SYSTEMY DCS I SCADA

Skrypt jest przeznaczony dla studentów realizujących przedmiot Systemy DCS i SCADA prowadzony na wydziale Elektroniki i Technik Informacyjnych Politechniki Warszawskiej (pierwsza połowa zajęć odbywa się przy wykorzystaniu systemu DCS, druga – przy wykorzystaniu systemu SCADA i sterownikow PLC).

Systemy DCS (Distributed Control System) i SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) należą do klasy systemów odpowiedzialnych za nadzorowanie pracy procesu technologicznego lub produkcyjnego. W podstawowym wydaniu systemy DCS i SCADA odpowiadają za: zbieranie aktualnych danych, wizualizację procesu, sterowanie procesem, alarmowanie, archiwizację oraz raportowanie. W branży automatyki przyjęło się stwierdzenie, że funkcjonalność wspołczesnych systemów DCS i SCADA pokrywa się i często terminy DCS i SCADA używane są zamiennie.

Systemy DCS z racji pełnej spójności sprzętowo-systemowej są lepiej zintegrowane i pozwalają na opracowanie bardzo dużych aplikacji, dlatego znajdują zastosowanie głównie w dużych instalacjach przemysłowych, gdzie liczba punktów procesowych liczona jest w tysiącach. Punkty procesowe używane w warstwie sprzętowej i w warstwie wizualizacji w przypadku systemów DCS są tymi samymi punktami i obie warstwy oparte są na wspolnej bazie danych. Dodatkowo, systemy DCS rozbudowane są o narzędzia programistyczne pozwalające na konfigurację wejść i wyjść oraz projektowanie i programowanie struktur regulacji, dzięki czemu zapewniona jest jednorodność na poziomie projektu.

Spis treści
1. Wprowadzenie  8
1.1. Jak korzystać ze skryptu?  8
1.2. System DCS                    8
1.3. System SCADA                   10
2. Infrastruktura programowa w laboratorium           12
2.1. System Ovation                   12
2.1.1. Warstwa aplikacyjna – sprzęt  12
2.1.2. Warstwa obiektowa systemu Ovation           13
2.2. System MAPS  14
2.2.1. Warstwa aplikacyjna – sprzęt  14
2.2.2. Warstwa obiektowa systemu MAPS  15
3. Infrastruktura sprzętowa w laboratorium            17
3.1. Obiekt termiczny                   17
3.1.1. Bezpieczeństwo i wymagania  17
3.1.2. Charakterystyka obiektu  18
3.1.3. Konfiguracja procesu  20
3.2. INTECO – Dźwig (TCRANE)               20
3.3. INTECO – Serwomechanizm (SERVO)  23
3.4. INTECO – Helikopter (TRAS)               24
3.5. INTECO – Zbiorniki wodne (MULTITANK)           26
3.6. Podłączenie zestawów INTECO  27
4. Programowanie w systemie Ovation  29
4.1. Wprowadzenie  29
4.2. Podstawowe aplikacje systemu Ovation  29
4.2.1. Narzędzia projektowe  29
4.2.2. Narzędzia do pracy online              30
4.3. Przykład – logika sterowania binarnego  31
4.3.1. Etap projektowania logiki              31
4.3.2. Wykorzystanie narzędzi do pracy online  35
5. Programowanie w systemie SCADA  39
5.1. Wprowadzenie  39
5.2. Oprogramowanie sterownika PLC – GX Works3          39
5.2.1. Przygotowanie nowego projektu  40
5.2.2. Deklaracja zmiennych  40
5.2.3. Przygotowanie kodu sterującego  42
5.2.4. Kompilacja kodu  45
5.2.5. Konfiguracja sterownika  45
5.2.6. Programowanie sterownika              47
5.2.7. Diagnostyka, monitorowanie działania programu        49
5.2.8. Pierwszy program PLC               50
5.2.9. Wejścia analogowe – FX5–4AD–ADP           51
6
Spis treści
5.2.10. Wejście licznikowe – pomiar pozycji z enkodera inkrementalnego  54
5.2.11. Wejście licznikowe – pomiar częstotliwości  56
5.2.12. Wyjście cyfrowe PWM               57
5.2.13. Socket Communication – wysyłanie danych do programu MATLAB  58
5.2.14. Definicja tablicy typu float              60
5.3. Oprogramowanie MAPS Serwer  60
5.4. Oprogramowanie MAPS Config Editor             61
5.5. Oprogramowanie MAPS Designer              61
5.5.1. Logowanie do MAPS Designer             61
5.5.2. Przygotowanie nowego projektu  61
5.5.3. Opracowanie grafik operatorskich            61
5.5.4. Definicja nowych agentów              62
5.5.5. Skanowanie punktów ze sterownika PLC          62
5.5.6. Definiowanie zachowań               65
5.6. Oprogramowanie MAPS Operator              73
5.7. Przykład 1 – logika sterowania binarnego            75
5.7.1. Etap projektowania PLC  75
5.7.2. Etap projektowania MAPS              78
5.8. Przykład 2 – logika sterowania ciągłego  81
5.8.1. Etap projektowania PLC  81
5.8.2. Etap projektowania MAPS              88
6. Ćwiczenia w systemie Ovation  89
6.1. Ćwiczenie 1 – sterowanie binarne  89
6.1.1. Cel ćwiczenia  89
6.1.2. Pomocne informacje – wskazówki            89
6.1.3. Przykładowe zadania  90
6.2. Ćwiczenie 2 – programowanie ciągłe  91
6.2.1. Cel ćwiczenia  91
6.2.2. Pomocne informacje – wskazówki            91
6.2.3. Przykładowe zadania  91
6.3. Ćwiczenia 3, 4, 5 – projekt struktury regulacji  92
6.3.1. Cel ćwiczenia  92
6.3.2. Pomocne informacje – wskazówki            92
6.3.3. Przykładowe zadania  92
7. Ćwiczenia w systemie SCADA  93
7.1. Ćwiczenie 1 – programowanie binarne             93
7.2. Ćwiczenie 2 – programowanie ciągłe  95
7.3. Ćwiczenia 3, 4, 5 – projekt struktury regulacji  95
Bibliografia                       98