WinCC: как работает система визуализации промышленного оборудования

В промышленной автоматизации оператору необходимо постоянно получать информацию о состоянии оборудования и технологического процесса. Для этого используются системы HMI и SCADA, одной из которых является SIMATIC WinCC.

WinCC позволяет собирать технологические данные, отображать их на экране оператора, обрабатывать аварийные события, сохранять информацию в архивах и предоставлять инструменты для анализа. Семейство SIMATIC WinCC рассчитано как на визуализацию отдельных машин, так и на сложные SCADA-приложения.

Разберем, как устроена такая система и какие задачи решает WinCC.

Общий принцип работы WinCC

Упрощенная архитектура системы выглядит следующим образом:

Датчики и оборудование → ПЛК → WinCC → оператор

Датчики передают информацию контроллеру. Контроллер обрабатывает полученные значения в соответствии с программой управления.

WinCC получает необходимые данные от контроллера и отображает их в графическом интерфейсе.

Например, на производственной линии контроллер может получать информацию о температуре, скорости двигателя, состоянии клапанов и уровне жидкости.

WinCC отображает эти данные на экране оператора.

Одновременно оператор может передавать управляющие команды обратно в систему автоматизации.

Получение данных от контроллера

Одной из основных задач WinCC является обмен данными с оборудованием автоматизации.

В системах Siemens часто используется связка SIMATIC S7 + WinCC. Контроллер отвечает за выполнение алгоритма управления, а WinCC обеспечивает визуальный контроль и взаимодействие оператора с процессом.

Современные решения SIMATIC WinCC поддерживают различные варианты подключения и интеграции, включая связь с контроллерами S7, OPC UA и открытые интерфейсы обмена данными.

Это позволяет использовать WinCC не только как экран оператора, но и как часть более крупной информационной системы предприятия.

Теги WinCC

Для представления технологических параметров в WinCC используются переменные — теги.

Например, в проекте могут присутствовать теги:

  • Temperature_01;
  • Pressure_01;
  • Motor_01;
  • Valve_01;
  • Level_01.

Каждый тег связан с определенным значением или состоянием.

WinCC получает актуальное значение и использует его в проекте визуализации.

Например:

Контроллер → температура 72 °C → тег WinCC → отображение «72 °C» на экране.

При изменении значения обновляется и информация на экране оператора.

Мнемосхемы технологического процесса

Для визуализации оборудования создаются графические экраны — мнемосхемы.

На них можно показать технологическую установку в виде понятной схемы.

Например, экран может содержать:

  • резервуары;
  • насосы;
  • двигатели;
  • трубопроводы;
  • клапаны;
  • датчики;
  • значения параметров;
  • кнопки управления.

Графические элементы могут быть связаны с тегами.

Если двигатель включился, его состояние изменяется на экране. Если температура превысила заданное значение, оператор получает соответствующую информацию.

Таким образом, мнемосхема становится графическим представлением реального технологического процесса.

Управление оборудованием через WinCC

WinCC может использоваться не только для наблюдения, но и для управления.

В зависимости от архитектуры системы оператор может:

  • запускать оборудование;
  • останавливать механизмы;
  • изменять заданные параметры;
  • переключать режимы работы;
  • открывать и закрывать клапаны;
  • подтверждать аварийные сообщения.

Команда от оператора передается в соответствующий элемент системы автоматизации, например контроллер.

При этом конкретный набор управляющих функций определяется проектом и требованиями безопасности технологического процесса.

Аварийные сообщения

Для оператора важно знать не только текущее состояние оборудования, но и наличие неисправностей.

В WinCC можно создавать систему сообщений, которая информирует о различных событиях.

Например:

Температура > заданного значения → формируется аварийное сообщение → оператор получает уведомление.

Сообщения могут использоваться для:

  • аварий;
  • предупреждений;
  • сообщений о состоянии оборудования;
  • событий технологического процесса;
  • диагностики.

В актуальной версии WinCC V8 система поддерживает настройку событий и сообщений, а также их архивирование и анализ.

Архивирование технологических данных

Текущего значения параметра часто недостаточно.

Например, если сейчас температура составляет 80 °C, оператору может потребоваться узнать, как она изменялась в течение последних нескольких часов.

Для этого используются архивы.

WinCC может сохранять значения технологических параметров, после чего специалист получает возможность анализировать историю процесса.

Архивирование применяется для:

  • поиска причин неисправностей;
  • анализа технологического процесса;
  • контроля параметров;
  • подготовки отчетов;
  • оценки работы оборудования.

Графическое отображение архивов

Накопленные данные можно представить в виде графиков.

Например, специалист может построить график изменения температуры:

08:00 → 65 °C

10:00 → 70 °C

12:00 → 78 °C

14:00 → 82 °C

Такой график позволяет гораздо быстрее оценить изменение процесса, чем набор отдельных числовых значений.

WinCC предоставляет инструменты для отображения и анализа архивных данных.

Работа с базами данных

В крупных проектах количество технологической информации может быть значительным. Поэтому работа с базами данных становится важной частью промышленной системы.

Знание SQL позволяет специалисту выполнять запросы к данным, фильтровать и группировать информацию, получать необходимые записи и использовать результаты для отчетности.

В связке с WinCC могут применяться SQL Server и технологии доступа к данным, включая ADO.

Это открывает дополнительные возможности для обработки информации и разработки собственных инструментов.

Скрипты и программирование

WinCC позволяет расширять стандартные возможности системы с помощью программирования.

Программный код может использоваться для:

  • обработки событий;
  • автоматизации действий;
  • создания пользовательских функций;
  • работы с файлами;
  • взаимодействия с базами данных;
  • интеграции с внешними приложениями;
  • обработки данных.

В зависимости от используемой версии WinCC и конкретной задачи могут применяться различные языки и технологии.

Для классических проектов WinCC востребованы C-Script, VBScript, VBA, SQL и API.

Именно поэтому специалисты, которые переходят от базовой настройки визуализации к разработке сложных проектов, постепенно изучают программирование.

Формирование отчетов

Технологические данные могут использоваться для формирования отчетов.

Например, предприятию может потребоваться отчет за смену, содержащий:

  • производственные показатели;
  • аварийные события;
  • значения технологических параметров;
  • время работы оборудования;
  • отклонения от заданных параметров.

Для автоматизации таких задач может применяться VBA и взаимодействие WinCC с Excel.

Это позволяет создавать документы на основе данных, полученных из системы визуализации.

Пользователи и права доступа

На промышленном предприятии разные сотрудники могут иметь разные полномочия.

Например, оператор может иметь возможность только просматривать информацию и выполнять ограниченный набор действий, а инженер или администратор — изменять настройки и обслуживать систему.

Поэтому управление пользователями и правами доступа является важной частью промышленной SCADA.

В современных версиях WinCC предусмотрены механизмы управления пользователями и ролями, а также дополнительные функции защиты системы.

Удаленный доступ

Современные системы визуализации все чаще требуют удаленного доступа к производственной информации.

Например, инженер может находиться не непосредственно возле производственного оборудования, а подключаться к системе из диспетчерской или другого рабочего места.

WinCC V8 поддерживает веб-доступ к производственным данным через HTML5-браузер с помощью WebUX.

WinCC Unified также ориентирован на веб-технологии и распределенные конфигурации.

При этом организация удаленного доступа должна учитывать требования информационной безопасности конкретного предприятия.

WinCC V8 и WinCC Unified

Сегодня в экосистеме Siemens представлены разные решения WinCC, поэтому при выборе программного обеспечения важно учитывать конкретную задачу.

WinCC V8 ориентирован на классические и современные SCADA-приложения, включая масштабируемые и распределенные системы.

WinCC Unified является современной платформой визуализации, интегрированной с TIA Portal. Она может использоваться для различных задач — от панельной визуализации до PC-based SCADA.

При этом знания принципов визуализации, работы с тегами, архивами, сообщениями и логикой проекта остаются важной основой для специалистов по промышленной автоматизации.

Что нужно знать специалисту по WinCC

Для базовой работы с системой специалисту желательно понимать:

  • основы промышленной автоматизации;
  • архитектуру SIMATIC S7;
  • принципы работы ПЛК;
  • основы визуализации;
  • структуру проектов WinCC;
  • работу с тегами;
  • создание экранов;
  • настройку сообщений;
  • архивирование данных.

Для более сложных задач дополнительно пригодятся:

  • SQL;
  • VBA;
  • C/C++;
  • VBScript;
  • ADO;
  • API;
  • основы работы с Windows и сетевыми технологиями.

Как изучить WinCC на практике

Изучение WinCC эффективнее проводить не только по теории, но и на практических проектах.

На базовом уровне необходимо научиться создавать проект, настраивать связь с контроллером, создавать экраны и отображать технологические параметры.

После этого можно переходить к более сложным задачам:

WinCC → программирование → SQL → VBA → интеграция и автоматизация.

В учебном центре СИНЕТИК подготовлены отдельные курсы под разные уровни и задачи:

  • базовый курс WinCC;
  • углубленный курс WinCC;
  • SQL в системе визуализации WinCC;
  • VBA для формирования отчетов из WinCC;
  • ANSI-C в WinCC;
  • WinCC flexible.

Такой подход позволяет подобрать обучение в зависимости от уже имеющегося опыта и профессиональных задач.

Заключение

WinCC представляет собой комплексную систему визуализации и управления, которая связывает промышленное оборудование, контроллеры и оператора.

Основной принцип работы можно представить достаточно просто:

оборудование передает данные контроллеру → контроллер обрабатывает их → WinCC получает данные → оператор видит информацию и при необходимости выполняет управляющие действия.

Однако за этой схемой находится большое количество инструментов: мнемосхемы, теги, архивы, аварийные сообщения, графики, базы данных, скрипты, отчеты и механизмы интеграции.

Поэтому обучение WinCC может включать несколько уровней — от создания базовых экранов до программирования, работы с SQL и разработки собственных инструментов автоматизации.