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Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007

Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007. The Control System of Strahlungsquelle ELBE at Forschungszentrum Dresden-Rossendorf. Folie 01. Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege. 13. 03. 2007. Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007.

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  1. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 The Control System of Strahlungsquelle ELBE at Forschungszentrum Dresden-Rossendorf Folie 01 Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege 13. 03. 2007 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

  2. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 • Grundstruktur des Leitsystems der Strahlungsquelle „ELBE“ • Realisierung einer konsequenten Client- / Server-Struktur • Verwendete Informationssverbindungen: Ethernet, MPI-/ Profi-Bus, Spezialbus für elektr. Drehgeber • WinCC-Bedienoberfläche der Strahlungsquelle „ELBE“ • Bedienstrategie: Aufgabenteilung SPS (SIMATIC) ↔ Bedien-PC (WinCC) • hierarchisch strukturierte Prozessbilder • Verbindung WinCC-Bedienoberfläche (Maschienensteuerung) und Bilderfassungssystem (Strahldiagnose) • ELBE Vision • Zugriffsmöglichkeiten für „externe“ Applikationen • - OPC-Gateway • Diagnosetools • SQL-Datenzugriffe • Add on‘s Folie 02 Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege 13. 03. 2007 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

  3. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 Bedienstrategie: Aufgabenteilung SIMATIC  WinCC (PC‘s) SIMATIC: • direkte / unmittelbare Prozesssteuerung (Ausgabe analoger und digitaler Führungsgrößen) • Datenerfassung (incl. Konvertierung bzw. Normierung) • Überwachung / Erfassung von Alarmzuständen • Verriegelung kritischer Prozessgrößen (Ventile, Strahldiagnoseelemente u.ä.) • Realisierung zeitkritischer Ablaufsteuer- oder Regelvorgänge mehrere SPS‘n können parallel laufen, d.h. die Steuerprogrammschleifen werden unabhängig voneinander abgearbeitet WinCC (Bedien-PC‘s): • Sollwertvorgabe von Prozessführungsgrößen (Prozessvariable) durch manuelle Bedienereingaben oder Abarbeitung von Steuerprozeduren • Numerische / grafische Darstellung von Prozessvariablen (Visualisierung) Darstellung von Prozessabläufen und Prozessschemen • Archivierung der (ausgewählten) Prozessdaten • Darstellung der archivierten Daten in Kurven, Diagrammen und Tabellen • Alarmbehandlung und – archivierung (automatisch) • Logging der Bedienvorgänge ( Scriptanbindung an Bedienelemente (- buttons) Umfang der Aufgaben und Bedienungsmöglichkeiten (örtlich gesehen: konzentriert bzw. räumlich verteilt, einschließlich Fernsteuerung) bedingt ein Mehrrechnersystem (Client- / Server-System) Folie 04 Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege 13. 03. 2007 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

  4. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 WinCC (Windows Control Center) Konfigurationen / Mengengerüste (V. 6.0) • Einplatz- Projekte: - Win 2000 Professional, Win 2000 Server, Windows Server 2003, Windows XP (MS SQL Server 2000)- Hardware-Kommunikationskontroller (MPI / Profi-Bus) 1 WinCC Server - Win 2000 Server, Windows Server 2003(+ red. WinCC Server) (MS SQL Server 2000) - Hardware-Kommunikationskontroller (MPI / Profi-Bus) • Mehrplatz- Projekte: max. 32 WinCC (SCADA-) Clients - Win 2000 Professional, Windows XP (MS SQL Server 2000)+ max. 3 WinCC Web-Clients - Win 2000 Professional, Windows XP oder 1 WinCC (Engineering-) Client - Win 2000 Professional, Windows XP (MS SQL Server 2000) + max. 50 WinCC Web-Clients - Win 2000 Professional, Windows XP • Multi-Server/(Client)- Projekte: Max. 12 WinCC Server - Win 2000 Server, Windows Server 2003(+ 12 red. WinCC Server) (MS SQL Server 2000) - Hardware-Kommunikationskontroller (MPI / Profi-Bus) je max. 32 WinCC (SCADA-) Clients - Win 2000 Professional, Windows XP (MS SQL Server 2000) Folie 05 Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege 13. 03. 2007 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

  5. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 Übersicht WinCC- Projekt ELBE-Strahlungsquelle (Mehrplatz- Projekt)  1 WinCC- Projekt „ELBE-Control“ für 1 WinCC Server und 25 WinCC Clients Erstellung / Projektierungauf WinCC Server oder WinCC Client möglich Voraussetzung: Projektierungslizenz auf 1 WinCC-PC (RCMax. ca. 9000 EUR)(Demomode → 1 h mit Abspeicherungsmöglichkeit !) Hilfsmittel: Wincc- Explorer: • Steuerung der kompletten Projektierung Parallelarbeit mehrerer Entwickler (mit Einschränkungen auch im Run- Time-Mode möglich) • Erzeugen / Verwalten von Projekten • Erzeugen / Verwalten / Anzeigen von Prozessvariablen Verbindung zu Step 7- Prokekten auf SPS möglich  Export / Import von Symbol- (Prozessvariablen-) Listen Folie 06 Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege 13. 03. 2007 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

  6. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 + Funktionsmodule (Editoren + Run-Time-Module): • Graphics Designer: Erstellen / Bearbeiten von Prozessbildern • Global Script: Programmierung von Aktionen und Prozessfunktionen in „C“ und „VB“ Dynamisierung von Prozessobjekten • Tag Logging: Messwertarchivierung (Kurzzeit- und Langzeitarchive) und Verarbeitung (Funktionen mit Archivierung gekoppelt) • Alarm Logging: Erzeugen von Meldungen und Auslösung von Aktionen incl. automatischer Archivierung • Report Designer: Erstellung von Prozessdokumentationen • User Administrator: Verwalten von Userdaten Vergabe / Zuordnung von Berechtigungen (unabhängig von Windows), die i.d.R. an Prozessbildobjekte gebunden sind. • Text Library: Sprachumschaltungvon Meldungen und Beschriftungen • Cross Reference: ermittelt Variablenverwendung in Prozessbildern und Scripten realisiert „Umverdrahtungen“ • Online-Änderunsladen:ermöglicht u.a. die Veränderung der Symbolliste auf „Projektierungsclient“ ohne Run-Time-System zu beeinflussen (V. 6.0)  Wirksamwerden erst nach entsprechendem Kommando Folie 07 Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege 13. 03. 2007 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

  7. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 Abarbeitung von Projekten ( Run Time Mode Mehrplatz-Projekt)  Auf allen aktiven WinCC- Rechnern läuft dasgleicheProjekt • Ablage / Verwaltung des aktiven Projektes erfolgt auf WinCC Server • Abarbeitung läuft parallel auf WinCC Server und allen aktiven WinCC Clients vor jedem „Run“ wird aktuelles Projekt vom WinCC Server geladen • alle Funktionsmodule haben eigenen Run-Time- Modul (Speicheroptimierung: Clients können unter- schiedlich konfiguriert werden)  wichtiger Funktionsmodul: Data Manager • Data Manager auf WinCC Server - alleinige Verbindung zur Prozess-Peripherie über Kommunikationstreiber (Profi-Bus: S7- / FMS-Protokoll)- Aufbau von Datenkanälen (SPS- Verbindungen) bei Projektierung • Data Manager auf WinCC Clients - Verbindung mit Data Manager auf WinCC Server über Ethernet - Aktualisierung der Prozessbilder entsprechend der Zykluszeiten der einzelnen Prozessbildelemente • Data Manager optimiert Datenzugriffe-Aktualisierung nur der Daten auf den aktiven Prozessbildern und aktiven Scripten (Aktionen)- Übertragung der Daten nur bei Veränderungen- kleinste Zykluszeiten: 250 ms (Problem: SQL- Zugriffe auf Datenbank) Folie 08 Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege 13. 03. 2007 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

  8. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 Video-System am ELBE-Beschleuniger und Beamline Aufbau Einsatz analoger Kameras, Monitore und Video-Multiplexer (CCIR) • ca. 80 Videokameras KH500 (Statikon) und JAI-A55 (CCD) • PCI-1407 Frame Grabber • Ernitec SYSTEM 1000 Video-Switch (5x) • Video-Potentialtrenner Aufgaben • Monitoring des Elektronenstrahls im "Viewer-Mode“ • Bildbearbeitung und Berechnung des Strahlprofils • Speicherung der Bilder und Profile • Übertragung zum Diagnoserechner (Emittanz-Berechnung) Zentralabteilung Forschungstechnik Roland Jainsch Folie 42 13. 03. 2007 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

  9. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 Video-System am ELBE-Beschleuniger und FEL Zentralabteilung Forschungstechnik Roland Jainsch Folie 43 13. 03. 2007 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

  10. ELBE-Vision

  11. ELBE-Vision

  12. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 Universeller Gateway zum Datenaustausch an der Strahlungsquelle ELBE • Motivation • Die in den Experimenten gewonnenen Daten müssen mit den aktuellen Einstellungen des Beschleunigers/FEL‘s verknüpft werden können • Der Anlagenoperator muss aktuelle Informationen über relevante Daten des Experiments erhalten • Die Experimentatoren sollen bestimmte Einstellungen des Beschleunigers/FEL‘s verändern können • Integration von PC‘s in die Anlagensteuerung Zentralabteilung Forschungstechnik Roland Jainsch Folie 46 13. 03. 2007 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

  13. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 Universeller Gateway zum Datenaustausch an der Strahlungsquelle ELBE • Lösung • PC • mit Profibus-Karten (Verbindung zu SPSen) • 2 Netzwerkkarten (Verbindung zum internen ELBE-LAN bzw. Intranet) • Zugriffskontrolle • Projektierung der Datenbausteine mit Zugriffsrechten • Software • OPCServer.SimaticNET • LabWindows/CVI-ProgrammOPC-Schnittstelle zum LeitsystemTCP-Server als Nutzerschnittstelle Zentralabteilung Forschungstechnik Roland Jainsch Folie 47 13. 03. 2007 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

  14. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 Universeller Gateway zum Datenaustausch an der Strahlungsquelle ELBE • Anwendungen • Kernphysik-Experimente • VME-System mit LynxOS (MBS readout software) • BPM-Datenübergabe an das Leitsystem (WinCC) • PC mit LabVIEW • Cavity-Length-Scan • PC mit LabVIEW • Gap-Scan FELBE-Experimente • PC mit LabVIEW Zentralabteilung Forschungstechnik Roland Jainsch Folie 48 13. 03. 2007 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

  15. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 Finanzielle Aufwendungen – Preise für Softwarelizenzen + spez. Hardware Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege Folie 49 13. 03. 2007 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

  16. Vortrag DESY Zeuthen, 13. 03. 2007 Datenzugriffe von externen Applikationen • WinCC/Dat@Monitor (ca. 2.890 EUR):eigene Applikation (Voraussetzung: WinCC Web Navigator Server)- Dat@View Anzeige und Auswertung aktueller Prozesszustände und historischer Daten von einem beliebigen PC aus (über Inetrnet Explorer o.ä.).- Dat@Workbook Protokollierwerkzeug, das Archivdaten und aktuelle Prozess- werte aus WinCC in MS Excel-Tabellen integriert und somit die Auswertung und Darstellung mit Mitteln von Excel erlaubt. • WinCC/Connectivity Pack (ca. 990 EUR): SQL-Schnittstelle für die WinCC-Archive (gepackte Archive)- Zugriffstechniken: OLE-DB, OPC HDA und OPC XML-Datenauslese aus Archiv und Speicherung als Textdatei (z.B. für Origin) Zentralabteilung Forschungstechnik Karl-Wilhelm Leege Folie 50 13. 03. 2007 Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft

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