Разработка АСУТП в среде WinCC

Москва    Вологда
«Инфра-Инженерия»
2019

В. Э. Иванов,  Ен Ун Чье

РАЗРАБОТКА АСУТП В СРЕДЕ 
WinCC 

Учебное пособие

УДК 681.513.2 (075.8)  
 
 
 
 
ББК 32.966
И20

 
Иванов, В. Э., Чье Ен Ун.
И20    Разработка АСУТП в среде WinCC : учебное пособие / В. Э. Иванов, Ен Ун Чье. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2019. – 
232 с. : ил., табл.
ISBN 978-5-9729-0326-9

                                                                                                                           
В учебном пособии рассмотрены вопросы проектирования диспетчерского уровня АСУТП на базе SCADA-системы WinCC. Описаны основные подсистемы WinCC – создание каналов связи, архивирование тегов, 
графический интерфейс пользователя, регистрация аварийных событий, 
создание макросов, пользовательские архивы и администрирование.  
В качестве примеров выбраны типовые задачи, решаемые инженером- 
проектировщиком при разработке диспетчерского уровня управления для 
каждой подсистемы.
Для студентов, изучающих дисциплины «Проектирование информационно-управляющих систем», «Технические средства автоматизации  
и управления» и родственные им, а также инженеров АСУТП.

УДК 681.513.2 (075.8)
ББК 32.966

ISBN 978-5-9729-0326-9     © Иванов В. Э., Чье Ен Ун, 2019
© Издательство «Инфра-Инженерия», 2019
© Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2019

ВВЕДЕНИЕ

Диспетчерское управление и сбор данных (SCADA, Supervisory 
Control And Data Acquisition) является основным и в настоящее время наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами) в жизненно 
важных и критичных с точки зрения безопасности и надежности областях. Именно на принципах диспетчерского управления строятся 
крупные автоматизированные системы в промышленности и энергетике, на транспорте, в космической и военной областях, в различных 
государственных структурах [1].
В настоящее время разработке эффективных диспетчерских 
систем уделяется особое внимание. Это связано с тем, что при возникновении нештатных ситуаций роль человеческого фактора становится все более значительной. Тенденция развития диспетчерских 
систем — ориентация на человека-оператора вместо традиционного 
выбора наиболее функциональных технических средств. Грамотный 
подход к разработке диспетчерской системы — сведение к минимуму 
ошибок оператора. Прообразом современных систем SCADA на ранних стадиях развития автоматизированных систем управления являлись системы телеметрии и сигнализации. К особенностям процесса 
управления в современных системах следует отнести следующее:
1) процесс SCADA применяется системах, в которых обязательно наличие человека (оператора, диспетчера);
2) процесс SCADA был разработан для систем, в которых любое неправильное воздействие может привести к отказу 
(потере) объекта управления или даже катастрофическим 
последствиям;
3) оператор несет, как правило, общую ответственность за 
управление системой, которая при нормальных условиях 
только изредка требует подстройки параметров для достижения оптимальной производительности;
4) активное участие оператора в процессе управления имеет 
место нечасто и в непредсказуемые моменты времени — 
обычно в случае наступления критических событий (отказы, нештатные ситуации и пр.);

Разработка АСУТП в среде WinCC

4

5) действия оператора в критических ситуациях могут быть 
жестко ограничены по времени (несколькими минутами 
или даже секундами).
Важно понимать место SCADA-системы в комплексе средств 
АСУТП. Исходя из особенностей таких систем, от оператора не требуется мгновенной реакции на нештатный режим системы в целом. 
Эта функция чаще всего выполняется на стороне программируемого контроллера. Но принятие решения о дальнейших действиях  
по направлению ситуации в то или иное русло целиком возлагается 
на оператора. Например, программируемый контролер может управлять потоком охлаждающей воды внутри части производственного 
процесса, а SCADA-система может позволить операторам изменять 
уставки для потока, менять маршруты движения жидкости, заполнять те или иные емкости, а также следить за тревожными сообщениями (т. н. алармами), такими как потеря потока и высокая температура, которые должны быть отображены и записаны и на которые 
оператор должен своевременно реагировать. 
К SCADA-системам предъявляются требования:
 – надежности (технологическая и функциональная);
 – безопасности управления;
 – точности обработки и представления данных;
 – простоты расширения.
Основными областями применения систем диспетчерского 
управления, по данным зарубежных источников, являются:
 – управление передачей и распределением электроэнергии;
 – промышленное производство;
 – производство электроэнергии;
 – водозабор, водоочистка и водораспределение;
 – добыча, транспортировка и распределение нефти и газа;
 – управление космическими объектами;
 – управление на транспорте (все виды транспорта: авиатранспорт, метро, железнодорожный, автомобильный, водный);
 – телекоммуникации;
 – военная область.
Всего в мире существует несколько производителей SCADA- 
систем. Среди наиболее популярных в среде разработчиков  
АСУТП — Trace Mode (Россия), InTouch, Genesis, RsView (США),  

ВВЕДЕНИЕ

5

Sitex (Великобритания), WinCC (Германия). Описания некоторых  
из них приведены в [2].
WinCC — система HMI, программное обеспечение для создания человеко-машинного интерфейса, составная часть семейства систем автоматизации Simatic, производимых компанией Siemens AG.  
Стстема работает под управлением операционных систем семейства Microsoft Windows и использует базу данных Microsoft SQL 
Server (начиная с версии 6.0). 
В данном учебном пособии рассмотрены основные подсистемы WinCC и механизмы их функционирования, приведены примеры 
решения основных задач при проектировании человеко-машинного 
интерфейса. Каждая подсистема WinCC — это отдельный компонент, предназначенный для решения определенной задачи. Каждый 
компонент WinCC функционирует независимо от других, но посредством подсистемы Global Script можно осуществлять синхронизацию работы подсистем. По структуре построения программного 
обеспечения WinCC — это интерпретатор, рабочий режим которо- 
го (RT) возможен только при наличии среды конфигурирования 
(СS). Все подсистемы WinCC на уровне конфигурирования объединены в Менеджере проекта (WinCC Explorer).

Глава 1 
МЕНЕДЖЕР ПРОЕКТА

§ 1.1. Окно управления проектом

Среда WinCC функционирует в двух режимах: режиме менеджера проекта и режиме Runtime. Менеджер проекта предназначен 
для создания проекта, изменения его свойств, создания условий 
функционирования Runtime. Например, в менеджере проекта можно 
установить перечень подсистем, которые будут функционировать  
в режиме Runtime, установить стартовый экран, параметры разрешения экрана, назначить блокировку клавиш и т. д. В режиме 
Runtime — рабочий режим SCADA-системы. В отличие от системы 
ProTool, режим Runtime WinCC функционирует только при наличии 
запущенного менеджера проекта. На рис. 1.1 показан внешний вид 
окна менеджера проекта.

Рис. 1.1. Окно менеджера проекта

ГЛАВА 1. Менеджер проекта

7

В древовидном меню управления перечислены основные  
подсистемы WinCC. Подсистемой принято называть специально 
разработанный компонент, несущий определенные функции в режиме Runtime. Для включения компонента в режим Runtime необходимо:
1) произвести настройку этого компонента, используя его редактор;
2) отметить компонент как «используемый» в свойствах проекта.
Подсистемы WinCC разработаны с учетом требований к проек- 
там АСУТП и значительно упрощают проектирование системы  
в целом. Например, подсистема Tag Logging предназначена для автоматического сохранения значений переменных процесса в заранее сконфигурированных архивах. Данная функция используется 
практически во всех крупных проектах АСУТП и предназначена,  
в частности, для отображения переменных процесса в виде трендов 
(графиков) с возможностью ретроспективы.
Кроме подсистем в окне менеджера проекта присутствует имя 
проекта (в примере «test») и поле Computer. При создании проекта 
необходимо:
3) определить тип проекта;
4) задать имя проекта и отредактировать свойства;
5) настроить параметры Runtime;
6) отметить необходимые подсистемы, которые необходимо задействовать в системе Runtime;
7) произвести настройку подсистем;
8) произвести запуск проекта.
Свойства проекта. Окно свойств проекта активизируется  
по команде меню или по щелчку правой клавиши мыши при выборе 
имени проекта (в примере на рис. 1.2 — «test»). 

Разработка АСУТП в среде WinCC

8

Рис. 1.2. Свойства проекта

Окно содержит несколько вкладок. В первой вкладке General 
можно отредактировать тип проекта и поместить комментарий.  
Во второй вкладке Update Cycles приведен перечень системных таймеров, используемых в различных подсистемах. Таймер WinCC — 
системный объект, обновление которого используется для задания периодичности проведения различных процедур: например,  
частоты обновления экрана WinCC, частоты опроса тегов, периодичности сохранения значений тегов в архиве, частоты выполнения 
скриптов и т. д. Временной интервал, задаваемый таймером, зависит от функции объекта или подсистемы, к которым этот таймер относится. Корректный выбор временного интервала для подсистемы 
позволяет оптимизировать использование ресурсов WinCC.
Кроме перечисленных таймеров можно задать альтернативный 
таймер с заданным значением. На рис. 1.3 показан пример создания 
таймера с периодом 123 мс.

ГЛАВА 1. Менеджер проекта

9

Рис. 1.3. Создание пользовательского таймера

На вкладке Hot Keys пользователь может задать специальные 
сочетания клавиш, относящиеся ко входу в систему. Например, сочетание CTRL+L позволяет вывести системное окно смены пользователя, если такой режим был сконфигурирован в подсистеме User 
Administrator (рис. 1.4).

Разработка АСУТП в среде WinCC

10

Рис. 1.4. Назначение комбинаций клавиш

Настройка параметров Runtime. Режим настройки вызывает- 
ся по команде меню или по щелчку правой клавиши мыши при выделении объекта Computer. На вкладке General задается имя компьютера, на котором будет выполняться проект в режиме Runtime.

Замечание 
При переносе проекта на другую рабочую станцию необходимо изменить имя компьютера и перезагрузить проект.  
Имя рабочей станции используется при многопользовательском режиме: на базовой рабочей станции указывается перечень дополнительных рабочих станций и перечень ресурсов, 
разрешенных для использования. 

На вкладке Startup пользователь задает перечень тех подсистем, 
которые необходимо задействовать в режиме Runtime (рис. 1.5).