Co je digitální bezpapírový zapisovač?
Zde dále popisovaný přístroj DataVU6 vyvinutý americkou společností Partlow, nabízený v ČR společností Profess s.r.o., byl navržen jako tzv. digitální (bezpapírový) zapisovač pro průmyslové prostředí. To v praxi znamená, že například narozdíl o HMI panelů s PLC, nebo jejich kompaktní kombinace OPLC apod., jde o zařízení s již předem připraveným uživatelsky přívětivým ovládacím prostředním a integrovanou záznamovou a vyhodnocovací logikou, kterou stačí jen vhodně nastavit pro požadované zaznamenávání a zobrazování informací z různých připojených senzorů či měřících procesů, ale není nutné nic složitě předem programovat na PC. Na druhou stranu od různých panelových měřičů naopak umožňují poměrně široké množství nastavení, konfigurace a přizpůsobení jak pro zobrazení dat na velkém displeji, tak i pro méně či středně náročné zpracování hodnot i pro základní řízení. Bezpapírové zapisovače tak představují takový zajímavý a příjemný mezikrok mezi "hloupými" panelovými měřidly, a zcela programovatelnými HMI s PLC. Jsou tak vhodné všude tam, kde je potřeba vizualizovat i sbírat data ze více/méně standardních procesů a kde zprovoznění zvládne podle manuálu každý technik a není potřeba služeb zkušeného programátora.
Popis zařízení DataVU6
Data monitor DataVU 6 je digitální zapisovač pro sběr a zobrazení dat v podobě integrované kompaktní do panelu vestavné "skříňky" s 5,7" TFT LCD dotykovým displejem a různou volitelnou výbavou vstupů a výstupů pro sběr různých dat a signálů. Aby zařízení obsahovalo jen požadované a opravdu využívané připojovací rozhraní a nemělo zbytečně nevyužívaný hardware, je DataVU 6 nabízen od verze bez měřicích vstupů, kde lze zpracovat až 24 procesních hodnot, přijatých z externích systémů po komunikaci Modbus, až po plně vybavený data monitor se šesti univerzálními analogovými vstupy, dvěma analogovými výstupy, 12-ti binárními vstupy a dalšími 12-ti binárními jednotlivě volitelnými vstupy nebo výstupy.
Konkrétně analogové vstupy jsou realizovány jako univerzální měřicí vstupy pro připojení odporových teploměrů, termočlánků, odporových výstupů zařízení a standardních signálů napětí a proudu. Analogové výstupy lze konfigurovat jako napěťové (0-10V) nebo proudové (0/4-20 mA). Binární vstupy a jednotlivě volitelné binární vstupy/výstupy pracují s dvoustavovou úrovní 0/24 VDC a standardní výbavou je i jeden reléový výstup s přepínacími kontakty.
Popis přední zobrazovací a zadní připojovací strany digitálního zapisovače DataVU 6.
Pro digitální komunikaci s nadřazenými zařízeními typu PLC, PC nebo případně chytrými senzory slouží Ethernet a sériové rozhraní RS232/RS485. Po komunikaci lze přenést i 10 textů reportů šarží a 4 událostní texty, každý o délce až 160 znaků. Ethernetové rozhraní je standardní výbavou a podporuje komunikaci s PC (konfigurační setup program, archivace dat pomocí programů PCC/PCA3000), přenos emailů pomocí SMTP serveru, synchronizace času s SMTP serverem a komunikaci protokolem Modbus-TCP v režimu Master i Slave, tedy s možností použití komunikace jak s nadřazeným řídícím zařízením (PC, PLC), tak i se chytrými snímači. IP adresa může být nastavena statická nebo může být přidělena DHCP serverem a podporován je i DNS server. Sériové porty konfigurovatelné jako RS232 nebo RS485 je možné použít pro průmyslovou komunikaci Modbus-RTU opět v režimu Master nebo Slave a nebo využít pro připojení čtečky čárových kódů. K přímému napojení na PC nebo pro připojené externí USB Flash paměti je pak navíc k dispozici i USB port. Pro tyto účely je DataVU 6 vybaveno i funkcí tzv. správce USB disků, který umožňuje například zapsat na USB disk naměřená data, servisní data a aktuální stav čítače či statistiky, nebo naopak načíst konfiguraci z USB disku.
Strom vlastní a parametrů zapisovače DataVU 6 (vlevo) a připojovacích vstupů s indikací galvanického oddělení (vpravo).
Přístroj se ovládá pomocí rezistivního dotykového displeje velikosti 5,7" s rozlišením 640 × 480 pixelů. Jednotlivé položky ovládání jsou rozděleny do přehledného menu a naměřená data lze zobrazit na displeji zapisovače ve formě křivek, sloupcových diagramů, alfanumerických údajů nebo ve formě číselných hodnot v uživatelsky vytvořeném technologickém schématu. Pomocí setup programu může uživatel vytvořit až 6 procesních stránek, každou s až 100 objekty. Správa uživatelských účtů chrání proti neoprávněnému přístupu do menu přístroje, přičemž různí uživatelé mohou mít přístup jen k přesně specifikovaným funkcím a parametrům přístroje. Při záznamu dat šarží lze do paměti ukládat i přídavné informace.
Alternativou k nastavování zapisovače přes jeho dotykový displej je nastavování pomocí konfiguračního počítačového "SETUP" programu. Kromě základních univerzálních vizualizačních obrazovek, je možné s jeho pomocí případně vytvořit i zcela vlastní vizualizační obrazovky s vybranými procesními daty. Navíc některá nastavení lze provést jen jeho prostřednictvím, jako například změnu ovládacího jazyka, přiřazení přístupových práv uživateli, tvorbu textů pro záznamy šarží, či tvorbu technologických stránek. Kromě konfiguračního SETUP programu jsou k dispozici i další přívětivé programy na PC, umožňující vyhodnocení a archivaci naměřených dat a administraci řízení přístupu obsluhy k přístroji.
Programem SETUP se pak nastavuje i v zařízení integrovaný jednoduchý Web Server, který umožňuje zobrazovat některé vizualizační obrazovky přímo online pomocí webového prohlížeče. Uživatel také jeho prostřednictvím může přistupovat k hodnotám procesu, různým vizualizacím a alarmovému a seznamu událostí zařízení. Pro přístup stačí jen zadat adresu IP zařízení do adresového řádku webového prohlížeče. Jako základní úvodní webová stránka slouží soubor "index.html", který je k dispozici předpřipraven i ve výchozím nastavení. Další HTML stránky lze do zařízení přenést pomocí SETUP programu. Proti neoprávněnému přístupu je možné povolit přihlašování pouze uživatelským jménem a heslem.
Možnosti záznamů data
Měřená data zařízením DataVU 6 jsou ukládána nepřetržitě s vzorkovací frekvencí 125 ms. V každém cyklu jsou z měřených dat vyhodnocovány limity a sestavovány reporty. Měřená data uložená v paměti SRAM jsou pak v pravidelných definovaných časových intervalech přesouvána v blocích o velikosti 20 kB do interní FLASH paměti o velikosti 1GB. Každý zápis je ověřen, takže je okamžitě odhalena případná chyba v měřených datech. Zapisovač také monitoruje zbývající volnou kapacitu paměti a při dosažení minimální nastavené hodnoty vyhlásí alarm, který může být použit například pro aktivaci výstupního alarmového relé. Paměť je řešena jako kruhová, takže pokud se zaplní, začnou se přepisovat nejstarší uložená data. Data jsou ukládána skupinově, přičemž každý vstup může být přiřazen až k čtyřem skupinám, které mohou být použity i pro zobrazování zaznamenané historie na obrazovce zapisovače, přičemž velikost dat pro historii je možné konfigurovat. Maximální délka záznamu závisí na nastavené vzorkovací periodě a na konfiguraci přístroje, ze které se odvíjí počet zaznamenávaných kanálů. Například při aktivaci jedné skupiny s šesti analogovými kanály v normálním režimu při ukládání průměrných hodnot (nikoli minimálních a maximálních je při periodě ukládání každých 125 ms kapacita záznamu cca 2 měsíce, zatímco při periodě ukládání každých 60 až cca 662 měsíců.
Data jsou v zapisovači i na externích médiích uchovávány v zašifrovaném formátu. To zajišťuje vysokou bezpečnost a vylučuje jakoukoli manipulaci s naměřenými daty. Na základě digitálního certifikátu přístroje lze prokázat, že s naměřenými daty nebylo v přístroji nebo během jejich přenosu k archivaci manipulováno. Pokud je zapisovač odpojen od napájení jsou data v pracovní paměti RAM a hodiny jsou zálohovány z lithiové baterie po dobu minimálně 7 let. Měřená data a konfigurace v interní paměti zůstávají zachována trvale i bez napájení.
Pro každý zaznamenávaný kanál skupiny může být vytvořen report po definovaný časový úsek (minimální, maximální a průměrná hodnota) a dále mohou být vytvářeny i protokoly šarží. kde měřená data, start, konec a trvání každé šarže mohou být zaznamenány společně s číslem šarže a volně definovatelným textem a zobrazeny na zapisovači nebo na PC pomocí softwaru pro vyhodnocení dat. Záznam šarže může být odstartován a ukončen pomocí čtečky čárových kódů. Pomocí čtečky může být také načten text šarže.
Záznam může být prováděn v tzv. normálním, událostním nebo časovém režimu. Zatímco v časovém režimu se funkce ukládání provádí v přesně danou nastavenou dobu, v událostním režimu je záznam aktivován řídicím signálem (událostí). Tím může být binární vstup, skupinový / kombinovaný alarm, atd. Událostní režim má nejvyšší prioritu.
Pro základní zpracování a vyhodnocení signálů je k dispozici pro šest interních kanálů funkce čítače, integrátorů, počítadlo doby provozu nebo stanovení celkového množství průtoku. Přes volitelný binární vstup 1 lze realizovat vysokorychlostní čítač až 12,5 kHz, zatímco ostatní čítače jsou ovládány binárními signály (čítání pulzů). Integrátory analogových signálů signály pak pracují podle zvolené časové základny). Počítadlo doby provozu zjišťuje dobu, po kterou je binární signál aktivní. Hodnoty čítače/integrátoru lze zobrazit v odděleném okně displeje ve formě až devíti číslic. Nastavit lze různé periody záznamu a pro každý čítač/integrátor je možno nastavit minimální a maximální alarm.
Pro složitější zpracování pak slouží tzv. matematický a logický modul, kde matematickou funkcí je možné propojit různé analogové a binární vstupní proměnné pomocí vzorce, volně definovatelného v rámci matematických pravidel (vzorec s max. 160 ASCII znaky). Výstupní proměnné jsou reálná čísla. Jako alternativa k zadávání vzorce jsou k dispozici mat. funkce rozdílu, poměru, vlhkosti a klouzavého průměru. Logickou funkcí lze propojit různé binární hodnoty pomocí logického vzorce (vzorec s max. 600 ASCII znaky). Výstupní proměnné jsou logické hodnoty.
Možnosti zobrazení (vizualizace) dat
K vizualizaci měřených dat na displeji jsou k dispozici různé typy stránek. Konfigurací lze zvolit počáteční stránky, které se na displeji zobrazí po zapnutí přístroje nebo po stisku tlačítka Home. Nastavit lze i barvy jednotlivých kanálů, barvy pozadí analogových křivek a binárních stop.
K zobrazení analogových křivek a binárních stop lze zvolit vertikální nebo horizontální diagram podle toho, zda jsou signály zobrazovány shora dolů nebo zleva do prava. Na jedné stránce lze ve skupině zobrazit až 6 analogových a 6 binárních kanálů ve formě křivek, binárního zobrazení, sloupcového grafu nebo numerického zobrazení. Informace o kanálech lze zobrazit nebo skrýt a označení (ukazatel) analogového nebo binárního signálu se zobrazuje spolu s krátkým popisem (např. AV 1 pro analogový vstup 1).
Popis možnosti zobrazení křivek a sloupcových grafů.
Mimo grafické zobrazení existují i režim textového seznamu událostí, který obsahuje záznamy o událostech v pořadí jejich vzniku. Uloženo a zobrazeno může být maximálně 150 záznamů. Pokud je seznam plný, jsou nejstarší události přepisovány nejnovějšími. Seznam událostí není vymazán po vypnutí přístroje. Události jsou přenášeny spolu s procesními daty do vyhodnocovacího PC programu PCA3000. Události zahrnují například systémové zprávy (např.: zapnutí/vypnutí přístroje, změna konfigurace, synchronizace času), alarmy přístroje ( poruchy; např.: vybití baterie, ztráta dat, nekalibrovaný vstup), konfigurované události, zprávy čítačů (stav a reset čítače), zprávy šarží (start a konec záznamu šarže), nebo obecná hlášení (např.: komentáře, chybová hlášení, komunikačních rozhraní, připojení/odpojení USB disku, potvrzení celkového alarmu).
Ukázka možností kombinovaného zobrazení hodnot, textu a grafu (vlevo) a seznam alarmobých hlášení (vpravo).
Závěr
Pomocí moderního digitálního zapisovače lze skutečně při troše trpělivosti udělat i poměrně náročné vizualizace jednodušších procesů, aniž by bylo nutné se učit nějaké programování. Takové zařízení je tedy primárně vhodné pro situace, kdy si technik neprogramátor chce sám udělat nějaké vyhodnocování, data sampling a či nějakou menší regulaci procesu. Ten, kdo umí již programovat asi ve většině případů sáhne po HMI a PLC, protože lze s touto výbavou udělat i složitější a zcela na míru realizované, zobrazení i regulaci za výrazně menší peníze (z pohledu hardwaru). Zapisovač DataVU 6 je například společností Profess s.r.o. nabízen v cenách od 32 tis. Kč. Digitální zapisovače tedy nejsou přímou konkurencí k HMI s PLC, ale spíše doplněk.
Odkazy:
- Stránky prodejce zařízení Partlow DataVU 6 v ČR, společnost Profess s.r.o.: http://www.profess.cz/pci/cs/produkty/zaznam-na-pametovou-kartu
