Folyamatos technológiai rendszer PLC-s vezérlési lehetőségének kialakítása

MISKOLCI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI ÉS INFORMATIKAI KAR

Automatizálási és Infokommunikációs Intézeti Tanszék Ipari automatizálás és kommunikáció szakirány

Folyamatos technológiai rendszer PLC-s vezérlési lehetőségének kialakítása Szakdolgozat Schlögl Márton (II0JZM)

Konzulens: Földi Szabolcs Tervezésvezető: Dr. Trohák Attila

Miskolc, 2016

Schlögl Márton: Folyamatos technológiai rendszer PLC-s vezérlési lehetőségének kialakítása

Tartalomjegyzék Bevezetés .............................................................................................................................................. 1 1.

2.

Technológia bemutatása ............................................................................................................... 2 1.1.

A DCS rendszerek hardverkialakítása ................................................................................. 3

1.2.

A DCS rendszerek szoftverkérdései .................................................................................... 4

1.3.

PLC hardverkialakítása ........................................................................................................ 4

1.4.

PLC kommunikációs rendszere ........................................................................................... 5

1.5

PID szabályozás ................................................................................................................... 6

Átalakítással szemben támasztott követelmények........................................................................ 7 2.1.

A DCS diszkrét bemeneteit rákötjük a PLC-re. ................................................................... 7

2.2.

Soros kommunikációval (RS232-485) ................................................................................. 7

2.2.1.

RS 232 szabvány ......................................................................................................... 7

2.3.

Ethernet kommunikációval ................................................................................................ 10

2.4.

OPC szerveren keresztül .................................................................................................... 10

2.5.

Profibus-DP kommunikációval .......................................................................................... 12

3. Dolgozza ki az új csatlakozási módszert és végezze el a PLC illesztését! .................................... 15 3.1.

Profibus DP ........................................................................................................................ 15

3.1.1. GSD fájl importálása ....................................................................................................... 15 3.1.2.

Profibus DP csatlakozás feltételei ............................................................................. 16

3.1.3.

Slotok konfigurálása .................................................................................................. 19

3.1.4.

PLC memóriafoglalása .............................................................................................. 23

3.2.

PLC illesztése ................................................................................................................... 24 Valósítsa meg egy szabályozókör működtetést a PLC-vel! ................................................... 26

4. 4.1

DeltaV-ben felhasznált eszközök, konfigurációs beállítások............................................. 26

4.1.1.

Felhasznált eszközök ................................................................................................. 26

4.1.2.

Slotok konfigurálása .................................................................................................. 28

4.1.3.

Control Modulok létrehozása, beállítása ................................................................... 29

4.2.

STEP7 programozás .......................................................................................................... 32

4.2.1.

Slot konfiguráció ....................................................................................................... 32

4.2.2.

Funkciók, adatblokkok .............................................................................................. 33

4.3.

Megvalósítás ..................................................................................................................... 43

Összegzés ........................................................................................................................................... 49 Summary ............................................................................................................................................ 50 Irodalomjegyzék ................................................................................................................................. 50 Ábrajegyzék........................................................................................................................................ 52 Táblázatjegyzék .................................................................................................................................. 53 Melléklet ............................................................................................................................................. 54

I


Bevezetés A választásom azért esett e témára, mivel számomra kihívás, a két eltérő irányító rendszer összehangolása. Olyan témát szerettem volna, amiben mind a DCS és mind a PLC-s ismereteimre szükség lesz, így ezen téma véghezvitele érdeklődéssel töltött el. A feladat létrejöttének fő célja, hogy megkönnyítsem és elősegítsem a DeltaV rendszer integrációját az oktatásba. Ezen mintarendszerhez speciális szerver számítógép szükséges, ami egyrészt nem olcsó, másrészről az egyetemen is csak egy darab van hozzá. Az általam elkészített szakdolgozat legfontosabb oka, hogy a PLC vezérlésnek köszönhetően egyszerűbbé, könnyebben hozzáférhetőbbé tegyem a 6-os laborban található folyamatos technológiájú mintarendszert, valamint egy konkrét szabályzást készítsek, melyben a két rendszer össze dolgozik. Mindemellett az eddigi tanulmányaim alatt is kifejezetten érdeklődéssel töltöttek el a DCS illetve PLC rendszerek kialakítása, működése. Kihívásként tekintettem a feladatra, mindvégig bíztam benne, hogy a projekt sikeres lesz, sikerül leküzdeni az előttem álló akadályokat, és a végén szemmel látható eredményeket érek el. Első pontban a két rendszer bemutatására kerül sor, súlyt fektetve a kommunikációs rendszerekre. Ezt követően a lehetséges csatlakozási módszerek kerülnek bemutatásra, ezek közül kiemelve s részletezve a Profibus DP protokollt. Végül a 3. illetve utolsó pontban kerül leírásra a PLC illesztése a DeltaV rendszerhez, valamint a fő rész a szabályzókör kialakítása PLC-ben. Az S7/300 egy, a DeltaV controllerében futó példaprogramot irányít, különböző adatformátumú be- és kimenetekkel kommunikál egymással a két rendszer, összehangoltan. A főbb vezérlési parancsokat a PLC küldi, melyek a DeltaV rendszer programblokkjain keresztül kerülnek végrehajtásra. Emellett a DCS-rendszer további felügyeleti vezérlőmodulokkal is bír. A feladatom volt, hogy ennek a csatlakozásnak, mind a hardveres, mind szoftveres kérdéseire választ adjak és megvalósítsam a gyakorlatban is, hogy ezen tudás más számára is elérhető legyen. Bízom benne, hogy a jövőben a Miskolci Egyetem, akár villamosmérnöki, akár egyéb szakon tanuló hallgatói használni tudják az általam létrehozott vezérlést, elsajátítsák e két rendszer minden apró részét, s akár továbbfejlesszék az általam leírtakat. .

1


1. Technológia bemutatása Az osztott intelligenciájú folyamatirányító DCS (Distributed Control System) rendszerekhez számos tulajdonság fűződik, úgy, mint a kommunikáció, terepi buszokrendszerek, megbízhatóság. Decentralizált rendszerekben több, egymással is kapcsolatban lévő irányítóberendezés (számítógép) látja el a folyamatirányításhoz, és a folyamat felügyeletéhez tartozó funkciókat. Az irányításban részt vevő eszközök a rendszertervező által meghatározott feladatokat rendszerezve hajtják végre, amelynek három

szintje

terjedt

el:

technológiaközeli

szint,

adatkoncentrátorok

és

termelésirányítás. A technológiaközeli szint fő feladata a technológiából (a hatáskörbe tartozó résztechnológiából) származó mérési adatok és jelek fogadása, az esetleges beavatkozások: PID szabályozás, alapjel beállítás, vezérlési parancsok önálló megvalósítása. Kommunikációs protokollt kell biztosítani a hierarchia felsőbb szintje számára. Ezek a berendezések ipari környezetben, a PC-k számára igen mostoha körülmények között üzemelnek. A mozgó elemeket tartalmazó eszközök (pl. normál diszkegységek) alkalmazása nem jellemző. A minimálisan szükséges kezelői kommunikáció is speciális érintő kijelzőkön, ill. billentyűzeteken keresztül valósul meg. Az adatkoncentrátorok a hierarchia középső szintjén helyezkednek el. Legfőbb feladatuk, a technológiaközeli berendezések adatainak fogadása, előfeldolgozása és továbbítása a technológia felső szintjén álló PC számára, felső szintről érkező beavatkozási utasítások (alapjelek, vezérlési parancsok) fogadása és továbbítása a megfelelő technológiaközeli berendezéshez. A termelésirányítás a hierarchia legfelső szintje, ahol a technológia felől érkező, már előfeldolgozott adatok gyűjtődnek, mely alapján az optimális üzemeléshez szükséges beavatkozások valamilyen algoritmus alapján generálódnak. További feladatuk

a

kezelők

folyamatfelügyeletéhez

szükséges

adatok,

valamint

a

vállalatirányítási rendszerhez (készletnyilvántartás, rendelésállomány stb.) szükséges csatlakozási interfész biztosítása. A hierarchikus rendszereknek két fajtája van: a klasszikus hierarchikus és a buszszervezésű decentralizált. A buszszervezésű rendszerekben minden rendszerrel kapcsolatos adat a nagy sebességű (kb. 1...10 Mbit/s) buszon jelenik meg. Amennyiben

2


bármely berendezés meghibásodik, a többi eszköz egymás közti kommunikációja biztosított. [1]

1.1.

A DCS rendszerek hardverkialakítása A DCS rendszerek elosztott intelligenciájú rendszerek, az eszközök és controller

közti kommunikáció a nagy sebességű belső ipari buszon zajlik. Ezen buszrendszer redundanciával, azaz a vonal megkettőzésével van telepítve, melyet úgy kell érteni, hogy ha az egyik vonalon nem lehetséges a kommunikáció, akkor automatikusan a másik vonalra kerül át a forgalom. A DCS rendszerek belső buszán még napjainkban is olyan protokollokat alkalmaznak, ahol a kommunikációs jog minden berendezés számára garantált ciklusidővel biztosított (determinisztikus).

1. ábra: DCS rendszerek elvi felépítése[1]

A folyamatok irányításában kulcsszerepet játszó számítógépek a belső technológiai buszra csatlakoznak. A redundancia minden egyes funkcionális berendezésen belül is alapkövetelmény, amely nemcsak a CPU-ra, vagy a memóriára vonatkozik,

hanem

a

érkező

technológiából

jelek

vevőegységeire

és

a

segédberendezésekre (pl. tápegység) is kiterjed. A DCS rendszer olyan kommunikációs csatornákat biztosít a PLC-k közti kapcsolattartásához, amelyeken az adatok kölcsönös cseréje lehetséges. [1]

3


1.2.

A DCS rendszerek szoftverkérdései Ezen folyamatirányító rendszernek sajátossága, hogy eseményvezérelt, amely

alatt az értendő, hogy minden egyes esemény bekövetkeztekor (melynek ideje előre nem tudható pontosan) technológiailag legkisebb lehetséges válaszidőn belül a számítógépes rendszernek reagálnia, kell. Az ezen követelményeknek megfelelő rendszereket real-time rendszereknek nevezik, melyek létrehozásának hardveres előfeltételei vannak. Ha pl. egy rendszer képtelen a folyamat irányításához szükséges mintavételezési sebességet biztosítani a beépített hardverelemek teljesítményének elégtelen mértéke miatt, akkor ezt szoftveres úton már nem javítható. Amennyiben a hardverteljesítmény elegendő, attól még választhatnánk olyan operációs, vagy adatbázis-kezelő

rendszert,

amelyek

nem

felelnének

meg

a

valós

idejű

követelményeknek. Ezért a DCS rendszerekben a szoftver kritikus komponenseinek egyike sem egyedi választás eredménye, hanem a gyártó által biztosított termék. Különbséget kell tenni a DCS rendszerben, a mérnöki, valamint operátori állomások szoftverrendszere között. [1]

1.3.

PLC hardverkialakítása A programozható logikai vezérlők (PLC) hardware kialakítása teljesen

univerzális. Fő feladata a vezérlési program végrehajtása, amelyhez az adatok beolvasása, feldolgozása és az eredmény kimenetre helyezése szükséges. Ezen műveleteket mind hardveregységek végzik, amely 3 részre tagolható: bemeneti (Input) egység, a központi feldolgozóegység (CPU) és a kimeneti (Output) egység. A CPU a bemenetek és a kimenetek közötti többnyire logikai kapcsolatokat időben sorosan és ciklikusan hajtja végre a programban. PLC-k funkcionális felépítése: 

Központi logikai ill. feldolgozóegység (CPU, stb.)



Programmemória (ROM, EPROM, EEROM)



Adatmemória (RAM);



Bemeneti (input) egységek (digitális, vagy analóg)



Kimeneti (output) egységek (digitális, vagy analóg)



Kommunikációs egység. (RS 232, DP interface stb.) [1]

4


1.4.

PLC kommunikációs rendszere A programozható vezérlők üzemszerűen számos információforrással állhatnak

összeköttetésben. A leggyakrabban a PLC - technológiai folyamat, PLC - PLC, PLC PC, PLC – kezelő, valamint PLC - periféria közötti kommunikációra lehet szükség. A PLC és a technológiai folyamat közötti kommunikáció általában párhuzamos formában történik, kivétel a terepi buszrendszerek által kezelt be- és kimenetek. A párhuzamosan kezelt jelek lehetnek: 

Kétállapotú be- illetve kimenetek;



Analóg be/kimenetek;



Frekvencia (impulzusszerű) be/kimenetek.

A PLC - PLC, PLC - PC, PLC - kezelő, továbbá a PLC - periféria közötti kommunikáció mindig sorosan történik. Ilyen adatátvitel esetén az adatok bitenként, ellenőrző jelekkel együtt, időben egymás után, egy vezetéken (érpáron) kerülnek továbbításra. Az információt a feszültség, vagy az áram szintje, ill. jelátmenete jelentheti. A soros átvitelnek számos tulajdonság jellemzi, legismertebb szabványai: RS 232, RS 485. Soros adatátvitel a kommunikációban részt vevő adók és vevők számától függően kétféleképpen történhet: 

két pont közt (pont-pont kommunikáció, ptp, vagyis point to point),



több pont között történhet (multi pont).

Pont-pont közötti kommunikáció esetén két egység között folyik az adatátvitel egy, vagy mindkét irányban. A multi - pont kommunikáció hálózati jellegű, mely jellemzője, hogy kettőnél több egység (adó, és vevő) közt történik az adatok átvitele. A jelenlegi informatikai hálózatok a hálózat által áthidalt távolságok alapján távolsági hálózatokra, ill. helyi hálózatokra bontható. [1]

5


PID szabályozás

1.5

A PID szabályozás egy olyan szabályozási művelet, amellyel a rendszert a beállított értéken (SP: Set Point) tartja. Összehasonlítja a beállított értéket egy, az érzékelő által mért értékkel, (PV: Present Value) és amikor különbség van közöttük, a szabályzó kimenetén egy olyan jelet (MV: Manipulated Value) ad a működtetőnek, hogy megszüntesse a különbséget. A PID szabályozás három műveletből áll, amik az arányos (P), integráló (I), differenciáló (D) műveletek. 

P (proportional) – arányos rész:

P olyan szabályozási művelet, amely azt éri el, hogy az SP és PV különbségével arányos legyen a kimeneti beavatkozó jel (MV). 

I (integral) – integráló rész

Az integrál művelettel a beavatkozó jel (MV) folyamatosan nő, vagy csökken addig, amíg a PV és SV közötti eltérés teljesen megszűnik. Amikor az eltérés már nagyon kicsi, az arányossági művelet nem tud létrehozni megfelelő beavatkozó jelet, és egy állandó hiba marad PV és SV között. Az integrál művelet pontosan ezt a hibát tudja eltűntetni akkor is, ha az eltérés nagyon kicsi. Az eltérés bekövetkeztétől számítva azt az időperiódust, mire az I művelet MV-je megegyezik a P műveletével, integrálási időınek nevezzük, jele: Ti. 

D (derival) – deriválási művelet

Amikor eltérés történik, az SP módosítása következtében a D művelet megfékezi az eltérés változását olyan kimenet előállításával, amely arányos a változási sebességgel. D művelet gyors választ ad a beavatkozáshoz, továbbá van egy olyan hatása, hogy gyorsan csökkenti az eltérést, egy nagy szabályozó művelettel, abba az irányba amerre az eltérés megszűnik. D művelet meg tudja akadályozni, hogy a külső körülmények következtében nagy változás történjen a szabályozott rendszerben. 𝑢(𝑡) = 𝐾𝑝 ∗ 𝜀(𝑡) + 𝐾𝑖 ∫ 𝜀(𝑡)𝑑𝑡 + 𝐾𝐷

𝑑 𝜀(𝑡) 𝑑𝑡

Kp, az arányos tag súlyát, Ki az integráló tag és KD a differenciáló tag súlyát adja meg. 𝜀(𝑡) a bemenet, 𝑢(𝑡) a kimenetet jelenti. [2.]

6


2.

Átalakítással szemben támasztott követelmények

Alapfeltétele, hogy a 2 eszköz integrálása során, mind a DCS, mind a PLC ismerje és hardverileg kompatibilis legyen az adott kommunikációs protokollal. Több módszer is lehetséges, az adott kommunikáció létrehozására.

2.1.

A DCS diszkrét bemeneteit rákötjük a PLC-re. Ez elviekben a legegyszerűbb módszer, ám nem teljesen tökéletes, valamint

gyakorlati megvalósítása sem olyan könnyű. A PLC-t közvetlenül az I/O kártyára kötve, átadjuk a vezérlést. Hátránya, hogy a túlságosan sok vezetéket kell használni hozzá, valamint semmilyen zavarvédelem nem lesz a rendszerben. Ez a módszer nem teljesen fedi le az általam választott feladatot, ugyanis itt nem kétoldalú kommunikációt alakítunk ki, hanem egyirányút, csak a PLC- felé.

2.2.

Soros kommunikációval (RS232-485) Itt már beszélhetünk valós kommunikációról, ugyanis kétirányú összeköttetést

biztosítunk a DeltaV és PLC között. A soros kommunikáció, ipari vezérlésekben és a számítástechnikában is az egyik legelterjedtebb protokoll. Az integráció során számos funkció implementálható a DeltaV rendszerben, így a szabályzási feladatoktól, az irányításon keresztül a felügyeleti eszközökig. Fizikailag, a DCS serial interface kártyáján lévő soros portot, kötjük össze a PLC-vel, de akár PLC hálózatokat is rákapcsolhatunk a DCS-rendszerre. 

RS 232- csak rövidebb távolságokra, nagyjából 50m.



RS 485 – hosszabb távolságra képes biztosítani az adatátvitelt, kb. 1200m.

2.2.1. RS 232 szabvány A villamos specifikáció szerint a -3V-nál kisebb feszültség a vonalon a bináris 1-et, míg a +3V-nál nagyobb feszültség bináris 0 -át jelent. A legfeljebb 15 méter hosszú kábelen 20 kbit/s-os maximális adatátviteli sebesség a megengedett. A legtöbb gyakorlati esetben (pl. a számítógépek soros vonalánál) ez a feszültség ± 12V.

7


Ahhoz, hogy a soros adatátvitel során az ADÓ-tól érkező biteket a VEVÕ egyértelműen azonosítani tudja, szükséges, hogy azonosan értelmezzék a jeleket, azaz pl. egy bájt ötödik bitjét kiküldve, azt a VEVÕ is annak tekintse. Az aszinkron soros átvitelnél a bitcsoportos átviteli mód biztosítja az ADÓ és a VEVÕ szinkronizálását. Természetesen ehhez a járulékos információhoz járulékos biteket is fel kell használni. Ezek a START, illetve STOP bitek. A START bit jelzi, hogy utána következnek a tényleges információt hordozó bitek, míg a STOP bit(ek) ezek végét jelzi. A soros protokoll szerint, ha a soros vonalon nem folyik információátvitel, a vonal állapota aktív szintű. Az adatátvitel kezdetekor az ADÓ a vonalat egy bit átvitelének idejéig alacsony szintre állítja, (START bit), majd utána történik meg az adatbitek átvitele. [3.]

1. táblázat: Soros kommunikáció részletei [3.] bit/s

Egy bit átviteli ideje (msec)

150

6.6666

300

3.3333

600

1.6666

1200

0.8333

4800

0.2083

9600

0.1042

19200

0.0521

38400

0.0261



Adatbitek száma: a gyakorlatban 5, 6, 7 vagy 8 bit.



Paritásbit: eldönthető, hogy használunk-e paritásbitet vagy sem, ha igen, páros vagy páratlan paritást alkalmazunk.



Stop bitek száma: ez a soros vonalnak a bitcsoport átvitele utáni garantált logikai 1 állapotának az idejét határozza meg, az egy bit átviteléhez szükséges idővel kifejezve. Hossza 1, 1.5, vagy 2 bit lehet. A legrövidebb az egy bit, és ez biztosítja, hogy a VEVÕ a következő bitcsoport vételéhez szükséges szinkronizáló START bit indító élének érzékelésére felkészüljön. Két stop bit használata akkor előnyös, ha valamilyen okból szükséges a vett adatbitek azonnali feldolgozása fontos és az ehhez szükséges hosszabb idő.



Adatátviteli sebesség (bit/s): Igen fontos adat, mert ez határozza meg az ADÓ és a VEVÕ szinkronizálását. 8


2. ábra: DeltaV soros kommunikáció [4.] 2. táblázat: DeltaV Serial Interface modul hardware specifikációi

Serial Interface I/O kártya specifikációk 2 Soros portok száma RS232, RS422/485(half-duplex) RS422/485(Full-Duplex)

Port típusa Adatkészletek száma, Soros interfészenként

32(16 per port) Minden portot külsőleg kell leválasztani.

Leválasztás

3. táblázat: Soros interface modul kommunikációs specifikációi Kommunikációs specifikációk

300, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200 Páros, Páratlan, egyik sem 7 vagy 8 1 vagy 2 0-255 100 – 25,500 msec. (100 msec. lépésekben) 0 – 25,500 msec. (100 msec. lépésekben) DeltaV Explorerben, a felhasználó dönti el, hogy mely kimeneteket küldje az interfésznek indításkor.

Baud rate Paritás Adatbitek Stop bitek Újrapróbálkozások száma Üzenet időtúllépése Átvitel késleltetése Kimenetek írása indításkor

9


2.3.

Ethernet kommunikációval Ezen kommunikációs összeköttetéssel nagyobb sebességet, kisebb válaszidőt és

olcsóbb konfigurációs költségeket érhetünk el az adott rendszer komplexitásának függvényében. Az ethernet alapú kommunikáció logikailag kialakított gyűrű topológiát használ, CSMA/CD buszhozzáférési módszerrel (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection),

amely nem

tekinthető determinisztikus

hálózatnak

(bár kevésbé

determinisztikus, mint a soros kommunikáció). Fontos, hogy az ipari ethernet hálózatnak, minden esetben leválasztva kell lennie az ACN-től (Area Control Network), mind fizikailag, mind elektronikusan. Ethernet protokoll sebessége 10/100Mbit/s is lehet, bár ez a hálózatra csatlakoztatott eszközök mennyiségétől függ. Mindkét vezérlő eszköz rendelkezik ethernet csatlakozóval, DCS esetében switchen keresztül csatlakoznak. Ethernet alapon működik: Modbus/TCP, Ethernet/IP, Profinet I/O.

2.4.

OPC szerveren keresztül Az OPC szerver egy definiált szoftveres felületen bármely olyan szoftvernek

kiadja az adatokat, illetve fogad utasításokat, amely szakszerűen tud kérdezni, illetve parancsolni. Ezek az OPC kliensek. [5.] Egy szerver több klienst is kiszolgálhat és egy kliens több szervert is kérdezhet. A PLC felett lévő OPC mindenkit kiszolgál. OPC szerverek javarészt az összes PLC gyártónál elérhető, elfogadott szabvány az ipari folyamatirányításban. Ahhoz, hogy OPC szerveren keresztül kapcsolatot teremtsünk a PLC-vel, szükségünk van egy PLC OPC szerverre (PC PLC között, Ethernet LAN alapon), DeltaV OPC szerverre és DeltaV OPC Mirror-ra, mely engedélyezi az adatok írás/olvasását, OPC szerverek között.

10


3. ábra: DeltaV OPC összeköttetés PLC-vel [4.]

Az OPC összeköttetés nagy sebességet, tökéletes összeköttetést biztosít minden Microsoft vagy egyéb OLE képes applikációk között, továbbá költséghatékony, mivel eszközök, vezérlők széles körével képes kommunikálni.

4. táblázat: kommunikációk összehasonlítása [4.]

Hálózati protokoll Kapacitás egységenként Sebesség Adatátvitel Stabilitás Redundancia Használata Ára

Soros Modbus, DF1 3200 regiszter 100 regiszter/adathalmaz 19.2 kbaud átlag, 115 kbaud max 1000 msec adathalmazonként Magas Igen Könnyű 1x

Ethernet Modbus/TCP, Ethernet/IP 12,800 regiszter 100 regiszter/adathalmaz 10 Mbaud

11

100 msec 16 adathalmazra Közepes Igen Könnyű 2-3x

OPC változó 30,000 paraméter Hálózati architektúrától függ 5000 paraméter/sec Alacsony Lehetséges Nehézkes 4x<


2.5.

Profibus-DP kommunikációval A buszra maximum 32 eszköz (PLC, I/O, PC, hajtás stb.) lehet felkötve. A

fejlesztési munka előtt győződjünk meg arról, hogy a fejlesztőrendszerünkbe fel van telepítve a rendszerben felhasználni kívánt eszköz (PLC, I/O) eszközleírója, azaz GSD file-ja. Ha ez megvan, a fejlesztőrendszerben elérhetőek lesznek azok az ablakok, melyekben az eszközt fel lehet paraméterezni. Egy PROFIBUS esetén már a konfiguráláskor meg kell adni, hogy mely résztvevők fognak egymással információt cserélni. Ezt kommunikációs kapcsolatokkal lehet megfogalmazni, amelyek bekerülnek a kommunikációs kapcsolat táblába (KLB). Két féle kommunikációt különböztetünk meg, a kapcsolatfelépítéses és kapcsolatfelépítés nélküli kommunikáció. A minden résztvevőnek (broadcast) és a résztvevők egy csoportjának (multicast) szóló üzenetek jelentik a kapcsolatfelépítés nélküli kommunikációt, amelynél az üzenet küldője nem kap nyugtázást arról, hogy üzenete a vevőhöz megérkezett-e. A két résztvevő közötti kommunikáció mindig kapcsolatfelépítéses, ilyenkor az adatcsere előtt fel kell építeni a kapcsolatot. A kapcsolat két partnere lehet két master (aktív résztvevő) vagy egy master és egy slave (passzív résztvevő). Az adatforgalom lehet ciklikus vagy aciklikus kezdeményezésű. [1.]

4. ábra: Profibus-DP kommunikáció [1.]

12


Alapvető PROFIBUS-DP jellemzők: [9.] 

Buszhozzáférés: o Master és slave eszközök, egy buszon maximum 126 állomás lehet o Vezérjel-küldési eljárás a Masterek között, Master-Slave alapú kommunikáció a Slave-eknek o Mono-, vagy multi - master rendszerek



Átviteli technológia: o RS-485 sodrott érpáron, kétvezetékes kábel, vagy száloptika o 9.6 kbit/s és 12 Mbit/s közti baud rate



Kommunikáció: o Egyenrangú (felhasználói adatok cseréje), vagy multicast (vezérlési parancsok átvitele) o Ciklikus Master-Slave felhasználói adatátvitel, vagy aciklikus mastermaster átvitel



Működési módok: o Operate: Az input és output adatok ciklikus átvitele o Clear: Az input adatok beolvasása, az output adatok hibamentes állapotban tartása o Stop: Csak master-master átvitel lehetséges



Szinkronizáció: o Az inputok és outputok szinkronizációját a vezérlési parancsok teszik lehetővé o Sync mód: Az outputok szinkronizáltak o Freeze mód: Az inputok szinkronizáltak



Működési módok: o Ciklikus adatátvitel a DP Master és a DP Slave(-ek) között o A különböző DP Slave-ek dinamikus aktiválása ill. deaktiválása o DP Slave konfiguráció ellenőrzése o A DP Slave-ek cím hozzárendelése a buszon keresztül o A DP Master (DPM1) konfigurálása a buszon keresztül o Maximum 246 byte input és output adat DP Slave-enként



Biztonsági és védelmi funkciók: o Minden üzenet 4 Hamming távolságú o Watchdog időzítő a DP Slave-ekben 13


o Hozzáférésvédelem a DP Slave-ek bemeneteihez/kimeneteihez o A felhasználói adatátvitel ellenőrzése a Masterben beállítható monitoring időzítővel

5. táblázat: S-Series Profibus Interface Card átviteli jellemzői [8.] Szimplex Profibus DP adatátviteli sebességek, és kábel hossz 9.6 19.2 93.75 187.5 500 Baud Rate (Kbit/sec) 1200 1200 1200 1000 400 Távolság (m) Redundáns Profibus DP adatátviteli sebességek, és kábel hossz 9.6 19.2 93.75 187.5 500 Baud Rate (Kbit/sec) N/A 1200 1200 1000 400 Távolság (m)

1500 200 1500 200

6. táblázat: S-Series Profibus Interface Card műszaki jellemzői [8.] Jellemzők

Kategória Portok száma Csatlakoztatható eszközök száma Tárolási hőmérséklet Működési hőmérséklet Védelem Páratartalom Vibráció Csatlakozó típusa Légszennyező anyagok elleni védelem

1 64 -40 től 80 C -40 től 70 C IP 20 5-95% 1mm csúcstól csúcsig 5től - 13.2 Hz-ig Cserélhető ISA-S71.04-1985szabvány , G3 osztálynak megfelelő burkolat

14


3. Dolgozza ki az új csatlakozási módszert és végezze el a PLC illesztését!

3.1.

Profibus DP Az általam választott csatlakozási módszer szerint Profibus DP protokollon

történik a kommunikáció, DeltaV és PLC között. Felhasznált eszközök: 

Profibus DP kábel



DeltaV DCS rendszer



DeltaV S-series Profibus DP Interface Card (DP-Master)



Siemens S7/300 PLC (CPU 315F-2 DP) – integrált DP kommunikációs protokollal (DP-Slave)

3.1.1. GSD fájl importálása Első lépésben, az S7/300-as PLC GSD fájlját kell hozzárendelni a DeltaV-hez, amelyet Siemens hivatalos honlapjáról szereztem be. [7.] GSD = A PROFIBUS eszközök az elérhető funkciók (az I/O jelek és a diagnosztikai üzenetek száma) és a busz paraméterek (baud rate, időzítések) tekintetében különböznek. Ezek a paraméterek eszközönként és gyártónként különböznek, melyeket installálás után tekinthetünk meg. A telepítő file-ok az eszköz kézikönyvéből, valamint a gyártó honlapjáról érhetőek el. A PROFIBUS egyszerű plug&play konfigurálásának támogatására ezek a jellemzők elektronikus adatlap formájában is meg vannak adva, ezt gyakran device data base vagy GSD file-nak nevezik. A GSD file-okon alapuló konfigurációs eszközök használata a különböző gyártók eszközeinek egy rendszerbe való integrálását egyszerűbbé teszi. [5] A hozzárendelést úgy tehetjük meg, ha a DeltaV Explorerben Library/ Profibus DP Devices-en jobb klikk, Add Device Definition, majd betallózzuk a letöltött GSD fájlt. A GSD fájloknál, a kiterjesztés utolsó betűje, a nyelvre utal (e=English, f=French stb.).

15


5. ábra: GSD File hozzáadása

A hozzáadás után, rögtön megjelenik a Library/Profibus DP Devices/ PLCs menü alatt, ott lesz az S7/300-asunk CPU száma. Fogjuk meg és húzzuk be a Control Network/NODE1/ i/o /C08-ba. (ez a PROFIBUS interface csatorna száma), így hozzárendelve azt a NOD1-hez.

Jobb klikkelés után máris paraméterezhetjük a

hálózatot.

3.1.2. Profibus DP csatlakozás feltételei 

Baud rate (max. 1.5Mbp/sec)



DP-Slave címek (2...126)



Slot címek (1...32)



Helyes Slot konfiguráció, mind a DP-Master és DP-Slave oldalon

16


6. ábra: DeltaV PROFIBUS kommunikációs alapbeállítások

A General fülön belül, csak az alapbeállítások szerepelnek. Baud ratet 93,75 Kbps-re állítottam, amely bőven bele esik a max. 1,5Mbps határértékbe, DP-Master címe: 1. További, részletes beállítási paramétereket az Advanced fülön belül találhatunk:

7. ábra: DeltaV PROFIBUS DP kommunikáció paraméterek megadása

17


Fontos megjegyezni, hogy ezen paramétereknek, mind DCS és mind PLC hálózati konfigurálásában egyezniük kell, máskülönben nem fog, vagy nem jól fog működni a kommunikáció. Tehát Step7-ben is fel kell paraméterezni PROFIBUS hálózatunkat. A hálózat felépítése Master-Slave, mivel a DeltaV csak és kizárólag DP-Master módban tud üzemelni, így az S7/300 a DP-Slave.

8. ábra: Step7, DP Slave beállítása

9. ábra: Step7, kommunikáció alapbeállítások

18


10. ábra: Step7 busz paraméterek 3.1.3. Slotok konfigurálása DeltaV-ben az első 3 slot lefoglalt terület, az 1. 2. és 3. General ID-nek. Ezen slotokat nem kell a PLC-ben konfigurálni, de mivel az első 3 lefoglalt, DeltaV-ben a 4. Slottól kezdődően lehet 35-ig feltölteni, ám a slotok hozzárendeléseinek egyezni kell DCS-ben és PLC-ben is. A DeltaV-ben létrehozott Slotok sorrendjének egyeznie kell a PLC-ben definiált adatcsomagokkal. Akár 64word/byte-os slotot is létrehozhatunk, amelyben akár egymástól eltérő adatcsomagokat (Signalokat) is küldhetünk. A floatingpoint, vagyis lebegőpontos adatcsomag számára 2Word hossz kell, így ezt a PLC oldalról figyelembe kell venni (DWORD). DeltaV-felőli oldalon, egyszerűen csak Floating-point signalt kell létrehozni. A Slotok létrehozásnál ki kell választanunk, hogy küldeni avagy fogadni szeretnénk adatcsomagokat. Mivel a DeltaV- csak PROFIBUS Master módban képes üzemelni, így az S7/300 csak DP Slave lehet. 7. táblázat: Slot konfiguráció jellemzői 32 32 Byte 244 Byte 244 Byte

Max. Slot/CPU Max. adathossz/CPU Max. bemeneti adat byte/CPU Max. kimeneti adat byte/CPU

19


Minden adattípus DeltaV-ben egyaránt kompatibilis az S7-PLC-vel. Egy Sloton belül, akár változó adattípusok is keveredhetnek. Analóg érték lehet Floating pont formátumú, vagy 8, 16, illetve 32bites Integer és digitális jel kombinálható, egy byte-on vagy word-on belül. Fontos megjegyezni, hogy a Slot konfigurációnál érdemes a jobban áttekinthetőbb rendszerezést választani, ugyanis ha bármely Slot illetve Signal sorrendje, vagy adatcsomag típusa nem egyezik a két rendszer HW configjában, azonnal hiba üzenetet (SF, és/vagy BUSF) kapunk.

11. ábra: DeltaV slot konfigurálás

A képen látható (11.ábra), hogy a program jelzi nekünk, mennyi a maximum megengedett adatcsomag hossz, hogy mennyit használtunk fel belőle, továbbá, hogy mennyi a fennmaradó adatcsomag (középső oszlop). Fontos megjegyezni, hogy minden egyes slot létrehozásánál át kell gondolnunk, azt, hogy ami a Master_I az a DeltaV-nek bemenet, így ami a Slave_Q az a PLC-nek bemenet. Fordítva, ugyanezen logika szerint kell figyelembe venni.

20


12. ábra: Slot004 properties

Slot properties fülön látható, hogy a modul száma a 4es, 1byte hosszú (1 B unit), valamint ez egy kimenet a DCS-felé(Q) és bemenet a PLC felé(I).

13. ábra: konfigurált slotok, DeltaV-ben

Utolsó lépésként a küldeni kívánt adatcsomagot kell paraméterezni, ez a mi esetünkben 1db boolean típusú, adatbitet küldünk a PLC-be. A signal parameters ablakban számos paraméterezési beállításra van lehetőségünk (Offset, első használt bit beállítása,

21


adattípus kiválasztása). Több bit küldése esetén figyelembe kell venni, az eltolást és az első felhasznált bitet a byte-on belül. (Ha pl. több bitet szeretnénk küldeni 1Byte-on belül, az első bit Signal-nál az első használt bit a értékét 0-ra.. következőnél 1-re, így tovább... kell állítani.)

14. ábra: Profibus Signal parameters

Ha több boolean típusú bitet szeretnénk küldeni 1 Byteon belül, maximum 8 darabra van lehetőségünk, mivel 1Byte = 8 bit.

22


3.1.4. PLC memóriafoglalása A PLC, mivel Slave módban dolgozik, közbenső memóriacímeket ad adatcserére. Maximum 32 Adress areas(Slots)-ot lehet konfigurálni Step7-ben. Ez az a memóriaterület, amelybe a DeltaV beírja az adatokat, a PLC pedig kiolvassa innen. Mind a 32 Slotnak egyezni kell a DeltaV-ben konfiguráltakkal. Jelen esetben az első Input (Slot=4), a másik Output (Slot=5). A DeltaV kimenete, a PLC bemenete és így fordítva is.

15. ábra: PLC memóriafoglalása

Ha ezt is megcsináltuk, már kész van a kommunikáció PLC oldali beállítása is. Végül a Netpro-ban azt kell, hogy kapjunk, hogy az MPI a PC és PLC közti kapcsolatot valósítja meg, PROFIBUS kapcsolat pedig a DCS-el való kommunikációs hálózatot jelenti.

23


16. ábra: Netpro hálózat

3.2.

PLC illesztése Mint az látható, egy Diszkrét ki- és bemenetet kell létrehoznunk, a DeltaV

Control Studioban. Kimenet a Slot 4, bemenet a Slot 5. Ha mindent jól csináltunk, a DO és DI alatti címsorban látható a PLC CPU címe, 315F-2DP.

17. ábra: DeltaV Control modul beállításai

24


Step7-ben sincs más dolgunk, ugyanis egy egyszerű be és kimeneti változót kell definiálnunk OB1-ben. Ezek lesznek az I0.0, és Q0.0. A másik két változót (I1.1 és Q1.1) csupán diagnosztikai funkciók miatt került bele.

18. ábra: OB1, a PLC-ben Ha mindennel megvagyunk, már csak egy változó táblát kell létrehozni Simatic Managerben, ahová a két figyelni kívánt változót vesszük fel (I0.0, és Q0.0). A DeltaV Control Studioban, ahol létrehoztunk egy DI-t és DO-t, a diszkrét kimenet blokkra kattintva, a paraméter listából kikeressük az SP_D-t, (Diszkrét Set Point-ot),a 18. ábra szerint. Ezt az értéket változtatva -ha mindent jól csináltunk- a PLC változó táblájában látnunk kell. Jelen esetben, az SP_D-t logikai igaz állapotba helyezve, a Step7 változó tábláján ez tökéletesen látható, ami azt jelenti, hogy a kommunikáció sikeres volt.

19. ábra: Step7 VAT tábla, sikeres kommunikáció 25


4.

Valósítsa meg egy szabályozókör működtetést a PLC-

vel!

4.1

DeltaV-ben felhasznált eszközök, konfigurációs beállítások

Mind a DCS-ben, mind a PLC-ben rengeteg konfigurációs beállítás szerkesztésére, illetve irányító modulok/funkciók létrehozására van szükségünk, ám először is ismerkedjünk a dolgozatban használt eszközökkel röviden. 4.1.1. Felhasznált eszközök

Rosemount 8732 - Indukciós áramlásmérő [9]

20. ábra: Rosemount 8732[10.] 

Beépített távadóval



Kimenet: 4..20mA, HART



F_MIX DST (DST = Device Signal Tag, jel címkéje a DeltaV-ben)



C01/CH02 (AI modul/C1, 2. csatorna)

26


Rosemount 3051 – nyomás távadó [10]

21. ábra: Nyomás távadó[11.] 

L_PROCESS DST



Process tartály, nyomás távadó



C08/P1/3051PA (Profibus DP interface/ P1/ 3051PA)



12/Rosemount Inc./3051 Pressure Transmitter/V3.0



Profibus-PA kommunikáció képes

22. ábra: V1-1 pozícionáló[12.]

27


Fisher™ FIELDVUE™ DVC2000 – digitális szelep pozícionáló [11] 

Kommunikáció: HART, 4-20mA



Pneumatikus szelepvezérlés



Automata kalibrálás és beállítás, Quick-Setup menü segítségével



4db nyomógomb, a burkolat alatt, a könnyebb navigáláshoz



Kibővített diagnosztikai lehetőségek



V1-1 DST



C2/CH1 (I/O Config, AO modul/C2/, 1. csatorna/CH1)

4.1.2. Slotok konfigurálása 8. táblázat: Slot konfiguráció (sorrendben) Sorszám Slot001 Slot002 Slot003 Slot004 Slot005 Slot006 Slot007 Slot008 Slot009 Slot010 Slot011 Slot012 Slot013 Slot014

Jelentés

DeltaV

PLC

DeltaV által lefoglalt terület, a General ID-nak OUT_TRIP paraméter Engedélyezés FT-501 SP érték L_PROCESS FV_501 (%) HART 1.feltétel 2.feltétel Szivattyú indítás F-MIX Integrátor_analóg érték F-MIX analóg érték PID-szelepszabályzás

315F-OUT 315F-ENGED 315F-FT_SP 315F-L_PROCESS 315F_FV_501 315F- FELTETEL_1 315- FELTETEL_2 315-MOTORSTART

I0.0 I5.0 QW1 ID7 ID15 Q7.0 Q8.0 Q11.0

315-INTEGRATOR

ID1

315-F-MIX 315-PID_OUT

ID11 QD3

23. ábra: I/O konfiguráció, AI és AO kártya

28


4.1.3. Control Modulok létrehozása, beállítása

Az általam végrehajtott vezérléshez, az F-MIX és az L_PROCESS tagekre lesz szükségünk. Szabályzószelep az AO modul 1. csatornájáról fog kommunikálni(V1-2). 4db- Control modulra lesz szükségünk, a DeltaV Explorerben: 

FT-501: az áramlásméréshez (F-MIX)



LT-501: a Process tartály szintméréséhez,



MTR-501: a Motor modulhoz, indítási, valamint leállítási funkciók itt kerülnek definiálásra.



FV-501: Szelepvezérlő modul, Pneumatikus szelep

24. ábra: FT-501

Az FT-501 es áramlásmérő modulban szükségünk van egy Integrátor tagra(INT), melynek SP értékét 10-re állítottam, a PLC- VAT (Variable Table, azaz változótábla) táblájából, vagy a HMI (Human Machine Interface) felületről. Tulajdonképpen annyit csinál ez a blokk, hogy amint az áramlás értéke eléri a 10L-t, - vagyis 10L áramlott át az egyik tartályból a másikba – nullázza az integrálási értéket. A kimenő DO jelet a PLC felé, az OUT_TRIP kimenetre (24.ábra) kell kötni, ugyanis ez az az érték, amely

29


logikai igaz állapotba kerül, amint az áramlás értéke elérte a beállított litert. N_RESET kimenet egy számláló, amely számolja, hogy a mérés során hányszor értük el a 10L-es áramlást. AO2 jelenti a PID szabályzás bemenetére kerülő analóg értéket. Ezen alapján fogja a PID szabályozni kimenetét, így irányítva a szelepet. Az értékek a 0…611.82L/h skálán mozognak, ezek átalakítását a PLC-ben hajtottam végre.

25. ábra: LT-501 és skálázás

A skálázó blokk a beérkező analóg jelet dolgozza fel az alábbiak szerint: 0…82.24mBar értékhez → 0...56.25L tartozik. Tehát a maximum érték 82.24mBar az 56,25 Liter értéknek felel meg. Mint az látható, mind a 2 analóg mérési modul (FT-501 és LT-501) a feldolgozott jeleket PROFIBUS DP kártyán keresztül küldi a PLC-nek

26. ábra: FV-501 szelepvezérlő modul 30


Itt a szelepre kell hivatkoznunk, vagyis AO1 -> C02/CH1, melynek meghatározott értékei a PLC felől érkeznek. PID szabályozásnak köszönhetően megadott értéken lehet tartani az áramlás értékeket a szelep segítségével. Ezt a funkciót a PLC OB35-s blokkja fogja tartalmazni. További beállítás, hogy a blokkon jobb klikkelve, majd Show Parameters-re nyomva lehetőségünk van kiválasztani a bemeneti SP paramétert, ugyanis ez az az érték amit a PLC-ről változtatni szeretnénk automatikusan(PID), vagy manuálisan. Fontos megjegyezni, hogy a letöltés után OnLine módba váltva, az AO blokk MODE paraméterét AUTO-ba kell állítani, mivel a PLC-ről lehetőségünk van kézi vezérlésre is. PARAM1 HART jeleket küld a PLC-nek, amelyek a HMI-n is láthatók. Ezek a valós értékek, ugyanis, ha a rendszerben nincs elég sűrített levegő hiába jelzi a műszer, hogy 19.2mA van a kimenetén, ha a szelep valós pozíciója 0. HART-os jeleknek köszönhetően a pozícionálás valós értékeit kapjuk vissza 0-100% skálán. A 26-os ábrán látható, hogy a 19.2mA értékhez valódi 94,9% nyitott pozíció tartozik.

27. ábra: MTR modul, MTR-11_ILOCK template alapján

Indítási feltételként szerepel az PARAM1 blokk, amely egy engedélyező bitet szimbolizál. Mint látható, ez a változó a DC1 (27.ábra) blokk (Device Control)

31


PERMISSIVE_D bemenetére van kötve, egy logikai ÉS kapcsolaton keresztül. A PLC ben FC 3 funkcióban van definiálva a feltétel a motor indításához (32.ábra). DI1 és DI2 a 2db leállítási feltételt tartalmazza: 

1. A szintjelző folyamatosan figyel és ha a PROCESS tartály vízszintje elérte az 20L-t, jelez a PLC (L_PROCESS).



2. Az áramlásmérő figyel folyamatosan, s jelez, ha az átszivattyúzott víz eléri a 15L-t (F_MIX integrátor tag).

Mind a két konstans tag kézzel megadható érték a PLC-ben, a szintjelző értéke lebegőpontos, míg az F_MIX megadható értéke integer típusú. A két feltétel vagy kapcsolatban van, így, ha bármelyik is jelez, a funkció logikai igaz állapotba kerül. Ez a két logikai függvény szintén szerepel a programban, csak értelemszerűen ezek STEP7-ben van megírva, melyben a szint és áramlás értékeket használom fel.

4.2.

STEP7 programozás

Step7 fejesztőkörnyezetben kell megírnunk azon funkciókat, amelyek eddig a DeltaVben szerepeltek. Ezekhez FC, OB, és DB adatblokkok szükségesek. 4.2.1. Slot konfiguráció

Első lépésben a HW Config-ban kell létrehoznunk a SLOT beállításokat (8.táblázat alapján). Mint ahogy már azt említettem, az egyes Slotok sorrendje nagyon fontos, ugyanis ha rosszul definiáljuk őket, azonnal SF és BUSF üzeneteket kapunk. Az alábbi konfiguráció tartalmazza a küldeni kívánt összes adatcsomagot, összesen 10 darabot (DeltaV felől 13).

32


28. ábra: Step7, Slot konfiguráció Mint ahogy azt az aktuális kijelölés mutatja (28.ábra), épp egy lebegőpontos analóg jelet fogadunk, a PLC odaláról, amelynek hossza 2 Word, belső címe pedig ID7. Ez a jel, a DeltaV rendszer CH01 AI csatornájáról származik, az L_PROCESS szintmérés analóg értékeit, fogadjuk.

4.2.2. Funkciók, adatblokkok 

FC 1 – adatok küldése, fogadása

29. ábra: Lebegőpontos bemeneti jelek feldolgozása

33


Mint ahogyan arról már szó volt, a könnyebb átláthatóság érdekében, az eltérő adatformátumokat külön-külön Data Block-okba rendeztem, így a lebegőpontos értékek a DB3-ban vannak eltárolva. A MOVE funkció szolgál e feladatra, a bemeneti paramétereket a megadott DB, megadott memóriaterületeire mozgatja. Különféle adatformátumokra az alábbi módon tudunk hivatkozni: 

Boolean típusú: DB1.DBX0.3 (pl.)



Integer típusú: DB2.DBW0 (2 byte hossz, így a következő érték a DBW2 memóriaterületre fog kerülni)



Floating-point (lebegőpontos) típusú: DB3.DBD0 (4 byte hossz, így a következő érték a DBD4 memóriaterületre fog kerülni)

30. ábra: Bit küldés Step7-ben

A felső ábrán láthatjuk, milyen módszerrel lehet kimenetre helyezni azaz küldeni. DBX0.3 az első leállítási feltételt jelenti, vagyis, ha a szintjelző -jelen esetben- 15L szintet érzékel, a kimenet értéke (Q7.0) logikai igaz állapotba kerül. DBX0.4 a másik megszakítási feltételt tartalmazza, azaz az áramlásmérő integrátor tag jelzését. (Q8.0)

34




FC 2 – leállítási feltételek

FC2-ben van definiálva a szivattyú leállításához szükséges logika (31.ábra): 

Az első Network a szintjelző logikáját tartalmazza, összehasonlítva egy kézzel megadható konstans értékkel, amely DBD 8-ban van eltárolva. Ezzel bármilyen értéket megadhatunk akár a VAT tábláról, akár a HMI felületről.



Az áramlásmérő integrátor blokkjának OUT_TRIP paraméterét a DeltaV-ben kell definiálni. Bármilyen értéket megadhatunk a tag SP paraméteréhez, a funkció aszerint fog működni.

Feladatom során mind a két feltételt külön - külön is teszteltem, azaz első körben az áramlásmérést iktattam ki, így csak a szintjelző értékét monitorozva. Következő lépésben, a szintjelzést hagytam figyelmen kívül, és csak az integrátor tag értékét néztem. Mind a két esetben a szivattyú kikapcsolt a megfelelő értéket elérve, így az FC2 funkció helyesen végzi a dolgát.

31. ábra: FC2 leállítási feltételek funkció



FC 3

FC 3-ban szerepel a szelepvezérlési feltétel, miszerint minimum 70%-ban nyitottnak kell lenni a szelepnek, hogy a motor indulni tudjon. Ezen feltétel szükséges a szivattyú

35


védelméhez, ugyanis „szárazon” járatva könnyen, s hamar tönkre mehet. DB3.DBD12ben van eltárolva az az érték, amely a pozícionáló aktuális helyzetét mutatja. Ez az érték HART-os jel, amely a DeltaV-felől érkezik. Ezen feltételek szerint a szivattyú indításához két feltétel is szükséges: 

Minimum 70%-os nyitottság a szelepnek,



Vagy a kézi, vagy az automatikus szelepvezérlést(PID) jelző biteknek logikai igaz állapotban kell, hogy legyenek,



Engedélyező bit igaz állapotban kell, hogy legyen

Ha mind a három feltétel teljesül a motor indítható, s mindaddig megy, míg a 2 leállási feltétel közül valamelyik nem teljesült. DB1.DBX0.1 az engedélyező bit, nélkülözhetetlen a kézi engedélyezéshez, ezt a kétállapotú változót a DeltaV-ből kell billentetnünk, így a folyamatunk helyes indításához kellően meggyőződhetünk mindkét oldalról. Mivel egy pneumatikus szelepről van szó, így ennek működéséhez elengedhetetlen a sűrített levegő megléte. Szerencsére van kompresszor a laborban, így a rendszert 2 bar nyomás szintig töltöttem.

32. ábra: FC 3 szelepvezérlő blokk

36




Data Block-ok o DB1: Csak boolean tipusú változók o DB2: Csak integer típusú változók o DB3: Csak lebegőpontos (floating-point) változók

33. ábra: DB 1 adatblokkban deklarált változók

DB1-ben (33.ábra) vannak tárolva a boolean típusú változók, ezek közül a 2 a szivattyú elindításához szükséges, valamint további 2 amelyik a leállítási feltételhez tartozik. F-MIX integrátor tagjának OUT_TRIP értékei itt tárolódnak, boolean típusúak, elérve az SP értékét logikai 1-est ad a kimenetére, így ez már önmagában is kielégíti a szükséges feltételt. Biztonsági funkciók miatt az engedélyező bit DBX0.1 a DeltaV-ből lehet változtatni, ellenben a szivattyú indítására funkció van írva a PLC-ben (FC 3).

34. ábra: DB 2 adatblokk, csak integer típusú értékek

Csak 1 db. integer típusú adatot küldünk, a PLC-ből a DCS felé, ez az áramlás mérés integrátor tagjának SP értéke. Ez a HMI felületről, vagy VAT tábláról megadható érték.

35. ábra: DB 3 blokk, lebegőpontos jelek

37


DB3-ban találhatóak a legtöbb memóriát elfoglaló értékek, úgy mint L_PROCESS szintjelzés értéke, szelep HART értéke, amely megmutatja, hogy a szelep %-ban kifejezve, mennyire van nyitva. F-MIX analóg értékei a PID szabályzáshoz vannak felhasználva (bemenet), további érték a szabályzáshoz a PID_SP.

36. ábra: DB 4 PID paraméterek

DB 4-ben tároltam el az összes olyan értéket, amelyek a PID szabályzáshoz nélkülözhetetlen. Ezek közül is kiemelendő, a P, I és D paraméterek: 

P – GAIN



I – Ti (sec)



D – Td (sec)

PID_OUT névvel ellátott memóriaterület, a konkrét szelep vezérlő értéke (SP) amely 70 és 95% nyitottság között tud mozogni. ERROR értékkel tudjuk figyelni, hogy a szabályzásunk mennyire pontos. Ezen érték definíciója a PV – SP vagyis az eltérés a az aktuális érték és a beállított érték között. MAN paraméterrel tudunk kézi szelepnyitási értéket beadni, ám ehhez szükséges egy MAN_ON bemeneti bitet billenteni, amelyet az M1.0 memóriacím szimbolizál.

38




OB 35

OB 30-38 közti bármely csoportot meghívva, azok ciklikusan megadott időközönként futnak le. Ezen belül az OB 35 100mSec-ként fut le, de ezt az alábbi táblázat is mutatja: 9. táblázat: OB30-38 [13.] Ciklikus megszakítású OB OB30 OB31 OB32 OB33 OB34 OB35 OB36 OB37 OB38

Időköz [ms] 5000 2000 1000 500 200 100 50 20 10

Prioritás 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Fontos megjegyezni, hogy amennyiben a blokk nem tud a meghatározott időn belül lefutni a program hibát fog jelezni. Az általam készített projektben, OB 35-n belül fut le a PID szabályozó blokk, amelyet a STEP7-ben gyárilag integrálva találhatunk: Libraries/ Standard Library/ PID Control Blocks menü alatt az FB 41, vagyis Continous Control, azaz folyamatos irányítás blokk szimbolizál. Mivel egy igen méretes, és magas blokkról beszélünk, így a kitöltését segítő fénykép a mellékletben (utolsó oldalon) kapott helyet, viszont a felhasznált bemeneteket itt kerülnek definiálásra. Egy PID szabályozás elkészítéséhez rengeteg előismeret szükségeltetik, tisztában kell lenni a P, I és D tagok jelentésével. Első lépésben az FB41 PID (55. oldal) blokkhoz, szükségünk van némi skálázó funkciók (37.ábra) felhasználására. Első körben a bemenő áramlási értékeket (0…611.82L/h) kell skáláznunk oly módon, hogy a 600 L/h jelképezze a 100%-os értéket, 300L/h pedig az 50%-ot, INTEGER adattípusban. Ehhez először egy DWORD to WORD átalakításra van szükségünk, majd a skálázó funkciót én egy szimpla szorzással megoldható, ugyanis a PV_PER bemenet szinte az egész INT skálát használja, azaz 0 és 27680 közt mozog. Ez alapján a 27680 értéket osztanunk kell a 600L/h-val, mivel ezen értékhez tartozik a 100%, így kapjuk a 46-ot szorzónak. További skálázásra szorul a megadott SP érték. Mivel ez lebegőpontos formátumú szám, a floating-point function menüpontra lesz szükségünk. A skálázás egy

39


sima osztással történik, ezzel korlátozva a skálát. A megadott SP értékét 6-tal osztva, megkapjuk annak százalékos értékét, ám e módszer szerint a megadható maximum SP értékének 600-vagy annál kevesebbnek kell lennie.

37. ábra: Skálázó funkciók Itt megjegyezhető, hogy a skálázás végrehajtására létezik egy Siemens által beépített funkció blokk FC105 néven. Ez annyit hajt végre, hogy egy megadható felső és alsó határérték közé skálázza a bemenő változót. Így, ha ez alapján készítenénk, felső határt 100-ra az alsót 0-ba állítva ugyan arra az eredményre jutnánk. Network 4-ben van megírva PID szabályozás konkrétan, erről kép található a mellékletben (55.oldal). Mivel a kép túl nagy, így csak a felhasznált be- illetve kimeneteket definiálom. A mellékletben található a Continous Control blokkhoz tartozó séma is (54. oldal), jelölésekkel, ez nagyban segített eligazodni. Felhasznált bemenetek:  MAN_ON – (M1.0), a kézi vezérlés engedélyezéshez szükséges engedélyező bit.

40


 PVPER_ON - (M1.1), mivel mi is a PVPER bemenetet használjuk, így ez az M1.1 bittel engedélyezhető  P_SEL - (M1.2), P tag vagyis GAIN engedélyezés  I_SEL – (M1.3), Integráló tag engedélyezés  D_SEL – (M1.4), Deriváló tag engedélyezés  CYCLE – időérték, mintavételezési idő, ezt én 100mSec-re állítottam.  SP_INT – MD14, REAL érték, a bemenő SP értéke itt adható meg. Mivel a skálája a -100% - +100% közt mozog, így szükséges a skálázás.  PV_PER – MW24, WORD érték, a bemenő Process Variable számérték  MAN - (DB4-ben), REAL a kézi vezérléssel megadható érték  GAIN, TI, és TD – REAL, illetve TIME értékek, ezek a PID szabályzásunkat jellemző értékek, kitöltéséhez tapasztalat illetve számolás szükséges  TM_LAG – a Deriváló funkció időeltolódása, alapértelmezetten 2s.  LMN_HLM – REAL érték, megadható, a kimenet maximális kimeneti érték. Ez számunkra fontos, ugyanis 95%-os maximális szelepnyitási értéket adtam meg.  LMN_LLM – REAL érték, minimális kimeneti érték, esetünkben 65%  PV_FAC – REAL érték, Process Variable Factor, vagyis ezen értékkel megszorozza az aktuális PV értékét. Alapértelmezetten 1 az értéke.  PV_OFF – REAL érték, Process Variable Offset, vagyis PV eltolás. (0)

Felhasznált kimenetek:  LMN – (DB4.DBD16), REAL érték, Manipulated Value, vagyis manipulált érték. Konkrétan a kimenetünket tartalmazza, az az érték amelyen a matematikai műveletek (P, I és D) már el lettek végezve.  ER – (DB4.DBD20), REAL érték, ERROR érték, melyet a PV-SP kivonási műveletből kapunk.

41




OB 1

38. ábra: OB 1

A jobb átláthatóság miatt, a különböző számításokat, logikai kapcsolatokat ellátó blokkokat külön funkciókba rendeztem, így OB 1-ben csak a meghívásukra van szükségünk. FC1, FC2 és FC3 funkciókat kell meghívnunk, OB35-re nincs szükség, mivel az is egy konkrét Organization Block, más lefutási idővel.



HMI

A feladathoz készítettem HMI felületet is a WinCC Flexible segítségével. A megjelenítő egy WinCC Flexible RT azan RunTime, ami a számítógépről fut. MPI csatlakozásból tudja írni, illetve olvasni az adatokat. WinCC-ben a Connections menüpont alatt állíthatjuk be a kommunikációt, viszont megkönnyíti a dolgunkat, ha Step7-ben hozunk létre HMI állomást, így a kommunikációt szinte automatikusan tölti ki, továbbá a PLC memóriacímei, Tag-ek formájában könnyen elérhetőek. Ha nem így csináltuk volna, hanem egy külön WinCC Projektet szeretnénk integrálni, Projekt -> Integrate in STEP7 menüpont alatt egyszerűen végrehajthatjuk a projekt beágyazását. WinCC-ben az összes PLC-ben lévő DB-re hivatkoztam Tag formájában, az előbb említett formában pár perc alatt felvehetjük őket.

42


39. ábra: HMI felület, kézi vezérlés

A HMI segítségével sokkal vizuálisabb a program, mintha a VAT táblát figyelnénk. Abba egy idő után belebonyolódik az ember, HMI felülettel sokkal jobban figyelemmel tudjuk követni a folyamat értékeinek változását. Az SP értékek a WinCC-n belül mind-mind input mező, azaz adatbeviteli mező. Triviális, hogy ezeket a paramétereket be kell adjuk, hogy a program egyáltalán lefusson. A PID és KEZI gombok az automata, illetve kézi vezérlésre utalnak. Kézi módban lehetőségünk van kézi százalékos szelepértékeket beadni, ilyenkor a blokk nem foglalkozik az SP és PV értékekkel. jelen esetben 95% azaz maximálisan nyitott a szelepünk.

4.3.

Megvalósítás

A fizikai megvalósítás azzal kezdődik, hogy DeltaV-ben, az AREA-t amit létrehoztam (SZAKDOLGOZAT_PLC)

hozzárendeljük

a

PROPLUS/

Alarms

&

Events

alrendszeréhez. Ezután hozzárendeljük még a controllerhez, vagyis NODE1-hez, amelyet letöltéskor fel is ajánl nekünk.

43


Ezt követően, a slotok konfigurációját kell letölteni NODE1-ben: 

NODE1-> I/O -> C08 (Profibus kártya) -> 315F-2DP jobb klikk, majd download, vagyis letöltés. Ezzel az összes kártyát le fogja tölteni, ami létezik NODE1-ben, de erre figyelmeztetést kapunk a letöltés előtt.



Következő lépésben a PLC-re kell letölteni a slot konfigurációt, amelyet a HW Config-ban hajthatunk végre, download ikonra kattintva.

Bármilyen változtatást a Slotok esetében nagy figyelemmel kell, hogy kövessünk, mivel egy kis figyelmetlenség hatására, akár órákba kerülhet kinyomozni, melyik slot a helytelen, vagy melyik lett rosszul definiálva. Ez okból kifolyólag, a jobb figyelemmel tarthatóság miatt, mind a DeltaV mind a PLC felőli oldalon a 8. táblázat alapján töltöttem ki. Amennyiben a slot konfiguráció helytelen, BUSF villogni fog és a SF led folyamatosan ég. 

BUSF (Bus Fault) LED felel a busz konfigurációk: Profibus paraméterek, és slot konfiguráció, ellenőrzésére. A hibaüzeneteket a diganostic buffer-ben tárolódnak, így ezek visszakövethetőek. Általában a két hibajelzés (SF és BUSF) összhangban van, oly módon, hogy ha BUSF jelez, nagy valószínűséggel SF is jelez, viszont fordítva nem!



SF LED a (System Fault) pirosan világít, ha a PLC hardware-ben vagy software-ben hiba van, ha BUSF és SF is jelez, arra utal, hogy a PLC próbálná elérni a kívánt memóriaterületeket a kommunikációs csatornán keresztül, de nem tudja, így az adat nem elérhető PLC számára.

Ha mind a 2 letöltési fázis sikeresen végrehajtódott, a PLC SF és BUSF állapotjelző LED-ek nem fognak világítani. Következő lépésben az alábbi pontokat hajtom végre: 

DeltaV Control Modul-ok letöltése (mind a 4!) – On-Line módban ellenőrizhetjük, hogy megfelelően működnek-e az egyes modulok.



PLC funkciók, DB-k és OB fordítása, majd letöltése.

44


40. ábra: MTR-501 On-Line nézet

MTR-501-ben a DC1 modult AUTO módba kell állítanunk, amelyet a paraméter listában találunk, továbbá az FV-501es modulban a szelep AO blokkját szintén AUTO módba kell, hogy helyezzük. Erre azért van szükség, mivel kellően biztonságos a PLCben futó funkció, ahol lehetőségünk van kézi szelepértékeket beadni. Egyébiránt, ha ki szeretnénk kapcsolni a PLC-n futó PID szabályozást, egyszerűen MANUAL MODE-ba kell váltani a szelepet, így a szelep vezérlése a DeltaV kezébe kerül. Fontos tudni, hogy az DC 1-ben 3 bemenet van felhasználva: 

Permissive: Engedélyező bemenet



Interlock: megszakítás



SP_D: Start, illetve Stop módba állítás

Mivel az MTR blokk MODE paramétere alapértelmezetten Cascade-ra van állítva, így, ha nem állítjuk AUTO-ba a blokk nem fogja az SP_D bemenetünket nézni, így a szivattyú nem fog elindulni. A DC 1, SP_D bemeneti paramétere mtr2-sp Named Set, et tudja változtatni. Named Set-be 0…255 értéket lehet felvenni, jelen esetben a 0 érték a STOP és 1-es érték a START, így ez egy szimpla bool logikával vezérelhető. A program ismétléséhez, a DeltaV-ben újból le kell tölteni az MTR-501 Control Modult,

45


ugyanis a leállítási feltétel Interlock módba helyezi a DC1-es szivattyú vezérlő blokkot, amelyhez újraindítás szükséges. Ahhoz, hogy egy-egy feltétel ne ilyen módon állítsa meg a szivattyút, a SHUTDOWN_D paraméterre kell kötni a két feltétel BF1 blokkját, negálás nélkül. Így akár egy mozdulattal újból indítható lesz a szivattyú.

41. ábra: VAT tábla

A feladat során a VAT táblát és WinCC megjelenítőt használtam az adatok módosításához, és monitorozáshoz. A 41. ábrán látható, hogy az időpillanatban DBX0.4 igaz állapotba kerül, ami az egyik leállítási feltételt tartalmazza. Ennek hatására a szivattyú leáll (DBX0.2), továbbá a szelep is teljesen lezárt. DBW 2-ben állíthatjuk be a nekünk kellő, az áramlásmérés Integrátor együtthatóját, vagyis SP-át, jelen esetben 10-et. DBD 8 értéke szintén 10, ez az összehasonlításhoz szükséges. Fontos megjegyezni, hogy a VAT táblában úgy tudunk tetszőleges értékeket módosítani, hogy a jobb szélső Modify value oszlopba beírjuk a kívánt számot, majd jobb klikk és Modify Value-ra (CTRL+F9) klikkelve életbe lép a változtatásunk. Azonban, ha több értéket írtunk be a Modify Value oszlopba és CTRL+F9-et nyomunk az összes értéket betölti. Ezek szerint, ha csak egy értéket kívánunk változtatni, a ’ Force Value as Comment’ ikonra kell klikkelni.

46


42. ábra: PID szabályozás WinCC-ben

A WinCC-ből minden fontos paramétert elérünk, be és kiviteli mezőket egyaránt. Innen változtathatjuk a P, I és D paramétereket is, melyeket ki kell tölteni a szivattyú indításához. Ezen 3 paraméterrel sokat kell próbálkozni, hogy a beadott SP értéket időben tartani tudja, azaz kalibrálásra szorul. Tehát mindegyik paraméter változtatható, az 1. fejezet 5. pontjában szó esett róla, hogy mik e 3 tényező szerepe. Sajnos a PID szabályzásunk nem tökéletes, amely javarészt a kommunikáció lassúságának köszönhető, mivel a PLC lassan kapja az adatokat, így nem lehet tökéletes. Azonban a PID paraméterek megfelelő beállításával, valamint az SP érték 400-500 L/h-s közé helyezett értékkel egészen kedvező eredményeket kaphatunk, az én esetemben az áramlást olyan ±25L/h kilengéssel, de tartani tudta. Még kedvezőbb eredményt kaptam, mikor a PID paramétereket az alábbiak szerint töltöttem ki: 

GAIN = 0.5



TI= 1000ms



TD=125ms

Ezen felül könnyen SP értékeket is adni tudunk, akár a szabályzásra, akár a szint, vagy áramlásmérésre. Természetesen a szivattyú is innen indítható, amint elkezd zölden

47


villogni az „engedely” mező, indítható a motor. Mivel a szivattyúra indítási feltételek vonatkoznak, így csak akkor lehet indítani, ha a szelep bizonyos szintig nyitott, illetve, vagy kézi, vagy automata (PID) mód ki van választva. Igyekeztem a legjobb áttekinthetőségre törekedni, hogy mindenki számára tökéletesen érthető legyen a folyamat végbemenetele. Minden fix érték kedvünk szerint változtatható, az OB35-ben szereplő PID blokk konstans értékeit bátran kedvünk szerint változtathatjuk. Feladatom során teszteltem, ha a szelep maximális értékét 95%-ba, minimumját pedig 75-80% közé helyezve, a blokk jobban tudja tartani a nagyobb SP értékeket. Ideális működési tartománya a 400-550 L/h beállított érték között van. Ha kisebb SP értékre méretezzük a feladatot, a szelep maximumát lejjebb kell, hogy vegyük, valamint a minimumját is. Kellő módosításokkal, kalibrációval javíthatjuk a hatásfokot, de a szabályozás tökéletes sosem lesz, a kommunikáció lassúsága miatt.

48


Összegzés Feladatom során a kitűzött célokat sikerült teljesítenem, a szabályzás működik, ám a kommunikáció lassúsága miatt nem tökéletes, habár a cél a szabályozás demonstrálása volt. Az adatok küldése és fogadása PROFIBUS-DP-n történik, mivel manapság az egyik legelterjedtebb csatlakozási módszer a folyamatirányításban. A vezérlés kialakításában rengeteg segítséget nyújtottak a szakmai gyakorlat során szerzett tapasztalatok, továbbá az iskolai gyakorlati órákon szerzett tanulmányok. Egy ilyen feladat elkészítéséhez nélkülözhetetlen a két rendszer alapos ismerete, és az önálló tudás megléte. Mivel a DeltaVrendszer csupán egy szerver számítógépről érhető el, cél volt átalakítani, egy olyan programozó perifériára, mely több számítógépről, vagy akár saját laptopról is elérhető, valamint az is cél volt, hogy egy olyan szakdolgozattal álljak elő, melyben a két különböző rendszer, együtt végez el egy feladatot. Témám továbbfejleszthető, DeltaV-ben rengeteg felügyeleti beállítást találhatunk, melyek könnyen integrálhatók a PLC-s vezérléshez. További fejlesztési lehetőségként megemlíthető, hogy a PLC teljes mértékben elvégezze a szabályozást, így a kommunikáció lassúságát kiküszöbölve. A feladatom egyszerűen bevezethető az oktatásba, gyakorlati órákon elkészíthető program kreálható, a szakdolgozat 4. pontja alapján. A szakirányos tanulmányok során érintett témák, nagyobb hányada is szerepel a dolgozatban, a DCS rendszerektől kezdve, át PLC-n és HMI hálózatokon át, egészen a SCADA-rendszerekig. A 6.os laborban található DeltaV mintarendszer rengeteg lehetőséget tartogat magában, amit én is felhasználtam, csupán töredéke a teljes rendszernek. Remélem, hogy szakdolgozatom révén több hallgató érdeklődését sikerült felkeltem. A dolgozat készítése közben rengeteg műszaki tudásra tettem szert, továbbá szükség volt idegennyelv használatára is, ugyanis hivatalos DeltaV fórumokban, vagy a Siemens fórumában a szakmai nyelv többnyire angol. Ennek ismerete nélkülözhetetlen, de ezen fórumokban rengeteg segítőkész embert találhatunk, akik megosztják tapasztalataikat velünk és akár perceken belül válaszolni tudnak egy-egy feltett kérdésre. A dolgozat sikerességéért szeretnék köszönetet mondani tervezésvezetőmnek, Dr. Trohák Attilának, a Miskolci Egyetem adjunktusának, aki rengeteg elméleti kérdésben tudott a segítségemre lenni. Továbbá szeretnék még köszönetet mondani konzulensemnek, Földi Szabolcs tanszéki mérnöknek, a rengeteg segítségért szoftver, illetve a fizikai kialakításokban. Szeretném megköszönni szeretteimnek és barátaimnak is, hogy mellettem álltak e dolgozat létrejötte alatt.

49


Summary During my thesis, my main goals were achieved, the regulation works, although due to the slowness of the communication this is only a demonstration of the cooperation. Sending and receiving information is working on the PROFIBUS-DP interface, because this is one of the mostly used communication in the process controlling. During the configuration of the control system, I had a lot of help from the traineeship this summer, furthermore I had to use my studies, what I learnt at the university. A task like this requires deep knowledge of both of the systems. Since the DeltaV system is only available at one server PC, the main goal was to transform it into a programmable peripheria, which is avaiable on more PC-s or notebooks, as well as goal was to create a thesis, in which the two different control systems doing a task togehter. My work is further developed: in the DeltaV there are lots of supervisory settings, and parameters, which are easily integrateable to our PLC control system. Another idea to improve this configuration is to do the whole regulation on the PLC, controlled by the DeltaV, that means no slowness. Accordingly, my work can be simply used in the education program, it can be done on the practical lessons, based on the 4th point of the thesis. The majority of the specialization subjects are in the work, from the DCS system through PLC networks until the HMI displays. The DeltaV demo system is located in the informatics building’s 6th laboratory. It has plenty of more facilities, what I used is just a small part of the whole system. I hope, as a result of my work, more students are going to be intrested in this sector of electrical engineering. During the thesis I got a lot of technical knowledge, in addition, I had to use my english to browse in the official DeltaV forums, or in the Siemens forums. The english is necessary, althought in these forums there are plenty of helpful people, who share their expericence with us, and they can answer our questions within minutes. For the success of the thesis, I would like to say thanks to my teacher Dr. Attila Trohák who helped me in a lot of theoretical quiestions. I must say thanks to my consultant Szabolcs Földi, electrical engineer of the department, who could help me in technical realizations. I must say thanks to my loving family and my friends too.

50


Irodalomjegyzék [1] Dr. Ajtonyi István, Dr. Gyuricza István Programozható irányítóberendezések, hálózatok és rendszerek (2010) Műszaki Könyvkiadó Kft., Budapest

[2.]http://www.takacszoltan.eu/elektronikacd/LG_leirasok/Diploma_dolgozatok/7_PID _funkcioblokkok/PID_Funkcioblokkok.pdf [3.] http://szabilinux.hu/konya/konyv/2fejezet/2fpasoav.htm [4.]http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/PM%20PSS%20Services%20Do cuments/Modernization/PLC%20Migration/WP_PLCtoDeltaV.pdf [5.] http://www.pid.hu/tudasbazis/opc-rol-alapfokon-1-resz/ [6.]https://support.industry.siemens.com/cs/document/113652/profibus-gsd-files-%3Asimatic?dti=0&lc=en-WW [7.] http://www.fsz.bme.hu/traficc/profibus/33gsd.html [8.]http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/PM%20DeltaV%20Documents/P roductDataSheets/PDS_S-series_ProfibusDP_IO.pdf [9.] http://www.fsz.bme.hu/traficc/profibus/30dp.html [10.]http://www2.emersonprocess.com/siteadmincenter/pm%20rosemount%20documen ts/00809-0118-4662.pdf [11.]http://southeasternautomation.com/PDF/Emerson/Measurement/3051S/4797man.pdf [12.] http://www.emerson.com/catalog/en-us/fisher-dvc2000 [13.] www.uni-obuda.hu/users/kucserap/utmutato/S7start.doc

Linkek ellenőrizve: 2016.november 29

51


Ábrajegyzék 1. ábra: DCS rendszerek elvi felépítése[1] ............................................................................ 3 2. ábra: DeltaV soros kommunikáció[4.] ............................................................................... 9 3. ábra: DeltaV OPC összeköttetés PLC-vel[4.] .................................................................. 11 4. ábra: Profibus-DP kommunikáció[1.] ............................................................................. 12 5. ábra: GSD File hozzáadása ............................................................................................. 16 6. ábra: DeltaV PROFIBUS kommunikációs alapbeállítások.............................................. 17 7. ábra: DeltaV PROFIBUS DP kommunikáció paraméterek megadása ............................ 17 8. ábra: Step7, DP Slave beállítása...................................................................................... 18 9. ábra: Step7, kommunikáció alapbeállítások .................................................................... 18 10. ábra: Step7 busz paraméterek ........................................................................................ 19 11. ábra: DeltaV slot konfigurálás ....................................................................................... 20 12. ábra: Slot004 properties................................................................................................. 21 13. ábra : konfigurált slotok, DeltaV-ben............................................................................. 21 14. ábra: Profibus Signal parameters .................................................................................. 22 15. ábra: PLC memóriafoglalása ......................................................................................... 23 16. ábra: Netpro hálózat ...................................................................................................... 24 17. ábra: DeltaV Control modul beállításai ......................................................................... 24 18. ábra: OB1, a PLC-ben ................................................................................................... 25 19. ábra: Step7 VAT tábla, sikeres kommunikáció............................................................... 25 20. ábra: Rosemount 8732[10.] ........................................................................................... 26 21. ábra: Nyomás távadó[11.] ............................................................................................. 27 22. ábra: V1-1 pozícionáló[12.] ........................................................................................... 27 23. ábra: I/O konfiguráció, AI és AO kártya ........................................................................ 28 24. ábra: FT-501 On-Line .................................................................................................... 29 25. ábra: LT-501 és skálázás................................................................................................ 30 26. ábra: FV-501 szelepvezérlő modul ................................................................................. 30 27. ábra: MTR modul, MTR-11_ILOCK template alapján .................................................. 31 28. ábra: Step7, Slot konfiguráció ........................................................................................ 33 29. ábra: Lebegőpontos bemeneti jelek feldolgozása ........................................................... 33 30. ábra: Bit küldés Step7-ben ............................................................................................. 34 31. ábra: FC2 leállítási feltételek funkció ............................................................................ 35 32. ábra: FC 3 szelepvezérlő blokk ...................................................................................... 36 33. ábra: DB 1 adatblokkban deklarált változók ................................................................. 37 34. ábra: DB 2 adatblokk, csak integer típusú értékek ........................................................ 37 35. ábra: DB 3 blokk, lebegőpontos jelek ............................................................................ 37 36. ábra: DB 4 PID paraméterek ......................................................................................... 38 37. ábra: Skálázó funkciók ................................................................................................... 40 38. ábra: OB 1 ...................................................................................................................... 42 39. ábra: HMI felület, kézi vezérlés...................................................................................... 43 40. ábra: MTR-501 On-Line nézet ....................................................................................... 45 41. ábra: VAT tábla .............................................................................................................. 46 42. ábra: PID szabályozás WinCC-ben................................................................................ 47

52


Táblázatjegyzék 1. táblázat: Soros kommunikáció részletei[3.] ................................................................. 8 2. táblázat: DeltaV Serial Interface modul hardware specifikációi ................................. 9 3. táblázat: Soros interface modul kommunikációs specifikációi ..................................... 9 4. táblázat: kommunikációk összehasonlítása[4.] .......................................................... 11 5. táblázat: S-Series Profibus Interface Card átviteli jellemzői [8.] .............................. 14 6. táblázat: S-Series Profibus Interface Card műszaki jellemzői [8.] ............................ 14 7. táblázat: Slot konfiguráció jellemzői .......................................................................... 19 8. táblázat: Slot konfiguráció (sorrendben) .................................................................... 28 9. táblázat: OB30-38 [13.] ............................................................................................. 39

53


Melléklet

FB41 Continuous Control blokk sémája, STEP7 help-ben

54


FB41-blokk, OB35-ben

55

Folyamatos technológiai rendszer PLC-s vezérlési lehetőségének kialakítása

Recommend Documents