ΕΠΟΠΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΑΙ ΣΥΛΛΟΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ (SCADA) ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΣΕ ΔΙΚΤΥΑ ETHERNET

ΕΠΟΠΤΙΚΟΣ ΕΛΕΓΧΟΣ ΚΑΙ ΣΥΛΛΟΓΗ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ (SCADA) ΑΝΑΛΥΣΗ ΚΑΙ ΥΛΟΠΟΙΗΣΗ ΣΕ ΔΙΚΤΥΑ ETHERNET Διπλωματική Εργασία Για την ολοκλήρωση των προπτυχιακών υποχρεώσεων του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών της Πολυτεχνικής σχολής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης Από τον Νικόλαο Σαρρή Α.Ε.Μ. 3561 Επιβλέπων της εργασίας Αναπληρωτής Καθηγητής Γεώργιος Χασάπης Θεσσαλονίκη, Σεπτέμβριος 2002

Στον πατέρα μου

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ 3 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΣΑΓΩΓΗ...5 1.1 Γενικά...6 1.2 Στόχοι της εργασίας...6 1.3 Σύντομη περιγραφή της εφαρμογής που υλοποιήθηκε...7 ΣΥΤΗΜΑΤΑ SCADA...9 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ...9 2.1 Τι είναι SCADA...10 2.1 Περιγραφή των συστημάτων SCADA...10 2.2 SCADA και αυτόματος έλεγχος, σύγκριση SCADA και DCS...13 2.3 SCADA και HMI...14 2.4 Βασικά χαρακτηριστικά των SCADA...15 2.5 Οφέλη και πλεονεκτήματα των συστημάτων SCADA...16 2.6 Δίκτυα Ethernet...18 2.7 Ethernet και βιομηχανία...21 2.8 Εμπορικές εφαρμογές SCADA...22 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ...28 3.1 Γενική περιγραφή...29 3.2 Τρόπος χρήσης του σχεδιασμού...32 3.2.1 Τομείς / Διεργασίες...33 3.2.2 Μεταβλητές...34 3.2.3 Ομάδες μεταβλητών...40 3.2.4 Θύρες επικοινωνίας...41 3.2.5 Τερματικά...43 3.2.6 Εντολές προς τερματικά...46 3.2.7 Συνδέσεις με ΒΔ...48 3.2.8 Τρόποι καταγραφής σε ΒΔ...49 3.3 Τρόπος χρήσης της εποπτείας...51 3.3.1 Καταγραφέας συμβάντων...51 3.3.2 Εποπτεία...52 3.3 Επισημάνσεις...55 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ...56 ΕΦΑΡΜΟΓΗ...56 4.1 Περιγραφή του παραδείγματος...57 4.2 Σχεδιασμός...59 4.2.1 Θύρες επικοινωνίας...59 4.2.2 Τερματικά...59 4.2.3 Σχεδιασμός Τομέων / Διεργασιών...60 4.2.4 Ορισμός μηνυμάτων που αποστέλλουν τα τερματικά...63 4.2.5 Ορισμός εντολών ελέγχου προς τερματικά...63 4.2.6 Συνδέσεις με Βάσεις Δεδομένων...64 4.2.7 Τρόποι καταγραφής σε Βάσεις Δεδομένων...64 4.2.7 Τρόποι καταγραφής σε Βάσεις Δεδομένων...65 4.3 Εκκίνηση και χρήση του προσομοιωτή...65 4.4 Χρήση των εποπτικών λειτουργιών αποτελέσματα...67 ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ...73 5.1 Σύντομη ανασκόπηση...74 5.2 Συμπεράσματα...75

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΚΕΣ ΑΝΑΦΟΡΕΣ...77 Web Sites...77

5 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 ΕΙΣΑΓΩΓΗ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ 6 1.1 Γενικά Είναι κοινός τόπος ότι η βιομηχανία άρχισε να αναπτύσσεται με γεωμετρικούς ρυθμούς μετά την εμφάνιση των αυτοματισμών στην διαδικασία της παραγωγής. Παράλληλα όμως με την εισαγωγή και τη χρήση υπολογιστικών συστημάτων στην παραγωγή εμφανίστηκε και ο κλάδος της βιομηχανικής πληροφορικής, ώστε να καλυφθούν οι ανάγκες της βιομηχανίας σε συστήματα διαχείρισης της πληροφορίας που εισήγαν οι αυτοματισμοί, καθώς και οι ανάγκες στον έλεγχο και την βέλτιστη λειτουργία των ίδιων των αυτοματοποιημένων συστημάτων. Μια πολύ σημαντική κατηγορία εφαρμογών βιομηχανικής πληροφορικής που εμφανίστηκαν για να καλυφθούν οι ανάγκες αυτές είναι τα συστήματα SCADA, με τα οποία θα ασχοληθούμε στη συνέχεια της εργασίας αυτής. 1.2 Στόχοι της εργασίας Τα συστήματα SCADA έχουν εξελιχθεί σημαντικά τα τελευταία χρόνια, όσον αφορά την λειτουργικότητα, το μέγεθος, τις επιδόσεις και την δυνατότητα αλληλεπίδρασης με άλλα συστήματα διαφόρων κατασκευαστών. Έτσι αποτελούν πλέον αξιόπιστες εναλλακτικές λύσεις για θέματα ελέγχου και εποπτείας, σε σχέση με την ανάπτυξη ειδικών εφαρμογών από τους ίδιους τους βιομηχανικούς οργανισμούς. Θέμα της εργασίας αυτής είναι η υλοποίηση ενός συστήματος Εποπτικού Ελέγχου και Συλλογής Δεδομένων βιομηχανικού εξοπλισμού (SCADA Supervisory Control And Data Acquisition). Η υλοποίηση του συστήματος αυτού πραγματοποιήθηκε μετά από έρευνα και παρατήρηση των ιδιοτήτων και λειτουργιών αντίστοιχων εμπορικών εφαρμογών και στοχεύει στην ενσωμάτωση όλων των βασικών στοιχείων των εφαρμογών του τύπου αυτού. Παράλληλα έγινε προσπάθεια να δημιουργηθεί μια εύχρηστη, ευσυντήρητη, λειτουργική και προπάντων χαμηλού κόστους εφαρμογή, η οποία να μπορεί να καλύψει της ανάγκες μιας επιχείρησης με μικρές απαιτήσεις ή προϋπολογισμό, όπως μια βιοτεχνία.

7 ΕΙΣΑΓΩΓΗ 1.3 Σύντομη περιγραφή της εφαρμογής που υλοποιήθηκε Η εφαρμογή που αναπτύχθηκε για τις ανάγκες της εργασίας αυτής υλοποιήθηκε για την πλατφόρμα των λειτουργικών συστημάτων της Microsoft, Windows 9x/Me/2000/XP. Για την κατασκευή της χρησιμοποιήθηκε η γλώσσα προγραμματισμού της Microsoft Visual Basic 6, ενώ παράλληλα χρησιμοποιήθηκαν η βιβλιοθήκες της βάσης δεδομένων Access της ίδιας εταιρίας για την αποθήκευση των δεδομένων σχεδιασμού και ρυθμίσεων της εφαρμογής. Η εφαρμογή, που τυπικά ονομάστηκε SCADA ενσωματώνει τα βασικότερα στοιχεία ενός αντίστοιχου εμπορικού πακέτου. Πιο συγκεκριμένα, το σύστημα προφέρει εξωτερική πρόσβαση με τον βιομηχανικό εξοπλισμό μέσω της κοινών σειριακών και θυρών, και όπως προδίδει και ο τίτλος της εργασίας, μέσω του πολύ δημοφιλούς δικτυακού προτύπου Ethernet. Με τη βοήθεια των σειριακών θυρών και του Ethernet, πραγματοποιείται η ανταλλαγή δεδομένων με τον εξοπλισμό του οργανισμού, το οποία η εφαρμογή συλλέγει και αποθηκεύει. Παράλληλα, το υλοποιηθέν σύστημα, προσφέρει δυνατότητα καταγραφής των δεδομένων εισόδου σε όλες τις γνωστές εμπορικές Βάσεις Δεδομένων που παρέχουν οδηγούς πρόσβασης ADO και ODBC, όπως Microsoft SQL Server, Oracle, Sybase, Microsoft Access, ή τον πολύ δημοφιλή (λόγω της δωρεάν διανομής του) MySQL Server. Επιπλέον παρέχεται στο χρήστη η δυνατότητα να χρησιμοποιήσει τις «μηχανές» των εν λόγω βάσεων δεδομένων για να πραγματοποιήσει επεξεργασία των δεδομένων πριν την καταγραφή τους, ώστε αυτά να αποθηκευθούν με τη μορφή που απαιτείται, και όχι με αυτή με τον οποία λαμβάνονται από το σύστημα. Ακόμη η εφαρμογή προσφέρει τη δυνατότητα για καταγραφή και παρουσίαση κρίσιμων συμβάντων (Alarms), τα οποία ενεργοποιούνται με παραμέτρους τα δεδομένα εισόδου. Όταν προκύψει κάποιο τέτοιο συμβάν, η εφαρμογή μπορεί να ρυθμιστεί ώστε, εκτός από το ενημερωθεί ο χρήστης και να καταγραφεί το συμβάν, να είναι δυνατή η αποστολή κάποιου μηνύματος στον υπό εποπτεία εξοπλισμό, παρέχοντας έτσι και μια μορφή βιομηχανικού ελέγχου. Τέλος δίνεται η δυνατότητα στο χρήστη να εποπτεύσει σε πραγματικό χρόνο τις μεταβλητές κατάστασης του απομακρυσμένου εξοπλισμού, όπως τάσεις, ρεύματα, θερμοκρασίες, πιέσεις κτλ, με τη μορφή αριθμητικών τιμών, διαγραμμάτων ή bar graphs.

8 ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στο σημείο αυτό βέβαια πρέπει να σημειωθεί ότι το σύστημά μας στοχεύει κυρίως στην καταγραφή δεδομένων και την εποπτική διαδικασία, και λιγότερο στον έλεγχο της διαδικασίας της παραγωγής. Οι λόγοι που οδήγησαν στην επιλογή αυτή, καθώς και στην επιλογή του Ethernet ως κύριο μέσο εξωτερικής πρόσβασης, γίνονται ευκολότερα αντιληπτοί στο επόμενο κεφάλαιο, όπου θα επιχειρήσουμε να εισχωρήσουμε βαθύτερα στην αρχιτεκτονική, τη χρησιμότητα και τα χαρακτηριστικά των συστημάτων SCADA και την εφαρμογή του Ethernet σε αυτά.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ΣΥΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 10 2.1 Τι είναι SCADA Ο όρος SCADA, όπως προαναφέραμε, είναι ακρωνύμιο του όρου Supervisory Control And Data Acquisition, που σημαίνει Εποπτικός Έλεγχος και Συλλογή Δεδομένων. Ένα τέτοιο σύστημα επιτρέπει στον χειριστή να εποπτεύει και να ελέγχει διεργασίες οι οποίες βρίσκονται κατανεμημένες μεταξύ διαφόρων απομακρυσμένων σημείων [1]. Όπως φαίνεται και από την ονομασία του, ένα σύστημα SCADA δεν είναι ένα πλήρες σύστημα ελέγχου, αλλά εστιάζει κυρίως στην εποπτεία. Ως τέτοιο, είναι καθαρά ένα πακέτο λογισμικού, το οποίο τοποθετείται πάνω στο υλικό με το οποίο αλληλεπιδρά [4]. Η διαδικασία λειτουργίας ενός τέτοιου συστήματος είναι η συλλογή των πληροφοριών, η αποστολή τους σε ένα κεντρικό σημείο επεξεργασίας, η εκτέλεση της απαραίτητης ανάλυσης και ελέγχου και τέλος η παρουσίαση της πληροφορίας σε διάφορες οθόνες χειρισμού και εποπτείας, σε πραγματικό χρόνο ή κατ απαίτησιν. Ο έλεγχος μπορεί να είναι αυτόματος, ή να ενεργοποιείται κατόπιν εντολής του χειριστού. [14] Ένα σύστημα SCADA επιτρέπει στους χειριστές του να ελέγχουν και να παρατηρούν διαδικασίες με μεγάλη τοπολογική διανομή, από μια κεντρική τοποθεσία. Τα πλεονεκτήματα ενός SCADA γίνονται περισσότερο ορατά όταν μια διαδικασία ή ένα σύστημα καλύπτει μια μεγάλη γεωγραφική έκταση. Αντί να αποστέλλεται προσωπικό σε διάφορα σημεία για μετρήσεις και ρυθμίσεις, η εποπτεία και ο έλεγχος όλου του συστήματος μπορούν να πραγματοποιηθούν από μια τοποθεσία, και κυρίως με μεγάλες ταχύτητες απόκρισης. [11] 2.1 Περιγραφή των συστημάτων SCADA Εκτός από το λογισμικό εποπτείας και ελέγχου, από άποψη υλικοτεχνικής υποδομής, ένα σύστημα SCADA αποτελείται, και από μια συλλογή αισθητηρίων και διατάξεων μετατροπής, που είναι συνδεδεμένοι στις απομακρυσμένες τερματικές μονάδες (Remote Terminal Units RTUs). Οι RTUs είναι με τη σειρά τους επικοινωνούν με ένα κεντρικό υπολογιστή ή κεντρική τερματική μονάδα (Master Terminal Unit - MTU) στην οποία «τρέχει» ο βασικός πυρήνας του

11 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ συστήματος, το λογισμικό του συστήματος SCADA. Η σχέση μεταξύ MTU και RTUs είναι ανάλογη με τη σχέση master slave [1]. Στο παρακάτω σχήμα παρατίθεται η τοπολογία ενός τέτοιου συστήματος Σχήμα 2.1-1 Γενική τοπολογία συστήματος SCADA Η επικοινωνία μεταξύ της MTU και των RTUs μπορεί να είναι ενσύρματη (σειριακή επικοινωνία RS232,RS485, δίκτυα Profibus, Ethernet, τηλεφωνική σύνδεση, Internet) ή και ασύρματη (ραδιοκύματα, δορυφορική σύνδεση, μικροκύματα). Οι πληροφορίες μεταφέρονται από τις RTUs στην MTU, όπου αφού επεξεργαστούν κατάλληλα καταγράφονται και προβάλλονται σε υπολογιστές που «τρέχουν» HMI (Human-Machine Interface) λογισμικό όπου πραγματοποιείται ο μη αυτόματος έλεγχος και η εποπτεία των διεργασιών. Τυχόν αυτόματα σήματα ελέγχου που παράγονται στην MTU αποστέλλονται πίσω στις RTUs, οι οποίες με τη σειρά τους ενεργοποιούν τις διατάξεις μετατροπής και τους ελεγκτές των μηχανών. [11]

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 12 Σχήμα 2.1-2 Είσοδοι και έξοδοι των MTU και RTU σύμφωνα με τον Boyer (μετάφραση) [1]. Τα SCADA συστήματα πρωτοεμφανίστηκαν την δεκαετία του 1960 σε mainframe και mini συστήματα. Αργότερα μεταφέρθηκαν σε PCs (Personal Computers Προσωπικούς Υπολογιστές), όπου έτρεχαν κυρίως σε DOS, VMS και UNIX. Τα σύγχρονα συστήματα SCADA έχουν μεταφερθεί σε διακομιστές (Servers) Windows NT/2000 PC για την συλλογή και επεξεργασία των δεδομένων και σταθμούς εργασίας Windows NT/2000 Workstation ή ακόμα και Windows 9x/Me για την οπτική παρουσίαση και την εποπτεία των διεργασιών [4], ενώ οι αρχικές μετρήσεις,καθώς και ο αυτόματος έλεγχος εκτελείται σε PLCs (Programmable Logic Controllers Προγραμματιζόμενοι Λογικοί Ελεγκτές). Τα συστήματα αυτά επιτρέπουν στους μηχανικούς, τους επόπτες, τους μάνατζερ και τους χειριστές να παρακολουθούν και να αλληλεπιδρούν με τις διεργασίες της παραγωγής μέσω των οθονών εποπτείας του SCADA. Επειδή το τελευταίο διαθέτει πιο εύχρηστο περιβάλλον και μεγαλύτερες υπολογιστικές δυνατότητες, μπορεί να χειριστεί εξαιρετικά πολύπλοκες λειτουργίες και υπολογισμούς, χωρίς κίνδυνο να επέμβει επισφαλώς στον πυρήνα του αυτόματου ελέγχου ο οποίος διεξάγεται από τα PLCs [13]. Στο σημείο αυτό γίνεται κατανοητό ότι υπάρχει μια διαφοροποίηση του ελέγχου που διεξάγει το σύστημα SCADA και του αυτόματου ελέγχου διεργασιών και βρόχων που εκτελούν τα PLCs. Το σύστημα των τελευταίων ονομάζεται Σύστημα Διανεμημένου Ελέγχου (Distributed Control System - DCS). Για να γίνει καλύτερα αντιληπτό του επίπεδο ελέγχου των

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 13 SCADA παραθέτουμε στην επόμενη παράγραφο τη σύγκριση και τις διαφορές μεταξύ SCADA και DCS. 2.2 SCADA και αυτόματος έλεγχος, σύγκριση SCADA και DCS Σύμφωνα με το πρότυπο ISA S5.1, το DCS ορίζεται ως ένας σύστημα το οποίο ενώ είναι λειτουργικά ενιαίο, αποτελείται από υποσυστήματα τα οποία μπορεί να είναι στη φυσική τους μορφή ξεχωριστά και απομακρυσμένα μεταξύ τους. Οι στόχοι των συστημάτων SCADA και DCS είναι διαφορετικοί. Είναι δυνατό για ένα σύστημα να είναι ικανό να εκτελεί και SCADA και DCS λειτουργίες, αλλά πολύ λίγα συστήματα έχουν σχεδιαστεί με τον τρόπο αυτό. Τα DCS συστήματα είναι προσανατολισμένα στον έλεγχο διεργασιών. Το «κέντρο του κόσμου» τους είναι η διεργασία, ενώ η παρουσίαση των δεδομένων στο χειριστή είναι απλός ένα μέρος της λειτουργίας τους. Τα SCADA είναι προσανατολισμένα στην συλλογή των δεδομένων. Το «κέντρο του κόσμου» τους είναι το κέντρο ελέγχου και οι χειριστές του. Ο απομακρυσμένος εξοπλισμός (RTUs) βρίσκεται εκεί όσον αφορά το SCADA, μόνο για να παρέχει πληροφορίες ανεξάρτητα με το αν εκτελεί πολύπλοκες λειτουργίες ελέγχου ή αν είναι μέρος του DCS συστήματος.[9] Παράλληλα το SCADA μπορεί να λειτουργεί σε ένα πιθανόν αργό και μη αξιόπιστο δίκτυο, και να διατηρεί μια βάση δεδομένων με παρελθούσες τιμές, τις οποίες μπορεί να προβάλλει κατ απαίτησιν του χειριστή. Επιπλέον μπορεί να χρειάζεται να αξιολογεί τα δεδομένα και να αποφασίζει αν η πληροφορία είναι χρήσιμη ή περιττή. Αντίθετα, το DCS σύστημα είναι πάντα συνδεδεμένο στην πηγή πληροφοριών του, οπότε δεν χρειάζεται συνήθως παρελθόντα δεδομένα, ενώ η πληροφορία που λαμβάνει επεξεργάζεται πάντα και δε θεωρείται ποτέ περιττή. Η διαφορές αυτές οδηγούν σε διαφορετική σχεδιαστική φιλοσοφία των δύο συστημάτων. Τα SCADA απαιτούν μεγαλύτερη πολυπλοκότητα στο χειρισμό και την συλλογή των δεδομένων, ενώ τα DCS στις λειτουργίες ελέγχου διεργασιών και βρόχων.[9] Μια ακόμα βασικότατη διαφορά στο επίπεδο ελέγχου που ασκείται από τα συστήματα των δύο τύπων, σχετίζεται με την αντιμετώπιση της πληροφορίας από

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 14 τα εν λόγω συστήματα. Για να το θέσουμε πιο απλά, το SCADA είναι οδηγούμενο από γεγονότα, ενώ το DCS από καταστάσεις. Το DCS ενδιαφέρεται για την πρόοδο της διαδικασίας, ενώ το SCADA για τα γεγονότα που προκύπτουν από αυτήν.[9] Συμπερασματικά μπορούμε να πούμε ότι τα συστήματα SCADA και DCS είναι διαφορετικά σχεδιασμένα και εφαρμόζονται κάτω από διαφορετικές απαιτήσεις, ενώ βέβαια πολύ συχνά οι απαιτείται ο συνδυασμός και η συνεργασία τους. Αυτό που πρέπει όμως να σημειωθεί από την ανάλυση της παραγράφου αυτής είναι ότι το σύστημα SCADA δεν εκτελεί έλεγχο της προόδου της διεργασίας, αλλά καταγράφει και εποπτεύει τις καταστάσεις της, και τα γεγονότα που προκύπτουν από αυτές. 2.3 SCADA και HMI Τα συστήματα ΗΜΙ (Human-Machine Interface) αποτελούν το μέρος της λειτουργίας των SCADA που αλληλεπιδρά με τον τελικό χρήστη, δηλαδή των χειριστή του συστήματος. Συνήθως αποτελούνται από μια οπτική απεικόνιση της διεργασίας, πάνω στην οποία εμφανίζονται τιμές μεταβλητών, καταστάσεις ή και διαγράμματα. Ακόμη τα συστήματα αυτά επιτρέπουν την κατ απαίτησιν εμφάνιση ιστορικών των μεταβλητών, ειδικών διαγραμμάτων κτλ. Οι πληροφορίες αυτές αντλούνται από τη βάση δεδομένων του συστήματος SCADA, γι αυτό όπως είναι κατανοητό τα συστήματα SCADA και HMI είναι αλληλένδετα συνδεδεμένα μεταξύ τους και για το λόγο αυτό συχνά δεν διαχωρίζονται. Στην πραγματικότητα βέβαια οι περισσότεροι κατασκευαστές συστημάτων SCADA ενσωματώνουν την δυνατότητα ανάπτυξης HMI εφαρμογών στις υπηρεσίες ή τα πακέτα SCADA τους. Η ουσία είναι όμως ότι μια εφαρμογή HMI μπορεί να κατασκευαστεί ανεξάρτητα από των πυρήνα καταγραφής ενός SCADA ώστε να αντλεί πληροφορίες από αυτό και να το χρησιμοποιεί για να διεξάγει τον απαραίτητο έλεγχο.

15 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Σχήμα 2.5-1 Μια HMI εφαρμογή της Ellipse Software για την εποπτεία υδραγωγείου. 2.4 Βασικά χαρακτηριστικά των SCADA Αφού διαφοροποιήσαμε τα SCADA από τα λοιπά συστήματα βιομηχανικού ελέγχου και εποπτείας, θα αναφέρουμε εν συντομία τα βασικά χαρακτηριστικά ενός ολοκληρωμένου συστήματος. [15] Εξωτερική πρόσβαση. Η εξωτερική πρόσβαση παρέχει τη φυσική σύνδεση με το περιβάλλον. Μέσα διασύνδεσης συμπεριλαμβάνουν σειριακές επικοινωνίες (RS232,RS485), πρόσβαση με PC κάρτες (AB DH+,ARCNET, Modbus Plus) ή απευθείας αναλογική / ψηφιακή I/O (Input/Output - Είσοδο / Έξοδο). Πιο σύγχρονες συνδέσεις είναι τα fieldbuses, όπως τα DeviceNet, Profibus ή ακόμα τα δίκτυα Ethernet, ή ο Ενιαίος Σειριακός Δίαυλος (Universal Serial Bus USB). Ενημέρωση για κρίσιμες τιμές μεταβλητών και συμβάντα.

16 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Καταγραφή και παρουσίαση δεδομένων. Αποστολή σημάτων ελέγχου στον απομακρυσμένο εξοπλισμό. Μηχανή υπολογισμών. Αυτό επιτρέπει στο σύστημα να υπολογίζει υπόλοιπα, μέσες τιμές, στατιστικά και ότι πληροφορίες μπορεί να πηγάζουν από τα δεδομένα που παρέχουν οι διεργασίες. Δικτυακή πρόσβαση, δηλαδή δυνατότητα να γίνεται εποπτεία και έλεγχος από απομακρυσμένα σημεία. Πρόσβαση σε Βάσεις Δεδομένων. Πολλά πακέτα SCADA προσφέρουν απευθείας καταχώρηση και ανάκτηση δεδομένων από κεντρικούς διακομιστές όπως Oracle, Sybase, Microsoft SQL Server και γενικά όλες τις συμβατές με ODBC ή ADO βάσεις δεδομένων Κατά περίπτωσιν προγραμματισμός. Τα διάφορα πακέτα επιτρέπουν διάφορα επίπεδα διαμόρφωσης κατά περίπτωσιν. Μερικά προμηθεύουν βιβλιοθήκες C ή επιτρέπουν την προσθήκη modules, άλλα επιτρέπουν την εκτέλεση scripts σε VBA (Visual Basic for Applications) ή Java, ενώ άλλα επιτρέπουν στον χειριστή να θέτει triggers μέσω από το σύστημα SCADA που να καλούν και να εκτελούν άλλα προγράμματα. 2.5 Οφέλη και πλεονεκτήματα των συστημάτων SCADA Η λειτουργία κάθε βιομηχανικού οργανισμού χαρακτηρίζεται από ροή ενέργειας, ροή υλών και ροή πληροφορίας. Ο βασικός στόχος ελέγχου του οργανισμού είναι ο βέλτιστος χειρισμός με μηχανικά μέσα των ροών ενέργειας και υλών μέσω της παρακολούθησης της ροής πληροφορίας. Για να επιτευχθεί αυτός ο στόχος απαιτείται συνήθως να γίνει ένας συμβιβασμός μεταξύ κάποιων οικονομικών και ποιοτικών παραγόντων που θα οδηγεί σε κάποια άλλα οφέλη. Τα οφέλη που προκύπτουν από τον έλεγχο του βιομηχανικού οργανισμού στη γενικότερη μορφή του είναι: Αύξηση της παραγωγής λόγω της καλύτερης αξιοποίησης των δυνατοτήτων των μέσων παραγωγής, π.χ. λειτουργώντας τη βιομηχανική μονάδα στα ανώτερα όριά της,

17 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ μείωση του κόστους παραγωγής ανά μονάδα παραγόμενου προϊόντος, λόγω βέλτιστης χρήσης των εσωτερικών πηγών ενέργειας και μείωσης του κόστους εργασίας, βελτίωση της ποιότητας των παραγόμενων προϊόντων λόγω της δυνατότητας να διατηρούνται οι συνθήκες λειτουργίας μέσα σε στενά όρια ανοχών, ευελιξία παραγωγής κάτω από συνεχώς μεταβαλλόμενες συνθήκες αγοράς [8]. Ειδικότερα τα συστήματα SCADA προσφέρουν: Παρακολούθηση της διαδικασίας παραγωγής, μέσω της οποίας επιτυγχάνεται η εξομάλυνσή της και η μέγιστη απόδοση της βιομηχανικής μονάδας, αύξηση της επικοινωνίας μεταξύ των επιπέδων της βιομηχανικής μονάδας, και κυρίως μεταξύ της διοίκησης και της παραγωγής, δυνατότητα στο προσωπικό να λαμβάνει αποφάσεις μετά από πληρέστερη ενημέρωση, ώστε να εκπληρώνει τις υποχρεώσεις του με μεγαλύτερη επιτυχία, γρηγορότερος εντοπισμός και αντιμετώπιση σφαλμάτων, που εκτός από την βελτίωση της απόδοσης προσφέρει και μείωση του κόστους συντήρησης, βελτίωση των συνθηκών ασφαλείας, και εργασίας εν γένει, πιο εύστοχες και έγκαιρες πληροφορίες για τη διοίκηση, Μερικά πρακτικά παραδείγματα του οφέλους των SCADA περιλαμβάνουν [6]: Δυνατότητα στη διοίκηση και τους μηχανικούς να προβάλουν πληροφορίες στην επιφάνεια εργασίας του υπολογιστή τους, είτε η πηγή των δεδομένων βρίσκεται κοντά τους είτε μίλια μακριά. Οι χειριστές μπορούν να χρησιμοποιών οθόνες PCs που τρέχουν Microsoft Windows για να εποπτεύουν ή και να ελέγχουν τον

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 18 εξοπλισμό, μέσω εύχρηστων GUIs (Graphical User Interfaces Γραφικά Περιβάλλοντα Χρήσης). Οι ενημερώσεις κρίσιμων καταστάσεων (Alarms) μπορούν να γίνονται με ηχογραφημένα μηνύματα τα οποία μπορούν να εκπέμπονται αυτόματα μέσω τηλεφώνων, ασυρμάτων, δικτύων ηλεκτρονικών υπολογιστών κτλ. Δυνατότητα για αποθήκευση και ανάκτηση «ιστορικών» δεδομένων, για περαιτέρω συγκρίσεις, συμπεράσματα ή διάγνωση σφαλμάτων. Ρύθμιση του απομακρυσμένου εξοπλισμό από απόσταση. Επιτρέπει την χρήση φθηνών και εύχρηστων προσωπικών υπολογιστών ως τερματικές συσκευές. Οι υπολογιστές αυτοί είναι πιο εύκολο και οικονομικό να αναβαθμιστούν ή να υποστούν μετατροπές από ότι ο εξειδικευμένος εξοπλισμός. Επιτρέπει τη χρήση σύγχρονων και συνηθισμένων πρωτοκόλλων και υλικών δικτύων, που είναι επίσης εύκολο και οικονομικό να αναβαθμιστούν, να προσαρμοστούν ή να αντικατασταθούν. Με αυτό τον τρόπο επιτυγχάνεται η αξιόπιστη δικτυακή επικοινωνία μεταξύ υλικού διαφορετικών κατασκευαστών. Τεχνική υποστήριξη και συντήρηση του συστήματος από τον προμηθευτή του [11],[4] Το πιο δημοφιλές και εύχρηστο δίκτυο προσωπικών υπολογιστών είναι το γνωστό Ethernet, πάνω στο οποίο έχουν πλέον μεταφερθεί τα περισσότερα από τα εμπορικά πακέτα της αγοράς, όπως και η εφαρμογή που αναπτύχθηκε για τις ανάγκες της εργασίας. Για το λόγω αυτό παραθέτουμε μια παράγραφο για το Ethernet και την εφαρμογή του σε συστήματα SCADA 2.6 Δίκτυα Ethernet Το δικτυακό σύστημα Ethernet δημιουργήθηκε το 1970 στα εργαστήρια της Xerox, ενώ το πρώτο πρότυπό του αναπτύχθηκε το 1980 από τις DEC, Intel

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 19 και Xerox. Το πρότυπο αυτό ονομάστηκε DIX Ethernet από τα αρχικά των τριών εταιριών. Αργότερα το IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) θέσπισε το ελαφρώς παραλλαγμένο πρότυπο «802.3». Επειδή το πρότυπο αυτό έγινε γρήγορα δημοφιλές, ενώ παράλληλα αναγνωρίστηκε και σαν ISO (International Organization of Standardization), είναι πλέον πολύ δύσκολο να βρεθεί προμηθευτής, κατασκευαστής ή δημοσίευμα που να μην αναφέρεται στο πρότυπο IEEE 802.3 ως Ethernet [7]. Λόγω της αδόκιμης αυτής πρακτικής ταύτισης, καθώς και της επικράτησης του IEEE 802.3, στο δοκίμιο αυτό ο όρος Ethernet θα αναφέρεται στο εν λόγω πρότυπο. Τα δίκτυα Ethernet υλοποιούνται σε τοπολογία διαύλου με ομοαξονικό καλώδιο, ή σε τοπολογία αστέρα με καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους. Σχήμα 2.6-1 Συνδεσμολογίες δικτύων Ethernet [7]. Στην τοπολογία διαύλου οι συσκευές συνδέονται σε μορφή αλυσίδας, συνδέοντας ένα καλώδιο μεταξύ δύο συνεχόμενων συσκευών. Τα καλώδια αυτά σχηματίζουν ένα μακρύ εικονικό καλώδιο που ονομάζεται κορμός (trunk)[7]. Σχήμα 2.6-2 Τρόπος δημιουργίας «κορμού» με ομοαξονικό καλώδιο [7]. Στην τοπολογία αστέρα οι συσκευές συνδέονται όλες σε μια κεντρική συσκευή που ονομάζεται hub, μέσω του οποίου διακινούνται όλα τα δεδομένα. Πολλά hubs μπορούν να συνδεθούν σε μορφή καταρράκτη για την επέκταση του δικτύου.

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 20 Τα δίκτυα Ethernet με ομοαξονικό καλώδιο μπορούν να λειτουργήσουν σε ταχύτητες μεταγωγής δεδομένων μέχρι 10Mbit/sec, ενώ με τη χρήση κατάλληλης ποιότητας καλωδίου, επιτρέπουν μήκος μεταξύ δύο συσκευών μέχρι 500m, με μέγιστο μήκος κορμού όμως τα 2500m. Αντίθετα τα δίκτυα καλωδίου συνεστραμμένου ζεύγους, που είναι πλέον και τα πιο δημοφιλή, επιτρέπουν ταχύτητες μέχρι 100Mbit/sec, περιορίζοντας όμως το μήκος του καλωδίου μεταξύ συσκευής και hub στα 100m. Βέβαια τα προβλήματα επιμήκυνσης λύνονται πολύ εύκολα με τη βοήθεια των repeaters,. Οι repeaters είναι συσκευές που όπως είναι προφανές επαναλαμβάνουν το εξασθενισμένο από την αντίσταση των καλωδίων σήμα. Σχήμα 2.6-3 Η χρήση των repeaters σε δίκτυα με ομοαξονικό καλώδιο [7]. Στην περίπτωση των καλωδίων συνεστραμμένου ζεύγους, τα hubs λειτουργούν συνήθως και ως repeaters. Σχήμα 2.6-4 Συνδεσμολογία δικτύων με καλώδιο συνεστραμμένου ζεύγους και η χρήση των hubs και ως repeaters [7].

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 21 2.7 Ethernet και βιομηχανία Από τις προδιαγραφές και την ευχρηστία σε συνδυασμό με το χαμηλό κόστος του Ethernet, γίνεται εύκολα αντιληπτό ότι τα δίκτυα Ethernet προσφέρουν υψηλές ταχύτητες και αξιοπιστία. Παράλληλα προσφέρουν κάλυψη όλης την έκταση του βιομηχανικού οργανισμού με ένα ενιαίο πλέον δίκτυο, αφού το Ethernet χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά σε δίκτυα διοικητικού επιπέδου. Το τελευταίο είναι εξαιρετικά σημαντικό, γιατί συνδέει άμεσα τα επίπεδα της διοίκησης και της παραγωγής του οργανισμού, όσον αφορά τη διακίνηση της πληροφορίας. Όλα τα παραπάνω έχουν οδηγήσει τους μεγαλύτερες βιομηχανίες στην υιοθέτηση του Ethernet στα επίπεδα της εποπτείας και του ελέγχου. Από τα μισά του 2000 ήδη η General Motors εγκατέλειψε το DeviceNet για χάρη του Ethernet [6] ενώ το Φεβρουάριο του 2002 η Shell Oil ανακοίνωσε ότι θα επενδύσει 12 εκατομμύρια δολάρια για την αναβάθμιση των αυτοματισμών της στις εγκαταστάσεις του Τέξας με νέες λύσεις βασισμένες στο βιομηχανικό Ethernet [5],για να αναφέρουμε μερικά παραδείγματα. Ακόμη σύμφωνα με μια έρευνα της Frost & Sullivan που διεξήχθη κατά το έτος 2000, το Ethernet θα καταλάβει το 23% της αγοράς της διεργασιακής παραγωγής και το 13% της παραγωγής διακριτών εργασιών μέχρι το 2006 [2]. Ακολουθώντας το ρεύμα του Ethernet, οι κατασκευαστές PLCs, που είναι και οι κατά τεκμήριον συσκευές των DCS συστημάτων, άρχισαν να κατασκευάζουν συσκευές με θύρες και λειτουργικότητα Ethernet. Ως παράδειγμα μπορούμε να αναφέρουμε το προϊόν EDAS της Texas Instruments. Παράλληλα, επειδή το κόστος αντικατάστασης των PLCs είναι μεγάλο και χρονοβόρο, έχουν εμφανιστεί στην αγορά προϊόντα Serial to Ethernet, δηλαδή συσκευές που μετατρέπουν τη σειριακή έξοδο που διαθέτουν τα παλαιότερα PLCs σε Ethernet. Οι συσκευές αυτές είναι οικονομικές και εύκολες στην εγκατάσταση, προσφέροντας λύσεις σε προβλήματα αναβάθμισης σε Ethernet. Το πρότυπο του βιομηχανικού Ethernet ονομάστηκε Ethernet/IP (όπου IP σημαίνει Industrial Protocol Βιομηχανικό πρότυπο) και είναι λειτουργικά όμοιο με το 802.3 συνεχίζοντας να υλοποιείται με συνδυασμούς κοινών προϊόντων

22 ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ Ethernet 802.3 του εμπορίου [3]. Σε επίπεδο λογισμικού όμως, το οποίο αποκλειστικά και μόνο αφορά τα συστήματα SCADA, το Ethernet/IP και το κοινό Ethernet 802.3 των PCs διαφέρει μόνο στην χρήση του πρωτοκόλλου CIP (Control and Information Protocol). Το πρωτόκολλο αυτό λειτουργεί στην κορυφή του συστήματος, «πάνω» από τα πρότυπα πρωτόκολλα TCP (Transmission Control Protocol) και UDP (User Datagram Protocol) του 802.3, ώστε να προσφέρει ένα κοινό τρόπο ανταλλαγής δεδομένων για τις εφαρμογές. Επιπλέον, το CIP βασίζεται στα πρότυπα των παλαιότερα ευρέως χρησιμοποιημένων DeviceNet και ControlNet και είναι συμβατό με αυτά. Αυτό σημαίνει ότι επιλέγοντας ένα προϊόν Ethernet/IP, επιλέγετε ταυτόχρονα και ένα προϊόν με δυνατότητες CIP, και κατ επέκτασιν με δυνατότητες DeviceNet και ControlNet [16]. Αυτό βέβαια δεν είναι περιοριστικό, καθώς η υλοποίηση ενός SCADA συστήματος μπορεί να βασιστεί εξ ολοκλήρου στα πρωτόκολλα TCP/IP και UDP, διατηρώντας απλά τη συμβατότητα με τα CIP συστήματα. Τέλος με την πρόσφατη εισαγωγή της τεχνολογίας των switches και της full duplex επικοινωνίας στα δίκτυα Ethernet, η πιθανότητα της διένεξης δεδομένων έχει πλέον θεωρητικά μηδενιστεί, προσφέροντας ασφαλή μεταγωγή δεδομένων με μηδαμινή πιθανότητα απώλειας [16]. Συμπερασματικά από τα παραπάνω μπορούμε να ασφάλεια να αποφανθούμε ότι η χρήση του Ethernet και κατ επέκτασιν των πρωτοκόλλων του, αποτελεί μονόδρομο για την υλοποίηση ενός σύγχρονου λειτουργικού και χαμηλού κόστους εποπτικού συστήματος. Για τον λόγο αυτό η εφαρμογή που αναπτύχθηκε για τις ανάγκες της μελέτης αυτής βασίστηκε αποκλειστικά σε αυτό. 2.8 Εμπορικές εφαρμογές SCADA Οι τρόποι που οι κατασκευαστές προσεγγίζουν την υλοποίηση ενός SCADA δεν είναι πάντα ίδιοι. Μερικά συστήματα ενσωματώνουν π.χ. λειτουργίες DCS ή δυνατότητα για δημιουργία πολύπλοκων στατιστικών αναφορών. Τρεις από τους σημαντικότερους κατασκευαστές τέτοιων συστημάτων είναι η Intellution, η Wonderware και η Rockwell. Ενδεικτικά αναφέρουμε ότι σε σχετική στατιστική έρευνα μεταξύ των αναγνωστών του περιοδικού Control Magazine (www.controlmag.com) για το 2002, στην κατηγορία SCADA η Intellution

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 23 συγκέντρωσε το 23% των προτιμήσεων, με την Wonderware να ακολουθεί με 14%, την Rockwell με 9%,την Honeywell με 8% και την OSI Software με 5%. [12]. Η Intellution διαχωρίζει τα προϊόντα της καταγραφής και της εποπτείας των δεδομένων, προσφέροντας ξεχωριστά τον καταγραφέα ihistorian και το ολοκληρωμένο HMI/SCADA σύστημα ifix (που όπως είναι λογικό περιέχει τον ihostorian). Σχήμα 2.8-1 Το ΗΜΙ μέρος του ifix της Intellution σε λειτουργία Ο ihistorian είναι μια εφαρμογή plant-wide,όπως τον αποκαλεί ή Intellution, δηλαδή που καλύπτει όλον τον οργανισμό, όχι τα επιμέρους διανεμημένα τμήματα ξεχωριστά. Προσφέρει καταγραφή και προβολή των δεδομένων και των γεγονότων σε σχεσιακές βάσεις δεδομένων, «ιστορική» και σε πραγματικό χρόνο προβολή των δεδομένων και παρέχει στο χρήστη τη δυνατότητα να δημιουργήσεις στατιστικές αναφορές.

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 24 Σχήμα 2.8-2 Παραγωγή γραφημάτων από τον ihostorian Ο ihistorian δεν προσφέρει ιδιότητες ελέγχου, καθώς αυτός αφήνεται εξολοκλήρου στο ifix. Το ifix όπως προαναφέραμε είναι ίσως το δημοφιλέστερο HMI/SCADA σύστημα της αγοράς. Έχει πραγματικά πολύ μεγάλες δυνατότητες προσφέροντας ένα πολύ ισχυρό HMI σχεδιαστή, και μεταξύ άλλων, ακόμα και δυνατότητα εισαγωγής κώδικα Visual Basic από τον χρήστη για ειδικό χειρισμό γεγονότων.

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 25 Σχήμα 2.8-3 Σχεδιασμός οθόνης HMI με το ifix. Παράλληλα η Intellution προσφέρει και μια καινοτομία με την δημιουργία του iclientts, το οποίο αποτελεί έναν διακομιστή εικονικών τερματικών συσκευών. Με πιο απλά λόγια, η εφαρμογή αυτή επιτρέπει σε απομακρυσμένα τερματικά να «τρέχουν» τις λειτουργίες του SCADA απευθείας πάνω στον Server, με τη βοήθεια εικονικών οθονών, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Έτσι δεν απαιτείται εγκατάσταση του λογισμικού σε κάθε τερματικό του συστήματος κάνοντας πιο εύκολη τη συντήρησή του. Παράλληλα δεν επιβαρύνεται το δίκτυο, καθώς κάθε τερματικό λαμβάνει από τον κεντρικό διακομιστή μόνο τα δεδομένα που απαιτεί κάθε φορά.

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 26 Σχήμα 2.8.1 Το iclientts της Intellution Στα ίδια περίπου πλαίσια κινείται και η Wondareware, διαχωρίζοντας όμως ακόμη παραπάνω τη γραμμή μεταξύ εποπτείας και καταγραφής δεδομένων. Με άλλα λόγια η Wondareware προσφέρει ξεχωριστά το HMI προϊόν, της το οποίο αποκαλεί InTouch, ενώ ως ξεχωριστό πακέτο προσφέρει και την βιομηχανική βάση δεδομένων InSQL Server (Industrial SQL Server), ενημερώνοντας φυσικά ότι τα δύο αυτά προϊόντα συνεργάζονται μεταξύ τους για το βέλτιστο αποτέλεσμα. O InSQL εκτός δεν αποτελεί έναν απλό καταγραφέα, όπως ο ihistorian, αλλά μια πανίσχυρη πραγματικού χρόνου βάση δεδομένων, κατά τα πρότυπα του πολύ δημοφιλούς Microsoft SQL Server. Αυτό δίνει ένα μεγάλο πλεονέκτημα στον InSQL Server, καθώς ο ίδιος προσφέρει μεγαλύτερη ευχρηστία και οικειότητα στους προγραμματιστές και τους τεχνικούς για ανάπτυξη εφαρμογών. Το InTouch με τη σειρά του παρέχει τις ίδιες βασικές λειτουργίες και δυνατότητες με το ifix, με τη σύγκριση των δύο να μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο σε πρακτικό επίπεδο. Τέλος, η πολύ γνωστή στο χώρο των αυτοματισμών, Rockwell έχει διεισδύσει και στον χώρο τον SCADA συστημάτων με ένα όμοιο με τα παραπάνω από πλευράς ιδιοτήτων πακέτο. Η λύση της Rockwell στον τομέα του HMI

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ SCADA ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ 27 ονομάζεται RSView, ενώ κυκλοφορεί ξεχωριστά ο RSBizHistorian (καταγραφέας και αναλυτής δεδομένων) και μια σειρά άλλων εργαλείων, όπως το RSTrend (δημιουργία real-time ή ιστορικών γραφημάτων) και το RSMessenger (ειδοποίηση κρίσιμων γεγονότων-alarms μέσω Η/Υ, τηλεφώνου, βομβητή, ηχοσυστήματος κτλ.)

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 29 3.1 Γενική περιγραφή Όπως προαναφέραμε και στην εισαγωγή, η εφαρμογή «SCADA» υλοποιήθηκε με τη γλώσσα προγραμματισμού Visual Basic 6, ενώ παράλληλα χρησιμοποιήθηκε η βάση δεδομένων Microsoft Access 97 για την αποθήκευση των ρυθμίσεων και των δεδομένων σχεδιασμού της εφαρμογής. Η λειτουργία της εφαρμογής, όσον αφορά τον τελικό χρήστη, μπορεί να διαιρεθεί σε δύο βασικές ενότητες τον σχεδιασμό και την εποπτεία. Κατά τον σχεδιασμό, ο χρήστης εισάγει στο σύστημα όλα τα στοιχεία εκείνα που αυτό χρειάζεται για να εκτελέσει τη διαδικασία της συλλογής των στοιχείων και της παρουσίασής τους. Τα στοιχεία αυτά είναι: Τομείς / Διεργασίες. Αποτελούν απεικόνιση του τοπολογικού διαχωρισμού του οργανισμού σε επιμέρους υποδιαιρέσεις όπως, Διευθύνσεις, Τμήματα, Μηχανές, Διεργασίες κτλ Μεταβλητές, κρίσιμες τιμές τους και αντίστοιχες ενέργειες. Οι μεταβλητές είναι το επίκεντρο της εφαρμογής. Αποτελούν απεικόνιση στη μνήμη του υπολογιστή των μεταβλητών κατάστασης του φυσικού εξοπλισμού. Με τη βοήθεια του ορισμού συμβάντων σε κρίσιμες τιμές τους, ο χρήστης μπορεί να απαιτεί από το σύστημα να τον ενημερώνει ή να προβαίνει σε ανάλογες ενέργειες ελέγχου. Ομάδες μεταβλητών. Προσφέρονται για οπτική ομαδοποίηση των μεταβλητών κατά την εποπτική διαδικασία. Θύρες επικοινωνίας. Ορισμός του τρόπου με τον οποίο το σύστημα επικοινωνεί με τον απομακρυσμένο εξοπλισμό, δηλαδή τα τερματικά (RTUs). Μια θύρα επικοινωνίας μπορεί να είναι θύρα Ethernet (TCP/IP ή UDP) ή μια σειριακή θύρα. Τερματικά (RTUs) και μορφές μηνυμάτων που αποστέλλουν. Αποτελούν ορισμό της δικτυακής τοπολογίας των απομακρυσμένων τερματικών, με τα οποία το σύστημα επικοινωνεί για την συλλογή στοιχείων και την αποστολή μηνυμάτων ελέγχου. Παράλληλα παρέχεται η δυνατότητα για καταχώρηση στο σύστημα της μορφής των μηνυμάτων δεδομένων που αποστέλλουν τα τερματικά, ώστε να γίνει η αποκωδικοποίησή τους.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 30 Εντολές ελέγχου προς τερματικά. Εντολές που μπορεί το σύστημα να στείλει στα τερματικά, είτε αυτόματα με την εκκίνησή του, είτε μετά από αίτηση του χρήστη. Συνδέσεις με εξωτερικές Βάσεις Δεδομένων. Ορίζει τις εξωτερικές βάσεις δεδομένων στις οποίες η εφαρμογή μπορεί να καταγράφει δεδομένα. Τρόποι καταγραφής στοιχείων σε εξωτερικές Β.Δ. Ορίζει τον τρόπο με τον οποίο τα δεδομένα καταγράφονται στις προαναφερθείσες ΒΔ. Ο χρήστης επιλέγει τοποθεσία (πίνακες πεδία), καθώς και τη μορφή με την οποία τα δεδομένα καταγράφονται, μέσω μαθηματικών υπολογισμών. Όλες οι παραπάνω οντότητες είναι αλληλένδετα συνδεδεμένες μεταξύ τους. Ο τρόπος με τον οποίο συνδέονται παρατίθεται σχηματικά στο Σχήμα 3.2-1. Σχήμα 3.2-1 Σχηματική αναπαράσταση των οντοτήτων της εφαρμογής.,όπου σχέσεις 1-n σημαίνουν σχέσεις ένα προς πολλά, ενώ n-n σημαίνει σχέση πολλά προς πολλά. Δηλαδή π.χ. μια μεταβλητή περιέχει πολλές κρίσιμες τιμές, ενώ μια ομάδα μεταβλητών περιέχει μια μεταβλητή. Η ροή δεδομένων στο σύστημα μπορεί να παρασταθεί γραφικά όπως στο σχήμα 3.2-2. Αφού το σύστημα αρχικοποιηθεί, δηλαδή ενεργοποιηθούν οι θύρες επικοινωνίας του, οι συνδέσεις με τις βάσεις δεδομένων και αποσταλούν τα αρχικά μηνύματα ελέγχου, το σύστημα περιμένει την άφιξη μηνυμάτων πληροφορίας από τα τερματικά.

31 ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ Σχήμα 3.1-2 Η ροή πληροφορίας στο πρόγραμμα Στη συνέχεια, αφού αναγνωριστεί ο αποστολέας, αναζητείται ο μορφή του μηνύματος, ανάμεσα σε αυτές που ο χρήστης έχει ορίσει ότι αποστέλλει το εν λόγω τερματικό. Αφού βρεθεί και η μορφή του μηνύματος, αυτό αποκωδικοποιείται, και το πρόγραμμα ενημερώνει τις τιμές των μεταβλητών που περιέχονται σε αυτό. Έπειτα, η εφαρμογή ελέγχει εάν υπάρχουν κρίσιμες τιμές, και εκτελεί τις ανάλογες ενέργειες, όπως να ενημερώσει τον χρήστη, να καταγράψει ένα μήνυμα σε μια βάση δεδομένων, ή να στείλει μια εντολή ελέγχου. Τέλος εκτελείται η καταγραφή των νέων τιμών στις εξωτερικές βάσεις δεδομένων, με τον τρόπο που όρισε ο χρήστης κατά τον σχεδιασμό. Η διαδικασία αυτή εκτελείται χωρίς παρέμβαση του χρήστη στο «φόντο» (background) της λειτουργίας του υπολογιστή. Ο τελικός χρήστης δέχεται ως αποτέλεσμα της διεργασίας αυτής τις εποπτικές λειτουργίες της εφαρμογής που

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 32 είναι ο καταγραφέας συμβάντων και η εποπτεία. Ο πρώτος αποτελεί ένα πίνακα στον οποίο καταγράφονται σε κατηγορίες τα συμβάντα σε κρίσιμες συνθήκες, ενώ με την «εποπτεία» ο χρήστης μπορεί να παρακολουθεί σε πραγματικό χρόνο τις τιμές τον μεταβλητών, είτε με τη μορφή αριθμητικών τιμών, είτε με διαγράμματα και bar graphs. Στις επόμενες παραγράφους παρατίθεται αναλυτικότερα ο τρόπος χρήσης του σχεδιασμού και των εποπτικών λειτουργιών της εφαρμογής. 3.2 Τρόπος χρήσης του σχεδιασμού Ο σχεδιασμός μπορεί να πραγματοποιηθεί από την αντίστοιχη επιλογή του βασικού μενού της εφαρμογής, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Σχήμα 3.2-1 Το μενού του σχεδιασμού Επιλέγοντας οποιαδήποτε από τις υποεπιλογές του σχεδιασμού εμφανίζεται ένας πίνακας στον οποίο προβάλλονται όλες οι εγγραφές της αντίστοιχης υποεπιλογής. Εάν για παράδειγμα επιλέξουμε «Μεταβλητές», η εφαρμογή θα εμφανίσει τον πίνακα του σχήματος 3.2-2.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 33 Σχήμα 3.2-2 Πίνακας μεταβλητών Στους πίνακες αυτούς μπορούμε να προσθέσουμε εγγραφές πιέζοντας «Προσθήκη», ή να επεξεργαστούμε μια εγγραφή, αφού την επιλέξουμε και πιέσουμε «Προσθήκη». Η επιλεγμένη εγγραφή εμφανίζεται με μπλε χρώμα, δηλαδή στο παράδειγμά μας είναι η πρώτη μεταβλητή με κωδικό «M01/A». Τέλος υπάρχει η δυνατότητα διαγραφής της επιλεγμένης εγγραφής, πιέζοντας το αντίστοιχο κουμπί. Η διαγραφή πραγματοποιείται μόνο μετά από την επιβεβαίωση του χρήστη, για αποφυγή εσφαλμένων επιλογών. Στη συνέχεια του κεφαλαίου αναλύουμε περαιτέρω την σημασία και τον τρόπο χρήσης κάθε μια από τις επιλογές του μενού σχεδιασμός. 3.2.1 Τομείς / Διεργασίες Οι οντότητες αυτές αποτελούν αναπαράσταση του φυσικού τοπολογικού σχεδιασμού του βιομηχανικού οργανισμού. Η επεξεργασία τους γίνεται από την αντίστοιχη επιλογή του μενού «Σχεδιασμός». Πιέζοντας «Προσθήκη» ή «Επεξεργασία» στον πίνακα «Τομείς / Διεργασίες» εμφανίζεται η φόρμα ορισμού των αντίστοιχων εγγραφών, η οποία απεικονίζεται στο σχήμα 3.2-3.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 34 Σχήμα 3.2-3 Φόρμα ορισμού τομέα \ διεργασίας Κάθε εγγραφή έχει έναν μοναδικό κωδικό που τη χαρακτηρίζει, και μια επεξηγηματική περιγραφή και κατηγορία. Ό κωδικός αυτός, όπως και όλοι οι κωδικοί στο σύστημα, έχει μήκος μέχρι δέκα χαρακτήρες. Οι επιλογές της κατηγορίας επεξεργάζονται από τον αντίστοιχο πίνακα, οποίος εμφανίζεται πιέζοντας το εικονίδιο με το φάκελο στα δεξιά της κατηγορίας, είτε από την επιλογή «Κατηγορίες Τομέων \ Διεργασιών» του μενού «Πίνακες» της βασικής φόρμας. Επιπλέον, ορίζεται για κάθε εγγραφή η πατρική της, δηλαδή αυτήν στην οποία υπάγεται φυσικά. Για παράδειγμα στην εικόνα 3.2-3, η εγγραφή μηχανή «Μ01» ανήκει στον τομέα «Τ01». Τέλος κάθε Τομές / Διεργασία περιέχει ένα σύνολο μεταβλητών, τις οποίες ο χρήστης προσθέτει, διαγράφει και επεξεργάζεται με τη βοήθεια των αντίστοιχων επιλογών στα δεξιά του πίνακα των μεταβλητών. 3.2.2 Μεταβλητές Οι μεταβλητές είναι το επίκεντρο της εφαρμογής. Αποτελούν, όπως είναι προφανές, απεικόνιση στη μνήμη του υπολογιστή των αντίστοιχων τιμών που

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 35 μετρήθηκαν από τις απομακρυσμένες συσκευές και αποστάλησαν από αυτές στο σύστημα. Η επεξεργασία και προσθαφαίρεση των μεταβλητών πραγαμτοποιείται, όπως είδαμε, είτε από την φόρμα ορισμού του «πατρικού» τους τομέα \ διεργασίας είτε από την επιλογή «Μεταβλητές» του μενού «Σχεδιασμός». Αυτό συμβαίνει καθότι μπορεί να υπάρξουν εικονικές (ή και πραγματικές) μεταβλητές που δεν υπάγονται σε κάποιον τομέα, αλλά και για την μεγαλύτερη ευκολία του χρήστη στην εύρεση και την επεξεργασία τους. Πιέζοντας «Προσθήκη» ή «Επεξεργασία» στον πίνακα των μεταβλητών είτε της επιλογής «Μεταβλητές» του μενού, είτε αυτόν που εμφανίζεται στη φόρμα ορισμού των τομέων \ διεργασιών, εμφανίζεται η αντίστοιχη φόρμα ορισμού των μεταβλητών. Η φόρμα αυτή φαίνεται στο σχήμα 3.2-4. Σχήμα 3.2-4 Φόρμα ορισμού μεταβλητής

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 36 Όπως και στους τομείς, κάθε μεταβλητή έχει ένα μοναδικό, μήκους ως δέκα χαρακτήρων κωδικό που την χαρακτηρίζει ενώ υπάρχει και η επεξηγηματική περιγραφή. Υπάρχει ακόμη η δυνατότητα επιλογής του τύπου (αναλογική / ψηφιακή), του τύπου δεδομένων (ακέραιος, δεκαδικός, ημερομηνία \ ώρα, bit, κείμενο) και της ομάδας μετρήσεως. Όπως και στις κατηγορίες των τομέων, οι μονάδες μετρήσεως μπορούν να επεξεργαστούν είτε πιέζοντας το εικονίδιο με το φάκελο, είτε από την επιλογή «Μονάδες Μετρήσεως» του μενού «Πίνακες» της βασικής φόρμας. Οι επόμενες πέντε επιλογές αφορούν την εποπτική λειτουργία του συστήματος. Πιο αναλυτικά, ο «μέγιστος αριθμός αποθηκευμένων παρελθουσών τιμών» ορίζει το πλήθος παρελθουσών τιμών της μεταβλητής που αποθηκεύει και διατηρεί στη μνήμη του το σύστημα κατά τη λειτουργία του. Οι τιμές αυτές, όπως και οι τιμές των παραμέτρων κανονική, αρχική, μέγιστη και ελάχιστη τιμή, χρησιμοποιούνται για την παραγωγή διαγραμμάτων, όπως θα δούμε στη συνέχεια στην παράγραφο που αναλύει την εποπτική διαδικασία. Ακόμη, η επιλογή «Τομέας \ Διεργασία» ορίζει τον τομέα ή την διεργασία στην οποία η μεταβλητή υπάγεται φυσικά. Η επιλογή αυτή δεν είναι ορατή όταν η μεταβλητή ορίζεται μέσω της φόρμας ορισμού τομέα \ διεργασίας, για προφανείς λόγους. Τέλος στον πίνακα που φαίνεται στο κάτω μέρος της φόρμας ορίζονται τα συμβάντα σε κρίσιμες τιμές της μεταβλητής. Πιέζοντας «Προσθήκη» ή «Επεξεργασία» εμφανίζεται η φόρμα ορισμού συμβάντων κρίσιμου σημείου, η οποία φαίνεται στο σχήμα 3.2-5.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 37 Σχήμα 3.2-5 Φόρμα ορισμού συμβάντος κρίσιμου σημείου μεταβλητής Κάθε συμβάν έχει έναν κωδικό, μοναδικό ανά μεταβλητή, και μια περιγραφή. Παράλληλα επιλέγεται η συνθήκη ορισμού του συμβάντος (μικρότερο από <Τιμή 1>, μεγαλύτερο από <Τιμή 1>, ανάμεσα σε <Τιμή 1> και <Τιμή 2>) και οι αντίστοιχες τιμές συγκρίσεως «Τιμή 1» και «Τιμή 2». Τα επόμενα πεδία αφορούν την εποπτική λειτουργία της εφαρμογής. Πιο συγκεκριμένα υπάρχει η κατηγορία συμβάντος, της οποίας οι επιλογές επεξεργάζονται είτε από το εικονίδιο με το φάκελο είτε από την αντίστοιχη επιλογή του μενού «Πίνακες». Η κατηγορία συμβάντος δεν έχει απλά πληροφοριακό χαρακτήρα αλλά συσχετίζεται με τον καταγραφέα συμβάντων, στον οποίο εμφανίζονται ανά την εν λόγω κατηγορία, όλα τα συμβάντα που προκύπτουν κατά τη λειτουργία του προγράμματος, εφόσον αυτά έχουν ενεργοποιημένη την επιλογή «Εμφάνιση στον καταγραφέα συμβάντων». Δηλαδή, στο παράδειγμα του σχήματος 3.2-5, εάν η τιμή της υπό επεξεργασία μεταβλητής πάρει τιμή μικρότερη του 6, τότε το συμβάν αυτό θα εμφανιστεί στον καταγραφέα συμβάντων.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 38 Η επιλογή «Εμφάνιση κάθε φορά που ικανοποιείται η συνθήκη» προσφέρει δυνατότητα καταγραφής του συμβάντος κάθε φορά που η συνθήκη του ικανοποιείται ή, στην αντίθετη περίπτωση, μόνο όταν η κατάσταση της συνθήκης αλλάζει ανάμεσα σε αληθή και ψευδή. Για παράδειγμα, μπορεί να θέλουμε να ειδοποιούμαστε κάθε φορά που ένα ρεύμα πέφτει κάτω από μια στάθμη, όπως στο σχήμα 3.2-5, αλλά μπορεί να απαιτείται η ενημέρωση του χρήστη μόνο στην περίπτωση που ένας λαμπτήρας ανάβει, και όχι κάθε φορά που η μεταβλητή κατάστασης του έχει τιμή 1. Επιπλέον η επιλογή χρώματος φόντου εμφανίζει την εγγραφή στην εποπτεία ή τον καταγραφέα συμβάντων με το επιλεχθέν χρώμα χάριν ευκολίας οπτικής αναγνώρισης από τον χρήστη. Στο κάτω μέρος της φόρμας εμφανίζεται ο πίνακας με τις ενέργειες που εκτελεί η εφαρμογή αυτόματα όταν ικανοποιείται η συνθήκη του συμβάντος. Πιέζοντας και πάλι «Προσθήκη» ή «Επεξεργασία» εμφανίζεται η φόρμα ορισμού ενέργειας σε κρίσιμη τιμή μεταβλητής, η οποία παρουσιάζεται στο σχήμα 3.2-6. Σχήμα 3.2-6 Φόρμα ορισμού ενέργειες σε κρίσιμη τιμή Ο χρήστης μπορεί να επιλέξει μεταξύ ενεργειών: προβολή μηνύματος στην οθόνη, αποστολή μηνύματος σε τερματικό και καταγραφή τιμής σε Βάση Δεδομένων. Το μήνυμα που εμφανίζεται, αποστέλλεται ή καταγράφεται είναι το αποτέλεσμα της φόρμουλας του πεδίου «Μήνυμα». Τα πεδία τύπου φόρμουλα που

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 39 εμφανίζονται και σε άλλα σημεία της εφαρμογής, είναι πεδία με πράξεις που εκτελούνται από τη «μηχανή» της Microsoft Access ως SQL (Script Query Language) ή από την «μηχανή» Βάσης Δεδομένων που επιλέγεται στο αντίστοιχο πεδίο στην περίπτωση που η ενέργεια που επιλέγεται είναι η καταγραφή σε Βάση Δεδομένων. Η εφαρμογή δίνει επιπλέον τη δυνατότητα στο χρήστη να εισάγει ως παραμέτρους στην φόρμουλα τρέχουσες τιμές των μεταβλητών του συστήματος με τις εξής μορφές: [@ΚΩΔΙΚΟΣ.Value(x)] ή [@ΚΩΔΙΚΟΣ(x)] Επιστρέφει την x-οστή τιμή της μεταβλητής (όπου 0 η πιο πρόσφατη τιμή). [@ΚΩΔΙΚΟΣ.Time(x)] Επιστρέφει τον χρόνο καταγραφής της x-οστής τιμή της μεταβλητής. [@ΚΩΔΙΚΟΣ.Terminal(x)] Επιστρέφει το τερματικό που απέστειλε την x-οστή τιμή της μεταβλητής. [@ΚΩΔΙΚΟΣ.Sector] Επιστρέφει τον κωδικό του τομέα ή της διεργασίας που ανήκει η μεταβλητή. Προφανώς, στον τύπο, ο ΚΩΔΙΚΟΣ αναφέρεται στον κωδικό της ζητούμενης μεταβλητής. Ακόμη το x δεν πρέπει να είναι μεγαλύτερο από τον μέγιστο αριθμό αποθηκευμένων παρελθουσών τιμών της μεταβλητής. Επίσης το x μπορεί να παραληφθεί, οπότε η εφαρμογή επιστρέφει την πιο πρόσφατη τιμή της μεταβλητής. Επιπλέον ο χρήστης πρέπει να δώσει προσοχή στο διαχωρισμό μικρών κεφαλαίων και ελληνικών λατινικών χαρακτήρων του κωδικού της μεταβλητής. Τέλος η εφαρμογή δίνει τη δυνατότητα στο χρήστη να ελέγξει την ορθότητα της φόρμουλας που πληκτρολόγησε πιέζοντας το αντίστοιχο κουμπί («Έλεγχος φόρμουλας»). Όταν η επιλεγμένη ενέργεια είναι η καταγραφή σε ΒΔ δίνεται η δυνατότητα να εκτελεστεί το κείμενο της φόρμουλας ως SQL (χωρίς να προστεθεί το SELECT AS ), σε περίπτωση που η πράξη που εκτελείται είναι π.χ. μια Stored Procedure ή κάποιου άλλου είδους δέσμη ενεργειών της ΒΔ. Εάν η επιλογή

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 40 «Εκτέλεση χωρίς αποθήκευση» δεν ενεργοποιηθεί (και πάντα για την περίπτωση που η επιλεγμένη ενέργεια είναι η καταγραφή σε ΒΔ) το αποτέλεσμα της φόρμουλας αποθηκεύεται στο πεδίο του πίνακα της ΒΔ που επιλέγει ο χρήστης. Τέλος στην περίπτωση που η επιλεγμένη ενέργεια είναι η «αποστολή μηνύματος σε τερματικό» το αποτέλεσμα της φόρμουλας αποστέλλεται στο τερματικό που ορίζει το αντίστοιχο πεδίο. 3.2.3 Ομάδες μεταβλητών Με τη βοήθεια των Ομάδων Μεταβλητών, η εφαρμογή δίνει τη δυνατότητα στο χρήστη να ομαδοποιήσει της υπάρχουσες μεταβλητές του συστήματος με όποιον τρόπο επιθυμεί, ανεξάρτητα με την φυσική τους τοποθεσία. Επιπλέον κάθε ομάδα τοποθετείται εικονικά σε κάποιον τομέα ή διεργασία, επιτρέποντας στο χρήστη να παρακολουθεί στην ίδια οθόνη π.χ. μερικές μεταβλητές από μια διεργασία ή ακόμη και μεταβλητές από διαφορετικές διεργασίες. Σχήμα 3.2-7 Φόρμα ορισμού ομάδας μεταβλητών Κάθε ομάδα ορίζεται από έναν μοναδικό κωδικό. Παράλληλα υπάρχει και μια επεξηγηματική περιγραφή, καθώς και η δυνατότητα να επιλεχθεί ο εικονικός

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 41 πατρικός τομέας ή διεργασία. Τέλος στο κάτω μέρος της φόρμας εμφανίζεται ο πίνακας με τις μεταβλητές της ομάδας, από όπου μπορούμε να προσθαφαιρέσουμε μεταβλητές στην ομάδα. 3.2.4 Θύρες επικοινωνίας Οι θύρες επικοινωνίας ορίζουν τις θύρες εισόδου και εξόδου πληροφοριών στο σύστημα. Όπως είναι προφανές και από τον τίτλο της εργασίας, οι θύρες επικοινωνίας αποτελούν θύρες του δικτύου Ethernet. Τα πρωτόκολλα που υποστηρίζονται από την εφαρμογή είναι τα πρότυπα TCP/IP και UDP. Παράλληλα, θεωρήθηκε να σωστό, πέρα από τα προαναφερθέντα, να δίνεται η δυνατότητα στο χρήστη να χρησιμοποιεί και τις σειριακές θύρες ως θύρες επικοινωνίας, καθώς αυτές αποτελούν και τον απλούστερο τρόπο επικοινωνίας μεταξύ συσκευών και χρησιμοποιούνται σε όλα τα παρόμοια συστήματα. Σχήμα 3.2-8 Φόρμα ορισμού θύρας επικοινωνίας

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 42 Μια θύρα ορίζεται από τον μοναδικό κωδικό της, των τύπο της (TCP/IP, UDP,Serial) και τον αριθμό της θύρας. Στην περίπτωση των θυρών TCP και UDP, η θύρα μπορεί να είναι οποιαδήποτε τιμή από 0 65535 (αρκεί να ο χρήστης να σιγουρευτεί ότι καμία άλλη εφαρμογή δεν χρησιμοποιεί την ίδια θύρα). Στην περίπτωση της σειριακής θύρας οι τιμές είναι 1-16 ανάλογα με τις θύρες που διαθέτει το σύστημα. Παράλληλα, στην τελευταία περίπτωση ορίζονται και οι παράμετροι της θύρας (baud rate, parity, data bits, stop bits). Μία θύρα μπορεί να είναι αφοσιωμένη σε ένα τερματικό. Όταν συμβαίνει αυτό το σύστημα γνωρίζει ότι οποιαδήποτε πληροφορία λαμβάνεται από την θύρα αυτή προέρχεται από το συγκεκριμένο τερματικό. Έτσι το σύστημα δεν χρειάζεται να αναγνωρίσει το τερματικό προέλευσης με άλλον τρόπο, πράγμα το οποίο βελτιώνει την απόκριση του συστήματος (όπως θα δούμε στο κεφάλαιο που αναφέρεται στα τερματικά, η αναγνώριση του τερματικού προέλευσης είναι υποχρεωτική για την ανάλυση της εισερχόμενης πληροφορίας). Για αυτό, είναι καλό να αφοσιώνεται μια θύρα σε κάθε τερματικό, όταν αυτό είναι δυνατό. Η ανάθεση αυτή είναι αδύνατη όταν πρόκειται για την χρήση μιας σειριακής θύρας με περισσότερες από δύο τερματικές συσκευές, ή όταν τα μηνύματα πολλαπλών τερματικών καταφθάνουν στο σύστημα μέσω κάποιου δρομολογητή, οπότε η διεύθυνση αποστολή τους φαίνεται κοινή από την πλευρά του συστήματος. Στην περίπτωση που συμβαίνει κάτι τέτοιο, η αναγνώριση του αποστολέα μπορεί να γίνει μόνο από την αποστολή σχετικής πληροφορίας στα μηνύματα που αποστέλλει. Για να γίνει η αναγνώριση, ο χρήστης πρέπει να καταχωρήσει το σημείο έναρξης και το μήκος του αναγνωριστικού του τερματικού-αποστολέα στα μηνύματα που αποστέλλει, στα αντίστοιχα πεδία. Στη συνέχεια, με τη βοήθεια του σχετικού πίνακα και πεδίων, ο χρήστης καταχωρεί τις αντιστοιχήσεις των αναγνωριστικών όπως αυτά εμφανίζονται στα μηνύματα, με τα σχετικά τερματικά. Τέλος, εάν κάποια πλην τον δηλωμένων ή και όλα από τα αναγνωριστικά εμφανίζονται στα μηνύματα με αυτούσια τη μορφή του κωδικού των αντίστοιχων τερματικών, ο χρήστης ενεργοποιεί την σχετική επιλογή, η οποία εμφανίζεται ακριβώς κάτω από τον πίνακα των αντιστοιχήσεων.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 43 3.2.5 Τερματικά Τα τερματικά απεικονίζουν τις απομακρυσμένες τερματικές συσκευές (RTUs) οι οποίες τροφοδοτούν το σύστημα με πληροφορίες, και στις οποίες η εφαρμογή αποστέλλει τα μηνύματα ελέγχου. Σχήμα 3.2-9 Φόρμα ορισμού τερματικού Όπως και οι άλλες οντότητες, τα τερματικά ορίζονται από έναν μοναδικό κωδικό, ενώ υπάρχει και η απαραίτητη επεξηγηματική περιγραφή. Στη συνέχεια επιλέγεται η θύρα με την οποία επικοινωνεί το τερματικό, καθώς και η διεύθυνση και η θύρα του. Για να είναι δυνατή η επικοινωνία μεταξύ θύρας και τερματικού πρέπει να είναι όμοια, δηλαδή είτε TCP/IP ή UDP ή σειριακή. Εάν επιλεχθεί μια θύρα επικοινωνίας που είναι σειριακή, τότε η διεύθυνση και η θύρα του τερματικού δεν έχουν όπως είναι προφανές νόημα.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 44 Η επιλογή της αφοσιωμένης θύρας έχει ίδιο νόημα με την ομώνυμη επιλογή στη φόρμα ορισμού των θυρών επικοινωνίας, με τη διαφορά ότι η πρώτη αναφέρεται στην διεύθυνση / θύρα του τερματικού στο δίκτυο. Η επιλογή αυτή έχει σημασία όταν μια θύρα επικοινωνίας δεν είναι αφοσιωμένη και λαμβάνει μηνύματα από πολλά τερματικά. Όταν συμβαίνει αυτό, ένα τερματικό μπορεί να αναγνωριστεί από την διεύθυνση αποστολής του, μόνο όταν αυτή είναι αφοσιωμένη, όταν δηλαδή η εν λόγω επιλογή είναι ενεργοποιημένη. 3.2-10 Φόρμα ορισμού μηνύματος Κάθε τερματικό αποστέλλει στο σύστημα ένα ή περισσότερα μηνύματα, τα οποία περιέχουν πληροφορίες για τις νεότερες τιμές των μεταβλητών που

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 45 μετρήθηκαν από τον απομακρυσμένο εξοπλισμό. Για να μπορεί η εφαρμογή να αποκωδικοποιήσει τα μηνύματα αυτά πρέπει να γνωρίζει τη μορφή τους. Για τον λόγο αυτό, για κάθε τερματικό ορίζονται οι μορφές των μηνυμάτων που αποστέλλει. Εάν το τερματικό αποστέλλει περισσότερα από ένα μηνύματα, για να διαφοροποιηθούν αυτά μεταξύ τους πρέπει προφανώς να περιέχουν κάποιο αναγνωριστικό. Η θέση έναρξης και το μήκος του αναγνωριστικού αυτού ορίζονται αντίστοιχα στα πεδία «Σημείο έναρξης αναγνωριστικού μηνύματος» και «μήκος». Στον πίνακα «Ορισμός μηνυμάτων» που ακολουθεί εμφανίζονται όλα τα εν λόγω μηνύματα, τα οποία ο χρήστης μπορεί να επεξεργαστεί με τα κουμπιά στα δεξιά του. Πιέζοντας «Προσθήκη» ή «Επεξεργασία», εμφανίζεται η φόρμα ορισμού μηνύματος, όπως αυτή παρουσιάζεται στη σχήμα 3.2-10. Για κάθε μήνυμα ορίζεται το αναγνωριστικό του, η περιγραφή του, και τύπος του. Επίσης επιλέγεται από το χρήστη εάν το μήνυμα θα περιέχει κοινό χρόνο καταγραφής για όλες τις μεταβλητές του, ή αν κάποιες από αυτές φέρουν το δικό τους. Τέλος δηλώνεται το σημείο έναρξης και το μήκος του χρόνου καταγραφής στο μήνυμα. Όλοι οι χρόνοι καταγραφής πρέπει να έχουν μορφή αναγνωρίσιμη από την Visual Basic. Ένα μήνυμα μπορεί να είναι στατικά καθορισμένο ή δυναμικά καθορισμένο. Τα στατικά καθορισμένα μηνύματα έχουν σταθερό μήκος και προκαθορισμένο αριθμό μεταβλητών. Οι μεταβλητές που περιέχει το μήνυμα παρουσιάζονται στον πίνακα «Ορισμός στατικά καθορισμένου μηνύματος» και επεξεργάζονται από τα κουμπιά στα δεξιά του. Πιέζοντας «Προσθήκη» ή «Επεξεργασία» η εφαρμογή εμφανίζει την φόρμα ορισμού περιεχόμενης σε μήνυμα μεταβλητής, όπως αυτή παρουσιάζεται στο παρακάτω σχήμα. Σχήμα 3.2-11 Φόρμα ορισμού περιεχόμενης σε μήνυμα μεταβλητής

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 46 Στην φόρμα αυτή επιλέγεται αρχικά η μεταβλητή αναφοράς, ενώ στη συνέχεια ορίζεται το σημείο έναρξης και το μήκος του τμήματος του μηνύματος που περιέχει την τιμήν της μεταβλητής καθώς και οι αντίστοιχες παράμετροι για τον χρόνο καταγραφής της τιμής αυτής. Εάν ο χρήστης ενεργοποιήσει την επιλογή «Χρήση κοινού χρόνου καταγραφής του μηνύματος» τότε, όπως είναι προφανές, ο χρόνος καταγραφής της μεταβλητής λαμβάνεται από τον κοινό χρόνο καταγραφής, όπως αυτός ορίζεται στο μήνυμα. Εάν η προηγούμενη επιλογή δεν ενεργοποιηθεί και ο χρήστης δεν δηλώσει σημείο έναρξης για τον χρόνο καταγραφής, το σύστημα λαμβάνει ως χρόνο καταγραφής τον χρόνο που το μήνυμα ελήφθη. Τα δυναμικά καθορισμένα μηνύματα είναι μηνύματα που δεν περιέχουν σταθερό αριθμό και διάταξη μεταβλητών. Ένα τέτοιο μήνυμα χωρίζεται σε ισομήκη υπομηνύματα, κάθε ένα από τα οποία περιέχει πληροφορίες για μια μεταβλητή. Οι πληροφορίες που περιέχονται είναι το αναγνωριστικό της μεταβλητής, η τιμή και ο χρόνος καταγραφής της καθώς και η επιλογή για το αν ο τελευταίος θα λαμβάνεται από τον κοινό του μηνύματος (για τις παραμέτρους αυτούς ισχύει ότι και για τα στατικά καθορισμένα μηνύματα). Τέλος ο χρήστης ορίζει το σημείο έναρξης του πρώτου υπομηνύματος στο μήνυμα, όπως και το μήκος κάθε υπομηνύματος. Για να μην επιβαρύνεται η τηλεπικοινωνιακή κίνηση του δικτύου, καλό είναι η μεταβλητές στα δυναμικά καθορισμένα μηνύματα να ορίζονται με σύντομα αναγνωριστικά, ακόμα και ενός χαρακτήρα όταν αυτό είναι δυνατό. Οι αντιστοίχιση των αναγνωριστικών γίνεται με τη βοήθεια του πίνακα «Αντιστοίχιση αναγνωριστικών - κωδικών μεταβλητών σε δυναμικά καθορισμένο μήνυμα» και των κουμπιών στα δεξιά του. 3.2.6 Εντολές προς τερματικά Οι εντολές προς τερματικά αποτελούν μηνύματα ελέγχου τα οποία μπορούν να αποστέλλονται από το σύστημα είτε αυτόματα κατά την έναρξή του, είτε κατά απαίτησιν του χρήστη.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 47 Σχήμα 3.2-12 Ο πίνακας εντολών προς τερματικά Η αποστολή ενός μηνύματος από τον χρήστη γίνεται πιέζοντας το εικονίδιο «Αποστολή», αφού επιλεχθεί το επιθυμητό μήνυμα. Πιέζοντας «Προσθήκη» ή «Επεξεργασία» εμφανίζεται η φόρμα ορισμού μηνύματος προς τερματικό. Σχήμα 3.2-13 Η φόρμα ορισμού εντολής προς τερματικό Ένα μήνυμα ορίζεται από έναν μοναδικό κωδικό, μια περιγραφή, το προς αποστολή μήνυμα και το τερματικό που θα το λάβει, ενώ τέλος επιλέγεται εάν το μήνυμα αυτό θα αποστέλλεται κατά την έναρξη λειτουργίας της εφαρμογής. Το

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 48 πεδίο «μήνυμα» είναι τύπου φόρμουλα, όπως το αντίστοιχο πεδίο στον ορισμό ενεργειών σε κρίσιμες τιμές μεταβλητών. Παρατηρούμε ότι στο παράδειγμα το σχήματος το «CONNECT» (που είναι και το επιθυμητό προς αποστολή μήνυμα) πληκτρολογείται μέσα σε εισαγωγικά ώστε να δηλωθεί στην Access ότι πρόκειται για αλφαριθμητικό, και όχι για πεδίο ή παράμετρο. 3.2.7 Συνδέσεις με ΒΔ Οι συνδέσεις με ΒΔ ορίζουν τις εξωτερικές βάσεις δεδομένων στις οποίες η εφαρμογή έχει πρόσβαση για καταγραφή. Σχήμα 3.2-14 Φόρμα ορισμού σύνδεσης με Βάση Δεδομένων Κάθε σύνδεση χαρακτηρίζεται από ένα μοναδικό κωδικό, μια περιγραφή και το κείμενο σύνδεσης. Το κείμενο σύνδεσης μπορεί να πληκτρολογηθεί ή να δημιουργηθεί αυτόματα με τη βοήθεια της επιλογής «Κείμενο σύνδεσης» στα αριστερά του πλαισίου κειμένου. Επιπλέον, επειδή κάθε βάση δεδομένων περιμένει τις τιμές των πεδίων ημερομηνίας / ώρας με διαφορετική μορφή, η εφαρμογή δίνει στο χρήστη τη δυνατότητα να την εισάγει στο σχετικό πεδίο. Η μορφή διέπεται από τους κανόνες μορφοποίησης κειμένου της Visual Basic. Ενδεικτικά αναφέρουμε τις μορφές μορφοποίησης των Microsoft SQL Server και

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 49 MySQL Server, που είναι mm/dd/yyyy hh:nn:ss και yyyy-mm-dd hh:nn:ss. H προεπιλεγμένη μορφή είναι dd/mm/yyyy hh:nn:ss. Από την πλευρά του προγραμματιστή, ο τρόπος προσπέλασης είναι κοινός για όλες της βάσεις δεδομένων, καθώς γίνεται χρήση των βιβλιοθηκών του Microsoft ADO (Active Data Objects) που παρέχει πρόσβαση σε όλες τις βάσεις δεδομένων που διαθέτουν οδηγούς OLE DB. Ο προγραμματιστής χρησιμοποιεί δηλαδή τον ίδιο ακριβώς κώδικα για να δημιουργήσει εγγραφές σε οποιαδήποτε βάση. Στη συνέχεια ο οδηγός OLE DB της κάθε βάσης δεδομένων (που σημειωτέον παρέχεται από τον κατασκευαστή της), αναλαμβάνει να «μεταφράσει» και να εκτελέσει των κώδικα όπως τον απαιτεί η βάση αυτή. Παράλληλα, με τη χρήση του οδηγού OLE DB για ODBC που παρέχει η Microsoft μαζί με το ADO, παρέχεται πρόσβαση σε ΒΔ που υποστηρίζουν πρόσβαση μέσω του ODBC. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται η ασφαλής πρόσβαση σε όλες τις δημοφιλείς βάσεις δεδομένων, όπως Microsoft SQL Server, Oracle, MySQL, Microsoft Access κτλ., καθώς όλες παρέχουν οδηγούς OLE DB ή ODBC, ενώ οι περισσότερες από αυτές (και όλες οι προαναφερθείσες) υποστηρίζουν και τους δύο αυτούς τρόπους διασύνδεσης 3.2.8 Τρόποι καταγραφής σε ΒΔ Με τη βοήθεια της λειτουργίας αυτής, ο χρήστης επιλέγει τον τρόπο με τον οποίο η εφαρμογή δημιουργεί εγγραφές στις εξωτερικές Βάσεις Δεδομένων που αναλύθηκαν στην προηγούμενη παράγραφο.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 50 Σχήμα 3.2-15 Φόρμα ορισμού καταγραφής σε ΒΔ Κάθε καταγραφή ορίζεται από έναν μοναδικό κωδικό και μια περιγραφή. Κατόπιν επιλέγεται η επιθυμητή βάση δεδομένων. Η εφαρμογή αναλαμβάνει να «γεμίσει» το πεδίο επιλογής «Πίνακας» με όλους τους πίνακες (ή τα ερωτήματα) της επιλεγμένης βάσης δεδομένων. Επιπλέον υπάρχει η επιλογή για δημιουργία εγγραφής μόνο όταν αλλάξει τουλάχιστον μια από τις προς αποθήκευσιν μεταβλητές, καθώς και η επιλογή του ελάχιστου μεσοδιαστήματος μεταξύ εγγραφών. Ο ορισμός του τρόπου καταγραφής ολοκληρώνεται με την επιλογή των μεταβλητών προς αποθήκευση και την αντιστοίχισή τους με τα πεδία του επιλεγμένου πίνακα. Οι αντιστοιχίσεις αυτές παρουσιάζονται στον πίνακα «Αντιστοίχιση πεδίων μεταβλητών», και η επεξεργασία τους γίνεται με τα κουμπιά στα δεξιά του πίνακα αυτού. Πιέζοντας «Προσθήκη» ή «Επεξεργασία» εμφανίζεται η φόρμα αντιστοίχισης πεδίου ΒΔ με μεταβλητή.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 51 Σχήμα 3.2-16 Φόρμα αντιστοίχισης πεδίου ΒΔ με μεταβλητή Για κάθε πεδίο του επιλεγμένου πίνακα επιλέγεται μια μεταβλητή και η πληροφορία της μεταβλητής που θα αποθηκευθεί στο πεδίο αυτό. Η πληροφορία μπορεί να είναι η τιμής της μεταβλητής (η πιο πρόσφατη), ο χρόνος καταγραφής της, το τερματικό αποστολής, ο τομέας / διεργασία που ανήκει η μεταβλητή ή το αποτέλεσμα μιας φόρμουλας η οποία καταχωρείται στο αντίστοιχο πλαίσιο κειμένου. Για τη φόρμουλα ισχύουν όλα όσα αναφέρθηκαν για την αντίστοιχη ιδιότητα των ενεργειών σε συμβάντα κρίσιμων τιμών μεταβλητών. 3.3 Τρόπος χρήσης της εποπτείας Η εποπτική λειτουργία της εφαρμογής παρέχει όπως προαναφέραμε δύο βασικές ιδιότητές της, τον καταγραφέα συμβάντων και την εποπτεία. Οι ιδιότητες αυτές καλούνται από τις ομότιτλες επιλογές του μενού SCADA της βασικής φόρμας της εφαρμογής. Η λειτουργία και ο τρόπος χρήσης τους αναλύονται ξεχωριστά στις επόμενες παραγράφους. 3.3.1 Καταγραφέας συμβάντων Ο καταγραφέας συμβάντων καταγράφει και εμφανίζει όλα τα συμβάντα σε κρίσιμες τιμές μεταβλητών, όπως αυτά ορίστηκαν στο αντίστοιχο σχεδιαστικό

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 52 μέρος της εφαρμογής. Οι εγγραφές του καταγραφέα συμβάντων ενημερώνονται σε πραγματικό χρόνο, μόλις δηλαδή ένα συμβάν εντοπιστεί από το σύστημα. Τα συμβάντα εμφανίζονται υπό την επιλεγμένη κατηγορία, ενώ υπάρχει και η κατηγορία «Όλα» στην οποία εμφανίζονται ακόμη και τα συμβάντα στα οποία δεν δηλώθηκε κάποια κατηγορία κατά τον σχεδιασμό. Σχήμα 3.3-1 Ο καταγραφέας συμβάντων Οι εγγραφές εμφανίζονται με χρονική ταξινόμηση, με το πιο πρόσφατο να βρίσκεται πιο ψηλά στον κατάλογο. Για κάθε συμβάν υπάρχει ο χρόνος που ελήφθη από το σύστημα, η αντίστοιχη μεταβλητή και η τιμή της, ο κωδικός του συμβάντος, καθώς και το τερματικό το οποίο έστειλε την πληροφορία, και τομέας / διεργασία στον οποίο ανήκει η εν λόγω μεταβλητή. 3.3.2 Εποπτεία Με τη βοήθεια της εποπτείας ο χρήστης μπορεί να παρακολουθεί σε πραγματικό χρόνο την πορεία μιας ή πολλών μεταβλητών, με τη μορφή τιμών, διαγραμμάτων η bar graphs. Στα αριστερά του παραθύρου εποπτείας βρίσκεται το «δέντρο» του οργανισμού όπου εμφανίζονται όπως ορίστηκαν τοπολογικά στο σχεδιασμό όλοι οι τομείς / διεργασίες και οι μεταβλητές τους. Παράλληλα εμφανίζονται και οι εικονικές ομάδες μεταβλητών. Ο τρόπος παρουσίασης διαφέρει μεταξύ μεταβλητών και τομέων( ή ομάδων μεταβλητών). Στην πρώτη περίπτωση η εφαρμογή δίνει στο χρήστη τη

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 53 δυνατότητα να παρακολουθήσει την πορεία της επιλεγμένης μεταβλητής είτε μέσω των αποθηκευμένων τιμών της, είτε μέσω διαγράμματος ως προς τον χρόνο καταγραφής, όπως φαίνεται στα σχήματα 3.3-2 και 3.3-3. Στην πρώτη περίπτωση, οι τιμές που αποτελούν κρίσιμα σημεία τονίζονται με το αντίστοιχο χρώμα που επιλέχθηκε από τον χρήστη κατά τον σχεδιασμό. Σχήμα 3.3-2 Εποπτεία τιμών μεταβλητής Σχήμα 3.3-3 Εποπτεία μεταβλητής με χρονικό διάγραμμα τιμών Εάν επιλεχθεί ένας τομέας / διεργασία ή μια ομάδα μεταβλητών για εποπτεία, τότε η εφαρμογή προβάλει τις τιμές των επιλεγμένων από το δέντρο

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 54 μεταβλητών, είτε σε μορφή πίνακα τιμών, είτε με τη μορφή χρονικών διαγραμμάτων είτε ως bar graphs. Εδώ φαίνεται και η λειτουργικότητα των ομάδων μεταβλητών, καθώς μια ομάδα επιτρέπει την ταυτόχρονη προβολή μεταβλητών από διαφορετικούς τομείς ή διεργασίες, ή ένα μέρος του συνόλου των μεταβλητών τους διαιρώντας π.χ. έναν τομέα σε επιμέρους υπό εποπτεία τμήματα. Οι τρεις αυτές μορφές απεικόνισης παρουσιάζονται στο σχήματα 3.3-4, 3.3-5 και 3.3-6. Σχήμα 3.3-4 Εποπτεία τιμών διεργασίας Σχήμα 3.3-4 Γραφική εποπτεία μεταβλητών διεργασίας

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΟΥ ΥΛΟΠΟΙΗΘΕΝΤΟΣ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ 55 Σχήμα 3.3-5 Απεικόνιση μεταβλητών διεργασίας με τη μορφή bar graphs. 3.3 Επισημάνσεις Στην συνέχεια παραθέτουμε μερικές γενικές επισημάνσεις για τη λειτουργία της εφαρμογής Όλοι οι κωδικοί είναι μήκους μέχρι δέκα χαρακτήρων Όλοι οι χρόνοι καταγραφής στα εισερχόμενα μηνύματα πρέπει να είναι σε μορφή αντιληπτή από την Visual Basic (η function isdate() να επιστρέφει True) Οι πράξεις στα πεδία με φόρμουλες εκτελούνται ως SQL από την MS Access ή όποια άλλη βάση επιλεχθεί να τις εκτελέσει (όπου αυτή η επιλογή είναι δυνατή). Για το λόγο αυτό απαιτείται η τήρηση των κανόνων της SQL, όπως η χρήση εισαγωγικών ( ) για τον ορισμό αλφαριθμητικών κτλ Ο εξυπηρετής (server) πρέπει να επανεκκινείται κάθε φορά που γίνονται αλλαγές στο σχεδιασμό, ώστε να οι αλλαγές αυτές να εφαρμοστούν στο σύστημα Τα τερματικά δεν αποτελούν φυσική αναπαράσταση των τερματικών συσκευών, αλλά των θυρών επικοινωνίας τους. Γι αυτό μπορεί ένα φυσικό τερματικό να εμφανίζεται στο σχεδιασμό με τόσες εγγραφές όσες οι θύρες του.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 57 4.1 Περιγραφή του παραδείγματος Για την καλύτερη κατανόηση του τρόπου χρήσης και των ποιοτικών δυνατοτήτων της εφαρμογής, παρατίθεται στη συνέχεια βήμα προς βήμα μια απλή πειραματική εφαρμογή. Για την επίδειξη των δυνατοτήτων ελέγχου και αλληλεπίδρασης της εφαρμογής με τα απομακρυσμένα συστήματα, πρέπει η πειραματική διάταξη να είναι άμεσα προσομοιώσιμη και όχι να πραγματοποιείται με απλή «τροφοδότηση» του συστήματος με πιθανόν πιο ρεαλιστικές τιμές μετρήσεων. Για τον λόγο αυτό, το παράδειγμα που επιλέχθηκε προσομοιώνει μια πολύ απλή κυκλωματική διεργασία αποτελούμενη από μια πηγή τάσης, ένα διακόπτη, μια μεταβλητή αντίσταση και ένα λαμπτήρα. Σχήμα 4.1-1 Η κυκλωματική διάταξη της πειραματικής εφαρμογής Η πηγή συνεχούς τάσης είναι της τάξεως των 12 V, αλλά παρουσιάζει τυχαίες διακυμάνσεις έως ±30%. Ο λαμπτήρας, που έχει αντίσταση 1000Ω, ανάβει μόνο όταν η τάση στα άκρα του είναι τουλάχιστον ίση με 6mA. Επιπλέον η μεταβλητή αντίσταση (0 2ΚΩ) και ο διακόπτης του συστήματος μπορούν να ρυθμίζονται από εξωτερικά σήματα ελέγχου. Τέλος το σύστημα διαθέτει μετρητές της τάσης της πηγής και του ρεύματος που διαρρέει το κύκλωμα. Το πειραματικό «σενάριο» ολοκληρώνεται με την υπόθεση ότι το κύκλωμα βρίσκεται φυσικά στον «Τομέα 1» της «Διεύθυνσης 1» του υποτιθέμενου βιομηχανικού οργανισμού, ενώ παράλληλα το ρόλο της απομακρυσμένης

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 58 τερματικής συσκευής αναλαμβάνει ένα PC. Το PC έχει αυτό επικοινωνεί με τον Server μέσω δικτύου Ethernet και είναι ρυθμισμένο με τον εξής τρόπο: Η διεύθυνση IP του PC είναι 192.168.0.1 ενώ η διεύθυνση του Server είναι 129.168.0.2 Επικοινωνεί με τον Server με μια θύρα UDP στην θύρα 1002 και μια θύρα TCP στην θύρα 1005. Η θύρα UDP χρησιμοποιείται για την ανταλλαγή πληροφοριών διαθεσιμότητας και εκκίνησης της TCP σύνδεσης. Πιο συγκεκριμένα, η θύρα UDP απαντά με READY στην αίτηση κατάστασης του Server (ώστε ο τελευταίος να γνωρίζει ότι το σύστημα είναι διαθέσιμο) και εκτελεί την σύνδεση TCP με τον Server στη διεύθυνση IP του και στην θύρα 1001 όταν λαμβάνει το σήμα CONNECT. Η θύρα TCP, αφού πραγματοποιήσει τη σύνδεση με τον Server, αποστέλλει κάθε ένα ορισμένο από τον χειριστή του απομακρυσμένου εξοπλισμού χρονικό διάστημα, όλες τις μεταβλητές κατάστασης του κυκλώματος σε ένα μήνυμα της μορφής:,όπου: Α: Κατάσταση διακόπτη (0=OFF,1=ON), 1 χαρακτήρας B: Τιμή τάσης εισόδου (V), 6 χαρακτήρες Γ: Τιμή μεταβλητής αντίστασης (ΚΩ), 4 χαρακτήρες Δ: Τιμή ρεύματος που διαρρέει τον λαμπτήρα (ma), 6 χαρ. Ε: Κατάσταση λαμπτήρα (0=OFF,1=ON), 1 χαρακτήρας ΣΤ: Χρόνος καταγραφής (dd/mm/yy hh:mm:ss ), 17 χαρ. Επίσης η θύρα λαμβάνει τα εξής σήματα ελέγχου: 1. ON, κλείνει τον διακόπτη 2. OFF, ανοίγει τον διακόπτη 3. R=xxxx (όπου xxxx αριθμός), θέτει την τιμή της μεταβλητής αντίστασης (η τιμή xxxx είναι σε Ohm).

59 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ Το σύστημα απαιτεί για την σωστή λειτουργία του το μόνιμο «άναμμα» του λαμπτήρα, δηλαδή την ρύθμιση της μεταβλητής αντίστασης ώστε η τάση στα άκρα του λαμπτήρα να είναι μεγαλύτερη από 6 V ή (μετά από απλή εφαρμογή των βασικών κανόνων των ηλεκτρικών κυκλωμάτων) το ρεύμα που τον διαρρέει να μην είναι μικρότερο από 6mA. Τέλος απαιτείται η καταγραφή των τιμών των μεταβλητών τρεις καθορισμένες βάσεις δεδομένων τύπου Microsoft Access, Microsoft SQL Server και MySQL Server. 4.2 Σχεδιασμός Το επόμενο βήμα για την ολοκλήρωση του πειραματικού σεναρίου είναι η χρησιμοποίηση του σχεδιαστικού μέρους της εφαρμογής, η οποία θα αναλυθεί σε κάθε επιμέρους λειτουργία του σχεδιασμού ξεχωριστά στις επόμενες παραγράφους, ξεκινώντας από τον ορισμό του τρόπου επικοινωνίας της εφαρμογής με τον απομακρυσμένο εξοπλισμό και ακολουθώντας τα απαραίτητα βήματα. 4.2.1 Θύρες επικοινωνίας Το παράδειγμα απαιτεί δύο θύρες επικοινωνίας, μια UDP και μια TCP, με τις οποίες η εφαρμογή επικοινωνεί με το απομακρυσμένο PC. Έτσι ορίζουμε την TCP θύρα «Θ1» στην θύρα 1000, και την UDP «Θ2» στην θύρα 1005. 4.2.2 Τερματικά Όπως προαναφέραμε η ανταλλαγή πληροφοριών με το σύστημα γίνεται μέσω του απομακρυσμένου PC, το οποίο επικοινωνεί με τον server με τις δύο θύρες που προαναφέραμε. Επειδή όμως η εφαρμογή υποθέτει ότι κάθε τερματική συσκευή καταλαμβάνει μια και μόνο θύρα, θα κάνουμε τη σύμβαση ότι, εικονικά, κάθε θύρα του PC αποτελεί ξεχωριστό τερματικό.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 60 Έτσι ορίζεται το τερματικό «Τ1», το οποίο επικοινωνεί με την θύρα «Θ1». Στη συνέχεια ορίζουμε την διεύθυνση στο δίκτυο του τερματικού, που είναι η διεύθυνση IP του απομακρυσμένου PC και η θύρα 1001. Κατόπιν ενεργοποιούμε την επιλογή «αφοσιωμένη θύρα», που σημαίνει ότι το PC αποστέλλει από την διεύθυνση αυτή πληροφορίες μόνο για τη συγκεκριμένη διεργασία. Επειδή η θύρα αυτή θα είναι αφοσιωμένη στο τερματικό αυτό, επιστρέφουμε στον ορισμό της και ενεργοποιούμε την αντίστοιχη επιλογή. Τέλος ορίζεται το όμοιο με το «Τ1» τερματικό «Τ2» που αντικατοπτρίζει την UDP θύρα 1002 του PC. 4.2.3 Σχεδιασμός Τομέων / Διεργασιών Αρχικά καταχωρούμε την «Διεύθυνση 01» με κωδικό Δ01 και χωρίς «πατρικό» τομέα, καθώς και τον «Τομέα 01» με κωδικό «Τ01» με «πατρική» εγγραφή την «Δ01 Διεύθυνση 01». Στη συνέχεια καταχωρούμε την πειραματική διεργασία ως «Μηχανή 01» με κωδικό «Μ01» και πατρικό τομέα τον «Τ01-Τομέα 01». Τέλος καταχωρούμε στην «Μ01» όλες τις μεταβλητές κατάστασης του πειραματικού κυκλώματος, οπότε έχουμε: Μ01/Α: Η ένταση του ρεύματος του κυκλώματος. Είναι αναλογική μεταβλητή, με ακρίβεια δύο δεκαδικών και μονάδα μέτρησης ma. Παράλληλα ορίζεται ο μέγιστος αριθμός τιμών της που συγκρατεί το σύστημα στις 10, ενώ ορίζεται ακόμη η κανονική τιμή της στα 6 ma, η ελάχιστη στα 0 και η μέγιστη στα 10. Επειδή απαιτείται η τιμή της έντασης να διατηρείται πάνω από τα 6mA, η τιμή αυτή θεωρείται κρίσιμη και η πτώση κάτω από την τιμή αυτή συμβάν. Έτσι ορίζουμε το κρίσιμο σημείο αυτό, όπως φαίνεται στο σχήμα 4.2-1. Το συμβάν παίρνει τον κωδικό LampOff και την αντίστοιχη επεξηγηματική περιγραφή, ενώ ως συνθήκη ορισμού του επιλέγεται η «Μικρότερο από <Τιμή 1>», με την «Τιμή 1» να είναι 6. Ως κατηγορία επιλέγεται π.χ. η ALARMS και επειδή το γεγονός θεωρείται πολύ κρίσιμο επιλέγεται να εμφανίζεται στον καταγραφέα συμβάντων, και μάλιστα κάθε φορά που η μέτρηση δίνει τιμή κάτω από 6mA. Τέλος ως χρώμα εμφάνισης επιλέγεται το κόκκινο λόγω της υποτιθέμενα υψηλής σημασίας του γεγονότος.

61 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ Σχήμα 4.2-1 Ορισμός κρίσιμου σημείου της Μ01/Α Σύμφωνα με τις απαιτήσεις του παραδείγματος, το σύστημα πρέπει να ρυθμίζει την μεταβλητή αντίσταση,έτσι ώστε η ένταση του ρεύματος να επανέρχεται σε τιμή μεγαλύτερη των 6mA. Έτσι καταχωρούμε την αντίστοιχη ενέργεια, η οποία φαίνεται στο σχήμα 4.2-2. Λύνοντας τις εξισώσεις το κυκλώματος, εάν θέσουμε την τάση του λαμπτήρα στα 6V, η αντίστοιχη τιμή της αντίστασης R θα είναι: R= (V 6) *1000,όπου 1000 η αντίσταση του λαμπτήρα I Σύμφωνα με τις προδιαγραφές του τερματικού «Τ1» το οποίο χειρίζεται τα μηνύματα ελέγχου της «Μ01», η αντίσταση ρυθμίζεται με το μήνυμα R=x. Άρα ορίζουμε ως ενέργεια του συστήματος όταν Μ01/Α<6mA την αποστολή μηνύματος R = (V 6) *1000. Το μήνυμα συντάσσεται με τη I

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 62 μορφή φόρμουλας όπως φαίνεται στο σχήμα 4.2-2 και αποστέλλεται στο τερματικό «Τ1». Σχήμα 4.2-2 Ενέργεια του συστήματος όταν Μ01/Α<6mA Μ01/Lamp. Η κατάσταση του λαμπτήρα. Είναι ψηφιακή μεταβλητή ενός bit, και ως εκ τούτου τύπου δεδομένων Αληθές / Ψευδές. Ως κρίσιμη τιμή καταχωρείται η τιμή 1, όταν δηλαδή ο λαμπτήρας ανάβει. Το συμβάν αυτό καταχωρείται στην κατηγορία «NOTIFICATIONS» του καταγραφέα με κίτρινο χρώμα. Παράλληλα απενεργοποιείται η επιλογή «Εμφάνιση κάθε φορά που ικανοποιείται η συνθήκη», έτσι ώστε το συμβάν να εμφανίζεται στον καταγραφέα μόνο όταν η τιμή της μεταβλητής αλλάζει από 0 σε 1. Μ01/ONFF. H κατάσταση του διακόπτη. Έχει την ίδια μορφή με την M01/Lamp, και ως κρίσιμες τιμές της ορίζονται οι 1 και 0 (ON και ΟFF), οι οποίες εμφανίζονται με λευκό χρώμα στον καταγραφέα συμβάντων στην κατηγορία NOTIFICATIONS κάθε φορά που η κατάσταση αλλάζει από ΟΝ σε OFF,απενεργοποιώντας όπως και για την Μ01/Lamp την επιλογή «Εμφάνιση κάθε φορά που ικανοποιείται η συνθήκη». Επίσης, όταν η τιμή είναι 0 το σύστημα αντιδρά ενημερώνοντας το χρήστη με σχετικό μήνυμα στην οθόνη του.

63 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ Μ01/R. Η μεταβλητή αντίσταση. Ορίζεται ως ακέραιος, με μονάδα μετρήσεως το Ω (Ohm). Δεν ορίζονται κρίσιμες τιμές για την μεταβλητή αυτή Μ01/STATUS. Η κατάσταση του κυκλώματος. Είναι μεταβλητή τύπου «Κείμενο» (αλφαριθμητικό). Ως κρίσιμες τιμές ορίζονται οι READY και CONNECT OK. Η πρώτη σημαίνει ότι το κύκλωμα είναι σε κατάσταση αναμονής εντολής του Server για να εκκινήσει τη λειτουργία του. Στην περίπτωση που η M01/STATUS γίνει READY o Server ενεργεί στέλνοντας στο τερματικό ελέγχου «Τ2» την εντολή CONNECT. Όταν η M01/STATUS γίνει CONNECT OK, όταν δηλαδή πραγματοποιηθεί η TCP/IP σύνδεση μεταξύ του τερματικού «Τ1» και του Server, η εφαρμογή στέλνει την εντολή ON, ώστε ο διακόπτης να κλείσει το κύκλωμα. Μ01/V. Η τάση της πηγής εισόδου. Αναλογική, τύπου «Δεκαδικός» δύο δεκαδικών ψηφίων, με μονάδα μέτρησης το Volt, κανονική τιμή 12, ελάχιστη 0 και μέγιστη 14. Ούτε η μεταβλητή αυτή έχει κρίσιμες τιμές. 4.2.4 Ορισμός μηνυμάτων που αποστέλλουν τα τερματικά Για το «Τ1» ορίζεται το μοναδικό και στατικά καθορισμένο μήνυμα «ΜΝ1», σύμφωνα με τον ορισμό του μηνύματος που αποστέλλει το τερματικό, όπως τον ορίσαμε πιο πάνω. Ο χρόνος καταγραφής στο τέλος του μηνύματος (θέση 19, 17 χαρακτήρες), θεωρείται κοινός για όλες τις μεταβλητές. Τέλος ορίζεται το επίσης μοναδικό και στατικά καθορισμένο μήνυμα που αποστέλλει το «Τ2» που είναι το CON_STATUS, το οποίο αφορά μόνο την τιμή την μεταβλητή Μ01/STATUS. 4.2.5 Ορισμός εντολών ελέγχου προς τερματικά Καταχωρείται το μήνυμα CONNECT που αποστέλλεται στο «Τ2» με την εκκίνηση της εφαρμογής, ώστε εάν ο server ενεργοποιηθεί μετά το απομακρυσμένο PC, η σύνδεσή τους να γίνει αυτόματα. Τέλος καταχωρούνται τα

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 64 μηνύματα ON και OFF, τα οποία μπορεί να στείλει κατ απαίτησιν του ο χρήστης στο «Τ1», ώστε να κλείσει ή να ανοίξει το κύκλωμα αντίστοιχα. 4.2.6 Συνδέσεις με Βάσεις Δεδομένων Στο σημείο αυτό καταχωρούμε τις συνδέσεις με τις ΒΔ, όπως αυτές ορίζονται στις απαιτήσεις το παραδείγματος. Αρχικά καταχωρούε την βάση Microsoft Access Data_DB.mdb που βρίσκεται στον φάκελο της εφαρμογής με τον κωδικό «DATA_DB», αφήνοντας το πεδίο μορφής ημερομηνίας / ώρας κενό, καθώς το προεπιλεγμένο είναι συμβατό με την Access. Στη συνέχεια καταχωρούμε την σύνδεση με τον Microsoft SQL Server, με κωδικό MSSQL και μορφή ημερομηνίας ώρας mm/dd/yyyy hh:nn:ss και τέλος τη σύνδεση με τον MySQL Server με κωδικό MySQL και μορφή ημερομηνίας ώρας yyyy-mm-dd hh:nn:ss. 4.2.7 Τρόποι καταγραφής σε Βάσεις Δεδομένων Στη συνέχεια καταχωρούμε τον τρόπο και την τοποθεσία αποθήκευσης των τιμών στην προαναφερθείσα ΒΔ. Επιλέγουμε ως βάση την «DATA_DB», ως πίνακα τον Cir1Data, και στη συνέχεια αντιστοιχίζουμε κάθε ένα από τα πεδία του πίνακα αυτού με τις αντίστοιχες πληροφορίες μεταβλητών του συστήματος, όπως φαίνεται στο σχήμα 4.2-3.

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 65 Σχήμα 4.2-3. Ορισμός της καταγραφής των δεδομένων στην «DATA_DB» Παράλληλα επιλέγουμε οι εγγραφές να γίνονται κάθε τουλάχιστον 5 sec, έτσι ώστε η βάση να μην «πλημμυρίζει» με πληροφορίες οι οποίες μπορεί να καταφθάνουν στο σύστημα μέχρι και κάθε 1 msec. 4.2.7 Τρόποι καταγραφής σε Βάσεις Δεδομένων Τέλος ορίζονται οι ομάδες μεταβλητών, κατά την προτίμηση του χρήστη. Στο παράδειγμα επιλέχθηκαν ως ομάδα «ΟΜ1» οι Μ01/Α και Μ01/V, ώστε να δίδεται στον χρήστη η δυνατότητα να τις παρακολουθεί παράλληλα. 4.3 Εκκίνηση και χρήση του προσομοιωτή Αφού καταχωρήσουμε όλες τις σχεδιαστικές παραμέτρους, επανεκκινούμε τον εξυπηρετή από το σχετικό μενού της βασικής φόρμας και στη συνέχεια

66 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ εκτελούμε μέσω του λειτουργικού συστήματος την πρόγραμμα του προσομοιωτή «ScadaTest1.exe», που βρίσκεται στον ίδιο φάκελο με την εφαρμογή SCADA. Με την εκκίνηση του ο προσομοιωτής στέλνει READY στο SCADA, και όπως ορίσαμε στο σχεδιασμό, η εφαρμογή απαντά με CONNECT και εκτελείται έτσι η σύνδεση μεταξύ τους. Ο προσομοιωτής ξεκινά με τον διακόπτη στο OFF και την μεταβλητή αντίσταση στην «ασφαλή» τιμή των 2ΚΩ. Στη συνέχεια αναλαμβάνει τον έλεγχο το SCADA, που αφού κλείσει τον διακόπτη, ρυθμίζει συνεχώς την αντίσταση ώστε ο λαμπτήρας να ανάβει, παρά τις τυχαίες διακυμάνσεις της πηγής τάσης, όπως φαίνεται στα σχήματα 4.3-1(α), 4.3-1(β) και 4.3-1(γ). Όλη η διαδικασία παρουσιάζεται οπτικά στον προσομοιωτή, στον οποίο χρήστης έχει τη δυνατότητα να σταματήσει τις τυχαίες μεταπτώσεις τις τάσεις και να θέσει την τιμή της μόνος του. Ακόμη υπάρχει η δυνατότητα για αλλαγή του μεσοδιαστήματος μεταβολής και αποστολής στοιχείων, η επιλογή της διεύθυνσης IP του εξυπηρετή, και η επιλογή Restart, για την επανεκκίνηση της εικονικής διεργασίας. Σχήμα 4.3-1(α) Σχήμα 4.3-1(β) Σχήμα 4.3-1(γ)

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 67 4.4 Χρήση των εποπτικών λειτουργιών αποτελέσματα Τέλος θα παρουσιάσουμε τις εποπτικές ιδιότητες της εφαρμογής, όπως αυτές λειτούργησαν κατά τη διάρκεια του παραδείγματος. Αρχικά καλούμε από το σχετικό μενού τον καταγραφέα συμβάντων. Επιλέγοντας την κατηγορία ALARMS, παρακολουθούμε όπως έχουμε ορίσει στον σχεδιασμό να εμφανίζονται σε πραγματικό χρόνο οι χρονικές στιγμές κατά τις οποίες η ένταση πέφτει κάτω από τα 6mA, με την εμφάνιση του συμβάντος LampOff και με κόκκινο χρώμα. Ακόμη στην κατηγορία NOTIFICAITONS παρατηρούμε την εμφάνιση των λοιπών συμβάντων, όπως άνοιγμα διακόπτη ή άναμμα λαμπτήρα, με τους αντίστοιχους κωδικούς συμβάντων και χρώματα. Σχήμα 4.4-1 Τα συμβάντα ALARMS του καταγραφέα συμβάντων Σχήμα 4.4-2 Τα συμβάντα NOTIFICATIONS του καταγραφέα συμβάντων

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 68 Στη συνέχεια ανοίγουμε τον πίνακα Cir1Data της βάσης δεδομένων Data_DB.mdb, τον πίνακα Cir1Data της βάσης Test του MSSQL Server και τον πίνακα Cir1Data της βάσης Test του MySQL Server, στους οποίους επιλέξαμε να καταγράφονται τα δεδομένα εισόδου, και επιβεβαιώνουμε την καταγραφή, όπως φαίνεται και στα σχήμα 4.4-3(α), 4.4-3(β) και 4.4-3(γ). Παρατηρούμε επίσης ότι παρότι ο προσομοιωτής αποστέλλει πληροφορίες κάθε 1 sec, εν τούτοις οι εγγραφές στις ΒΔ έχουν ελάχιστη διαφορά 5 sec, όπως είχε οριστεί στον αρχικό σχεδιασμό. Σχήμα 4.4-3(α) Επιβεβαίωση της καταγραφής των δεδομένων στη ΒΔ MS Access

69 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ Σχήμα 4.4-3(β) Επιβεβαίωση της καταγραφής των δεδομένων στη ΒΔ MS SQL Server Σχήμα 4.4-3(β) Επιβεβαίωση της καταγραφής των δεδομένων στη ΒΔ MySQL Server

ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ 70 Τέλος καλούμε την «Εποπτεία» από το βασικό μενού επιλογών. Στο παράθυρο που εμφανίζεται «ανοίγουμε» το δέντρο στα αριστερά μέχρι να εντοπίσουμε την «Μ01 - Μηχανή 01». Επιλέγοντάς την, εμφανίζεται στο δεξί μέρος ο πίνακας με της τιμές όλων των μεταβλητών της μηχανής, οποίος ενημερώνεται σε πραγματικό χρόνο. Με τα «τσεκ» επιλογής του δέντρου προσθέτουμε και αφαιρούμε τις μεταβλητές που εμφανίζονται στον πίνακα, αλλά και στα διαγράμματα και bar graphs, που εμφανίζονται στις άλλες δύο ομώνυμες καρτέλες στο δεξί μέρος του παραθύρου. Οι λειτουργίες εποπτείας στα δεξιά είναι πανομοιότυπες για τις ομάδες μεταβλητών, όπως και για τις μεταβλητές, με τη διαφορά ότι για τις τελευταίες δεν δίνεται η δυνατότητα προβολής bar graphs, καθώς αυτά είναι συγκριτικού χαρακτήρα γραφήματα, και δεν έχουν νόημα στην εποπτεία μεμονωμένων μεταβλητών. Επιπλέον τα διαγράμματα των μεμονωμένων μεταβλητών περιορίζουν τον άξονα τιμών στην μέγιστη και ελάχιστη τιμή της εκάστοτε μεταβλητής και παράλληλα εμφανίζεται η κανονική τιμή της ως μαύρη ευθεία. Τέλος παραθέτουμε μερικές εικόνες από την εφαρμογή των παραπάνω λειτουργιών. Σχήμα 4.4-4 Εποπτεία όλων των μεταβλητών της πειραματικής διάταξης

71 ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ Σχήμα 4.4-5 Γραφική απεικόνιση επιλεγμένων μεταβλητών της πειραματικής διάταξης Σχήμα 4.4-5 Εποπτεία των Μ01/Α και Μ01/V με bar graphs