National Instruments va lansa in curând noul său pachet SCADA. Un mediu de dezvoltare vizual, care permite elaborarea aplicatiilor de monitorizare si control procese industriale.

BridgeVIEW

Viktor Veres

National Instruments, cu sediul în Austin - Texas, detine o pozi tie dominantă în industria de instrumentatie bazată pe calculatoare PC. Este cunoscută prin solutiile complete hard si soft ce le oferă pentru aplicatii de testare echipamente, măsurare si control de proces.

La un deceniu după ce a introdus instrumentul virtual, National Instruments lan sează o nouă gamă de produse hard si soft cu care îsi marchează prezenta în domeniul au tomatizărilor industriale bazate pe calculatoare PC. Prin acest pachet caută să-si valori fice bogata experientă în programa rea vi zuală, scopul fiind introducerea ins tru mentatiei virtuale în aplicatii industriale. Ie sind din laborator odată cu PC- ul, instrumentul virtual va implementa functiile unei aplicatii distribuite, care rezolvă proble me complexe de monitorizare si re glaj în bu clă închisă a unor instalatii tehnologice industriale.

BridgeVIEW este extensia cunoscutului pachet LabVIEW pentru domeniul industrial. Aplicatia din industrie păstrează ca racteristicile celei din laborator, pe care o multiplică la un set de puncte de măsură locale care sunt urmărite si controlate prin intermediul unui task de timp real (motor).

Noua arhitectură prezintă o serie de îmbunătătiri considerabile fată de cea a mediului LabVIEW, care permite elaborarea aplicatiilor de tip SCADA si MMI, cu fiabilitatea impusă de siguranta unui proces tehnologic industrial. Este o aplicatie pe 32 biti, care exploatează avantajele arhitecturii pe 32 biti din Windows NT si Windows 95: robustete, fiabilitate, comunicarea între procese, securitatea datelor si suportul de retea.

Arhitectura

BridgeVIEW are o arhitectură deschisă, modulară, de tip client-server. Ea este structurată pe trei nivele fuctionale.

Nivelul unu reprezintă modulele software de tip serveri de date. Ele sunt specifice hardware- ului instalat ( PLC- uri, instrumente programabile, cartele de achi zitie de semnal, module de conditionarea semnalului etc.) si comunică direct cu echipamentul fizic instalat, prin protocoale specifice. Prin intermediul perifericelor de achizitie aceste module de sine stătătoare obtin valoarea numerică a unor mărimi de stare a procesului. Acestea pot fi mărimi fi zice preluate de traductoare specifice (temperatura din cuptor, presiunea dintr-o treaptă a unei turbine cu abur etc.), sau pot fi chiar rezultate intermediare ale proce sului de reglare (în cazul tipic serverul preia date de la un regulator programabil montat într-o primă buclă de reglare). Modulele server pot fi prezente ca instrumente virtuale sau ca biblioteci DLL.

Nivelul următor îl constituie modulul motor, componenta principală a Bridge VIEW. Primeste datele de la modulele ser ver instalate si după prelucrarea lor (scalare, verificare, conversie de domenii etc.) actua lizează o bază de date de timp real, numită Citadel. Actualizarea se face prin supra scrierea valorilor anterioare, la anumite intervale bine precizate. Totodată sunt veri ficate si conditiile de alarmă (în esentă se verifică dacă semnalele măsurate sunt sau nu în domeniul permis), generându-se (sau stergându-se) semnalele de avertizare specifice. Citadel stochează istoricul evenimen telor si poate fi accesat atât din limbajul vizual G din BridgeVIEW cât si prin SQL, folosind serviciile ODBC. Datele înregistrate sunt comprimate în timp real, iar securitatea lor este asigurată de o sumă de control CRC pe 32 biti. Citadel este vândută în functie de numărul de semnale ce se vor monitoriza.

Pe ultimul nivel se situează aplicatia principală, de tip MMI, care controlează si mo nitorizează procesul industrial specific. În general ea este o interfată grafică utilizator (GUI), care indică operatorului valoarea instantanee a mărimilor de stare a procesu lui si - după caz - potrivit unor algoritmi ge nerează mărimile de comandă pentru re glarea procesului. Aplicatia utilizator obtine datele din baza de date de timp real prin intermediul motorului BridgeVIEW.

Dezvoltarea aplicatiilor

BridgeVIEW foloseste limbajul de programare vizuală G, dezvoltată de National Instruments, care a asigurat succesul mediu lui LabVIEW. Dezvoltarea unor instrumen te virtuale - sau chiar a aplicatiei finale - se face prin alegerea componentelor necesare dintr-un panou flotant si o interconectare a lor. Această interconectare se face cu mouse- ul, desenând o diagramă bloc intui tivă. Nu este nevoie de cunoas terea vreunui limbaj de programare, deoa rece nu se scrie nici un rând de cod program în accep tiunea clasică a programării. De aici rezultă si marele avantaj al acestui pachet inovativ: omul de stiintă, care excelează în domeniul lui de activitate dar nu stie să programeze în limbajele clasice de programare, poate dezvolta aplicatii industriale complexe pur si simplu prin asamblarea unor scheme bloc intuitive. Acest mod de elaborare a aplica tilor este mult mai aproape de gândirea sa logică, si astfel el este scutit de calvarul învă tării unui limbaj performant. O eventuală depanare ulterioară înseamnă modificarea diagramei functionale, nu si parcurgerea sutelor si miilor rânduri de cod program.

Ca noutate, apar G-Wizard- uri integra te, care permit definirea usoară si rapidă a caracteristicilor interfetei utilizator si gene rarea automată a componentelor folosite. Totodată este rezolvată si problema reutilizării obiectelor odată create.

Există o largă varietate de componente predefinite din care se pot asambla instrumente virtuale: panouri, indicatoare, simboluri, controale, elemente de I/O, comuni catie la distantă etc. Pe baza diagramei bloc alcătuite, compilatorul din Bridge VIEW generează un cod executabil pe 32 biti pentru Windows 95 sau NT.

Kit- ul cuprinde servere pentru o serie de periferice ale unor firme de renume: cartele NI DAQ, Foundation Fieldbus, Al len-Bradley, Mitsubishi, Siemens, Telemeqanique etc. Integratorii de sistem si utiliza torii care detin alte periferice (sau îsi dezvoltă pe ale lor), care nu sunt incluse în pachet, pot obtine Server Development Kit. Cu ajutorul lui pot elaborarea propriul server, specific perifericului de achizitie pe care-l detin.

Per ansamblu, BridgeVIEW poate procesa continuu si complet cca. 1000 puncte de măsură pe secundă.

În primele luni a anului 1997 va fi dispo nibilă si Run Time System, astfel putând distribui aplicatiile create în BridgeVIEW. Pot fi rulate fără probleme aplicatiile LabVIEW existente, după recompilarea lor prealabilă.

Module specializate: Toolkit- uri

BridgeVIEW suportă toate functiile din LabVIEW, dar dispune si de o serie de functii noi. Majoritatea functiilor puternic specializate pe un anumit domeniu sunt dis ponibile sub formă de toolkit- uri separate, care se livrează separat si sunt achizitionate numai de către cei care au într-adevăr nevoie de ele.

PID Control Toolkit contine algoritmi complecsi de reglare. Picture Control Tool kit este un pachet multifunctional care permite elaborarea interfetei grafice utilizator, introducerea unor animatii pentru instalatia tehnologică reprezentată etc. SPC Toolkit contine functii pentru accesul la cca. 25 tipuri de baze de date răspândite, analiza si prezentarea semnalelor (elemente de prelucrare statistică si prezentare grafică). Internet Developers Toolkit permite generarea panourilor instrumentelor virtuale prin Internet sau intranet, contro lului la distantă prin Internet si include rea unor functii de FTP si e-mail în aplicatia de control procese.

Sistemul de alarmă si securitate

Fiecare semnal de intrare/iesire urmărit are asociat o serie de conditii, care definesc domeniul său de variatie în conditii normale (nominale) de functionare. Depăsirea domeniului precizat va declansa instantaneu alarma sistem asociată semnalului respectiv. Alarma poate fi astfel configurată încât ea să se dezactiveze odată cu revenirea semnalului la valoarea nominală (sau în domeniul de sigurantă), sau să se dezacti veze numai la interventia expresă a opera torului de deservire. Conditiile de alarmă au asociate câte un nivel de prioritate si un indicator de apartenentă la un grup.

Utilizatorul poate formula conditii care permit filtrarea alarmelor afisate: poate opta pentru: afisarea tuturor mesajelor de alarmă care apar, afisarea alarmelor nerezolvate după un anumit interval de timp, afisarea alarmelor care se referă la un anumit grup de instalatii, afisarea alarmelor cu un anumit nivel de prioritate etc. Poate opta pentru înregistrarea pe disc a alarmelor si a evenimentelor ce apar, pentru o eventuală reconstituire ulterioară a evenimen telor din instalatia tehnologică.

BridgeVIEW permite o configurare flexibilă a accesului personalului de deservire la sistemul de conducere. Fiecărui operator i se asociază un anumit nivel de securitate si privilegii (între 0 si 255). Accesul se face pe baza parolei individuale, si numai la resursele permise de către propriul ni vel de privilegii. Este mentinut un istoric al operatiilor efectuate de către fiecare utilizator în timpul deservirii instalatiei tehnologice, împreună cu valorile principalelor mărimi de stare a procesului.

Suportul hardware

Noul domeniu abordat de National Instruments - automatizările industriale - au im pus o nouă viziune. PC- ul, introdus direct în mediul industrial s-a impus atât ca elementul principal de interconectare a utilaje lor tehnologice cât si ca sistemul de co man dă inteligent a acestora. Rezolvă problemele legate de achizitia semnalului, monitorizare continuă si prezentare grafică, contabiliza rea evenimentelor si a alarmelor etc. Algoritmi evoluati si deosebit de performanti implementează functiile regulatoarelor zilelor noastre (predictive, adaptive, ne liniare, Fuzzy etc). Semnalele pro venite de la senzori specifici sunt prelucrati local de PLC- uri, care sunt supervizate de PC- uri. Zecile si sutele de bucle de reglare dintr-o instalatie complexă sunt supervizate prin PC- uri conectate la o retea de comunicatie Ethernet sau linie serială.

Problema cea mai mare o reprezintă zgomotul din mediul industrial, care se ma terializează printr-o serie de paraziti suprapusi pe semnalul util. Distanta mare dintre senzori si elementul de prelucrare favori zează aparitia zgomotului, alterând semna lul util (de multe ori semnalul pro venit de la senzori are valori de căteva zeci sau sute de milivolti, un raport semnal/zgomot bun fiind foarte greu de realizat). Totodată distanta mentionată este hotărâtoare si pentru viteza fluxului de date ce se pot transmite, rata de transfer si lărgimea benzii de comunicatie scad de asemenea. S-a impus dezvoltarea unei noi linii de produse hard, capabil să solutioneze compromisul între distantă si viteza de achizitie de semnal.

Remote SCXI este numele solutiei la distantă, dezvoltată în paralel cu BridgeVIEW. Este modulul de conditionarea semnalului (amplificare, filtrare, izolare galvanică etc.) care rezolvă si problema transmisiei seriale a datelor la distantă. Consecvent, National Instruments oferă noua gamă de produse SCXI pentru prelucrarea la distantă a semnalelor, care împreună cu BridgeVIEW este o solutie completă pentru automatizarea bazată pe PC- uri. În esentă, noul produs rezolvă comunicarea pe linie serială RS-485 la distante de până la 1.2 km, iar viteza de achizitie estimativă este de cca. 2000 măsurători pe secundă. Pentru viteze superioare se va opta pentru plasarea PC- ului direct lângă traductori, rata de esantionare putând creste chiar până la 20 MHz.

Versiunea Beta a pachetului a fost pre zentată si în România, în cadrul roadshow -ului National Instruments din oc tombrie, iar lansarea oficială este asteptată în decembrie 1996.

Dl. Viktor Veres este inginer de sistem la Computer Press Agora. Poate fi contactat prin e-mail la vveres@agora.ro.

(C) Copyright Computer Press Agora