The Control System of Strahlungsquelle ELBE

Präsentation zum Thema: "The Control System of Strahlungsquelle ELBE"—  Präsentation transkript:

1 The Control System of Strahlungsquelle ELBE
Vortrag DESY Zeuthen, The Control System of Strahlungsquelle ELBE at Forschungszentrum Dresden-Rossendorf Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege Folie 01 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

2 Grundstruktur des Leitsystems der Strahlungsquelle „ELBE“
Vortrag DESY Zeuthen, Grundstruktur des Leitsystems der Strahlungsquelle „ELBE“ Realisierung einer konsequenten Client- / Server-Struktur Verwendete Informationssverbindungen: Ethernet, MPI-/ Profi-Bus, Spezialbus für elektr. Drehgeber WinCC-Bedienoberfläche der Strahlungsquelle „ELBE“ Bedienstrategie: Aufgabenteilung SPS (SIMATIC) ↔ Bedien-PC (WinCC) hierarchisch strukturierte Prozessbilder Verbindung WinCC-Bedienoberfläche (Maschienensteuerung) und Bilderfassungssystem (Strahldiagnose) ELBE Vision Zugriffsmöglichkeiten für „externe“ Applikationen - OPC-Gateway Diagnosetools SQL-Datenzugriffe Add on‘s Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege Folie 02 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

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4 Bedienstrategie: Aufgabenteilung SIMATIC  WinCC (PC‘s)
Vortrag DESY Zeuthen, 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) Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege Folie 04 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

5 Vortrag DESY Zeuthen, 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: 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 oder 1 WinCC (Engineering-) Client Win 2000 Professional, Windows XP (MS SQL Server 2000) max. 50 WinCC Web-Clients Win 2000 Professional, Windows XP Multi-Server/(Client)- Projekte: Max. 12 WinCC Server Win 2000 Server, Windows Server 2003 (+ 12 red. WinCC Server) (MS SQL Server 2000) Hardware-Kommunikationskontroller (MPI / Profi-Bus) je max. 32 WinCC (SCADA-) Clients Win 2000 Professional, Windows XP (MS SQL Server 2000) Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege Folie 05 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

6 Übersicht WinCC- Projekt ELBE-Strahlungsquelle (Mehrplatz- Projekt)
Vortrag DESY Zeuthen, Übersicht WinCC- Projekt ELBE-Strahlungsquelle (Mehrplatz- Projekt)  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 EUR) (Demomode → 1 h mit Abspeicherungsmöglichkeit !) Hilfsmittel: Wincc- Explorer: 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 Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege Folie 06 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

7 Vortrag DESY Zeuthen, + Funktionsmodule (Editoren + Run-Time-Module): 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 Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege Folie 07 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

8 Abarbeitung von Projekten ( Run Time Mode Mehrplatz-Projekt)
Vortrag DESY Zeuthen, 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) Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege Folie 08 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

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42 Video-System am ELBE-Beschleuniger und Beamline
Vortrag DESY Zeuthen, Video-System am ELBE-Beschleuniger und Beamline Aufbau Einsatz analoger Kameras, Monitore und Video-Multiplexer (CCIR) ca. 80 Videokameras KH500 (Statikon) und JAI-A55 (CCD) PCI-1407 Frame Grabber Ernitec SYSTEM 1000 Video-Switch (5x) Video-Potentialtrenner Aufgaben Monitoring des Elektronenstrahls im "Viewer-Mode“ Bildbearbeitung und Berechnung des Strahlprofils Speicherung der Bilder und Profile Übertragung zum Diagnoserechner (Emittanz-Berechnung) Zentralabteilung Forschungstechnik Roland Jainsch Folie 42 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

43 Video-System am ELBE-Beschleuniger und FEL
Vortrag DESY Zeuthen, Video-System am ELBE-Beschleuniger und FEL Zentralabteilung Forschungstechnik Roland Jainsch Folie 43 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

44 ELBE-Vision

45 ELBE-Vision

46 Universeller Gateway zum Datenaustausch an der Strahlungsquelle ELBE
Vortrag DESY Zeuthen, 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 Zentralabteilung Forschungstechnik Roland Jainsch Folie 46 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

47 Universeller Gateway zum Datenaustausch an der Strahlungsquelle ELBE
Vortrag DESY Zeuthen, Universeller Gateway zum Datenaustausch an der Strahlungsquelle ELBE 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 Leitsystem TCP-Server als Nutzerschnittstelle Zentralabteilung Forschungstechnik Roland Jainsch Folie 47 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

48 Universeller Gateway zum Datenaustausch an der Strahlungsquelle ELBE
Vortrag DESY Zeuthen, Universeller Gateway zum Datenaustausch an der Strahlungsquelle ELBE Anwendungen Kernphysik-Experimente VME-System mit LynxOS (MBS readout software) BPM-Datenübergabe an das Leitsystem (WinCC) PC mit LabVIEW Cavity-Length-Scan Gap-Scan FELBE-Experimente Zentralabteilung Forschungstechnik Roland Jainsch Folie 48 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

49 Vortrag DESY Zeuthen, 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 ca 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. 1120 Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege Folie 49 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

50 Datenzugriffe von externen Applikationen
Vortrag DESY Zeuthen, Datenzugriffe von externen Applikationen (ca EUR):  eigene Applikation (Voraussetzung: WinCC Web Navigator Server) Anzeige und Auswertung aktueller Prozesszustände und historischer Daten von einem beliebigen PC aus (über Inetrnet Explorer o.ä.). - 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) Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege Folie 50 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

51 Bedienen und Beobachten über das Web
Vortrag DESY Zeuthen, Bedienen und Beobachten über das Web WinCC/Web Navigator (ca 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 Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege Folie 51 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft