LabVIEW / BridgeVIEW GSI Workshop „Experimentsteuerung

Präsentation zum Thema: "LabVIEW / BridgeVIEW GSI Workshop „Experimentsteuerung"—  Präsentation transkript:

1 LabVIEW / BridgeVIEW GSI Workshop „Experimentsteuerung
und Datenaufnahme/-Analyse“ LabVIEW / BridgeVIEW Darmstadt, 16. Mai 2000 Georg Plaßwilm National Instruments Germany GmbH

2 National Instruments 1976 gegründet Firmensitz in Austin, TX
26 Internationale Niederlassungen ca Beschäftigte Über 600 Produkte ISO 9002 CE-Zertifikation Aktienhandel unter NATI an der NASDAQ National Instruments (Stammsitz in Austin, Texas), Hersteller von Soft- und Hardwareprodukten für den Aufbau von computergestützten Meß- und Automatisierungssystemen, wurde 1976 gegründet. Diese Systeme werden in Forschung und Industrie eingesetzt für: automatisches Testen, Laborautomation, industrielle Steuerungen, Produktionssteuerung, physiologische Überwachung, numerische Analysen und Datenvisualisierung. Bekannt sind vor allem die Pakete LabVIEW, LabWindows/CVI und Hardware im Bereich Datenerfassung, Bildverarbeitung sowie GPIB- und VXI-Steuerung. Den Bereich der Industrieautomation deckt National Instruments mit den HMI/SCADA-Softwarepaketen BridgeVIEW und Lookout sowie mit Hardware für Kommunikationsschnittstellen wie CAN, FIELDBUS oder RS-485 ab. National Instruments Aktien werden an der amerikanischen Börse (NASDAQ National Market System) unter dem Symbol NATI gehandelt. Weitere Informationen über National Instruments erhalten Sie von den SEC-Aufzeichnungen der Firma (SEC, Securities Exchange Commission) oder durch Direktkontakt mit dem Investor Relations Department von National Instruments unter oder per unter Hauptniederlassung Deutschland: München Tochterfirmen: DATALOG GmbH, Mönchengladbach GfS GmbH, Aachen

3 Virtuelle Instrumentierung
PC oder Workstation Anwendungs- software Analyse und Präsentation Hardware & Treibersoftware Erfassung und Steuerung

4 Die Softwareplattform
Meß- und Automatisierungsanwendung Entwicklungs- werkzeuge LabVIEW LabVIEW RT LabVIEW IA (BridgeVIEW) Measurement Studio LabWindows/CVI ComponentWorks ComponentWorks++ Lookout Toolsets Measurement + Automation Services Datenanbindung + Datenspeicherung GUI + Navigation Anwender-Anforderungen

5 LabVIEW - Evolution Kontinuierliche Innovation
Mai LabVIEW RT Februar LabVIEW Mehr Produktivitätstools September 1998 LabVIEW für x86 Linux Februar LabVIEW The Power to Make It Simple März LabVIEW DAQ Wizards Februar LabVIEW für Concurrent Echtzeitsysteme Februar LabVIEW Version 4.0 Oktober LabVIEW für Windows 95 Oktober 1994 LabVIEW für HP-UX Oktober 1994 LabVIEW für den Power Macintosh April LabVIEW für Windows NT Oktober 1993 LanVIEW 3.0 September 1992 LabVIEW 2.5 für Windows und Sun Solaris Januar LabVIEW erste Compilerversion Oktober 1986 LabVIEW für Macintosh Computer April Beginn der Entwicklung von LabVIEW Kontinuierliche Innovation Erste graphische Programmiersprache Einziger graphischer Compiler Patentierte Technologie

6 LabVIEWs Programmier-Paradigma
Front Panel “Rapid GUI Prototyping” und Konstruktion Umfangreiche Bibliothek mit Bedien- und Anzeigeelementen Block Diagram Datenfluß Natürliche Notation Schnelle Entwicklung, Tests und Debugging- Diagramm = Source Code Umfangreiche Funktionsbibliotheken Selbstdokumentierend

7 BridgeVIEW LabVIEW für die Automation Leistungsfähiges Datenlogging
System-Alarme und Ereignisse SPS-Anbindung Benutzermanagement Standard OPC -Anbindung Die industrielle Automatisierungstechnik durchlebt aufgrund Ihrer mittlerweile sehr engen Verbindung mit der PC-Technologie auch deren Fortschritte hinsichtlich Bus- und Betriebssystemen. In Schlagwörtern wie HMI/ SCADA, verteilte Datenerfassungssysteme und OPC spiegelt sich diese Entwicklung wider, für die National Instruments seit den achtziger Jahren mit der Einführung von grafischen Werkzeugen wie LabVIEW die Basis geschaffen hat. National Instruments stellt nun die neue Version 2.1 der grafischen Programmierumgebung BridgeVIEW für Anwendungen in der industriellen Meß- und Automatisierungstechnik vor. Die neue Version von BridgeVIEW, ein speziell für den Automatisierungsbereich erweitertes LabVIEW, birgt viele neue produktive Features und bietet dem anspruchsvollen Anwender aus der Automatisierungstechnik ein noch leistungsfähigeres Werkzeug zur Verfügung. LabVIEW ist als de facto Standard im industriellen Meßtechnikbereich schon jahrelang als etabliertes Entwicklungspaket bekannt. Mit BridgeVIEW bietet National Instruments nun auch eine vielversprechende Entwicklungsumgebung für den Bereich der industriellen Automatisierungstechnik. BridgeVIEW ist eine Software-Entwicklungsumgebung für die Meß-, Prüf- und Automatisierungstechnik, welche die einfache Handhabung und dialoggeführte Konfiguration mit der Leistungsfähigkeit und Flexibilität der grafischen Programmiersprache bekannt aus LabVIEW vereint. BridgeVIEW bietet eine Entwicklungsumgebung, in der u.a. verschiedene Ein-/Ausgabegeräte wie SPSen, Datenerfassungskarten für direkte Sensoranbindung, Bildverarbeitung und industrielle Netzwerke zu einer leistungsfähigen Anwendung zusammengefaßt werden können. Dabei ermöglicht die in BridgeVIEW eingebettete grafische Programmiersprache G eine äußerst flexible Erstellung von HMI- und SCADA-Systemen, wie sie von Standardpaketen nicht geboten werden kann. BridgeVIEW kann somit sowohl für Applikationen in der Prozeßvisualisierung und -steuerung als auch in der Meß- und Prüftechnik verwendet werden. Mit dieser Fähigkeit, verschiedenste Applikationen innerhalb eines Betriebes abzudecken, ist BridgeVIEW einmalig.

8 BridgeVIEW - HMI/SCADA mit grafischer Programmierung
Kombination von HMI und grafischer Programmierung Kommunikation über Feldbusse mit SPS, DAQ, Bildverarbeitung und anderen E/A Für Entwicklung, Produktion und Test Offene Schnittstellen zu Hard- und Software wie z.B. OPC Benutzeroberfläche als Abbild des laufenden Prozesses realisiert Image Navigator zum Einfügen von Prozeßbildern und Animationen Alarm- und Ereignisbehandlung in Form von Erkennung Verwaltung und Protokollieren nicht vorhersehbarer Prozeßzustände Trenddarstellung in Form von historischen- und Echtzeit-Trends Statistische Prozeßkontrolle (SPC) Prozeßüberwachung und Qualitätssicherung Umfangreiche Analysebibliotheken Rezepturverwaltung Einrichtung von Benutzerprivilegien zum Zwecke des Datenschutzes Netzwerkanbindungen an Intranet und Internet z.B. über ISDN Erhöhter Bedienkomfort durch Einbindung von Multimedia Einfache Einbindung von Bildverarbeitungssystemen

9 BridgeVIEW-Architektur
VIs HMI/SCADA OPC zwei Prozesse IAK Echtzeit Datenbank BridgeVIEW Engine G Skalierung der Größen Alarmbehandlung Ereignis-/Alarmaufzeichnung Trendanzeige Modularität für effektive Leistungsverteilung Das Herzstück von BridgeVIEW, die Engine, arbeitet ebenso als eigenständige Applikation wie das Human Machine Interface, die Citadel-Datenbank und das Alarm-Handling-Modul. Dieser modulare Aufbau garantiert Schnelligkeit, Stabilität und vor allem unterstützt er durch seine Serverarchitektur die Einbindung von ActiveX, DDE, DAQ, SPS, OPC (OLE for Process Control), TCP/IP und weiteren Standards. BridgeVIEW ist vollständig ereignisorientiert, was eine besonders effektive Auslastung des PCs gewährleistet. Die integrierte Datenbank protokolliert alle Prozeßdaten und stellt diese zur späteren Bearbeitung mit Zeitstempel wieder zur Verfügung. Durchgehende Skalierbarkeit durch den gesamten Produktionsprozeß Die Grenze zwischen Automatisierungstechnik und Meßtechnik verschwimmt zunehmend. So erfreut es besonders, daß nicht nur bestehender LabVIEW-Code in den grafischen Compiler von BridgeVIEW einbindbar ist, sondern auch die komplette Toolkitpalette von LabVIEW in BridgeVIEW bereitsteht. Motorensteuerung, digitale Bildverarbeitung, PID, Fuzzy Control, Datenerfassung, GPIB, Datenanalyse und vieles mehr steht somit zur Verfügung, ohne die Plattform BridgeVIEW zu verlassen. Werkzeugsammlungen zur Inplementierung von ODBC- Funktionen garantieren auch den Datenaustausch mit bestehenden Datenbanken. Durch diese Skalierbarkeit gelingt es, Prototypen und fertige Routinen aus Labors ohne aufwendiges Wechseln von Plattform und Programmiersprache direkt in den Prozeß zu integrieren. Eine Zeitersparnis, welche ein kurzes “Time to Market” gewährleistet. DDE Geräte-Server

10 Applikationsentwicklung
3. Gestaltung der HMI/SCADA Applikation BridgeVIEW 2. Konfigurieren der Tags Konfigurieren der DAQ- Hardware 1. Konfigurieren der Geräte- Server Applikationsentwicklung mit BridgeVIEW Im wesentlichen sind lediglich drei Schritte notwendig, um eine BridgeVIEW-Anwendung zu erstellen: Konfigurieren der Geräte-Server Konfigurieren der Tags Gestaltung der HMI/SCADA-Applikation Im ersten Schritt werden die Hardwareachnittstellen konfiguriert. Diese können sowohl als externe Bussysteme mit angeschlossenen Geräten, z.B. I/O-Module oder SPSen, ausgeführt sein oder auch als PC-Einsteckkarten, z. B. für analoge und digitale Datenerfassung oder auch Bilderfassung. Die externen I/O-Punkte werden über Geräteserver (z. B. OPC) angesprochen, während im PC eingebaute Datenerfassungskarten entweder auch über einen Server von BridgeVIEW angesprochen werden können oder aber direkt über den Treiber grafisch programmiert werden. Dies ist vor allem bei sehr schnellen Erfassungen sinnvoll. Im zweiten Schritt werden für jedes Tag die Verbindung zum Geräteserver, die Alarmbehandlung, die Skalierung der Daten sowie Datenaufzeichnungs- und Verknüpfungsparameter eingestellt. Im letzten Schritt wird die Benutzerschnittstelle erstellt und der Prozeßablauf bestimmt. Die HMI-Objekte wie Trends, Bedienelemente, grafische Abbildungen von Pumpen, Tanks, Ventilen etc. werden auf dem Frontpanel plaziert, in einem Menüfenster konfiguriert und mit dem jeweiligen Tag verbunden. Zur Verbindung mit dem Tag steht ein HMI-G-Wizard (ein Programmierassistent) zur Verfügung, der auch den dazugehörigen grafischen Code, also das eigentliche Steuerprogramm erzeugt. Dieser automatisch erzeugte Code kann benutzerspezifisch jederzeit durch die Programmiersprache G erweitert bzw. geändert werden. N

11 BridgeVIEW Demonstration BridgeVIEW SPS DAQ BridgeVIEW DAQ SPS
Control Panel Flow Pressure Alarm Conditions STOP Temperature Demonstration BridgeVIEW BridgeVIEW SPS DAQ DAQ SPS Der Einsatz einer HMI/SCADA-Entwicklungsumgebung mit der Flexibilität der grafischen Programmierung in Verbindung mit Standard-PCs und -Betriebssystemen wie Windows NT eröffnet einen Weg, um die Kostenaufwendungen für den laufenden Betrieb zu reduzieren. Dieser ganzheitliche Einsatz wird heute von Anwendern wie Herstellern gleichermaßen angestrebt, um Anwendungen zu realisieren, die auf Industriestandards und auf Standard-Computern und -Betriebssystemen basieren, die in allen Bereichen, von der Entwicklung über die Produktion bis hin zu Test und Service Verwendung finden. Nur so ergeben sich Kosten- und Zeiteinsparungen und damit ein kurzes "Time to Market".

12 Vorteile von BridgeVIEW
Grafische Programmiersprache Vielfältige Hardwareanbindungen OPC, SPS, DAQ, Bildverarbeitung, Motorensteuerung,... Leistungsstarke Engine Tag-basierte Architektur Zustandsaufzeichnung Alarm- und Ereignisaufzeichnung Sicherheit Offene Umgebung Internet, TCP/IP, OLE Unternehmensweite Verwendbarkeit Entwicklung, Produktion, Test Außer der leistungsfähigen Programmierumgebung G besitzt BridgeVIEW, LabVIEW für die Automation, noch weitere Funktionen, die entscheidende Vorteile bieten: Verbindung zu Geräten - BridgeVIEW nutzt die Vorteile der neuen Standards zur Softwareanbindung, z.B. OPC (OLE for Process Control), an eine Vielzahl von Schnittstellen und Ein-/Ausgabemodulen. Darüber hinaus kann BridgeVIEW mit Hochgeschwindigkeits-Datenerfassungskarten und industriellen Bildverarbeitungssystemen kommunizieren.

13 Neuheiten in BridgeVIEW 2.1
Implementierter OPC Server! Datenaustausch mit DataSocket Internet integrierter Webserver Multimedia OpenGL, Sound, PictureControl, Reportgenerierung und skalierbares Frontpanel Mathematik HiQ- und MATLAB-Kompatibilität, über 100 neue Funktionen BridgeVIEW 2.1 bietet nun noch eine Palette von Neuerungen, die auch dem erfahrenen BridgeVIEW User noch interessante Features bereitstellt. So integrierten die Entwickler von National Instruments z.B. Internet Features, die das professionelle Präsentieren von Prozeßdaten in Intra- bzw. Internet sehr einfach und schnell ermöglichen. Dem großen Engagement von National Instruments im Bereich OPC ist es sicherlich auch zu verdanken, das BridgeVIEW 2.1 nun auch als OPC-Server fungiert. Die voll skalierbaren Frontpanels bei veränderlichen Fenstergrößen oder unterschiedlichen Monitorauflösungen gehören ebenso zum Standard von BridgeVIEW 2.1 wie der neue, funktionsreiche 3D-Graph und das bewährte Picture Control Toolkit, welches weitere Chart- und Diagrammformen sowie die Möglichkeit von Bildanimationen ermöglicht. BridgeVIEW 2.1 bietet neue Möglichkeiten zum Generieren von professionellen Reports. Ob Alarm- oder Ereignislogging, ob normale Textreports oder Statusmeldungen, mit den in BridgeVIEW integrierten Funktionen steht dem nichts mehr im Wege. Die integrierten Tools zum automatischen Erstellen von hochwertigen Berichten, machen es möglich, entweder direkt an einen Drucker zu plotten oder die Daten als HTML-Daten im Web zu publizieren. Durch das neu implementierte “Sound VI (Virtuelles Instrument)” können Audioalarme bzw. Meldungen über beispielsweise .wav Dateien einfach eingebunden werden.

14 Hardwareschnittstelle Datenerfassungskarte
OPC-Architektur Client-Applikation HMI Planung Verteilung Optimierung OPC-Client OPC Interface OPC Interface OPC Interface SCADA System Control System OPC Interface OPC Interface Plug & Play Konfiguration des Datenaustausches Mit OPC wird die Konfiguration des Datenaustausches zur Hardware oder zwischen Applikationen stark vereinfacht. Existiert ein OPC-Server, wird dieser als erstes, danach die Daten (Tags) des OPC-Servers, in gewohntem Microsoft Explorer Style mit Mausklick ausgewählt. Dabei können die Tags zu Gruppen strukturiert werden, so daß nur die Daten ausgetauscht werden, die wirklich von Interesse sind. Das schont Ressourcen im PC. Multi-Client Zugriff und Datendistribution Jeder OPC-Server ist in der Lage Anfragen von mehreren Clients zu bearbeiten. Sollen Daten mehrfach genutzt werden, zum Beispiel von einer Visualisierung und von einer Datenbank, können verschiedene Softwarepakete auf die Daten des OPC- Servers zugreifen. Dafür bedarf es keiner herstellerspezifischen Vereinbarung oder zusätzlichen Implementierung. Der OPC-Server nutzt dafür die Microsoft Funktionen des Betriebssystems, in dem die COM-Technologie bereits enthalten ist. Netzwerkfähigkeit und Internet/Intranet OPC nutzt neben der COM-Technologie DCOM (Distributed COM), um Netzwerkfähigkeit zu erreichen. Damit stehen nicht nur Datenquellen (OPC-Server), die auf dem lokalen PC verfügbar sind, sondern alle Server des Netzwerkes als remote Datenquelle zur Verfügung. Abgesetzte Bedienstationen, Mehrplatzsysteme, Zugriff auf verteilte Datenquellen - mit OPC kein Problem. Die OPC-Clients bemerken nicht, ob es sich um eine lokale oder remote Datenquelle handelt. OPC bzw. DCOM verbirgt den Unterschied. OPC Interface OPC-Server Hardwareschnittstelle Datenerfassungskarte SPS I/O-Module Feldbussysteme

15 Vorteile von OPC Reduzierte Integrationskosten
Ein Software-Interface für jede Hardware Erweiterte Kommunikationsfähigkeit zu verschiedener Hardware Hardwaretreiber direkt vom Hersteller OPC erlaubt dem Automatisierer, die für seine Anforderungen optimale Software zur Visualisierung, Prozeßsteuerung, etc. und Hardware aus einer großen Vielfalt von Herstellern gezielt auszusuchen. Er kann sich ganz auf seine eigentliche Applikation konzentrieren, anstatt sich mit irrelevanten syntaktischen und semantischen Programmierdetails der anzusteuernden Automatisierungskomponenten auseinanderzusetzen. Die Integration der notwendigen Komponenten wird auf der Basis von OPC sichergestellt. Somit werden die Integrationskosten erheblich reduziert.

16 Hardware von NI Verteilte I/O-Systeme Datenerfassungskarten
Signalkonditionierung CompactPCI/PXI Computerbasierende Instrumente

17 Weitere Informationen
Konrad-Celtis-Straße 79, München Telefon: (089) Fax: (089) Internet: Fragen???