The Control System of Strahlungsquelle ELBE at Forschungszentrum Dresden-Rossendorf

Transkript

1 Vortrag DESY Zeuthen, The Control System of Strahlungsquelle ELBE at Forschungszentrum Dresden-Rossendorf Karl-Wilhelm Leege Folie 01 Vortrag DESY Zeuthen, Grundstruktur des Leitsystems der Strahlungsquelle ELBE - Realisierung einer konsequenten Client- / Server-Struktur - Verwendete Informationssverbindungen: Ethernet, MPI-/ Profi-Bus, Spezialbus für elektr. Drehgeber WinCC-Bedienoberfläche der Strahlungsquelle ELBE - Bedienstrategie: Aufgabenteilung SPS (SIMATIC) Bedien-PC (WinCC) - hierarchisch strukturierte Prozessbilder Verbindung WinCC-Bedienoberfläche (Maschienensteuerung) und Bilderfassungssystem (Strahldiagnose) - ELBE Vision Zugriffsmöglichkeiten für externe Applikationen - OPC-Gateway - Diagnosetools - SQL-Datenzugriffe - Add on s Karl-Wilhelm Leege Folie 02 1

2 Vortrag DESY Zeuthen, Bedienstrategie: Aufgabenteilung SIMATIC SIMATIC: direkte / unmittelbare Prozesssteuerung (Ausgabe analoger und digitaler Führungsgrößen) Datenerfassung (incl. Konvertierung bzw. Normierung) Überwachung / Erfassung von Alarmzuständen Verriegelung kritischer Prozessgrößen (Ventile, Strahldiagnoseelemente u.ä.) Realisierung zeitkritischer Ablaufsteuer- oder Regelvorgänge WinCC (PC s) mehrere SPS n können parallel laufen, d.h. die Steuerprogrammschleifen werden unabhängig voneinander abgearbeitet WinCC (Bedien-PC s): Sollwertvorgabe von Prozessführungsgrößen (Prozessvariable) durch manuelle Bedienereingaben oder Abarbeitung von Steuerprozeduren Numerische / grafische Darstellung von Prozessvariablen (Visualisierung) Darstellung von Prozessabläufen und Prozessschemen Archivierung der (ausgewählten) Prozessdaten Darstellung der archivierten Daten in Kurven, Diagrammen und Tabellen Alarmbehandlung und archivierung (automatisch) Logging der Bedienvorgänge ( Scriptanbindung an Bedienelemente (- buttons) Umfang der Aufgaben und Bedienungsmöglichkeiten (örtlich gesehen: konzentriert bzw. räumlich verteilt, einschließlich Fernsteuerung) bedingt ein Mehrrechnersystem (Client- / Server-System) Karl-Wilhelm Leege Folie 04 2

3 Vortrag DESY Zeuthen, WinCC (Windows Control Center) Konfigurationen / Mengengerüste (V. 6.0) Einplatz- Projekte: - Win 2000 Professional, Win 2000 Server, Windows Server 2003, Windows XP (MS SQL Server 2000) - Hardware-Kommunikationskontroller (MPI / Profi-Bus) Mehrplatz- Projekte: oder 1 WinCC Server - Win 2000 Server, Windows Server 2003 (+ red. WinCC Server) (MS SQL Server 2000) - Hardware-Kommunikationskontroller (MPI / Profi-Bus) max. 32 WinCC (SCADA-) Clients - Win 2000 Professional, Windows XP (MS SQL Server 2000) + max. 3 WinCC Web-Clients - Win 2000 Professional, Windows XP 1 WinCC (Engineering-) Client - Win 2000 Professional, Windows XP (MS SQL Server 2000) + max. 50 WinCC Web-Clients - Win 2000 Professional, Windows XP Multi-Server/(Client)- Projekte: Max. 12 WinCC Server - Win 2000 Server, Windows Server 2003 (+ 12 red. WinCC Server) (MS SQL Server 2000) - Hardware-Kommunikationskontroller (MPI / Profi-Bus) je max. 32 WinCC (SCADA-) Clients - Win 2000 Professional, Windows XP (MS SQL Server 2000) Karl-Wilhelm Leege Folie 05 Vortrag DESY Zeuthen, Übersicht WinCC- Projekt ELBE-Strahlungsquelle (Mehrplatz- Projekt) 1 WinCC- Projekt ELBE-Control für 1 WinCC Server und 25 WinCC Clients Erstellung / Projektierung auf WinCC Server oder WinCC Client möglich Voraussetzung: Projektierungslizenz auf 1 WinCC-PC (RCMax. ca EUR) (Demomode 1 h mit Abspeicherungsmöglichkeit!) Hilfsmittel: Wincc- Explorer: Steuerung der kompletten Projektierung Parallelarbeit mehrerer Entwickler (mit Einschränkungen auch im Run- Time-Mode möglich) Erzeugen / Verwalten von Projekten Erzeugen / Verwalten / Anzeigen von Prozessvariablen Verbindung zu Step 7- Prokekten auf SPS möglich Export / Import von Symbol- (Prozessvariablen-) Listen Karl-Wilhelm Leege Folie 06 3

4 Vortrag DESY Zeuthen, + Funktionsmodule (Editoren + Run-Time-Module): Graphics Designer: Global Script: Tag Logging: Alarm Logging: Report Designer: User Administrator: Text Library: Erstellen / Bearbeiten von Prozessbildern Programmierung von Aktionen und Prozessfunktionen in C und VB Dynamisierung von Prozessobjekten Messwertarchivierung (Kurzzeit- und Langzeitarchive) und Verarbeitung (Funktionen mit Archivierung gekoppelt) Erzeugen von Meldungen und Auslösung von Aktionen incl. automatischer Archivierung Erstellung von Prozessdokumentationen Verwalten von Userdaten Vergabe / Zuordnung von Berechtigungen (unabhängig von Windows), die i.d.r. an Prozessbildobjekte gebunden sind. Sprachumschaltung von Meldungen und Beschriftungen Cross Reference: ermittelt Variablenverwendung in Prozessbildern und Scripten realisiert Umverdrahtungen Online-Änderunsladen: ermöglicht u.a. die Veränderung der Symbolliste auf Projektierungsclient ohne Run-Time-System zu beeinflussen (V. 6.0) Wirksamwerden erst nach entsprechendem Kommando Karl-Wilhelm Leege Folie 07 Vortrag DESY Zeuthen, Abarbeitung von Projekten ( Run Time Mode Mehrplatz-Projekt) Auf allen aktiven WinCC- Rechnern läuft das gleiche Projekt Ablage / Verwaltung des aktiven Projektes erfolgt auf WinCC Server Abarbeitung läuft parallel auf WinCC Server und allen aktiven WinCC Clients vor jedem Run wird aktuelles Projekt vom WinCC Server geladen alle Funktionsmodule haben eigenen Run-Time- Modul (Speicheroptimierung: Clients können unterschiedlich konfiguriert werden) wichtiger Funktionsmodul: Data Manager Data Manager auf WinCC Server - alleinige Verbindung zur Prozess-Peripherie über Kommunikationstreiber (Profi-Bus: S7- / FMS-Protokoll) - Aufbau von Datenkanälen (SPS- Verbindungen) bei Projektierung Data Manager auf WinCC Clients - Verbindung mit Data Manager auf WinCC Server über Ethernet - Aktualisierung der Prozessbilder entsprechend der Zykluszeiten der einzelnen Prozessbildelemente Data Manager optimiert Datenzugriffe - Aktualisierung nur der Daten auf den aktiven Prozessbildern und aktiven Scripten (Aktionen) - Übertragung der Daten nur bei Veränderungen - kleinste Zykluszeiten: 250 ms (Problem: SQL- Zugriffe auf Datenbank) Karl-Wilhelm Leege Folie 08 4

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21 Vortrag DESY Zeuthen, Video-System am ELBE-Beschleuniger und Beamline Aufbau Einsatz analoger Kameras, Monitore und Video-Multiplexer (CCIR) ca. 80 Videokameras KH500 (Statikon( Statikon) ) und JAI-A55 A55 (CCD) PCI-1407 Frame Grabber Ernitec SYSTEM 1000 Video-Switch (5x) Video-Potentialtrenner Aufgaben Monitoring des Elektronenstrahls im "Viewer" Viewer-Mode Bildbearbeitung und Berechnung des Strahlprofils Speicherung der Bilder und Profile Übertragung zum Diagnoserechner (Emittanz( Emittanz-Berechnung) Roland Jainsch Folie 42 21

22 Vortrag DESY Zeuthen, Video-System am ELBE-Beschleuniger und FEL Roland Jainsch Folie 43 ELBE-Vision 22

23 ELBE-Vision Vortrag DESY Zeuthen, Universeller Gateway zum Datenaustausch an der Strahlungsquelle ELBE Motivation Die in den Experimenten gewonnenen Daten müssen mit den aktuellen Einstellungen des Beschleunigers/FEL s verknüpft werden können Der Anlagenoperator muss aktuelle Informationen über relevante Daten des Experiments erhalten Die Experimentatoren sollen bestimmte Einstellungen des Beschleunigers/FEL s verändern können Integration von PC s in die Anlagensteuerung Roland Jainsch Folie 46 23

24 Vortrag DESY Zeuthen, Universeller Gateway zum Datenaustausch an der Strahlungsquelle ELBE Lösung PC mit Profibus-Karten (Verbindung zu SPSen) 2 Netzwerkkarten (Verbindung zum internen ELBE-LAN bzw. Intranet) Zugriffskontrolle Projektierung der Datenbausteine mit Zugriffsrechten Software OPCServer.SimaticNET LabWindows/CVI-Programm OPC-Schnittstelle zum Leitsystem TCP-Server als Nutzerschnittstelle Roland Jainsch Folie 47 Vortrag DESY Zeuthen, Universeller Gateway zum Datenaustausch an der Strahlungsquelle ELBE Anwendungen Kernphysik-Experimente VME-System mit LynxOS (MBS readout software) BPM-Datenübergabe an das Leitsystem (WinCC) PC mit LabVIEW Cavity-Length-Scan PC mit LabVIEW Gap-Scan FELBE-Experimente PC mit LabVIEW Roland Jainsch Folie 48 24

25 Vortrag DESY Zeuthen, Finanzielle Aufwendungen Preise für Softwarelizenzen + spez. Hardware BESCHREIBUNG DER SOFTWAREKOMPONENTE WINCC-SYSTEMSOFTWARE V6.2, RUNTIME, AUF CD-ROM RT128 (128 POWER TAGS) DEUTSCH, ENGLISCH, FRANZOESISCH ITALIENISCH, SPANISCH EINZELLIZENZ WINCC-SYSTEMSOFTWARE V6.2, RUNTIME, AUF CD-ROM RTMAX (64K POWER TAGS) DEUTSCH, ENGLISCH, FRANZOESISCH ITALIENISCH, SPANISCH EINZELLIZENZ WINCC-SYSTEMSOFTWARE V6.2, KOMPLETT, AUF CD-ROM RCMAX (64K POWER TAGS) DEUTSCH, ENGLISCH, FRANZOESISCH ITALIENISCH, SPANISCH EINZELLIZENZ WINCC OPTION KOMMUNIKATIONSKANAL PROFIBUS-FMS, V 5.0 (S7-Komm. Im Grundpaket) WINCC OPTION SERVERBETRIEB FUER VERSION 5.0 (6.0) WINCC OPTION ARCHIVE 1500 FUER VERSION 6.0 (512 GP - bis ca EUR) WINCC OPTION REDUNDANZPAKET FUER VERSION V5.0 (6.0) SIMATIC PCS7. STORAGE ZUR LANGZEITDATEN- ARCHIVIERUNG AUF EXTERNE LAUFWERKE, Z.B.:MOD/EOD MELDUNGSARCHIV, MESSWERT- ARCHIV, UND PROTOKOLLE WERDEN NACH PARAMETRIERBAREM ZEIT- ZYKLUS AUSGELAGERT SIMATIC NET, PB OLM/P12 V3.1 OPTICAL LINK MODULE MIT 1 RS485 UND 2 PLASTIK-LWL- SCHNITTSTELLE (4 BFOC-BUCHSEN), MIT MELDE- KONTAKT UND MESSAUSGANG INKLUSIVE 4 BFOC-STECKER SIMATIC NET, CP 5614, PCI-KARTE (32BIT) M. MASTER- U. SL.ANSCHL AN PB INKL.DP-BASE SW M. NCM PC DP-RAM INTERF.F.DP-MASTER INKL. PG- UND FDL-PROTOKOLL SINGLE LICENSE F.1 INSTALLATION R-SW, SW + ELEKTR. HB AUF CD KLASSE A, 2-SPRACHIG (D,E) ABLAUFFAEHIG UNT. L-Preis Karl-Wilhelm Leege Folie 49 Vortrag DESY Zeuthen, Datenzugriffe von externen Applikationen WinCC/Dat@Monitor (ca EUR): eigene Applikation (Voraussetzung: WinCC Web Navigator Server) - Dat@View Anzeige und Auswertung aktueller Prozesszustände und historischer Daten von einem beliebigen PC aus (über Inetrnet Explorer o.ä.). - Dat@Workbook Protokollierwerkzeug, das Archivdaten und aktuelle Prozesswerte aus WinCC in MS Excel-Tabellen integriert und somit die Auswertung und Darstellung mit Mitteln von Excel erlaubt. WinCC/Connectivity Pack (ca. 990 EUR): SQL-Schnittstelle für die WinCC-Archive (gepackte Archive) - Zugriffstechniken: OLE-DB, OPC HDA und OPC XML - Datenauslese aus Archiv und Speicherung als Textdatei (z.b. für Origin) Karl-Wilhelm Leege Folie 50 25

26 Vortrag DESY Zeuthen, Bedienen und Beobachten über das Web WinCC/Web Navigator (ca EUR incl. 3 Client-Lizenz): voller WinCC-Zugriff über das Web mit Standard-PC s - WinCC Web Navigator Server Installation auf WinCC Scada-Client (WinCC Einplatzsystem, WinCC Server) Kommunikation mit max. 50 Web-Clients Lizenzen: 3, 10, 25, 50 Web-Clients (gleichzeitig) Web Server Farmen (mehrere Hundert Clients) - WinCC Web Navigator Clients Installation auf Standard-PC lizenzfrei Karl-Wilhelm Leege Folie 51 26