西门子与 2007 前并购的 ETM 专业控制软件公司致力于开发过程可视化和控制系统 SIMATIC WinCC 开放式构架,其前身称谓 PVSS。SIMATIC WinCC 开放式构架是 SIMATIC HMI 系列的一个组成部分,针对的是具有特殊要求的客户。
此产品重点是根据系统的先决条件和功能满足定制、大规模/高复杂度的特殊要求。SIMATIC WinCC 开放式构架特别是在联网和冗余高端控制系统方面显示了自己的高性能。
从现场级到控制中心,从机器到公司办公室——确保能够实现全面、高性能的通讯。
在任何情况下,SIMATIC WinCC 开放式构架都可以确保高可用性、信息可靠性,以及使用中的快速交互和方便性。无需中断过程就可以改变应用程序。
因此系统在收益性、效率和安全性方面实现了良好的平衡。SIMATIC WinCC 开放式构架在诸多的企业关键应用中显示了强大的可靠性。
SIMATIC WinCC 开放式架构是一种 SCADA 系统,用于所有工业领域中的过程、生产流程、机床和工厂等的可视化和操作控制。
借助分布式系统,通过一个网络,可以连接高达 2048 个自主 SIMATIC WinCC 开放式架构系统。每个子系统可以组态为单用户系统或者多用户系统,且各个用户系统均可以为冗余或者非冗余系统。
SIMATIC WinCC 开放式架构在过程画面和数据库结构等方面,全程依赖面向对象的技术。通过面向对象的属性及其使用的一致性和完美性,用户的 SIMATIC WinCC 开放式架构的工程组态程序发生了相当大的改变。可以取得较大的组态成本节约。
SCADA 系统 SIMATIC WinCC 开放式架构专门针对客户定制型调整要求较高的应用、大型和/或复杂的应用以及需要满足特定系统需求和功能的项目等。
SIMATIC WinCC 开放式构架特别是在联网和冗余高端控制系统方面显示了自己的高性能。从现场级到控制站,从机器设备到公司总部 – 可保证实现高性能的集成通信。在每一个站,均保证拥有高度的可用性、可靠的信息、快速的交互以及优良的用户友好性。无需中断过程就可以改变应用程序。因此,收益率、效率和安全性始终处于均衡状态。在广泛的业务关键型应用中,SIMATIC WinCC 开放式架构展现出优异的可靠性。
SIMATIC WinCC 开放式构架的设想可以快速、方便地在新应用程序中实现。SIMATIC WinCC 开放式构架对于独立的国内开发来说是开放式的,还可以使用自己的产品商标。
得益于特殊的系统特性,SIMATIC WinCC 开放式架构可以满足,尤其是交通解决方案、楼宇管理系统和供应系统(电、水、天燃气等)等的最高要求。
SIMATIC WinCC 开放式架构可以以单用户运行许可证、多用户运行许可证、Web 客户端许可证,以及参数设置和开发许可证等方式供货。根据输入和输出(I/O)的数量和其它相关事项,可以确定SIMATIC WinCC 开放式架构所需要的许可证。
“I/O”指设备对象元素(DPE),借助驱动(例如,S7驱动与 PLC 之间的通信),其内容可以与其它 SIMATIC WinCC 开放式架构服务器(分布式系统)或者其它软件系统的内容进行交换。内部设备对象元素,即 DPE,无需与外部进行通信,因此,不在许可证的考虑范围之内。许可证有 I/O 数量无限制型、I/O 数量不超过 300、1000、5000、或者 100000 等型。
多用户许可证可安装在多台 PC上 – 仅限制同时启用的客户端的数量。借助 Web 客户端,通过服务器和 web 客户端之间的专用 HTTP 连接,可以可视化和操作过程画面。参数设置和开发许可证采用组态和参数设置选件对运行许可证进行了扩展。它们均需要服务器许可证。
SIMATIC WinCC 开放式架构是一种模块化程度极高的 SCADA 系统。通过为各种任务创建的、特殊的功能实体实现所需要的功能。在 SIMATIC WinCC 开放式架构中,这些功能单元被称为“管理器”- 在软件术语中,它们也称为不同的进程。
WinCC OA 管理器 | 任务 |
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事件管理器 (EV) | 事件管理器 (EV) 是 WinCC OA 中的过程处理中心。该单元为内存中的全部 PowerTag 不间断地提供更新过的映像。每一个需要访问数据的其它功能单元(管理器),均可以从事件管理器的过程映像中获得数据,无需直接与控制器通信。与之相反,仅当事件管理器的过程映像内出现值更改时,操作员站才会开始发出命令。此后,相关驱动自动地将命令转发给相应的目标设备(例如,PLC 等)。 |
驱动管理器 (D) | 过程连接表现为 WinCC OA 系统的最底层;在 WinCC OA 中,称为驱动 (D)。它们是一些特殊的程序,处理与控制层和现场层的通信。与 PLC 或者遥控节点之间可能需要实现数量众多、形态各异的通信,因此,可以选择多种不同的驱动。简单地说,驱动是一种单元,用于将某种特定协议转换成 WinCC OA 的内部通信方式。驱动可以从现场读出当前状态、测量值或计数器值;也可以将命令或设定点反方向地转发给较低层的控制器( = 术语“control(控件)”,此处和后文采用该术语描述基本自动化设备(PLC、DDC、遥控系统等)的所有可能设备)。 |
数据管理器 (DB) | 数据管理器 (DB) 表示至数据库的链接。一方面,它涉及到应用的参数数据(需要存储在此类数据库中)。另一方面,它也涉及到值更改或报警的历史记录。如果用户需要在后期查询历史数据,则数据管理器可以完成该请求,而不是由数据库自身来完成。 |
控制管理器 (CTRL) | WinCC OA 拥有大量选件,可以用于实现用户自己的算法和过程处理。其中,最重要两个为内部语言控制 (CTRL) 和通用的应用程序编程接口 (API)。 |
用户界面管理器 (UI) | 用户界面由用户界面管理器 (UI) 创建。它由图形编辑器(GEDI)、数据库编辑器(PARA)或者一般的应用程序用户接口(Vision 模块)组成。用户界面用于显示值、发出命令;也可以用于跟踪报警列表中的报警等。趋势和报表通常也是用户界面的组成部分之一。从编程角度来看,WinCC OA 中的用户交互完全实现了与后台处理之间的隔离 – 用户交互仅显示当前过程映像的数据或者历史数据。 |
WinCC OA 系统由特定功能单元,即管理器,组成。
对于诸如冗余、分布式系统管理、web 服务器、报表输出、模拟、COM 等的各种特殊任务,也提供有其它管理器。
组态功能极为强大,组态设计和培训代价更小,从而,实现了更高的灵活性和运行可靠性
特殊功能 | 任务 |
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访问外部数据库 | 通过数据库接口,也可以访问外部数据库。 |
应用程序接口 (API) | 该 API 实现了一系列函数;据此,可以采用特殊管理器对 WinCC OA 进行扩展。管理器即程序,借助 WinCC OA 所定义的通信协议,与系统进行通信。 |
COM(组件对象模型) | 它是各种 COM 兼容应用程序可以使用的模块化软件组件的开发规范。此类应用可以方便地集成、也可以在运行期间方便地卸载 COM 组件。COM 组件的编程通常使用 C++,实际上可以使用数量众多的各种语言。OLE、ActiveX 和 DirectX 等规范均基于 COM 技术。 |
Control 扩展 | 借助扩展,可以将 C++ 函数添加给编程语言。 |
界面拓扑/和信号 | 现有项目和新项目内界面层级/拓扑的生成以及报警设备对象求和信号的自动创建,均位于拓扑界面内。 |
冗余 | 冗余系统内的故障安全采用热备份实现。热备份是一种独立于硬件的解决方案,具备极高的可用性。它是一种安全方案,由两个相互连接的服务器系统组成。两个服务器均连续不断地运行,且承受相同的功能负荷(但是,任一时刻仅有一个服务器为主动服务器;另一个服务器则在运行时刻与主设备进行数据比较)。其中某一个单元出现故障时,会进行“实时切换”;当前的被动服务器将承担主导作用。据此,保证了数据访问或功能运行在任何时候都正确无误。 |
SMS | 采用 WinCC OA,可以发送和接收文本消息。 |
界面和 CTRL 脚本/库的加密 | 可以对界面或脚本进行加密,据此,可以保护领域知识和相关的工作成果。 |
脚本向导 | 这是一种易于使用的工具,可以简化动画及图形设备符号的创建并节约组态时间。 |
简单符号 | 使用脚本向导创建的一组基本设备符号。可快速、方便地对这些符号进行调整,以满足客户的特定要求。 |
使用方便的面板 | 可对预定义的弹出窗口进行简单参数分配,弹出窗口中显示了相关设备符号的详细信息。无需任何附加绘图开销,即可针对详细视图激活每个对象的多个标准功能(报警显示、趋势显示、测量值表、设定值表、地址表、注释)。 |
拖动和绘制 | 可以为数据模型(设备对象类型)中的每个设备对象,定义和组态多个有代表性的图形对象。这些图形对象是预组态的,在绘制设备画面时,只需通过拖放将它们移到面板上。这样就会在组态时节省宝贵的时间。 |
系统诊断 | 允许通过网络,耦联两个或多个自主的 WinCC OA 系统。分布式系统的各个子系统可以组态为单用户系统或者多用户系统,且各个用户系统均可以组态为冗余或者非冗余的系统。这种情况下,子系统指其上运行有事件管理器的服务器。采用冗余组态时,彼此冗余运行的两个服务器视为一个系统。 |
该图详细描述了两个计算机:服务器 1 和服务器 2。服务器 1 工作于管理模式(主动),服务器 2 工作于热备份模式(被动)。
冗余运行时,两个操作员站的用户界面均连接至这两个事件管理器;但是,两个用户界面上均仅显示主动系统的数据。被动系统的事件管理器受到限制,仅能与主动系统的事件管理器进行通信来比较过程数据(它不向所连接的用户界面发送任何数据,或者,它会放弃来自驱动城西的消息 – 从用户界面或者被动事件管理器的交换机图中可以观察到这一点)。
WinCC OA 分布式系统
可选模块 | 任务 |
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ETool | 对于组合型 WinCC OA 和 SIMATIC STEP7/PCS7 项目,使用组态设计工具 ETool 进行组态设计,具有明显的优势。该工具可以提供用户友好的组态设计环境,能够基于 WinCC OA 的批量参数设置功能,可以简便、快速地以集成方式完成组态工作。 |
BACnet | BACnet 可以为楼宇自动化技术(含对象库)提供集成式在线/脱机 BACnet 兼容组态设计解决方案。设计用于采暖、通风和空调、照明控制和安全等系统。 |
S7 AdvancedLib 对象库 | The S7 AdvancedLib (AdvS7) 是一个不依赖于工业领域的对象库,它允许对 WinCC OA 和 S7 项目中过程控制系统中的对象(如:驱动器、阀门、调节器、电机等)加以使用并进行可视化。使用 S7 AdvancedLib 时,除了 WinCC OA 和 AdvS7 许可证以外,还需要在 SIMATIC 侧使用相关的库。 |
维护包 | 包含以下功能:运行时间计数器、运行周期计数器和维护日志。 |
调度程序 | 允许创建、参数设置和管理时间程序,以根据时间或事件驱动触发特定的动作。 |
配方 | 借助 WinCC OA recipe,可以同时发送用于某些设备对象元素的设定点或者命令。“recipe 类型”定义目标设备对象元素的数量。基于“recipe 类型”,可以创建 recipe,并可以在激活时将其值发送至设备对象元素。 |
GIS 查看器 | 借助该查看器,要以将某个地理信息系统(GIS)的标准卡完整地集成在 WinCC OA 中。此外,也可以在卡中显示全部 WinCC OA 对象。 |
Excel 报告 | 功能强大的报表生成器直接集成在 Microsoft Excel 中。模板可以直接在 Excel 中方便地创建。需要针对已定义时段创建报表时,系统可以获得模板,并采用 WinCC OA 过程数据库中的数据自动地填写该表。也可以基于时间控制,完成报表的创建、打印和保存等工作,无需任何用户干预。Excel Report 完全支持 WinCC OA 的压缩结构(AC – 归档压缩)。 |
通信中心 | 采用最新标准和各种媒体,支持最新式的报警管理/远程报警和通信功能。通信中心协调地使用各种接口,实现了通过控制系统的远程报警功能。 |
视频 | 据此,可以将视频管理系统集成在 WinCC OA 中。通过将 SCADA 和视频监控组合在一个系统内,可以省去单独的视频接口及其额外的维护和运行成本,并且,可以缩短操作人员的培训时间。 |
HTTP 服务器 | 用于通过因特网和 Web 显示 WinCC OA 数据。 |
通过 Kerberos 进行认证 | WinCC OA 系统可能会面临各种攻击。未经认证的 WinCC OA 系统可以建立至分配管理器的连接,或者,入侵者可以尝试窜改 WinCC OA 的消息。为了防止间谍行为或者其它攻击,开发了安全认证功能。该认证基于 Kerberos。采用该认证功能,每一个 WinCC OA 组件都可以检查其它组件的身份。WinCC OA 服务器和客户端可以彼此检查对方的身份。此外,Kerberos 还可以保证消息在传输期间不会被更改(防止了捕获重放攻击)。而且,Kerberos 也可以以加密的形式发送消息。 |
AMS (Advanced Maintenance Suite) | 用于高效地规划、管理、实施和监控维修工作和故障。过程采用统计学方法进行评估,且显示相应的报表。 |
Ultralight 客户机 | 一个除了可通过 PC 工作站外还可通过移动设备(如手机或平板电脑)来访问设备的“瘦客户机”。访问可通过采用本机 Web 技术(Javascript、SVG)的标准 Web 浏览器来完成,无需进行任何安装。由于仅传输最重要的数据,因此即使是在 Internet 连接带宽很小的位置,它也可提供用户界面。 |
灾难恢复系统 | 该系统对简单的冗余功能进行了扩展,包括了故障发生时本系统可以切换至的第二冗余系统(例如,主系统所在楼宇出现火灾或爆炸时)。通过这种额外的局部冗余,可以实现最高程度的系统稳定性。 |
袖珍客户端 | “瘦客户端”也适合通过移动电话或 PDA 远程访问。通过 Web 浏览器访问,无需安装任何软件;由于仅传输最必要的数据,即使在因特网连接带宽极低的场合,也可以提供相应的用户界面。 |
SIMATIC WinCC 开放架构是一种开放的 SCADA 系统,带有各种驱动和使用灵活的选件,可以连接其它外部系统。
根据所采用的通信协议和总线物理层,任何情况下都可以使用特定的驱动:
在 SIMATIC WinCC 开放架构中,可以同时使用多个驱动。这些驱动可以属于同一类型,也可属于不同类型。在 SIMATIC WinCC 开放架构系统中,可以同时通过 S7 协议建立至 SIMATIC 控制器的连接、通过 IEC 60870-5-104 建立至遥控系统的连接、通过 OPC DA 建立至任何 OPC 服务器的连接。
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