POWRÓT

SEMESTR V

Tradycyjne i nowoczesne praktyki tworzenia systemów obrazowania informacji z wykorzystaniem wizualizacji HMI/SCADA (Opracowano na podstawie https://www.astor.com.pl/poradnikautomatyka/co-to-jest-scada/).


Spis treści rozdziału - tutaj kliknij

Czwarta rewolucja przemysłowa
Zadania systemu SCADA
Ogólne zasady projektowania wizualizacji w HMI/SCADA


 

Czwarta rewolucja przemysłowa

     
   

   Czwarta Rewolucja Przemysłowa, Industry 4.0 - jeszcze kilka lat temu te pojęcia były często nic nieznaczącym marketingowym sloganem, wizją, wykorzystywaną przez dostawców technologii, mającą uzasadnić zakup rozwiązań analitycznych, chmurowych czy IoT. Dziś nie brak przykładów pokazujących, że jest to koncepcja, która "dzieje się tu i teraz", także w Polsce, gdzie wiele zakładów produkcyjnych dzięki automatyzacji, diametralnie skróciło czas produkcji, tym samym generując znaczące oszczędności. Zwiększenie mocy produkcyjnych, a także uzyskanie opłacalności produkcji krótkoseryjnej - te korzyści nie byłyby możliwe do osiągnięcia bez integracji systemów, maszyn oraz ludzi w jedną sieć przy użyciu technologii informacyjno-komunikacyjnych. Zwykło się mówić, że idea Przemysłu 4.0., integracji świata rzeczywistego (maszyn produkcyjnych) ze światem wirtualnym (technologii informacyjnej), opiera się na IoT - Internecie Rzeczy.

    Jest w tym wiele prawdy, jednakrealizację idei Industry 4.0. można uznać za spełnioną tylko wtedy, gdy automatycznie zachodzi wymiana informacji pochodzących zarówno z wewnątrz, jak i zewnątrz organizacji. Dlaczego?
   Jedną z najważniejszych korzyści wynikających z wdrożenia Przemysłu 4.0 jest zwiększenie wydajności produkcji. Jest to możliwe, dzięki wykorzystaniu technologii informacyjno-komunikacyjnych (systemy klasy ERP i MES) i Internetu Rzeczy. Poprawa produktywności jest widoczna już na pierwszy rzut oka i wydaje się, że to najbardziej mierzalny element Industry 4.0. Nie jest to jednak jedyna korzyść wynikająca z wdrożenia idei cyfrowej fabryki. Drugim ważnym elementem czwartej rewolucji przemysłowej są pogłębione relacje z klientami. Jak w swoim raporcie Przemysł 4.0. podaje firma doradcza PwC, to właśnie klient - zarówno dostawca, jak i odbiorca - jest największym beneficjentem zmian w produkcji.
   Systemy ERP i MES, dzięki integracji wewnętrznych łańcuchów wartości potrafią przetwarzać i analizować dane od zamówień po sprzedaż. Aby spełnić wymagania Industry 4.0. potrzebuję jednak wsparcia w postaci rozwiązań EDI.

   ERP - Enterprise Resource Planning - to metoda efektywnego planowania zarządzania całością zasobów przedsiębiorstwa. Jest to też określenie systemów informatycznych służących wspomaganiu zarządzania przedsiębiorstwem lub współdziałania grupy współpracujących ze sobą przedsiębiorstw, poprzez gromadzenie danych oraz umożliwienie wykonywania
   Mówiąc nieco prościej jest to oprogramowanie, bez którego żadna, co najmniej średniej wielkości nowoczesna firma nie może się obyć i nie ma tu znaczenia czy profil działalności jest usługowy, handlowy czy produkcyjny. Wybór właściwego systemu jest kluczowy dla rozwoju i funkcjonowania firmy. Od niego też w dużej mierze zależy efektywność większości działów oraz rozwój przedsiębiorstwa.
   Co to jest MES? MES to system informatyczny wykorzystywany przez przedsiębiorstwa produkcyjne do kontrolowania oraz gromadzenia informacji o przebiegu procesu produkcyjnego?

MES i ERP
Zdobyte dpświadczenia potwierdzają, że systemy ERP potrzebują wsparcia ze strony systemów MES (Manufacturing Execution System).
   System ERP wspierany przez MES integruje informacje o wydarzeniach pochodzących z hali produkcyjnej z informacjami o wydarzeniach biznesowych. Dostarcza w czasie rzeczywistym informacje o aktualnym stanie oraz parametrach produkcji. Umożliwia dokładną analizę rentowności oraz dokładnych kosztów produkcji.
   System MES wspiera produkcję ułatwiając wprowadzanie nowych produktów, operowanie na mniejszych i różnorodnych partiach produkcyjnych i pozwala zmniejszyć czas produkcji. Spełnia on również wymagania odnośnie elektronicznego przechowywania informacji w celu śledzenia procesu produkcyjnego oraz pochodzenia produktu.

Gdzie SCADA ma swoje miejsce w procesie produkcyjnym, do czego służy?

   Zadaniem SCADA jest usprawnienie procesu produkcyjnego, więc jego działanie opiera się na współpracy z elementami automatyki zaimplementowanymi w procesie wcześniej.
   SCADA odnajduje swoje miejsce pomiędzy urządzeniami sterującymi, pomiarowymi i wykonawczymi (takimi jak sterowniki PLC, moduły I/O, czujniki i liczniki), a operatorem maszyn. Działa w łańcuchu urządzeń, pełniąc nadrzędną rolę. Dodatkowo może integrować wiele sterowników PLC.



System SCADA wizualizuje dane produkcyjne agregowane w sterowniku PLC, wykorzystując przy tym bazy danych SQL. (pozyskano ze strony http://iconics.elmark.com.pl/index.php/2019/07/10/integracja-systemow-sterowania-plc-i-wizualizacji-scada/)

   Sterownik PLC wykonuje operacje sterowania zgodnie z programem, na podstawie wejść, a więc danych otrzymanych z urządzeń pomiarowych i wykonawczych. Następnie wysyła dane do systemu SCADA, gdzie następuje ich przetwarzanie i archiwizacja. Na ich podstawie powstaje wizualizacja i z poziomu SCADA operator może nie tylko obserwować stan procesu produkcyjnego, wartości określonych wyjść oraz alarmy, ale może również zadawać parametry procesu, wyłączyć/włączyć proces lub prowadzić sterowanie w trybie ręcznym.



Schemat integracji PLC i SCADA poprzez bazę SQL (pozyskano ze strony http://iconics.elmark.com.pl/index.php/2019/07/10/integracja-systemow-sterowania-plc-i-wizualizacji-scada/)

   Wykorzystywany sterownik PLC - w tym przypadku model USC-B10-RA28 - zapisuje poszczególne pomiary do swojej wewnętrznej tabeli w 1-sekundowych odstępach czasu. Jeśli liczba rekordów przekroczy 100, sterownik wyzwala akcję zapisu danych z tabeli wewnętrznej do tabeli w bazie danych SQL. Następnie, rozpoczyna zapełnianie tabeli wewnętrznej od początku.
Zapisywane informacje to: data i czas pomiaru, nazwa czujnika oraz wartość mierzona.

Do góry


 

Zadania systemu SCADA

     
   

   SCADA to system komputerowy (najczęściej komputer PC + oprogramowanie), którego celem jest zwiększenie wydajności produkcji. Nie tylko zmienia język maszyn na język ludzi, ale również automatycznie reaguje na sygnały z urządzeń. Przy zastosowaniu SCADA możliwe jest zbieranie danych z maszyn i urządzeń pomiarowych w czasie rzeczywistym, co umożliwia nadzór nad procesem produkcyjnym. Kolejną, bardzo ważną funkcją systemu SCADA jest wizualizacja aktualnych danych lub danych historycznych. System SCADA pozwala użytkownikowi na sterownie procesem produkcyjnymprzez zadawanie parametrów z panelu; umożliwia wykrywanie alarmów i informuje o nich operatorów, dzięki czemu możliwa jest szybka reakcja na błędy i nieprawidłowości. Co więcej, SCADA archiwizuje dane z procesu produkcyjnego.
Zadaniem SCADA jest usprawnienie procesu produkcyjnego, więc jej działanie opiera się na współpracy z elementami automatyki zaimplementowanymi w procesie wcześniej.

   SCADA odnajduje swoje miejsce pomiędzy urządzeniami sterującymi, pomiarowymi i wykonawczymi (takimi jak sterowniki PLC, moduły I/O, czujniki i liczniki), a operatorem maszyn. Działa w łańcuchu urządzeń, pełniąc nadrzędną rolę. Dodatkowo może integrować wiele sterowników PLC.
   Sterownik PLC wykonuje operacje sterowania zgodnie z programem, na podstawie wejść, a więc danych otrzymanych z urządzeń pomiarowych i wykonawczych. Następnie wysyła dane do systemu SCADA, gdzie następuje ich przetwarzanie i archiwizacja. Na ich podstawie powstaje wizualizacja i z poziomu SCADA operator może nie tylko obserwować stan procesu produkcyjnego, wartości określonych wyjść oraz alarmy, ale może również zadawać parametry procesu, wyłączyć/włączyć proces lub prowadzić sterowanie w trybie ręcznym.

SCADA działa w procesie produkcyjnym na wielu płaszczyznach:

  • z urządzeniami pomiarowymi i wykonawczymi, przez sterownik, do którego dane są wysyłane jako wejścia,
  • ze sterownikami PLC - które wykonują sterowanie i regulację na podstawie parametrów nadanych przez operatora oraz danych z czujników i urządzeń pomiarowych; wysyłają dane do systemu SCADA,
  • z użytkownikiem - przez możliwość nadawania parametrów pracy urządzeń, możliwość pracy w trybie ręcznym lub awaryjnym, wizualizację pracy procesu produkcyjnego lub technologicznego, która umożliwia monitorowanie.

Do góry


 

Ogólne zasady projektowania wizualizacji w HMI/SCADA

     
   

Czym różni się SCADA od HMI?

   Funkcjonalności i role SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) oraz HMI (Human Machine Interface) mogą wydawać się być bardzo podobne. Jednak zarówno w zakresie realizowanych zadań i zastosowań wykazują różnice.
SCADA i HMI różnią się przede wszystkim poziomem zaawansowania i zakresem pracy.
   Panele HMI umożliwiają prezentację danych z maszyn i zadawanie parametrów pracy. Stanowią interfejs pomiędzy urządzeniem i operatorem. Oprogramowanie do wizualizacji zazwyczaj jest dostępne razem z panelem HMI. W przypadkach małych aplikacji o ograniczonych wymaganiach, panel HMI jest wystarczającym rozwiązaniem.

   SCADA jest systemem nadrzędnym nad HMI. SCADA są rozbudowanymi systemami, gdzie prezentowanie danych jest tylko częścią funkcjonalności; działają na większą skalę, mają rozszerzone możliwości komunikacyjne oraz możliwość analizy i wymiany danych z innymi systemami. Systemy SCADA sprawdzają się w rozbudowanych wizualizacjach z możliwością modyfikacji. Główną przewagą systemów SCADA nad HMI jest możliwość archiwizacji danych oraz korzystanie z baz danych. Umożliwiają kontrolę całego procesu produkcyjnego.

Wizualizacja w środowisku InTouch

InTouch to przemysłowe oprogramowanie zaprojektowane do wizualizacji oraz kontroli procesów produkcyjnych, w pełni zgodny z wytycznymi dla systemów klasy SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) oraz HMI (Human-Machine-Interface). Oferuje łatwe w użyciu i intuicyjne środowisko do projektowania aplikacji oraz rozległą funkcjonalność umożliwiającą szybkie projektowanie, testowanie oraz wdrażanie wartościowych systemów udostępniających użytkownikom dane bezpośrednio z systemów sterowania i produkcji. Oprogramowanie Wonderware inTouch jest stosowane od prostych aplikacji jednostanowiskowych, poprzez rozproszone systemy sieciowe o architekturze serwer/klient, aż po systemy korzystające z możliwości Wonderware System Platform czy też Usług Terminalowych (Terminal Services).
   Nowoczesne i inteligentne możliwości graficzne zapewniają odpowiednie przedstawienie informacji, ułatwiając szybszą i dokładniejszą ich analizę oraz lepsze ich zrozumienie. Operatorzy otrzymują właściwą informację we właściwym czasie i we właściwej formie. Umożliwia to podejmowanie we właściwym czasie świadomych decyzji oraz działań zmierzających do usprawnienia produkcji, co wprost przekłada się na zwiększenie produktywności i zmniejszenie kosztów.

Główne cechy:

  • Monitoring procesów
  • Podgląd stanu urządzeń
  • Monitoring zużycia mediów
  • Archiwizacja danych
  • Zdalne sterowanie
  • Alarmy
  • Obsługa wielu protokołów
  • Przegląd danych historycznych
  • Różnorodna prezentacja danych
  • Wykresy
  • Symbole graficzne



Do góry


 

 (C) 2011 - 2020 Wydział Przyrodniczo - Techniczny KPSW. All Rights Reserved