Aktuální vydání

celé číslo

05

2021

Perspektivy automatizace, umělá inteligence v automatizaci; prostředky automatizace v době lockdownu
celé číslo

Software Cimplicity HMI

Automa 8/2000

Petr Koubek, ZPA-DP

Software Cimplicity HMI

Cimplicity® je název softwarového produktu vyvinutého společností GE Fanuc a určeného k tvorbě aplikací pro monitorování a řízení technologických procesů.

Po úspěšných implementacích v různých operačních systémech typu Unix (Hewlett-Packard, VMS, Interactive Unix, Ultrix) byl tento systém uveden na trh také pro operační systém Microsoft Windows NT/95/98 (platformy Intel, DEC Alpha) pod názvem Cimplicity HMI. Výčet aplikací vytvořených tímto softwarem je velmi dlouhý. Cimplicity HMI se uplatňuje v širokém spektru průmyslových odvětví (energetika, chemie, automobilový průmysl, textilní průmysl atd.). V Česku jsou uživateli tohoto systému, mimo mnoho dalších, podniky patřící mezi elitu průmyslu, např. Škoda Auto, ČEZ, Pražská Teplárenská atd.

Obr. 1.

Architektura systému
Cimplicity HMI je objektově orientovaný, plně síťový systém SCADA typu server/client. Je navržen jako plně 32bitový, využívající standardy firmy Microsoft (OLE, COM, ActiveX, OPC, ODBC, DDE, VBA). Na obr. 1 je naznačena základní architektura systému. Výhoda síťové architektury se uplatňuje v jednoduché konfiguraci systému. Vstupní nebo výstupní signál jsou konfigurovány pouze na jednom serveru a jsou přístupné všem serverům a vizualizačním stanicím (klientům) v celé síti. To umožňuje vytvořit propojením několika menších aplikací velký a efektivní řídicí a monitorovací systém. Servery jsou nabízeny pro 50, 75, 150, 300, 700, 1 500, 35 000 nebo neomezený počet proměnných. Do tohoto počtu se nezahrnují všechny typy vnitřních odvozených proměnných (výpočty, průměry apod.) nebo proměnné, které jsou zpracovány jiným serverem. Servery se dále dělí na servery pro vývoj (development servers) a runtimové servery (runtime servers). Runtimový server umožňuje upravovat aplikace v omezené době (dvě hodiny po spuštění projektu Cimplicity).

Cimplicity HMI je modulární systém. Skládá se ze základního systému (base) a množství volitelných modulů (options).

Základní systém

Konfigurační rozhraní
Konfigurační rozhraní (Cimplicity Workbench) je rozhraní určené ke konfiguraci a prohlížení projektů Cimplicity. Základem každého projektu je databáze proměnných. Proměnnou se rozumí popis zpracovávaného signálu. V konfiguračním rozhraní se stanoví datový typ, zdroj dat, definují se alarmy atd. Konfigurace se realizuje vyplněním formuláře databázových proměnných.

Grafická rozhraní
Cimplicity HMI obsahuje dva typy grafických rozhraní. Editační grafické rozhraní CimEdit zahrnuje pestrou sadu nástrojů, které umožňují jednoduchým způsobem splnit všechny požadavky kladené na systém při návrhu a tvorbě grafické obrazovky. Má objektově orientovanou grafiku, dovoluje jednoduše spojit grafické objekty s daty procesu a nabízí mnoho možností animace (změna velikosti, posun, vyplňování, rotace, změna barvy atd.). Podporuje vkládání objektů ActiveX (CimEdit je kontejner ActiveX), import obrázků z programu AutoCAD a souborů Windows metafile (WMF) metodou drag and drop. Editační grafické rozhraní CimEdit dává návrháři pracujícímu v systému Cimplicity možnost konfigurovat vícenásobné akce na základě nastavení události (výběr z nabídky akcí i událostí je velmi bohatý). Velice výkonným nástrojem při tvorbě grafické obrazovky je možnost spojit grafické objekty s vlastními scripty v jazyku Microsoft Visual Basic, které jsou poté součástí grafického zobrazení. K rychlému vývoji zobrazení přispívají i další užitečné nástroje, např. knihovna objektů, SmartObjects (objekty s předem definovanými grafickými a animačními vlastnostmi), spojení objektů z knihoven s vytvářeným zobrazením atd.

Rozhraní CimView, je interaktivní grafické rozhraní zobrazující data v reálné čase. Zobrazuje obrazovky vytvořené v grafickém editoru CimEdit. Počet zobrazení určených k monitorování a řízení není omezen.

Zobrazení trendů
Trendy jsou objekty OCX (OLE Custom Controls), které je možné vkládat do zobrazení Cimplicity. Zdrojem dat mohou být data z archivních tabulek vytvořených nástrojem Cimplicity HMI Database Logger, aktuální hodnoty, soubory CSV (Comma Separated Variables), referenční soubory nebo různé kombinace těchto zdrojů. Počet čar v jednotlivých grafech není omezen. Objekty dovolují konfiguraci on-line z CimView.

Další možností tvorby grafů jsou Quick Trends. Umožňují dynamickou tvorbu grafu z grafického zobrazení naplněného křivkami se signály, které jsou zapsány v animacích vybraných objektů. Dalším z objektů OCX je vícekřivkový zapisovač XY.

Správa alarmů
Všechny alarmy jsou jednoznačně identifikovatelné a přehledně zobrazené na konfigurovatelné stránce alarmů. Tato stránka poskytuje operátorovi možnost pracovat se zobrazenými hlášeními, tj. třídit je, filtrovat podle různých kritérií, potvrzovat, mazat atd.). Stránka může být integrována v CimView jako objekt OLE. Nástroj pro správu alarmů, Alarm Manager, podporuje zvukovou signalizaci (soubory WAV) s rozlišením podle priority alarmu. Alarmová hlášení s nižší prioritou mohou být blokována hlášeními s vyšší prioritou.

Sběr a ukládání dat
Proces Database Logger umožňuje archivovat alarmy, události a hodnoty a třídit je podle různých kritérií výběru do databázových tabulek. Informace jsou do tabulek ukládány pomocí rozhraní ODBC. Standardně podporuje drivery ODBC pro Microsoft Access, Microsoft SQL Server a ORACLE. Vývojový inženýr nemusí znát jazyk SQL nebo vnitřní konfiguraci tabulek, do kterých jsou data ukládána. V editoru Cimplicity Database Logger jednoduše vybere proměnné, jejichž hodnoty potřebuje ukládat, a podmínky jejich zápisu. Je možné konfigurovat podmínky zápisu pro každou proměnnou zvlášť nebo pro vybranou skupinu proměnných. Je také možné definovat mnoho tabulek různých struktur s různými podmínkami zápisu.

Tvorba specifických aplikací
Pro tvorbu specifických aplikací je určen systém Basic Control Engine. Grafické konfigurační prostředí se skládá z nástrojů Event Editor, Program Editor (Visual Basic) a rozhraní umožňujícího ladění. Koncepce je velmi jednoduchá. Na základě definovaných událostí se vykonávají s nimi svázané akce, např. spouštění programů vytvořených v aplikaci Program Editor, spouštění aplikací Windows, nastavení hodnot bodů v databázi RTDB apod.

Cimplicity Options
V následujících odstavcích je uveden stručný přehled volitelných modulů.

Kalendár akcí
Kalendář je grafické uživatelské rozhraní pro konfiguraci časových plánů. Na základě události nakonfigurované v kalendáři se automaticky realizují příslušné akce.

Recepty
Modul určený pro tvorbu receptů dovoluje nahrát či přehrát recepty v různých režimech (ručně, automaticky). Receptem může být např. nastavení a přestavení výrobních linek apod.

Pager
Modul Pager umožňuje odesílat alarmy a události do mobilního pageru. Pro každého uživatele lze definovat odlišnou konfiguraci Cimplicity HMI.

Pocket View
Pocket View je určen k bezdrátovému spojení mezi serverem Cimplicity HMI a Windows CE.

System Sentry
System Sentry zaznamenává a statisticky vyhodnocuje běh Cimplicity HMI a operačního systému Microsoft Windows.

Statistical Process Control
Modul pro statistické řízení (SPC, Statistical Process Control) umožňuje vykonávat automatický a ruční sběr dat a statistický rozbor a kontrolu řízení výroby. Dále napomáhá stanovit podmínky pro výběr vadného výrobku, kvalitu vyhovujícího výrobku a signalizaci při nesplnění zadaných podmínek. Výsledky se zobrazují ve standardních grafech a zprávách (reports). Jsou to sloupcové grafy (kumulativní, podílové i jednoduché), histogramy pro analýzu kvality a tříděné histogramy (Pareto) pro analýzu neshodných výrobků. Zobrazovat tyto grafy je možné v libovolném kontejneru ActiveX (CimView, Internet Explorer apod.).

Tracker
Tracker je velmi výkonný modul, jenž je určen ke grafickému sledování a řízení materiálového toku.

Redundance
Cimplicity HMI podporuje redundanci serverů, redundanci PLC a redundanci kabelových rozvodů. V praxi se většinou používá kombinace těchto možností.

Rozhraní ERP
Rozhraní ERP dává možnost sdílet data se systémy ERP (Enterprise Resource Planning), např. SAP R/3.

Cimplicity na webu
Cimplicity HMI nabízí dva moduly, které umožňují prezentovat data on-line z procesu v internetu nebo v podnikovém intranetu. Prvním modulem je WebGateway. Tento modul zprostředkovává spojení mezi procesy v Cimplicity a serverem Microsoft Internet Server, jehož využitím je možné obsloužit neomezený počet současně připojených uživatelů. Do vytvořených webových stránek lze ze Cimplicity HMI vkládat aktuální data. Druhým, novějším modulem je WebView. Tento modul interaktivně vytváří ze zobrazení Cimplicity dynamické stránky v HTML. Uživatel připojený prostřednictvím internetu má ve svém prohlížeči stejné grafické schéma technologie jako operátor na vizualizační stanici nebo serveru. WebView se dodává v několika variantách, pro 5, 10 a 50 současně připojených uživatelů. Stačí vybrat úvodní zobrazení CimEdit, přetransformovat je do formátu HTML a nabídnout uživatelům. Další stránky HTML se vytvoří interaktivně. Podporovanými prohlížeči jsou Microsoft Explorer od verze 4.0 a Netscape Navigator.

Cimplicity HMI je navržen ve smyslu Open System Architekture Philosophy. Z toho vyplývá jednoduchá integrace softwaru, softwarových objektů a hardwaru třetích výrobců.