66 s t y c z e ń 2 0 1 1

WinCC fi rmy Siemens jest syste-

mem modułowym (patrz rys. 1). Jest

on używany do wizualizacji procesu

oraz konfi guracji grafi cznego inter-

fejsu użytkownika, który wykorzystu-

je się do wizualizacji sterowania pro-

cesu. Pozwala on na:

– obserwowanie procesu – informa-

cje wyświetlane są w postaci gra-

fi cznej na ekranie, przy czym nastę-

puje aktualizacja za każdym razem,

gdy zmienia się stan procesu,

– sterowanie procesem – przykłado-

wo można ustawić wartość z inter-

fejsu użytkownika lub zadać ste-

rowanie,

– nadzorowanie procesu –

w przypadku krytycznego sta-

nu procesu zostanie automa-

tycznie uruchomiony alarm; jeżeli

np. zostanie przekroczona prede-

fi niowana wartość graniczna, na

ekranie zostanie wyświetlone po-

wiadomienie,

– archiwizowanie danych proceso-

wych – wartości procesowe mogą

zostać wydrukowane oraz archiwi-

zowane elektronicznie,

– prezentację danych rzeczywistych

i  archiwalnych w postaci wykre-

sów oraz tabel,

– przygotowywanie i drukowanie ra-

portów, zestawień i bilansów za-

wierających wartości rzeczywiste

oraz wyliczane.

ARCHITEKTURA WINCCWinCC może być szeroko konfi gu-

rowany pod względem architektury

połączeń z systemem automatyki oraz

stacjami operatorskimi. W zależności

od wielkości systemu oraz wymogów

obiektowych strukturę oprogramo-

wania można dopasować do potrzeb.

WinCC poprzez dodatkowe modu-

ły DataMonitor czy WebNavigator

umożliwia również dostęp zdalny do

danych procesowych oraz sterowa-

nie przez sieć Internet. Cztery istotne

konfi guracje to:

Stand-aloneKonfi guracja ta jest podstawowym

trybem i  stanowi pro-

ste podłączenie stacji

WinCC jest systemem SCADA, czyli nadrzędnego sterowania i�zbierania danych, który może pracować w�środowisku Microsoft Windows. Pozwala on na akwizycję i�przetwarzanie danych oraz sterowanie procesami przemy-słowymi, przy czym komunikacja z�maszynami odbywa się poprzez system sterowania z�PLC. Przedstawiamy pierwszy z�cyklu artykułów omawiający konfi gurację oprogramowania oraz tworzenie i�uruchamianie projektów.

Poznaj Simatic WinCC od strony praktycznej

Część 1Część 1

technikaKĄCIK PRAKTYKA

Rys. 1

s t y c z e ń 2 0 1 1 67

WinCC do systemu sterowania. Taka

konfi guracja stosowana jest w ma-

łych instalacjach, gdzie jedno stano-

wisko WinCC nadzoruje pracę całe-

go systemu.

ServerAplikacja zawierająca opcję ser-

wera może stworzyć z  jednostano-

wiskowego WinCC zaawansowany

system kliencko-serwerowy. Pozwa-

la to na zarządzanie wieloma skoor-

dynowanymi stacjami operatorskimi

za pomocą nadrzędnego systemu

automatyki. Serwer obsługuje do

32 podłączonych klientów, udo-

stępniając im dane procesowe, dane

archiwalne, komunikaty, synoptyki

i raporty. Wymaga to połączenia sie-

ciowego (TCP/IP) pomiędzy serwe-

rem a podłączonymi klientami.

Tworzenie systemu typu klient-ser-

wer przeznaczone jest do sterowania

i monitorowania względnie dużych

zakładów zawierających do 32 skoor-

dynowanych stacji klienckich, gdzie

uruchamiane mogą być rozproszo-

ne funkcje lub aplikacje. Możliwy jest

też wgląd do całego projektu z dostę-

pem do wszystkich serwerów w fa-

bryce z poziomu stacji operatorskiej.

DataMonitor Służy ona do wyświetlania, ana-

lizowania, interpretacji i  dystrybu-

cji aktualnych danych procesowych

i danych archiwalnych z bazy danych

procesowych. Dzięki DataMonitor

dane procesowe WinCC mogą być

udostępnione poprzez sieć do syste-

mów na wszystkich poziomach funk-

cyjnych przedsiębiorstwa. Korzyścią

jest wyświetlanie i analiza aktualne-

go stanu procesów i  danych archi-

walnych na komputerach biurowych

przy wykorzystaniu standardowych

narzędzi takich jak Microsoft Internet

Explorer lub Microsoft Excel. Wyko-

rzystanie DataMonitor pozwala rów-

nież na wykorzystanie obrazów z pro-

jektu WinCC oraz użycie szablonów

do analizy procesów w przedsiębior-

stwie (np. raporty, statystyki). Moż-

liwe jest też tworzenie raportów

okresowych lub zdarzeniowych i gru-

powanie oraz dystrybucja informacji.

Web-Navigator Pozwala tworzyć wizualizację

i obsługiwać fabrykę przez Internet

lub fi rmowy Intranet albo sieć LAN

bez potrzeby wprowadzania zmian

w projekcie WinCC. Oznacza to, że

Web-Navigator może wyświetlać te

same archiwa, wprowadzać dane

oraz umożliwia dostęp do tych sa-

mych opcji, jakie ma operator stacji

lokalnej. Jednocześnie wyświetlane

ekrany procesowe mogą zawierać

skrypty Visual Basic obsługujące

sekwencje dynamiczne oraz istnie-

je możliwość dostępu do archiwów

użytkownika WinCC. System może

wyświetlać komunikaty operatora

klientowi web oraz stacja operator-

ska w  sieci jest zintegrowana z  lo-

kalnymi zasobami użytkownika.

Główne korzyści z jego zastosowa-

nia to możliwość obsługa i monito-

rowanie odległych obiektów nawet

przez 50 klientów w  tym samym

czasie, dostosowanie uprawnień do

różnych użytkowników oraz możli-

wość dodawania w dowolnym cza-

sie klientów web i klientów termi-

nalowych.

KOMPONENTY WINCCPodstawowymi komponentami

WinCC są Confi guration Soft ware

(CS) – oprogramowanie konfi gura-

cyjne (inżynierskie) oraz Runtime

Soft ware (RT) – oprogramowanie

wykonawcze, środowisko urucho-

mieniowe dla stworzonego za pomo-

cą WinCC CS projektu. WinCC skła-

da się z bazy danych SQL serwer oraz

rozmaitych edytorów (najważniejsze

przedstawiono w tabeli 1).

Docelowo stworzony projekt uru-

chamiany jest w  trybie proceso-

wym w WinCC Runtime i przecho-

dzi w  stan wykonywania. WinCC

Runtime pozwala na sterowanie i wi-

zualizację procesu poprzez funkcje:

– odczytu danych konfi guracyjnych,

które zostały zapisane w bazie da-

nych CS,

– wyświetlania ekranów na monito-

rze (obrazy synoptyczne),

– komunikacji z systemem automa-

tyki (sterowniki PLC),

– archiwizacji danych – np. wartości

procesowych oraz komunikatów,

– sterowania procesem – np. poprzez

nastawy wartości analogowych lub

zadawanie stanu włącz/wyłącz.

technikaKĄCIK PRAKTYKA

Tabela 1. Komponenty WinCCKomponent Edytor Funkcja

System grafi czny Graphics Designer Konfi gurowanie ekranów grafi cznych i�synoptyk obiektu

System sygnalizacyjny Alarm Logging Konfi gurowanie ekranów

System archiwizacji Tag Logging Archiwizowanie danychSystem raportowania Report Designer Tworzenie wyglądu i�zawartości raportów

Administracja User Administrator

Administrowanie użytkownikami oraz ich prawami

Komunikacja Tag management Konfi gurowanie komunikacji

Rys. 2

68 s t y c z e ń 2 0 1 1

PIERWSZE URUCHOMIENIE – STWORZENIE PROJEKTU

Podczas uruchomienia

WinCC po raz pierwszy otwo-

rzy się WinCC Explorer.

W oknie dialogowym koniecz-

ne jest wybranie typu projektu

lub otwarcie projektu już istnie-

jącego. Przy kolejnym urucho-

mieniu WinCC zostanie otwo-

rzony projekt, na którym

ostatnio pracowano. Jeśli

projekt został zamknięty bez

dezaktywacji trybu RT, ponow-

ne otwarcie projektu automatycznie

aktywuje tryb RT WinCC.

Po otwarciu okna dialogowego

WinCC Explorer poprzez wybranie

New w menu File należy wybrać typ

projektu (patrz rys. 3, rys. 4):

– Single-User Project – jest to typ

projektu przewidziany dla układu

składającego się z jednego kompu-

tera podłączonego do systemu ste-

rowania. Projekt WinCC pracuje

na jednej stacji i funkcjonuje jako

serwer do przetwarzania danych

procesowych oraz jako stacja ope-

ratorska. Inne komputery nie mają

dostępu do projektu.

– Multi-User Project – ten typ pro-

jektu umożliwia współpracę wie-

lu stacji klienckich z  jednym lub

wieloma projektami WinCC ser-

wer w trybie Runtime. System wie-

loużytkownikowy przewiduje dwie

podstawowe opcje:

• wielu użytkowników z  jednym

lub większą liczbę serwerów –

jeden klient ma dostęp do wielu

serwerów, dane trybu Runtime

są rozmieszczane na różnych

serwerach, natomiast dane kon-

fi guracyjne przechowywane są

na stacjach typu klient oraz

serwer,

• wielu użytkowników z  jednym

serwerem – jeden serwer z jed-

nym lub większą liczbą klien-

tów; wszelkie dane przechowy-

wane są na serwerze.

– Client Project – projekt kliencki,

który należy utworzyć w przypad-

ku, gdy stacja kliencka ma mieć

własną synoptykę i współpracuje

z jednym lub wieloma serwerami.

Stacja WinCC Client przewiduje

dwie opcje, podobnie jak opisano

powyżej.

Jeśli nie zostaną wprowadzo-

ne zmiany w polach New Subfolder

oraz Project Path, ustawione zo-

staną nazwy domyślne. Nowy pro-

jekt po utworzeniu zostanie otwar-

ty w  WinCC Explorer. Ten ostatni

pełni rolę managera projektu, w któ-

rym wyświetlana jest cała struktura

projektu. WinCC Explorer umożliwia

także zarządzanie wszystkimi kom-

ponentami projektu i  uruchamia-

nie poszczególnych edytorów (każ-

dy z nich odpowiada za konfi gurację

konkretnej funkcjonalności systemu

WinCC). Struktura projektu wraz

ze wszystkimi niezbędnymi edyto-

rami jest wyświetlana w lewej części

okna WinCC Explorer. Prawa część

okna pokazuje elementy należące do

edytora lub katalogu (patrz rys. 5).

Utworzony projekt fi zycznie jest ka-

talogiem na dysku twardym kompu-

tera. Folder ten zawiera zarówno pliki

konfi guracyjne, jak i trybu Runtime.

Poszczególne podkatalogi odpowia-

dają za różnorodne składniki projek-

tu, m.in. obiekty grafi czne, bazy da-

nych, biblioteki czy konfi gurację.

KONFIGURACJA KOMUNIKACJI Z�PLC

Do konfi guracji komunikacji na-

leży wykorzystać edytor „Tag mana-

gement”. Niezbędne są tu-

taj następujące elementy:

kanał komunikacyjny, po-

łączenie fi zyczne, zmienna proceso-

wa. W praktyce osiągniemy dostęp

do bieżących wartości procesu w sys-

temie automatyki poprzez skonfi gu-

rowany kanał komunikacyjny. Ten

technikaKĄCIK PRAKTYKA

Wersję demo oprogramowania WinCC można otrzymać w�regio-nalnych biurach sprzedaży fi r-my Siemens lub kontaktując się z�działem doradztwa technicz-nego pod adresem:simatic.pl@siemens.com

Rys. 3 Rys. 4

Rys. 5

s t y c z e ń 2 0 1 1 69

ostatni oraz typ połączenia jedno-

znacznie określają sposób podłącze-

nia WinCC do systemu automatyki.

Kanały to inaczej specjalizowane

sterowniki komunikacyjne. WinCC

zawiera kilkanaście wbudowanych

kanałów. Umożliwiają one połącze-

nie WinCC z systemami automatyki

różnych producentów i działają dwu-

kierunkowo. WinCC czyta zmienne

procesowe, ale może także zapisać do

nich wartości zadane. Dzięki temu

można w pełni kontrolować rzeczy-

wisty proces. Poszczególne kanały

komunikacyjne mają kanały jednost-

kowe obsługujące różne sieci komu-

nikacyjne. Każdy kanał jednostkowy

obsługuje tylko jeden protokół

komunikacyjny, tj. pozwala na

podłączenie WinCC do jednego

typu interfejsu komunikacyjnego.

Omawiane oprogramowa-

nie zarządza zmiennymi central-

nie przez tzw. tag management.

Wszelkie dane oraz tagi stworzone

w projekcie oraz przechowywane

w bazie danych projektu są prze-

twarzane oraz zarządzane w  try-

bie Runtime WinCC.

KOMUNIKACJA POMIĘDZY OPROGRAMOWANIEM I�SYSTEMEM AUTOMATYKI

Komunikacja przemysłowa po-

przez WinCC (patrz rys. 6) ozna-

cza, że informacje wymieniane

są pomiędzy tagami oraz zmien-

nymi procesowymi. Właściwo-

ści połączenia fi zycznego to m.in.

medium transmisyjne oraz sieć ko-

munikacyjna, które muszą być wstęp-

nie odpowiednio skonfi gurowane.

Sterownik komunikacyjny to z ko-

lei komponent programowy służący

do ustanowienia połączenia pomię-

dzy WinCC Tag Management a sys-

temem automatyzacji. Umożliwia

on przekazywanie wartości zmien-

nych procesowych do tagów WinCC.

Można wybrać spośród wielu sterow-

ników, umożliwiających połączenie

WinCC z rozmaitymi systemami AS.

Procedura jest następująca:

– Dodanie nowego sterownika komu-

nikacyjnego (rys. 7) – do aktualnej

serii sterowników se-

rii S7 należy wybrać

kanał Simatic S7 Protocol Suite.

Zawiera on jednostkowe kanały do

kilku różnych protokołów komuni-

kacyjnych, m.in. MPI, Profi bus, In-

dustrial Ethernet, itd.

– Wybór interfejsu komunikacyjne-

go oraz jego parametrów (rys. 8)

– klikając prawym klawiszem my-

szy wybrany protokół komunika-

cyjny, tworzymy nowe połączenie

oraz konfi gurujemy adres (New

Driver Connection), a  także wy-

bieramy interfejs komunikacyjny

(System Parameter). Przykładowo

technikaKĄCIK PRAKTYKA

Rys. 6

Rys. 7

Rys. 8

70 s t y c z e ń 2 0 1 1

technikaKĄCIK PRAKTYKA

wybieramy sieć MPI, połącze-

nie przez PC Adapter. Po tym

kroku komunikacja wizualiza-

cji jest kompletna.

ZMIENNE WINCCZmienne WinCC mogą być

tworzone bezpośrednio w  gałę-

zi utworzonej komunikacji lub

w podgrupach. Grupy zmiennych

są komponentami edytora Tag

management i  dzięki nim uzy-

skuje się uporządkowaną struk-

turę zmiennych. Dla zmiennych

procesu należy określić następu-

jące właściwości: nazwa, typ da-

nych, adres, konwersja typu, ska-

lowanie liniowe.

Typ danych określa format

danych w  WinCC i  może on

różnić się od typu danych uży-

wanych w systemie automatyki.

Konwersja typu pozwala na zmianę

formatu danych używanego w syste-

mie automatyki na format WinCC.

Przez adresowanie przypisuje się do-

kładny zakres danych w systemie au-

tomatyki do zmiennej procesu. Typ

adresowania zależy od typu urządze-

nia, z  jakim się komunikujemy. Na

rysunku 9 pokazano przykładową de-

klarację zmiennej procesowej.

Wybierając adres zmiennych

typu wejście/wyjście (input/out-

put), a następnie przypisując je do

odpowiednich obiektów WinCC

mamy bezpośredni dostęp to prze-

strzeni adresowej I/O  sterowni-

ka. Utworzona zmienna proceso-

wa wyświetlana jest w prawej części

okna w WinCC Explorer. Zmienna

ta była ostatnim komponentem wy-

maganym przy tworzeniu komuni-

kacji pomiędzy WinCC a systemem

automatyki.

DIAGNOSTYKA POŁĄCZENIAW oprogramowaniu dostępna jest

prosta diagnostyka połączenia ko-

munikacyjnego.

Umożliwia ją na-

rzędzie WinCC

Channel Diagnosis

(patrz rys. 10). Jest

to moduł zapew-

niający użytkow-

nikowi WinCC

szybki pod-

gląd statusu ak-

tywnych połą-

czeń w  trybie

Runtime. Pozwala on również pozy-

skać informacje diagnostyczne kana-

łów komunikacyjnych oraz służy jako

interfejs użytkownika do analizy wyj-

ścia diagnostycznego:

– statystyki oraz informacje o  sta-

tusie połączenia, przykładowo na

ekranie procesowym,

– informacje tekstowe w plikach lo-

gów dla analizy usterek przez ser-

wisantów,

– dane tekstowe w plikach śledze-

nia umożliwiające sprecyzowanie

przyczyn problemów z  komuni-

kacją.

Moduł diagnostyczny może być

wstawiony na ekran procesowy jako

element ActiveX lub może zostać

uruchomiony jako niezależna aplika-

cja z menu Start systemu Windows.

Prezentuje on jedynie informacje sta-

tusowe dla kanałów wyposażonych

w diagnostykę.

PODSUMOWANIEStawiając pierwsze kroki w syste-

mie WinCC, należy zwrócić szcze-

gólną uwagę na wybór odpowied-

niego typu projektu oraz prawidłową

konfi gurację połączenia wizualizacji

z systemem automatyki. Ważną kwe-

stią jest również dostosowana do po-

trzeb struktura projektu już na etapie

tworzenia pierwszych obiektów czy

zmiennych. WinCC jest rozbudowa-

nym systemem wizualizacyjnym, dla-

tego warto trzymać się określonych

zasad budowy projektu w celu unik-

nięcia pracochłonnej reorganizacji.

Radosław Krzyżanowski

Co w�kolejnych częściach?W dalszych częściach kursu przedstawione zostaną metody tworzenia

oraz testowania zmiennych i ekranów procesowych, a także opis bardziej zaawansowanych funkcji WinCC – m.in. logowania zmiennych oraz zarzą-dzania archiwami i konfi guracji alarmów.

Rys. 9

Rys. 10