Zašto LabVIEW? Šta je DSC modul za LabVIEW? Koliko korisnika (kupca) košta izrada SCADA aplikacije:

  1.   Standardni SCADA paketi: kupac plaća izradu aplikacije i run-time licencu za određen broj tagova, a često i razvojni softver sa run-ime licencom
  2.   LabVIEW: kupac plaća samo izradu aplikacije bez ograničenja broja tagova
  3.   LabVIEW sa DSC modulom: kupac plaća izradu aplikacije i run-time licencu za neograničen broj tagova koja po ceni odgovara run-time licenci Lookout paketa za najmanji broj tagova

U ovom tekstu prvo će ukratko biti predstavljen softverski paket LabVIEW, a zatim i DSC softverski modul za LabVIEW. Cilj ovog teksta je da se čitalac upozna sa mogućnostima LabVIEW softverskog paketa i njegovog softverskog dodatka za izradu SCADA aplikacija i uvidi prednosti koje ovakva razvojna platforma donosu u odnosu na standardne SCADA softverske pakete.

LabVIEW softverski paket firme National Instruments je industrijski standardno grafičko razvojno okruženje koje omogućava razvoj kompletne aplikacije uključujući akviziciju, analizu i prezentaciju podataka. Osnovni razvojni blok LabVIEW aplikacije je virtuelni instrument, koji se sastoji iz prednjeg panela i blok dijagrama. LabVIEW se koristi u raznim oblastima: automatizacija, telekomunikacije, bežične komunikacije, industrija poluprovodnika, elektronski dizajn i proizvodnja, kontrola procesa, biomedicina, itd. Idealan je za aplikacije koje zahtevaju determinističku kontrolu, praćenje i nadzora mašina, analizu vibracija, akviziciju i procesiranje slike i kontrolu kretanja. Sa preko 5.000 drajvera za razne instrumente i podrškom za standardne komunikacione interfejse, LabVIEW je vodeći softver u industriji po pitanju kontrole instrumenata.
Koristeći ugrađene alate i ogromnu biblioteku već definisanih objekata i funkcija drastično se smanjuje vreme izrade aplikacije. Funkcionalnost LabVIEW-a se proširuje sa dodatnim modulima i alatima kroz novi set virtuelnih instrumenata koji daju mogućnost povezivanja sa bazama podataka, naprednih mernih analiza, generisanje izveštaja, itd. Dodatni moduli nude veliko unapređenje sa moćnim alatima za napredne aplikacije, kao što su real-time operacije, FPGA programiranje, rad sa PDA uređajima.

U skladu sa svojom osnovnom namenom merenja, akvizicije i upravljanja, LabVIEW omogućava razvoj profesionalnih korisničkih interfejsa. Za kreiranje prednjeg panela virtuelnog instrumenta koristi se niz ugrađenih grafičkih elemenata kao štu su: prekidači, preklopnici, kontinualni klizači, polja za unos parametara sa tastature, lampice, diode, grafici, pisači, signalizatori. LabVIEW omogućava da više klijenata istovremeno pristupi web objavljenoj aplikaciju i nudi velike mogućnosti za potrebe prezentovanja podataka. Po prirodi kod u LabVIEW-u se izvršava paralelno, tj. reč je o tzv. multithreaded programskom jeziku. Ova karakteristika postaje jako važna kada se radi o aplikacijama koje rade na sistemima u realnom vremenu, a pogotovo pri korišćenju procesora sa više jezgara. LabVIEW podržava ActiveX i .NET tehnologije, a alati za rad sa bazama podataka omogućavaju vezu sa SQL i ODBC kompatibilnim bazama podataka kao što su Oracle, Microsoft Access, Microsoft SQL Server, Dbase, PostgreSQL i dr.

Bilo da se komunicira sa uređajima kao što su instrumenti, PLC-ovi, inteligentni senzori i drugi kontroleri, LabVIEW nudi veliki broj alata i funkcija neophodnih da zadovolje komunikacione potrebe. Moguće je umrežavanje preko svih najmodernijih standardnih interfejsa i protokola kao što su: RS-232, RS-485, Ethernet, TCP/IP, Modbus, IrDA, Bluetooth, HTTP, UDP, SMTP, FTP itd. LabVIEW podržava OPC, kompatibilan sa OPC Data Access 3.0, poslednjim dodatkom OPC specifikaciji koja povećava perfomanse i pouzdanost za pristup real-time podacima iz hardvera i softvera koji kontrolišu proces. Modbus biblioteka za LabVIEW ili ugrađeni Modbus I/O server u DSC modulu omogućavaju jednostavnu upotrebu Modbus/ TCP ili Modbus protokola na Ethernet mreži ili serijskom prenosu podataka. Upotrebom OPC servera podržani su i svi industrijski protokoli za komunikaciju: Advantech, Allen Bradley, Applicom, DeviceNet, Siemens, GE Fanuc, Koyo, Mitsubishi, Modbus,Omron, Optomux, PROFIBUS itd. LabVIEW upotpunjuje IEC 61131-3 standard zasnovan na PLC-ovima uvodeći PC-jeve i embedded tehnologije za real-time analize, monitoring, naprednu kontrolu, itd. Dodavanjem LabVIEW-a u PLC bazirane sisteme povećava se propusna moć i vreme ispravnog rada sistema.

LabVIEW Datalogging and Supervisory Control (DSC) softverski modul je dodatak za LabVIEW koji sadrži alate koji pomažu u praćenju rada distribuiranih sistema i koristi se za veće kontrolne aplikacije i industrijsku automatizaciju. Ovaj modul je posebno dizajniran za praćenje velikog broja ulaza i izlaza, komunikaciju sa industrijskim kontrolerima i mrežama, obezbeđujući PC baziranu kontrolu, praćenja mernih podataka, njihovog skladištenja i upravljanja procesima, a istovremeno i za izradu globalne SCADA aplikacije.

Na prvi pogled, manje ili više ovakve karakteristike su standardne za jedan SCADA paket. Osnovna prednost DSC modula jeste njegova integrisanost u LabVIEW programski jezik. Drugim rečima, uz pomoć LabVIEW-a i DSC-a moguće je programirati nadzorne sisteme sa mnogo širom idejom i praktično bez ograničenja sa stanovišta programiranja. Konačni proizvod je zapravo nova aplikacija, a ne modifikovan SCADA softverski kalup. DSC pruža LabVIEW programskom jeziku dodatne mogućnosti kao što su:

  • efikasno beleženje podataka u neke od standardnih baza kao što su MySQL, MSDE, Citadel
  • kreiranje Client/Server arhitekture na SCADA sistemu
  • povezivanje SCADA servera sa upravljačkim uređajima, PLC-ovima, PAC-ovima
  • umrežavanje i povezivanje za razmenu podataka sa uređajima različitih proizvođača
  • upravljanje korisničkim nalozima
  • zaštitom podatka
  • nadogradnjom grafičkog interfejsa u skladu sa procesima koje SCADA softver nadzire (grafički prikaz mašina, senzora, fizičkih veličina, itd).
  • alarmi i događaji prema konfiguracijji sistema
  • arhitektura upravljanja vođena događajima (event driven)
  • OPC (OLE for Process Control)
  • neograničeni broj pristupnih tačaka – tagova
  • online prikaz podataka na graficima
  • snimanje i logovanje promena veličina – trendova

LabVIEW je programski jezik koji služi za programiranje više slojeva upravljačkog sistema – od pojedinačnih mernih uređaja, preko moćnih automatizacionih kontrolera, do računarskih aplikacija na najvišem nivou. LabVIEW razvojni paket sa DSC dodatnim modulom, zbog svoje jedinstvenosti i celovitosti u smislu hardver-softver-razvoj, predstavlja veliki korak napred u tehnologiji distribuirane automatike.

Za razmenu podataka LabVIEW uvodi novi tip promenljivih, a to su deljene promenljive (shared variables). Deljene promenljive su API (Application Programming Interface) za prenos podataka između funkcija i aplikcija na lokalnoj mašini ili na mreži. DSC modul proširuje servise nad promenljivim i podacima dodajući mogućnost konfigurisanja, logovanja, alarmiranja, skaliranja, itd. Postoje tri tipa deljenih promenljivi: single-process, network-published i time-triggered. Single-process promenljive se koriste za prenos podataka između dve različite lokacije unutar iste aplikacije, poput globalnih promenljivih, ali se jednostavno konvertuju u network-published promenljive kojima mogu pristupiti svi čvorovi u mreži. Dakle, network-published deljene promenljive se koriste za pisanje i čitanje promenljivih koje se dele na mreži.

Distribuirani sistem je logično rešenje za mnoge aplikacije kontrole i testiranja, ali u mnogim aplikacijama brzina prenosa podataka, tj. razmena podataka između udaljenih čvorova može biti kritična. U takvim slučajevima potrebno je da i komunikacija, pored samih procesa, bude deterministička. Na primer, kontrola neke letelice ili robota u industriji može imati katastrofalne posledice ako pri komunikaciji dolazi do kašnjenja podataka. Robot koji kontroliše neki proces i koji podatke bitne za svoj rad dobija preko mreže od drugih distribuiranih čvorova može ugroziti čitav proces ako informaciju ne dobije na vreme.

Sa Real-time modulom (alat za rad sa real-time platformama), National Instruments je uveo novu tehnologiju za deterministički prenos podataka na Ethernet mreži, time-triggered mreže. Nedostatak determinizma na Ethernet mrežama se otklanja primenom striktnih pravila o vremenskom prenosu podataka. Ova pravila su implementirana na master čvoru koji raspoređuje prenos podataka na mreži i sinhronizuje prenos podataka između mrežnih čvorova. Sa time-triggered mrežama, dva ili više real-time uređaja firme National Instruments mogu prenositi podatke deteministički preko privatne Ethernet mreže. Mrežne petlje se zatvaraju sa učestanošću od oko 5kHz. Za ove potrebe se koriste dva načina prenosa podataka: preko deljenih memorijskih blokova ili rezervisanih slotova za promenljive. U prvom slučaju, blokovi uzimaju sve podatke od jednog čvora i šalju svim čvorovima kao jedan paket. Kod rezervisanih slotova, eksplicitno je definisano kada će svaka deljena promenljiva biti prenošena u okviru mrežnog ciklusa.

Na kraju da zaključimo koje su prednosti upotrebe LabVIEW-a pri realizaciji SCADA aplikacije u odnosu na upotrebu standardnih SCADA paketa, upravo poredeći sa Lookout SCADA paketom firme National Instruments. Lookout je klasičan SCADA paket sličan većini SCADA paketa drugih proizvođača. On omogućava jednostavno povezivanje na PLC-ove, direktan pristup memorijskim lokacijama i ulazno/izlaznom adresnom prostoru PLC-a, postavljanje grafičkih objekata, itd. Svi oni koji su radili na nekom SCADA paketu, znaju da je najveći problem upotreba nekih funkcija ili tehnika iz viših programskih jezika koje nisu podržane u ovakvim paketima. DSC modul u stvari predstavlja sve dobre stvari preuzete iz Lookout softvera. Dodatkom DSC modula u viši programski jezik LabVIEW otvara se mogućnost jednostavnog kreiranja klasične SCADA aplikacije uz upotrebu mogućnosti koje pruža viši programski jezik, a koje standardno ne postoje u SCADA paketima.

LabVIEW softverski paket omogućava generisanje instalacionih programa koji mogu biti distribuirani neograničen broj puta. Run-time engine i biblioteke neophodne za rad aplikacije se uvlače u instalacioni program. Ako se za realizaciju aplikacije pored LabVIEW-a koristi i DSC modul za distribuiranje, odnosno instalaciju aplikacije na računaru bez razvojne platforme, neophodna je kupovina run-time licence za DSC modul. Standardno, kod svih SCADA paketa se kupuju run-time licence za određen broj tagova. Tada kupac plaća i razvoj aplikacije i run-time licencu kako bi aplikacija radila na njegovom sistemu. Upotrebom samo LabVIEW softverskog paketa za razvoj aplikacije, kupac plaća samo razvoj apliakcije i dobija aplikaciju sa neograničenim brojem tagova (promenljivih). U slučaju upotrebe DSC modula, plaća se run-time licenca koja po ceni odgovara run-time licenci Lookout paketa za najmanji broj tagova (50 tagova), a dobija se aplikacija sa neograničenim brojem tagova. Run-time licenca za neograničen broj tagova kod većine SCADA paketa košta više hiljada evra.

Više informacija: Uno-Lux NS d.o.o., Generala Milutina Vlajića 36, 11147 Beograd, Srbija, http://www.unoluxns.com

Aleksandar Dakić
Follow me
Latest posts by Aleksandar Dakić (see all)