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Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007

13. 03. 2007Folie 01Zentralabteilung Forschungstechnik

Karl-Wilhelm LeegeMitglied der Leibniz-Gemeinschaft

The Control System of Strahlungsquelle ELBE

at Forschungszentrum Dresden-Rossendorf




• Verbindung WinCC-Bedienoberfläche (Maschienensteuerung) undBilderfassungssystem (Strahldiagnose)

• WinCC-Bedienoberfläche der Strahlungsquelle „ELBE“

• Zugriffsmöglichkeiten für „externe“ Applikationen

- Realisierung einer konsequenten Client- / Server-Struktur

- Verwendete Informationssverbindungen: Ethernet, MPI-/ Profi-Bus, Spezialbus fürelektr. 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

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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 unabhängigvoneinander 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)

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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




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

Hilfsmittel:

• Steuerung der kompletten ProjektierungParallelarbeit mehrerer Entwickler (mit Einschränkungen auch im Run- Time-Mode möglich)

• Erzeugen / Verwalten von Projekten

• Erzeugen / Verwalten / Anzeigen von ProzessvariablenVerbindung 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:

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• 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 UserdatenVergabe / 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 Scriptenrealisiert „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):




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 Clientsvor 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)

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3/20070Zentralabteilung Forschungstechnik


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Roland JainschMitglied der Leibniz-Gemeinschaft

Video-System am ELBE-Beschleuniger und Beamline

AufbauEinsatz analoger Kameras, Monitore und Video-Multiplexer (CCIR)•• ca. 80 Videokameras KH500 (ca. 80 Videokameras KH500 (StatikonStatikon) und JAI) und JAI--A55 (CCD)A55 (CCD)•• PCIPCI--1407 Frame 1407 Frame GrabberGrabber•• ErnitecErnitec SYSTEM 1000 SYSTEM 1000 VideoVideo--SwitchSwitch (5x)(5x)•• VideoVideo--PotentialtrennerPotentialtrenner

AufgabenAufgaben•• MonitoringMonitoring des Elektronenstrahls im "des Elektronenstrahls im "ViewerViewer--ModeMode““•• Bildbearbeitung und Berechnung des Strahlprofils Bildbearbeitung und Berechnung des Strahlprofils •• Speicherung der Bilder und ProfileSpeicherung der Bilder und Profile•• Übertragung zum Diagnoserechner (Übertragung zum Diagnoserechner (EmittanzEmittanz--BerechnungBerechnung))

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Video-System am ELBE-Beschleuniger und FEL

ELBE-Vision

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ELBE-Vision




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

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• 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





• 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

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Finanzielle Aufwendungen – Preise für Softwarelizenzen + spez. Hardware

1120SIMATIC 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.

378SIMATIC 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

562SIMATIC PCS7 . STORAGE ZUR LANGZEITDATEN- ARCHIVIERUNG AUF EXTERNE LAUFWERKE, Z.B.:MOD/EOD MELDUNGSARCHIV, MESSWERT- ARCHIV, UND PROTOKOLLE WERDEN NACH PARAMETRIERBAREM ZEIT- ZYKLUS AUSGELAGERT

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

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

2.890WINCC OPTION SERVERBETRIEB FUER VERSION 5.0 (6.0)

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

9.990WINCC-SYSTEMSOFTWARE V6.2, KOMPLETT, AUF CD-ROM RCMAX (64K POWER TAGS)DEUTSCH, ENGLISCH, FRANZOESISCH ITALIENISCH, SPANISCH EINZELLIZENZ

5.900WINCC-SYSTEMSOFTWARE V6.2, RUNTIME, AUF CD-ROM RTMAX (64K POWER TAGS) DEUTSCH, ENGLISCH, FRANZOESISCH ITALIENISCH, SPANISCH EINZELLIZENZ

2115WINCC-SYSTEMSOFTWARE V6.2, RUNTIME, AUF CD-ROM RT128 (128 POWER TAGS) DEUTSCH, ENGLISCH, FRANZOESISCH ITALIENISCH, SPANISCH EINZELLIZENZ

L-Preis €BESCHREIBUNG DER SOFTWAREKOMPONENTE




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 undhistorischer 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 somitdie 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)

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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-ClientsLizenzen: 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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