.
        Pentru a exemplifica functia de supraveghere si controlul, vom realiza in continuare in cadrul proiectului : screen-ul "Monit_param" pentru monitorizarea si controlul a doi parametri: "Preiune" si "Temperatura", parametri care vor fi introdusi sub forma de HMI_tags.



        

  • Realizarea listelor de evenimente

        Urmatoarea functie a sistemelor SCADA, o reprezinta functia de realizarea listelor de evenimente , functie pe care dorim s-o ilustram in continuare.
        Majoritatea sistemelor SCADA ofera un mecanism prin care sunt memorate toate comenzile date prin intermediul HMI-urilor de catre utilizator. Pentru a realiza lista de venimente, alege din meniul stanga "HMI Alarms" si se adauga lista de alarme astfel:



  • Alarmarea

        Urmatoarea functie a sistemelor SCADA, o reprezinta functia de alarmare .
        Odata introdusa lista de alarmare, HMI-ul afieaza automat lista de alarme in cazul ca unul sau mai multi parametri din lista a depasit pragurile de alarmare.


        Dupa inchiderea listei de alarmare, semnul de "Alarma" ramane pe screen pana dispare auza alarmei.



  • Crearea rapoartelor

        Urmatoarea functie a sistemelor SCADA, o reprezinta functia de rapoarte
        Din "Reports"-->"Add new reports" putem adauga un raport.


        Pentru afisarea raportului, se poate plasa pe un screen un buton pe a carui eveniment "Click" se poate seta functia "Print"--"Print report".

  • Trending

        Urmatoarea functie a sistemelor SCADA, o reprezinta functia de trending , functie importanta pentru monitorizarea sistemului, pentru analiza functionarii sistemului sau pentru analiza sistemului dupa o avarie.
        Vom realiza in continuare in cadrul proiectului, screen-ul "Trending" pe care vom plasa pe langa cele doua controale de tip "Slider" care controleaza Temperatura respectiv Presiunea un control de tipul "Trend".
        Din "Trend"-->"Prpoerties" putem adauga parametrii a caror trend va fi afisat.


        Se lanseaza in executie HMI-ul "Trending" si se obtine:



  • Crearea istoricelor de date

         Trending-ul permite afisarea unui numar limitat de puncte. Pentru a pastra mai multe puncte e nevoie de utilizarea facilitatilor de tip "istorice de date".
        Pentru realizarea istoricelor de date utilizam: "HMI"--"HMI tags"--"Historical data".


        Dupa setarea optiunii "Historical data" se creaza fisierul C:\Storage Card SD\Data_log_presiune0.csv" care poate fi ulterior deschis si se pot analiza datele salvate.



    Rezumat


  • Definitia sistemelor SCADA

        SCADA (Supervisory Control And Data Aquisition)-este un sistem bazat pe calculator avand rolul de comanda si monitorizare a proceselor tehnologice.
  • Arhitectura generala a sistemelor SCADA

        Un sistem SCADA este alcatuit din doua componente hardware principale:
  • Realizarea unei aplicatii SCADA

        Realizarea unei aplicatii SCADA presupune o serie de pasi cum ar fi:
  • Configurarea tag-urilor

        Aplicatiile SCADA se bazeaza pe stabilirea si utilizarea tag-urilor. Tag-urile sunt interfata intre aplicatie si procesul monitorizat.
        Variabile tag - sunt variabilele care fac legatura intre proces si aplicatia SCADA, fiind modificate direct de sistemul de achizitie si control si totodata la acestea are acces si aplicatia SCADA
        Exista mai multe tipuri de variabile tag.

  • Rezultate asteptate
  • Termeni esentiali


  • Recomandari bibliografice

  • Link-uri utile


    Test de evaluare