Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 13. 03. 2007 Folie 01 Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft The Control

Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007

13. 03. 2007

Folie 01Zentralabteilung ForschungstechnikKarl-Wilhelm Leege

Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

The Control System of Strahlungsquelle ELBE

at Forschungszentrum Dresden-Rossendorf


13. 03. 2007



• Verbindung WinCC-Bedienoberfläche (Maschienensteuerung) und Bilderfassungssystem (Strahldiagnose)

• WinCC-Bedienoberfläche der Strahlungsquelle „ELBE“

• Zugriffsmöglichkeiten für „externe“ Applikationen

- Realisierung einer konsequenten Client- / Server-Struktur

- Verwendete Informationssverbindungen: Ethernet, MPI-/ Profi-Bus, Spezialbus für elektr. Drehgeber

- Bedienstrategie: Aufgabenteilung SPS (SIMATIC) ↔ Bedien-PC (WinCC)

- hierarchisch strukturierte Prozessbilder

• Grundstruktur des Leitsystems der Strahlungsquelle „ELBE“

- ELBE Vision

- OPC-Gateway

- Diagnosetools- SQL-Datenzugriffe- Add on‘s


13. 03. 2007



Bedienstrategie: Aufgabenteilung SIMATIC WinCC (PC‘s)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

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)


13. 03. 2007



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:

Max. 12 WinCC Server - Win 2000 Server, Windows Server 2003(+ 12 red. WinCC Server) (MS SQL Server 2000) - Hardware-Kommunikationskontroller (MPI / Profi-Bus)

• Multi-Server/(Client)- Projekte:

je max. 32 WinCC (SCADA-) Clients - Win 2000 Professional, Windows XP (MS SQL Server 2000)

oder1 WinCC (Engineering-) Client - Win 2000 Professional, Windows XP (MS SQL Server 2000) + max. 50 WinCC Web-Clients - Win 2000 Professional, Windows XP

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


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Übersicht WinCC- Projekt ELBE-Strahlungsquelle (Mehrplatz- Projekt)

Hilfsmittel:

• 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

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. 9000 EUR)(Demomode → 1 h mit Abspeicherungsmöglichkeit !)

Wincc- Explorer:


13. 03. 2007



• Graphics Designer: Erstellen / Bearbeiten von Prozessbildern

• Global Script: Programmierung von Aktionen und Prozessfunktionen in „C“ und „VB“ Dynamisierung von Prozessobjekten

• Tag Logging: Messwertarchivierung (Kurzzeit- und Langzeitarchive) und Verarbeitung (Funktionen mit Archivierung gekoppelt)

• Alarm Logging: Erzeugen von Meldungen und Auslösung von Aktionen incl. automatischer Archivierung

• Report Designer: Erstellung von Prozessdokumentationen

• User Administrator: Verwalten von Userdaten Vergabe / Zuordnung von Berechtigungen (unabhängig von Windows), die i.d.R. an Prozessbildobjekte gebunden sind.

• Text Library: 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

+ Funktionsmodule (Editoren + Run-Time-Module):


13. 03. 2007



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 unter- schiedlich 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)

3/2007

0Zentralabteilung ForschungstechnikKarl-Wilhelm Leege



13. 03. 2007Folie 42Zentralabteilung Forschungstechnik

Roland Jainsch


Video-System am ELBE-Beschleuniger und Beamline

AufbauEinsatz analoger Kameras, Monitore und Video-Multiplexer (CCIR)• ca. 80 Videokameras KH500 (Statikon) und JAI-A55 (CCD)ca. 80 Videokameras KH500 (Statikon) und JAI-A55 (CCD)• PCI-1407 Frame GrabberPCI-1407 Frame Grabber• Ernitec SYSTEM 1000 Video-Switch (5x)Ernitec SYSTEM 1000 Video-Switch (5x)• Video-PotentialtrennerVideo-Potentialtrenner

AufgabenAufgaben• Monitoring des Elektronenstrahls im "Viewer-Mode“Monitoring des Elektronenstrahls im "Viewer-Mode“• Bildbearbeitung und Berechnung des Strahlprofils Bildbearbeitung und Berechnung des Strahlprofils • Speicherung der Bilder und ProfileSpeicherung der Bilder und Profile• Übertragung zum Diagnoserechner (Emittanz-Berechnung)Übertragung zum Diagnoserechner (Emittanz-Berechnung)



Roland Jainsch


Video-System am ELBE-Beschleuniger und FEL

ELBE-Vision

ELBE-Vision



Roland Jainsch


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



• 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 LeitsystemTCP-Server als Nutzerschnittstelle



Roland Jainsch



• 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



Karl-Wilhelm Leege


Finanzielle Aufwendungen – Preise für Softwarelizenzen + spez. Hardware

BESCHREIBUNG DER SOFTWAREKOMPONENTE L-Preis €

WINCC-SYSTEMSOFTWARE V6.2, RUNTIME, AUF CD-ROM RT128 (128 POWER TAGS) DEUTSCH, ENGLISCH, FRANZOESISCH ITALIENISCH, SPANISCH EINZELLIZENZ

2115

WINCC-SYSTEMSOFTWARE V6.2, RUNTIME, AUF CD-ROM RTMAX (64K POWER TAGS) DEUTSCH, ENGLISCH, FRANZOESISCH ITALIENISCH, SPANISCH EINZELLIZENZ

5.900

WINCC-SYSTEMSOFTWARE V6.2, KOMPLETT, AUF CD-ROM RCMAX (64K POWER TAGS) DEUTSCH, ENGLISCH, FRANZOESISCH ITALIENISCH, SPANISCH EINZELLIZENZ

9.990

WINCC OPTION KOMMUNIKATIONSKANAL PROFIBUS-FMS, V 5.0 (S7-Komm. Im Grundpaket) 550

WINCC OPTION SERVERBETRIEB FUER VERSION 5.0 (6.0) 2.890

WINCC OPTION ARCHIVE 1500 FUER VERSION 6.0 (512 GP - bis 120.000 ca. 58.000 EUR) 2.300

WINCC OPTION REDUNDANZPAKET FUER VERSION V5.0 (6.0) 2890

SIMATIC PCS7 . STORAGE ZUR LANGZEITDATEN- ARCHIVIERUNG AUF EXTERNE LAUFWERKE, Z.B.:MOD/EOD MELDUNGSARCHIV, MESSWERT- ARCHIV, UND PROTOKOLLE WERDEN NACH PARAMETRIERBAREM ZEIT- ZYKLUS AUSGELAGERT

562

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

378

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.

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Karl-Wilhelm Leege


Datenzugriffe von externen Applikationen

• WinCC/Dat@Monitor (ca. 2.890 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 Prozess- werte 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


Bedienen und Beobachten über das Web

• WinCC/Web Navigator (ca. 5.450 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

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