что такое wincc siemens
WinCC
Windows 2003 Server R2 SP2,
Windows 2000 Professional SP4,
Windows XP Professional SP2,
Windows VISTA
SIMATIC WinCC (Windows Control Center) – система HMI, программное обеспечение для создания человеко-машинного интерфейса составная часть семейства систем автоматизации Siemens AG. Работает под управлением операционных систем семейства Microsoft Windows NT и использует базу данных Microsoft SQL Server (начиная с версии 6.0). Основные возможности WinCC:
Siemens AG
(структура в 1997—2007 годах)
Полезное
Смотреть что такое «WinCC» в других словарях:
WinCC — (Windows Control Center) ist ein PC basiertes Prozessvisualisierungssystem der Firma Siemens. Es wird als eigenständiges SCADA System oder als Mensch Maschine Schnittstelle für Prozessleitsysteme wie SIMATIC PCS7 oder Spectrum PowerCC eingesetzt … Deutsch Wikipedia
WinCC Flexible — SIMATIC WinCC Flexible Разработчик Siemens AG ОС Microsoft Windows CE Версия 2007 Лицензия Проприетарная Сайт [1] … Википедия
Simatic WinCC — Разработчик Siemens AG Операционная система Windows XP Professional SP3, Windows 7 (Professional / Enterprise / Ultimate), Windows Server 2003 SP2, Windows Server 2003 R2 SP2, Windows Server 2008 SP2, Windows Server 2008 R2 SP1, Последняя версия… … Википедия
SIMATIC WinCC — Разработчик Siemens AG ОС Microsoft Windows NT: Windows 2003 Server SP2, Windows 2003 Server R2 SP2, Windows 2000 Professional SP4, Windows XP Professional SP2, Windows VISTA Версия 7.0 SP1 (19 марта 2009 года) Лицензия … Википедия
SIMATIC WinCC flexible — Разработчик Siemens AG ОС Microsoft Windows XP Версия 2008 SP1 Лицензия Проприетарная Сайт … Википедия
Simatic WinCC flexible — Simatic WinCC Flexible … Википедия
Stuxnet — ist ein Computerwurm, der im Juni 2010 entdeckt und zuerst unter dem Namen RootkitTmphider beschrieben wurde.[T 1] Das Schadprogramm wurde speziell für ein bestimmtes System zur Überwachung und Steuerung technischer Prozesse (SCADA System) der… … Deutsch Wikipedia
Simatic PCS 7 — SIMATIC PCS7 Version 7.1 SIMATIC PCS7 Version 7.1 Автор Siemens AG Разработчик … Википедия
Stuxnet — is a computer worm discovered in June 2010. It targets Siemens industrial software and equipment running Microsoft Windows.[1] While it is not the first time that hackers have targeted industrial systems,[2] it is the first discovered malware… … Wikipedia
Simatic — Текущий владелец: Siemens AG Рынки: весь мир … Википедия
Аналитика больших данных средствами SCADA-системы SIMATIC WinCC Open Architecture
Кардинальное изменение роли и значимости данных на всех этапах создания промышленной продукции — одна из ключевых составляющих происходящей в настоящее время цифровой трансформации промышленности. Фактически в контексте цифровой парадигмы промышленное производство продукции можно рассматривать как цепочку создания, модификации, анализа и использования разнородной информации (проектной, технологической, производственной, коммерческой, эксплуатационной и др.) в рамках киберфизических производственных систем.
Бурное развитие технологий и инструментария для анализа больших данных, достигших, особенно за последние годы, уровня зрелости для практического применения в различных областях (банки и финансы, биржи, ретейл, телеком, транспорт и т. д.), открывает большой потенциал и для их внедрения в промышленности [1]. При этом использование продвинутой аналитики в производственном контуре для извлечения из разнородных промышленных данных информации, значимой с точки зрения повышения эффективности производственных процессов и совершенствования эксплуатационных свойств изделий, способно принести ощутимый экономический эффект. В частности, согласно исследованию компании Deloitte [2], применение методов предиктивного обслуживания, основанных на аналитике данных, позволяет снизить время простоя оборудования на 15–30%, увеличить выпуск готовой продукции на 10–20%, сократить затраты на обслуживание на 20–30% и обеспечить повышение качества на 10–35%.
Спектр аналитических методов и технологий, востребованных в промышленных задачах, чрезвычайно широк (рис. 1) — от корреляционного и регрессионного анализа до машинного обучения, искусственных нейронных сетей, распознавания образов [3] и семантических методов [4]. Особо следует выделить класс методов машинного обучения, позволяющих создавать системы поддержки принятия решений как естественное и необходимое для достижения целей повышения эффективности производства «продолжение» систем мониторинга производственных мощностей и процессов, диагностики и прогнозирования состояния производственного оборудования и инфраструктуры.
Рис. 1. Аналитические методы и технологии для промышленных приложений
(источник: Driving impact at scale from automation and AI // Digital/ McKinsey, 2019)
Характерной чертой информационной картины промышленного производства является и чрезвычайно разнообразная природа и структура данных. Только в рамках производственного контура сюда можно отнести типичные для систем промышленной автоматизации данные о режимах работы и состоянии оборудования, параметрах технологического процесса в виде временных рядов, потоковую видеоинформацию, картографическую информацию и геоданные, сведения о работе персонала, о перемещениях материалов, деталей и сборочных единиц, инструмента и оснастки, данные о внешних факторах и процессах (погода, цены на энергоносители и т. п.). С точки зрения цифровой трансформации производства следует подчеркнуть значение данных о работе персонала, поскольку смена производственной парадигмы вносит кардинальные изменения в роль человека на производстве — с соответствующим влиянием на эффективность всего процесса в целом.
Многообразие аналитических методов и разноплановый характер информации предопределяют необходимость использования при внедрении аналитических инструментов в промышленных приложениях платформ и решений, открытых для интеграции различных технологий, реализаций и инструментов. В классе SCADA-систем таким требованиям удовлетворяет платформа SIMATIC WinCC Open Architecture (WinCC OA), разработанная для применения в проектах с высокой информационной емкостью и требующих гибкого и адаптивного инструментария для решения прикладных задач сбора, обработки и визуализации данных.
Рассмотрим возможности применения и инструментарий WinCC OA в задачах сбора и анализа больших данных в промышленных приложениях.
WinCC OA как платформа сбора и анализа данных для промышленных задач
Применимость WinCC OA в качестве платформы для сбора и анализа данных в промышленных приложениях обеспечивается следующими факторами (рис. 2) [5, 6]:
Рис. 2. Палитра ключевых возможностей WinCC OA для задач анализа промышленных данных
Проанализируем ключевые архитектурные особенности и функциональные возможности WinCC OA, востребованные в рассматриваемом классе задач.
Архитектура и инструментарий для обработки данных
Система WinCC OA построена по модульному принципу и функционально разделена на несколько менеджеров (программных процессов), которые могут быть распределены по различным устройствам (компьютерам, серверам). Обмен данными между менеджерами осуществляется по событиям с помощью протокола TCP/IP. Такая концепция построения оптимальна для создания распределенных систем (поддерживается до 2048 серверов WinCC OA в рамках одной системы, до 255 клиентов на каждый сервер) и обеспечивает высокую масштабируемость — от простых локальных конфигураций до высокопроизводительных географически распределенных систем, обрабатывающих более чем 10 млн тегов. При этом WinCC OA является кросс-платформенной системой — поддерживаются операционные системы Windows, Linux (Red Hat, OpenSUSE, CentOS), а также платформа виртуализации VMware ESXi. Возможно применение различных операционных систем на серверах и клиентах в рамках одной системы WinCC OA.
Инжиниринг проектов в WinCC OA основан на объектно-ориентированном подходе. В модели данных WinCC OA объекты представляются в виде точек данных, характеризующих образ конкретного физического устройства, объекта или процесса. Для каждого элемента точки данных (тега) могут быть определены свойства и действия в его отношении, такие как обработка сигналов (сглаживание, задание диапазонов и т. п.), связь с внешними системами, архивирование, формирование алармов и др. Поддерживаются типизация и наследование, за счет чего могут быть созданы произвольные иерархические структуры данных. Аналогично принципы наследования и многократного использования реализованы и для графических объектов. Изменения в структурах данных и графических элементах применяются без перезапуска проекта. Написание пользовательских сценариев (скриптов) осуществляется на языке CONTROL++. Такие сценарии могут как являться обработчиками событий, связанных с элементами графического интерфейса, так и представлять собой процедуры (в том числе сложные) обработки данных. Среди прочих инструментов инжиниринга — открытый интерфейс прикладного программирования (API), который позволяет удовлетворить специфические требования путем полноценной интеграции с системой модулей собственной разработки для платформы WinCC OA — драйверов, системных компонентов, расширений драйверов и графических объектов. Этот механизм также дает возможность использовать в рамках собственного решения на базе платформы WinCC OA созданные ранее программные наработки на C++/C#, в том числе реализованные сторонними средствами.
Сбор данных и интеграция с внешними системами
С точки зрения построения систем сбора и анализа данных в промышленных приложениях развитые коммуникационные возможности — не менее важный аспект информационных платформ, чем высокая производительность, поддержка распределенных архитектур и развитый инжиниринговый инструментарий.
WinCC OA имеет в своем составе большое количество драйверов для обмена данными с различными типами устройств и смежных систем:
Для организации информационного взаимодействия с внешними системами и базами данных имеется поддержка различных интерфейсов доступа и механизмов интеграции — ADO, XML, XML-RPC, COM, TCP-сокеты, веб-сокеты, веб-сервисы. Также возможна разработка собственных коммуникационных драйверов с использованием WinCC OA API.
В контексте рассматриваемой задачи отметим, что WinCC OA сочетает широкие возможности сбора данных с промышленного оборудования, различных «умных» часов, браслетов и других мобильных устройств, а также интеграции с различными внешними информационными системами — как локальными, так и облачными.
Клиентские приложения — визуализация данных
Неотъемлемой частью современных аналитических решений является развитая интерактивная визуализация данных. В состав семейства приложений WinCC OA для визуализации данных входят:
Клиентские приложения WinCC OA обеспечивают широкие возможности для визуализации данных в соответствии с современными требованиями — поддерживаются различные виды графиков, трендов, диаграмм (линейные, круговые, полярные, кольцевые, пузырьковые и др.), трехмерные объекты, анимация, эффекты переходов и градиенты, расширенные настройки табличных представлений и многое другое. За счет интеграции объектов JavaScript могут быть реализованы дополнительные виды графических объектов — гистограммы, календарные представления/карты, древовидные диаграммы, дендрограммы, потоковые графики, а также такие специализированные формы представления информации, как, например, диаграмма Вороного, диаграмма Сэнки, Гамильтонов граф, матрица совместной встречаемости и т. д.
Встроенная аналитическая подсистема — SmartSCADA
В качестве примера того, как архитектурные свойства, коммуникационные возможности и инструментарий платформы WinCC OA для обработки данных могут быть использованы для решения задачи аналитики промышленных данных, в составе WinCC OA реализован встроенный инструментарий для статистической и аналитической обработки данных — подсистема SmartSCADA. Она предназначена для решения задачи поддержки оператора в процессе принятия решений за счет извлечения из общего потока данных значимой информации.
SmartSCADA позволяет решать следующие задачи:
SmartSCADA состоит из двух пакетов:
В свою очередь, KPI Framework содержит два компонента: инструменты создания (конструирования) КПЭ — KPI Wizard (рис. 3) и набор функций для работы с КПЭ (KPI Control functions).
Рис. 3. Мастер по конфигурированию КПЭ
Инструментарий Analytics package состоит из трех компонентов: инструмента обработки большого объема данных Data mining Wizard (рис. 4), мастера классификации и систематизации Classification Wizard (рис. 5) и расширения встроенного языка сценариев CONTROL++ для поддержки специализированного языка статистической обработки R (R Control Extension).
Рис. 4. Мастер по интеллектуальному анализу данных для поиска взаимосвязей
Набор средств по созданию и работе с КПЭ (KPI Framework) помогает создавать, конфигурировать и проводить расчет КПЭ. Пакет KPI Framework позволяет пользователю конфигурировать собственные КПЭ в соответствии со своими профессиональными знаниями и специализацией. Система также дает возможность интегрировать функции SmartSCADA в определения КПЭ для выявления зон/областей, подлежащих оптимизации с точки зрения улучшения эффективности, производительности и системной доступности, обеспечивая таким образом поддержку пользователя в процессе принятия решений.
Рис. 5. Мастер классификации для тренировки статистической модели. Выбор источника и интервала, визуализация данных
При помощи набора аналитических инструментов (Analytics package) можно обрабатывать массив данных с помощью методов тренировки статистических моделей (используется алгоритм машинного обучения Random forest — «Случайный лес») и затем применять эти модели в режиме исполнения для выявления факторов влияния и причинно-следственных связей по существующим проблемам и, что более важно, для получения прогнозных данных по вероятным ошибочным ситуациям.
SmartSCADA также включает поддержку работы с показателями общей эффективности работы оборудования OEE (Overall Equipment Effectiveness).
Работа с картографической информацией и геоданными
Специальные модули позволяют интегрировать в приложения WinCC OA карты, выполненные в различных форматах. Один из таких модулей — виджет WinCC OA GIS Viewer — обеспечивает работу с географическим форматом shape-файлов ESRI и отображение объектов WinCC OA на таких картах. Масштаб отдельных областей карты может быть увеличен автоматически или вручную, вплоть до детализации контролируемых установок/устройств. Если данные объекты требуют привлечения внимания оператора (например, имеют несквитированные алармы), такие установки/устройства могут быть выделены на карте цветом, графическими элементами или текстом. За счет этого достигается повышение информативности операторского интерфейса в сравнении с традиционным для SCADA-систем отображением только образа процесса в виде мнемосхем. Дополнительные возможности повышения степени интерактивности пользовательского интерфейса дает использование динамических карт.
Другим модулем WinCC OA для работы с картами является модуль WinCC OA Map, который позволяет встраивать в проекты WinCC OA географические карты различных форматов (OpenStreetMap, Web Map Services или Google Maps) как в автономном, так и в онлайн-режиме.
Альтернативным способом интеграции в проект WinCC OA интерактивной картографической информации служит использование специального виджета веб-браузера, что позволяет отображать карты непосредственно на экранных формах WinCC OA. В данной конфигурации также предусмотрен обмен данными между WinCC OA и соответствующим приложением (например, «Яндекс.Карты»). Отдельным виджетам и обработчикам событий WinCC OA можно передавать информацию от Google Maps или Yandex-сервисов, используя их JavaScript API.
Важно подчеркнуть, что интеграция с геоинформационными системами позволяет не только осуществлять отображение картографической информации в проектах WinCC OA, но использовать данную информацию совместно с информацией другой природы (данными о ходе техпроцесса, алармами, видеоинформацией) для аналитики и оптимизации процесса.
Помимо интерактивной картографии, WinCC OA обеспечивает возможность применения данных о геолокации — непосредственно из мобильных клиентских приложений WinCC OA для iOS и Android за счет поддержки таких устройств, как электронные Bluetooth-маячки или биконы. Это позволяет решать такие задачи, как внутриобъектовая навигация, отслеживание перемещений сотрудников или продукции, контрольно-пропускные действия, контекстуализация предоставляемой информации и т. д.
Интеграция видео
Встроенная видеоподсистема WinCC OA Video обеспечивает функции управления видеоустройствами (видеокамеры, видеокодировщики/конвертеры, аналоговые видеосистемы, системы CCTV) и видеопотоками с поддержкой различных протоколов, в том числе ONVIF 2.0, включая возможность записи видео по событиям, экспорта видеопотоков и т. д.
Функциональность модуля Video обеспечивает возможность выполнения следующих операций работы с видео:
Модуль Video позволяет централизованно управлять различными функциями видео непосредственно из SCADA-системы и использовать видеоинформацию в дополнение к данным, получаемым с контролируемых объектов, как для визуального предъявления оператору, так и в целях совместного анализа с другими данными (например, для идентификации и анализа фактов нахождения/появления персонала в определенных точках/помещениях предприятия).
Интеграция с облачной платформой MindSphere
Системы на базе WinCC OA могут выступать в качестве источников данных для обработки аналитическими средствами облачной операционной платформы MindSphere [7]. Такое применение WinCC OA может быть востребовано для предоставления исходных или агрегированных данных технологического процесса на уровень федеративного озера данных MindSphere непосредственно из одной или нескольких систем WinCC OA.
Технически возможность интеграции MindSphere и WinCC OA обеспечивается специальным функциональным компонентом — WinCC OA MindSphere Connector. WinCC OA MindSphere Connector обеспечивает следующие возможности:
Интеграция WinCC OA и MindSphere совмещает преимущества локального и облачного подхода к обработке промышленных данных. При этом такая интеграция позволяет, во-первых, задействовать существующую инфраструктуру локального сбора данных, тем самым повышая степень цифрового охвата производства без увеличения инвестиций, а во-вторых, направлять в MindSphere для последующей аналитики предобработанные агрегированные данные, характеризующие различные аспекты производства и инфраструктуры в виде вектора состояния. Данный вариант естественным образом дополняет способы интеграции с MindSphere на уровне отдельных программных агентов, функциональных блоков или с использованием аппаратных шлюзов сопряжения как наиболее комплексный способ передачи в MindSphere, в том числе данных высокого уровня значимости.
Кибербезопасность
Сбор данных в промышленном контуре и работа с результатами их аналитической обработки, ценными c точки зрения принятия оперативных и стратегических бизнес-решений, требуют выполнения соответствующих мер кибербезопасности.
В данном контексте WinCC OA поддерживает следующие механизмы:
Решаемые задачи и целевые приложения
В заключение рассмотрим некоторые целевые приложения приведенных технологий и инструментов в практических задачах:
Выводы
WinCC OA — готовая платформа для решения задач сбора и анализа промышленных данных, обладающая встроенным аналитическим инструментарием и открытая для интеграции с внешними системами аналитики (в том числе open source). Платформа WinCC OA обеспечивает возможность создания распределенных аналитических приложений, сочетающих преимущества локальной обработки данных в соответствии с концепцией периферийных вычислений и комплексной аналитики консолидированной информации от различных подсистем, технологических участков и структурных подразделений в рамках единого информационного пространства предприятия. Кроме того, за счет развитых средств интеграции может быть задействован аналитический аппарат облачных платформ (например, MindSphere) и функционал отраслевых платформ промышленной кооперации. Возможность сбора и совместной обработки больших массивов информации различной природы позволяет выявить и раскрыть потенциал нереализованных технологических, производственных, инфраструктурных и других факторов для повышения эффективности производства и качества продукции — и тем самым вывести производство на новый уровень конкурентоспособности.
SCADA система визуализации SIMATIC WINCC
SCADA Система SIMATIC WinCC – это мощная универсальная система оперативного мониторинга и управления процессами, производственными линиями, машинами и установками во всех секторах промышленного производства. Она позволяет создавать как простые одноместные станции операторов, так и мощные распределенные многоместные компьютерные системы с обычными или резервированными серверами и Web клиентами. Система оснащена мощным интерфейсом для связи с процессом, пригодна для работы со всем спектром систем автоматизации SIMATIC, обеспечивает защиту данных и возможность их архивирования, обладает высокой производительностью, поддерживает резервированные структуры управления. SCADA система является информационным центром, обеспечивающим поддержку принципа вертикальной интеграции в масштабах всей компании. Базовая конфигурация системы обладает высокой универсальностью и может быть использована для построения систем управления самого разнообразного назначения. Специализированные решения для конкретных областей промышленного производства могут разрабатываться на основе дополнительного программного обеспечения. Базовое программное обеспечение (базовый пакет WinCC) соответствует требованиям множества промышленных стандартов и обеспечивает поддержку функций сигнализации и подтверждения приема сигналов, архивирования сообщений и значений технологических параметров, регистрацию всех данных процесса и параметров конфигурации, управления доступом пользователей и визуализации. Базовое программное обеспечение формирует ядро для решения широкого круга системных задач оперативного управления и мониторинга, обеспечивает поддержку множества открытых программируемых интерфейсов, позволяет использовать опциональное программное обеспечение для решения различных специфических задач. WinCC может работать на любом компьютере, отвечающими системным требованиям данного пакета. В сочетании с промышленными компьютерами SIMATIC Panel IPC и/или SIMATIC Rack IPC появляется возможность построения высокопроизводительных систем, обеспечивающих возможность непрерывного 24-часового функционирования в промышленных условиях или в офисе.
Базовое программное обеспечение SIMATIC WinCC поставляется в виде пакетов RC и RT. Пакеты SIMATIC WinCC RC содержат инструментальные средства разработки и отладки, а также среду для выполнения готовых проектов WinCC. Пакеты SIMATIC WinCC RT содержат только среду для выполнения готовых проектов WinCC.
Базовое программное обеспечение SIMATIC WinCC формирует ядро системы универсального назначения, функциональные возможности которого могут расширяться применением множества дополнительных модулей: