Nhà phân phối của Moxa tại Việt Nam - Thiết bị truyền thông công nghiệp - Tự động hóa Ứng dụng Thông tin tổng hợp Cách thức hoạt động của phần mềm ELIPSE E3
Từ khi phát hành E3 vào năm 2001, với phiên bản thứ ba, phần mềm HMI/SCADAClient/Server, do công ty Elipse Software, một số ứng dụng cho phép xây dựng các hệ thống tự động hóa với một khái niệm mới về khả năng kết nối và tính linh hoạt đã được phát triển trên toàn thế giới.
Phần mềm E3 được thiết kế hoàn toàn dành cho hoạt động mạng và các ứng dụng phân tán, cung cấp mẫu về đối tượng mới và cao cấp, với giao diện đồ họa mạnh mẽ, và một kiến trúc duy nhất mới cho phép phát triển ứng dụng nhanh chóng và kết nối tối đa tới các thiết bị và các ứng dụng khác. E3 cũng kết hợp các công nghệ phát triển phần mềm mới nhất, tối đa hiệu suất và năng suất, tối ưu hóa chất lượng các ứng dụng và quá trình phát triển của họ, và tối thiểu hóa các chi phí và tổn thất.
Với các công cụ biên tập (chỉnh sửa) và tính năng mới giúp phát triển ứng dụng dễ dàng hơn và giảm thiểu thời gian cấu hình. Cấu trúc module của E3, với quá trình xử lý mạng phân tán, kết hợp các nguồn hình ảnh (video) và hỗ trợ các công nghệ như XML, ActiveX, và OPC.
Elipse E3 cho phép giao tiếp với hàng trăm thiết bị điều khiển và thiết bị thu thập dữ liệu. Thông tin dữ liệu có thể được điều khiển theo nhiều cách khác nhau, bao gồm việc phát triển các giao diện đồ họa người dùng mạnh mẽ cho các máy tính làm việc hoặc trên một mạng cục bộ hoặc trên Internet, ngoài ra còn có chức năng quản lý cảnh báo, lưu trữ cơ sở dữ liệu, trao đổi thông tin giữa các phần mềm và các thành phần khác, và thiết kế báo cáo.
Elipse E3 có ba chương trình chính, từ quan điểm và cách nhìn của người sử dụng:
E3 Server: Đây là máy chủ ứng dụng, các thông tin và dữ liệu được xử lý, quá trình chính của hệ thống được quản lý, và các thông tin đồ họa và dữ liệu được gửi đến máy khách tại bất kỳ điểm nào trên mạng. E3 Server có thể mua theo các phiên bản với 100, 300, 1.500, 5.000, 10.000, 20.000, hoặc không giới hạn số lượng các tag I/O (điểm thông tin-dữ liệu), bao gồm license bản quyền E3 Viewer. Ngoài ra, license bản quyền E3 Studio cũng có thể kết hợp vào Server (phiên bản Master), cũng như license bản quyền Viewer bổ sung, việc này cho phép nhiều người dùng vận hành hệ thống cùng một lúc. E3 Server còn cho phép một số máy chủ chạy vài dự án khác nhau, tất cả ở cùng một ứng dụng, do đó cho phép chúng ta phân tán các hoạt động ra các máy theo nhu cầu của hệ thống thiết kế. E3 Server được phát triển để chạy trên các hệ điều hành sau: Microsoft Windows Server 2003 SP2, XP SP2, Vista SP1, Windows Server 2008 SP1, hoặc Windows 7, và các phiên bản mới nhất của MS windows.
E3 Viewer: Đây là giao diện vận hành dành cho người sử dụng (giao diện điều khiểnhoạt động). E3 Viewer cho phép chạy ứng dụng trong máy chủ ở bất kỳ máy tính nào, và nó có thể được thực hiện cả trong mạng cục bộ và trên Internet/Intranet thông qua trình duyệt. Dù bằng cách nào, cũng không cần thiết cài đặt ứng dụng trên máy khách hàng, bởi vì tất cả các thành phần (màn hình, thư viện, các bộ điều khiển ActiveX) được tải xuống từ máy chủ và đăng ký một cách tự động.
E3 Viewer đã được phát triển để trình bày thông tin một cách nhanh chóng và chính xác với chất lượng đồ họa, giúp vận hanh dự án dễ dàng hơn. E3 Viewer Control cho phéphiển thị và điều khiển tất các các đối tượng. E3 Viewer Only chỉ cho phép hiển thị và truy vấn, mà không thực hiện điều khiển được. E3Viewer hoạt động trên các nền tảng: Microsoft Windows Server 2003 SP2, XP SP2, Vista SP1, Windows Server 2008 SP1, hoặc Windows 7, và các phiên bản MS Windows cao hơn.
E3 Studio: Công cụ duy nhất dùng để cấu hình hệ thống, công cụ này hoạt động như là một nền tảng phát triển chung. E3 Studio có một môi trường hiện đại, thân thiện, với các kết nối truyền thông được thiết lập, thông qua một trình xây dựng đồ họa trọn bộ tích hợp dùng cho việc tạo màn hình giao diện và tập lệnh hoạt động. E3 Studio cho phép một hệ thống được chỉnh sửa bởi những người khác nhau tại cùng một thời điểm, hoặc một số Studios được kết nối với cùng máy chủ từ xa, và có nhiều chế độ cài đặt. E3 Studio chạy trên Microsoft Windows Server 2003 SP2, XP SP2, Vista SP1, Windows Server 2008 SP1, hoặc Windows 7 và trên các phiên bản mới nhất của MS Windows.
Hình 1- Ví dụ cấu trúc hệ thống của E3
Nhu cầu tự động hóa cả hiện tại lẫn tương lai thường hướng chúng ta sử dụng một sốmáy tính chạy các hệ thống SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition- Điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu) đồng thời để thực hiện nhiều nhiệm vụ khác nhau, theo các yếu tố như an toàn, các điều kiện vật chất và địa lý, hiệu suất, .v.v.
Để quản lý các ứng dụng này, chúng ta cần phải làm chúng “nói chuyện” với nhau, trao đổi dữ liệu với nhau, và tách ra dữ liệu hữu ích từ quá trình này. Trong một thời gian dài, hệ thống SCADA truyền thống đã dựa trên một cấu trúc chung để thực hiện nhiệm vụ:
– Mỗi máy chủ SCADA phải có (toàn bộ hoặc một phần) một bản sao chép của nhữngứng dụng thiết lập với các cơ sở dữ liệu bên trong (nội bộ); và
– Mỗi máy chủ SCADA (Server) chỉ chạy một cơ sở dữ liệu tại một thời điểm.
Điều này đưa chúng ta đến một vài vấn đề khi quản lý, như áp dụng các thay đổi cho tất cả các máy chủ, kiểm soát phiên bản ứng dụng, hoặc ngay cả phải làm việc với các nhà sản xuất phần mềm khác nhau.
Elipse E3 giải quyết tất cả những vấn đề này bằng cách sử dụng khái niệm Domain,Domain bao gồm một môi trường đơn, định nghĩa các máy tính thực hiện các nhiệm vụ theothời gian thực (máy chủ), và cơ sở dữ liệu dự án phải được thực hiện tại các máy chủ này, với khả năng thực hiện một số dự án trong mỗi máy. Chúng ta cũng có thể thêm, xóa, hoặc sửa đổi các dự án trong suốt quá trình thực hiện, mà không ảnh hưởng đến các bộ phận khác đang chạy trong Domain.
Mỗi dự án có thể gồm bất kỳ kiểu đối tượng, chẳng hạn như đồ họa (Screens), trình điều khiển I/O, quản lý cảnh báo và dữ liệu quá khứ, các báo cáo, các công thức, các cơ sở dữ liệu, .v.v. Khi hai hoặc nhiều dự án cùng ở trong một Domain, chúng có thể truy cập đến mỗi thuộc tính và đối tượng của nhau như thể chúng đang thuộc về một cơ sở dữ liệu đơn. Điều này có thể thực hiện được bởi vì bất kỳ đối tượng có thể thiết lập liên kết với nhau: nếu cả hai đối tượng tồn tại và đang chạy, nó có nghĩa là liên kết đang hoạt động, và bất kỳ sự thay đổi về giá trị được gửi không đồng bộ giữa các phần, phụ thuộc vào kiểu liên kết. Nếu một trong những đối tượng bị phá hỏng (xóa) hoặc dừng lại, thì liên kết bị phá bỏ, và sau đó ứng dụng sẽ được thông báo về việc này và có thể chỉ ra trạng thái này theo phương pháp người dùng định nghĩa.
Cấu trúc Domain bị giới hạn đối với các đối tác trong hệ thống, chẳng hạn như máy tính máy chủ, các dự án, người sử dụng và mật khẩu. Giao diện người dùng để điều khiển và giám sát trên máy vận hành, gọi là E3 Viewer, có thể kết nối trực tiếp đến bất kỳ máy chủ E3 (E3 Server) với đủ license bản quyền. E3 Viewer có ba tính năng đặc biệt:
* Phải cẩn thận với các chính sách bảo mật liên quan đến trao đổi dữ liệu qua Internet để tránh những rủi ro tiềm năng do hệ thống bị phơi bày trên mạng. Một số tài nguyên phải được thiết lập trong các ứng dụng để tránh rủi ro như vậy (giống như cấp quyền ghi và đọc), nhưng chúng phụ thuộc vào các quy định của công ty, có các hệ thống được cài đặt.
Một Domain bao gồm một Server hoạt động độc lập, hoặc hai Server trong chế độ dự phòng kép. Mỗi Viewer kết nối thực sự với Domain, chứ không chỉ với các Server.
Hình 2- Ví dụ của Super Domain
Sau khi kết nối, Server và Client kiểm tra lẫn nhau về sự tồn tại của các đối tượng hệ thống đã đăng ký và cập nhật trong máy Client. Nếu không có sự thay đổi, các Server bắt đầu “tải lên” các định nghĩa về đối tượng, giống như các thư viện được người dùng định nghĩa và các điều khiển ActiveX.
Nói cách khác, máy khách bắt đầu bằng cách “tải về” màn hình đầu tiên (giao diện đồ họa), bao gồm cả các đối tượng trong giao diện, và lưu chúng vào một vùng nhớ đệm. Quá trình này có thể mất vài giây, phụ thuộc vào ứng dụng, nhưng giao diện hiển thị trong lần tiếp theo sẽ nhanh hơn khi mở màn hình này, vì Viewer sẽ thực hiện lưu trữ vào bộ nhớ đệm và ổ đĩa. Nếu bạn không đóng Viewer, lần sau khi bạn mở màn hình này (và các màn hình vẫn chưa bị cấu hình lại) giao diện vẫn được tạo ra trong bộ nhớ, điều này làm giảm thời gian tổ chức các trang màn hình. Nếu màn hình đã thay đổi, các Viewer sẽ tải về giao diện một lần nữa, do đó khởi động lại quá trình này.
Sau khi màn hình đã được mở, Server và Client chỉ trao đổi giá trị thời gian thực và các truy vấn cơ sở dữ liệu theo một sơ đồ thông tin TCP/IP, với hiệu suất cao khi so sánh cácTerminal Services, tùy thuộc vào hệ thống. Điều này có thể bởi vì trong khi E3 Viewer chỉnhận và gửi giá trị thời gian thực, Terminal Services Client gửi đi các thông tin về chuyển động bàn phím và chuột, và nhận hình ảnh video.
Một Viewer đã kết nối với một Domain độc lập có thể điều khiển thông tin bên trong các máy chủ đang hoạt động, phù hợp với quyền truy cập của người dùng. Tuy nhiên, nếuDomain được đưa vào một Domain với nhiều Domain khác, nó có thể hoạt động như một cầu nối đến các máy chủ khác.
Theo cách thức đó, một hoặc nhiều Viewer kết nối với một Domain có thể truy cập thông tin thuộc về Domain khác, điều này cũng phụ thuộc vào quyền của người sử dụng đối với từng Viewer. Khi Viewer yêu cầu một phần thông tin nhất định, chẳng hạn như một màn hình hoặc một liên kết đến một đối tượng không tồn tại trong Domain nội bộ, các Server nội bộ hoạt động như một gateway khi kết nối tới Viewers nội bộ, tải màn hình hoặc thực hiện giao tiếp theo thời gian thực giữa Viewer cục bộ và các máy chủ từ xa, và kích hoạt một mạng diện rộng SCADA trên các ứng dụng và các hệ thống khác nhau.
Kiến trúc bên trong của E3 là hoàn toàn có khả năng mở rộng, mỗi nhiệm vụ chính sẽ được thực hiện bởi một máy chủ riêng biệt. Hình bên dưới là tổng quan về các khối chức năng trong kiến trúc của E3.
Hình 3- Sơ đồ các module chức năng của E3
Chi tiết hơn, E3 Server chịu trách nhiệm cho việc tạo quá trình thực thi sẽ thực thi ứng dụng thực tế. Bên trong quá trình, chúng ta sẽ tìm thấy các máy chủ riêng của E3, với các dịch vụ được sử dụng bởi các module khác nhau.
Một số các tính năng mạnh mẽ nhất của E3 chính là các thư viện đối tượng động sẽ được định nghĩa bởi người dùng, đó là các tập tin với phần mở rộng .LIB có thể chứa một hoặc một nhóm đối tượng được tạo ra và định nghĩa các thuộc tính bởi người sử dụng.
Có hai loại đối tượng được tạo bởi người dùng trong E3: XControls, đây là thư viện đồ họa thực hiện (chạy) tại Viewer, và XObjects, đó là thư viện dữ liệu được thực hiện tại máy chủ.
XControls là các đối tượng đồ họa của người dùng, với các thuộc tính, phương pháp, và các tập lệnh, áp dụng cho bất kỳ đối tượng, bao gồm cả ActiveX và XControls khác. Ngay khi được tạo ra và đăng ký, XControls có thể được chèn vào một màn hình, tại đó chúng ta có thể định nghĩa cách hoạt động hoặc liên kết thuộc tính của nó đến các biến bên ngoài. Bất kỳ sự thay đổi trong thư viện này sẽ được tự động cập nhật tới tất cả các trường hợp sử dụng đối tượng, tạo ra một kết nối quay vòng trong mọi trường hợp với các thiết lập đã khai báo. Như đã đề cập ở trên, khi mở màn hình, client (máy khách) tải tất cả thông tin của đối tượng đã định nghĩa, và tạo ra một bộ đệm quản lý màn hình.
XObjects là các đối tượng dữ liệu của người dùng, với các thuộc tính, phương pháp, và các tập lệnh, hoạt động bên trong các máy chủ cục bộ và liên quan tới các đối tượng (bộ điều khiển I/O, cảnh báo, dữ liệu quá khứ, .v.v.). Các XObject được đưa vào một vùng lưu trữ riêng gọi là DataServer, tại đó chúng ta có thể định nghĩa được các hoạt động đối tượng hoặc liên kết nó với các tag (thông tin) bên ngoài. Giống như XControls, bất cứ sự thay đổi trong định nghĩa XObject gốc được tự động cập nhật và gửi tới tất cả các đối tượng.
XControls và XObjects có thể được liên kết với nhau để cải thiện khả năng hoạt động trong các ứng dụng phức tạp. Chúng ta có thể định nghĩa một hoặc nhiều XControls để truy cập thông tin từ một hoặc nhiều XObjects. XControls chỉ tải các thông tin cần thiết, để hoàn chỉnh thông tin cho đối tượng, cơ sở dữ liệu thời gian thực tại các Server. Tính năng này cho phép một ứng dụng khi giám sát một số phần tử có thể giảm số lượng giao diện cần có, vìXControl có thể là “chỉ” tới các XObjects khác nhau. Đối với các ứng dụng lặp lại, các chương trình trong thư viện giúp rút ngắn chu kỳ phát triển, vì nó có thể bao gồm các bộ điều khiển giao tiếp, tag thông tin và các biến, các cảnh báo, .v.v. Các đối tượng trong thư viện cũng được gọi là đối tượng ElipseX.
Hình 4- XControls và XObjects
E3 Studio cũng có một thư viện biểu tượng dựa trên vector với hơn 3.000 biểu tượng đồ họa. Những biểu tượng có thể được sử dụng bên trong ứng dụng, trực tiếp trên màn hình, hoặc bên trong các XControls.
Elipse E3 không sử dụng bất kỳ cơ sở dữ liệu độc quyền để lưu trữ thông tin: ModuleDB Server có thể xử lý với bất kỳ cơ sở dữ liệu thương mại, như MS-SQL Server hoặc Oracle. Nếu bạn không có bất kỳ giấy phép bản quyền của cơ sở dữ liệu, dữ liệu có thể được lưu trữ trong định dạng Access (.MDB). Các thông tin như các cảnh báo và các sự kiện, dữ liệu quá khứ, và các công thức được lưu trữ trong bảng cơ sở dữ liệu.
DB Server sử dụng quyền quản trị của cơ sở dữ liệu để tạo ra và quản lý bảng; do đó, chúng ta sẽ không cần phải thực hiện bất kỳ việc bảo trì cơ sở dữ liệu bằng một công cụ riêng biệt để giữ cho hệ thống chạy: E3 sẽ chỉ xóa dữ liệu cũ khỏi các bảng chính, hoặc di chuyển chúng vào một bảng sao lưu. Sau khi được di chuyển, dữ liệu cuối cùng sẽ có thể bị xóa sau một chu kì thời gian xác định trước, hoặc thậm chí đưa trở lại bảng chính để phân tích thêm.
Định dạng của các bảng cho cảnh báo và sự kiện được thiết lập tại module Alarm Server, tại đây chúng ta có thể chọn các trường từ tất cả các trường có sẵn (bao gồm cả ngày tháng và thời gian dữ liệu với độ chính xác 1ms); thuộc tính quá khứ và các thiết lập công thức được thực hiện trực tiếp trong các đối tượng tương ứng.
Đối với một ứng dụng dự phòng kép (hoặc một sub-domain), nơi các cơ sở dữ liệu được đặt tại các máy chủ, các cơ sở dữ liệu thường có thể tạo ra không gian trống về thông tin khi một trong các máy chủ bị lỗi. Để tránh điều này, E3 thực hiện đồng bộ hóa cơ sở dữ liệu giữa các máy chủ.
Các thông tin được gửi đến máy chủ cơ sở dữ liệu hiện tại sẽ phải chịu ảnh hưởng làphải lưu trữ được tại cơ sở dữ liệu dự phòng: nếu đã được lưu trữ, sau đó dữ liệu này được kiểm tra trong khi được đồng bộ. Tuy nhiên, nếu quá trình này thất bại, sau đó thông tin sẽ không được cập nhật, và sẽ được cố gắng thực hiện để lưu trữ trong các khoảng thời gian xác định. Thậm chí nếu cả hai máy chủ tắt nguồn, mỗi máy chủ sẽ truyền các bản ghi không đồng bộ tới cơ sở dữ liệu máy chủ khác khi máy đó hoạt động trở lại, và cho đến khi máy chủ đó hoàn thành các công việc của mình.
Quá trình tương tự sẽ xảy ra khi cơ sở dữ liệu bị mất kết nối với DB Server do bất kỳ lý do gì. Và bất cứ khi nào điều này xảy ra, một tập tin lưu trữ tạm thời được tạo ra ở máy tínhcục bộ để xử lý dữ liệu trong khi các kết nối cơ sở dữ liệu chính không được tái lập.
Một vấn đề tương tự sẽ xảy ra khi chúng ta cần phải đồng bộ hoặc tập trung các cơ sở dữ liệu chạy trong các sub-domain khác nhau. Trong trường hợp này, DB server chỉ có thểnhân đôi thông tin (dữ liệu lưu trữ trong hai cơ sở dữ liệu cùng một thời điểm), hoặc thâm chí thực hiện việc đồng bộ hóa theo một chiều với một DB server trung tâm.
Elipse E3 thực hiện quản lý I/O riêng với các tính năng cho phép các ứng dụng có kích thước bất kỳ để chạy trơn tru, ngay cả với hàng trăm hoặc hàng nghìn thiết bị. Bộ điều khiển I/O bao gồm ba loại khác nhau cho các đối tượng:
Hình 5- Các thông số của bộ điều khiển điển hình (driver)
Elipse E3 có thể hành động đồng thời như một OPC Client và OPC Server cho kết nốilớn hơn, bao gồm trao đổi dữ liệu với các gói SCADA khác.
AlarmConfig là khu vực có thể chèn vào và tổ chức quản lý các dữ liệu được. Tất cả các thông tin liên quan đến điều kiện cảnh báo, cũng như các loại thuộc sự kiện mà có thể được tạo ra trong mỗi điều kiện, được thiết lập tại Alarm Sources.
Trong thời gian thực hiện, các bản tin cảnh báo được gửi tới AlarmServer, nó quản lý AlarmHub, để kiểm soát các vào/đầu ra của các bản tin đến các server và client khác, cũng như xác nhận người dùng.
Các bản tin có thể được xem và xác nhận bởi người dùng với đối tượng, cho phép lọc bản tin, điều chỉnh màu sắc, nhấp nháy, và sắp xếp thứ tự.
E3 bao gồm các công cụ báo cáo cấp cao nhất cho phép bạn tạo ra như bất kỳ loại báo cáo dữ liệu quá khứ và thời gian thực. Với công cụ truy vấn E3 (E3 Query), chúng ta thể tạo và quản lý các truy vấn SQL để trích xuất bất kỳ loại thông tin từ các cơ sở dữ liệu, chẳng hạn như các bộ lọc, sắp xếp thứ tự, hiển thị, .v.v., cho phép chỉnh sửa tốt các truy vấn SQLthủ công.
Với người thiết kế báo cáo đồ họa, có thể thiết lập hình thức của báo cáo, với các tiêu đề (trên và dưới), các nhóm, và các bộ phận chi tiết, bao gồm cả tính toán riêng như tổng, trung bình, độ lệch, .v.v. Mỗi phần có thể có các đối tượng như mã vạch, hình vẽ, hình ảnh, nhãn, trường dữ liệu (từ câu truy vấn SQL), tập lệnh (VBScript), và xu hướng/biểu đồ.
Các báo cáo đầu ra có thể được xem trước trên màn hình, gửi trực tiếp đến máy in, hoặc xuất ra Acrobat PDF, Microsoft Excel, RTF hoặc định dạng HTML.
Phần mềm Elipse với các tính năng chuyên biệt và nổi trội được áp dụng cho nhiều ngành công nghiệp, như hóa chất, nước/nước thải, Power (phát điện, truyền tải và phân phối), Năng lượng (đo lường, bảo vệ và quản lý), Quy trình và sản xuất, với các chi nhánh và các nhà phân phối ở một số nước, như Mỹ, Đức, Ấn Độ, Đài Loan, Singapore, Việt Nam và Brazil.
Các chuyên gia đã cảnh báo rằng trong một vài năm tới, mô hình điện toán đám mây được triển khai trong nhiều hệ thống IIoT […]
E3 là hệ thống HMI/SCADA hệ thứ ba của hãng Elipse Software-Brazil. Đây lào một bước tiến trong việc phát triển các hệ thống truyền thống, […]
1. GIỚI THIỆU Với sự linh hoạt của hệ thống, hệ thống SCADA (giám sát, điều khiển và thu thập dữ liệu) có thể được sử […]
cch-thc-hot-ng-ca-phn-mm-elipse-e3-safenergy-i-din-moxa-ti-vit-nam