XXI. Országos Ajtonyi István Irányítástechnikai Programozó Verseny

evopro systems engineering kft. H-1116 Budapest, Hauszmann A. u. 2.

XXI. Országos Ajtonyi István Irányítástechnikai Programozó Verseny Virtuális technológia: Keverőüzem

Dokumentum státusza

Közétett

Dokumentum verziószáma

v1.0

Felelős személy

Kocsi Tamás / Tarr László

Jóváhagyta

Kozó Gábor

Kiadás dátuma

2015.04.08.

Ez a dokumentum kizárólag a címzett/olvasó tájékoztatására készült. A dokumentumban szereplő összes szellemi termék az evoprosystemsengineering kft. kizárólagos tulajdonát képezi. Azevoprosystemsengineeringkft.előzetes írásos hozzájárulása nélkül a dokumentumból bármelyik részt idézni, forrásként felhasználni, sokszorosítani vagy harmadik fél részére átadni és elérhetővé tenni tilos.


Tartalomjegyzék 1.

Általános információk .............................................................................................................. 3

2.

A virtuális technológia bemutatása ........................................................................................... 3

3.

I/O listák ................................................................................................................................ 4 3.1 A versenyzők bemenetei .................................................................................................... 4 3.2 A versenyzők kimenetei ..................................................................................................... 5 3.3 A beérkező alapanyagok igazságtáblája .............................................................................. 6 3.4 A szelepek kiválasztásának táblázata .................................................................................. 6 3.4.1 Egy példa: szelep nyitásra .............................................................................................. 6 3.4.2 Egy példa: szelep zárásra ............................................................................................... 7

4. A feladat ................................................................................................................................... 7 4.1 Kiindulási állapot ............................................................................................................... 7 4.2 Ütemadó .......................................................................................................................... 8 4.3 Kézi üzemmód .................................................................................................................. 8 4.4 Automata üzemmód .......................................................................................................... 9 4.5 Arányképzés ..................................................................................................................... 9 4.6 Alapanyag betöltés ............................................................................................................ 9 4.7 Kitárolás ........................................................................................................................ 101 4.8 Vészstop ........................................................................................................................ 111 4.9 Warm reset ................................................................................................................... 111

©evopro fenntartva.

systems

engineering

kft.,

Minden

jog

Oldal: 2/11


1. Általános információk A keverőüzem virtuális szimulációja valós PLC-vel történik. Két teljesen egyforma tesztállomás lett kialakítva, amit a versenyzők párhuzamosan használhatnak. Ezek egy S7-400-as PLC-ből, a hozzájuk tartozó ethernetes kommunikációs kártyából, valamint ET-200 M modulokból állnak, amelyekhez egy 16 DI és egy 16 DO kártya csatlakozik. A versenyzők ezen keresztül kapcsolódhatnak a tesztállomásra a kiadott versenykábellel. A szimuláció WinCC7.3 SE szoftverben készült és a tesztállomáshoz tartozó DELL notebookon fut WinCCruntime segítségével. Mindkét tesztállomáshoz tartozik egy-egy kivetítő is. A notebook és a tesztkörnyezet között WIFI router teremt kapcsolatot.

2. A virtuális technológia bemutatása A feladat egy tartálypark szimulációját elkészíteni, ahol a versenyzők írják meg az egyes tartályokat kezelő blokkokat és annak szimulációját is. A technológia felosztható négy egységre, ezek rendre: alapanyag betöltés, arányképzés, félkész termék tárolása, kitárolás. A versenyzőknek a rendelkezésre álló három különböző típusú alapanyagból egy előre meghatározott arányú keveréket kell létrehozniuk, a szelepek és szivattyú motorok megfelelő sorrendű vezérlésével. Ennek a létrehozására három darab tartály áll rendelkezésre, melyek között szabad az átjárás, tehát szabadon áttölthető a bekért alapanyag egyik tartályból a másikba. Azonban az alapanyagok nem keveredhetnek össze a három arányképző tartály egyikében sem, különben a végtermék selejt lesz! Ha a szükséges mennyiséget sikerült előállítani az adott alapanyagból, azt tovább kell tölteni egy erre a célra fenntartott puffer tartályba, mely a félkész terméket tartalmazza. Az arány kikeverésének módszere tetszőleges.

1. ©evopro fenntartva.

systems

engineering

kft.,

Minden

ábra: A vizuális felület jog

Oldal: 3/11


3. I/O listák 3.1.

A versenyzők bemenetei

Vezeték száma

Bemeneti cím

Funkció

1

I0.0

T1 tartály alacsony szint

2

I0.1

T1 tartály magas szint

3

I0.2


4

I0.3


5

I0.4


6

I0.5


7

I0.6


8

I0.7


9

I1.0

T1 tartály kézi töltése

10

I1.1

T1 tartály kézi leeresztése

11

I1.2

T4 tartály kézi töltése

12

I1.3

T4 tartály kézi leeresztése

13

I1.4

Kézi/Automata üzemmód

14

I1.5

Vészstop

15

I1.6

Nyugtázás

16

I1.7

Warm reset 1. táblázat: A bemenetek

Figyelem! A vészstop bontó kapcsoló, tehát alapesetben zárt kontaktus I1.5=1, működtetés esetén I1.5=0, a technológiának biztonságos üzembe kell kapcsolnia a 4.6-os pontban leírtaknak megfelelően!


systems

engineering

kft.,

Minden

jog

Oldal: 4/11


3.2.

A versenyzők kimenetei

Vezeték száma

Kimeneti cím

Funkció

17

Q0.0

Alapanyag típus kiválasztás

18

Q0.1

Alapanyag típus kiválasztás

19

Q0.2

Szelep/Motor kiválasztó bit 1*

20

Q0.3


21

Q0.4


22

Q0.5


23

Q0.6

Szelep/Motor nyitás/zárás (1=nyitás; 0=zárás)

24

Q0.7

T1 tartályt töltő impulzussorozat

25

Q1.0

T1 tartályt leeresztő impulzussorozat

26

Q1.1


27

Q1.2


28

Q1.3


29

Q1.4


30

Q1.5


31

Q1.6


32

Q1.7

Hibalámpa

33

+24 V

A technológia biztosítja

34

0V

A technológia biztosítja

35-40

-

Nincs használatban 2. táblázat: Kimenetek

*Motor=A P1-P4 szivattyúk motorjai A táp és a föld a technológia által biztosítva, tehát a 33-as és a 34-es vezetéket a versenyzőknek nem kell bekötniük. Egy magyarázat a tápláláshoz:

1.


systems

engineering

kft.,

Minden

ábra Táplálás

jog

Oldal: 5/11


3.3 A beérkező alapanyagok igazságtáblája Q0.1 MSB

Q0.0 LSB

Folyadék

0

0

Nincs értelmezve

0

1

Alapanyag 1

1

0

Alapanyag 2

1

1

Alapanyag 3

3.

táblázat A különböző folyadékok

3.4 A szelepek és szivattyúk vezérlésének táblázata Q0.6

Q0.5 MSB

Q0.4

Q0.3

Q0.2 LSB

Leírás

0

0

0

0

Nincs kiválasztott elem

Q0.6=0

0

0

0

1

Szelep V1

Szelep zár, Szivattyú leállít

0

0

1

0

Szelep V2

0

0

1

1

Szelep V3

0

1

0

0

Szelep V4

0

1

0

1

Szelep V5

Q0.6=1

0

1

1

0

Szivattyú P1

Szelep nyit, Szivattyú indít

0

1

1

1

Szivattyú P2

1

0

0

0

Szivattyú P3

1

0

0

1

Szivattyú P4

1010–1111

Nincs használatban

4. táblázat: Szelepek működtetése

3.4.1 Egy példa: A V2-es szelep megnyitásának telegramja: A szelep vezérlése több lépésben történik. Először a Q0.2-Q0.5 kimeneteken kiadott telegram segítségével ki kell választani a V2-es szelepet, és csak ezután adható ki a Q0.6 biten a nyitás vagy zárás parancs. (A Q0.6=1: nyitás, Q0.6=0: zárás. Fontos, hogy nem kapcsolhatóak egyszerre a szelepválasztó bitek és a Q0.6.) Ha ez megvan, a szelep kiválasztó biteket vissza kell nullázni a harmadik lépésben, majd negyedik lépésben a Q0.6-os bitet is nullázni kell annak érdekében, hogy egy következő szelepet is hazárdmentesen nyithassunk. Az egyes lépések között 100 ms késleltetés szükséges. Példa bitsorozatra: Lépés sorszám

Q0.6

Q0.5 MSB

Q0.4

Q0.3

Q0.2 LSB

1.

0

0

0

1

0

2.

1

0

0

1

0

3.

1

0

0

0

0

4.

0

0

0

0

0


systems

engineering

kft.,

Minden

jog

Oldal: 6/11


Figyelem! A szelepek valamint a szivattyúk motorjai felfutó él esetén elindulnak, majd ebben az állapotban maradnak mindaddig, amíg a versenyző el nem küldi az adott szelep lezárásához tartozó telegramot!

3.4.2. Egy minta telegram a V2-es szelep lezárására: Lépés sorszám

Q0.6

Q0.5 MSB

Q0.4

Q0.3

Q0.2 LSB

1.

1

0

0

1

0

2.

0

0

0

1

0

3.

0

0

0

0

0

Mivel a kettes szelep már korábban ki lett nyitva, így a záráshoz szükséges telegram első lépésében a Q0.6 kimenetet egybe kell állítani! (így elkerülhető véletlen kapcsolás) A lezárásánál is a „csupa nulla” állapotba kell visszajutni, ez a zárás telegram esetén három lépést jelent.

4. A feladat 4.1 Kiindulási állapot A versenyzők programjának a PLC-re való letöltése után beavatkozás nélkül működésre készen kell állniuk, a tápfeszültség kimaradása sem okozhatja a program elfelejtését. A programban meg kell oldani, hogy működtetett vészstop esetén (I1.5=0) a technológiát nem szabad, hogy el lehessen indítani! Négy tartály áll rendelkezésre, ahogy az 1. ábrán is látható. Sorrendben T1 = 3l ; T2 = 5l ; T3 = 3l T4 = 11l. Valamennyi tartály kezdetben üres – ez a tartályok oldalán elhelyezett bar grafikon segítségével ellenőrizhető –, a szivattyúk nem üzemelnek, a szelepek „zárva” állapotban várnak a működtetésre, a tartályok alján és tetején található szintérzékelők 0 szintet adnak. Az I1.4-en lévő „Kézi-Automata” kapcsoló állapotától függően a versenyzőknek két különböző működési módot kell leprogramozniuk. 1. Kézi üzemmód 2. Automata üzemmód A versenyzők feladata a tartálykezelő blokkok megírásán kívül a szimuláció vezérlése is. Ez azt jelenti, hogy nem elég a szelepeket kinyitni, hanem ezután felfutó élek hatására (megfelelő ütem szerint) fog a tartályokban nőni, vagy csökkeni az adott anyag. A technológia által biztosított interfész minden blokkra két bemenetet tartalmaz. Egyet a szint növelésére és egyet a szint csökkentésére. A tartályba kerülő aktuális anyag értékéről a versenyzők nem kapnak visszajelzést, csak a maximum szint és a minimum szint elérését ismerik. (pl. T1 alacsony, T1 magas szint). „T1 alacsony szint=1”, ha a tartályban egy minimális folyadék mennyiség van és „T1 alacsony szint=0”, ha a tartály teljesen üres. „T1 magas szint=1”, ha a tartály tele van.


systems

engineering

kft.,

Minden

jog

Oldal: 7/11


4.2 Ütemadó A tartályok töltéséhez valamint leeresztéséhez kézi és automata üzemmódban egyaránt szükséges egy ütemadó írása a versenyzők részéről a „Q0.7-Q1.6” kimeneteken, ami az egyes tartályok töltő és leeresztő bemeneteihez kapcsolódik. Ennek 120 ms-onként adnia kell egy logikai magas értéket, tehát impulzus sorozatot állít elő. Ez alapján fog majd növekedni vagy csökkenni a tartályok szintje. Azonban arra is figyelni kell, hogy a szint csak akkor növekedhet, tehát csak akkor küldhető ki a technológia felé az impulzussorozat ha a töltéshez szükséges szelep vagy szivattyú üzemel. Ennek biztosítására érdemes 150 ms késleltetést használni a szelep kinyitása és az impulzussorozat elindítása között. Ha zárt szivattyú-/szelepállás mellett a versenyző kiküldi a töltéshez szükséges impulzussorozatot, akkor a vizualizáción a töltés megjelenik, de töltési hibát fog jelezni. Továbbá a versenyzőknek arra is kell figyelniük, hogy egy üres tartályból ne lehessen egy másik tartályba áttölteni. Ezt a feltételt a versenyzőknek be kell tartani! Tehát ha a T1 tartály üres, és a V3 szelep nyitva van, akkor a T4 tartály töltéséhez tartozó impulzussorozatot nem adhatja ki. Egyik tartályból egy másikba csak akkor indulhat el az áttöltés, ha ott az alsó szintérzékelő jelzi, hogy legalább egy minimális szintmennyiség már van a tartályban. Érdemes az ütemadó megírásával kezdeni a feladatot, mivel minden alkalommal, ha tölteni szeretnénk egy tartályt vagy leereszteni az abban lévő alapanyagot, ennek az ütemnek az elküldésére szükség lesz a technológia felé. 

T1-T4 tartályok töltő és leeresztő üteme

120 ms

(Q0.7-Q1.6)

Az itt megadott ütemidő az impulzus sorozat periódusidejét jelenti. A feladat lényege ezeknek az impulzussorozatoknak a megfelelő időben való kiadása illetve megszüntetése a technológia felé. U [V] 24

0 t [ms]

120 ms

4.3 Kézi üzemmód Bekapcsoláskor a program kézi üzemmódban fog indulni (I1.4=0). Ekkor T1-es és a T4-es tartályokat manuálisan kell tudni tölteni egy-egy nyomógomb segítségével. (I1.0-I1.3 bemenetek)


systems

engineering

kft.,

Minden

jog

Oldal: 8/11


2. ábra: A manuál mód nyomógombjai A T1-es tartály esetében kézi üzemben az „I1.0 - T1 tartály kézi töltése” bemenet hatására a V1-es szelepet nyitni kell és ezzel egy időben működtetni a T1 töltéséhez tartozó ütemadót (Q0.7). Az „I1.1 - T1 tartály kézi leeresztése” nyomógomb hatására a V3-as szelepet kell kinyitni és közben működtetni a hozzá tartozó ütemadót (Q1.0). A T4-es tartály töltésénél tetszőlegesen kiválasztható, hogy a T1-es vagy a T2-es tartályon keresztül szeretné-e a versenyző feltölteni azt, ennek megfelelő szelepeket kell vezérelnie. Az „I1.3 – T4 tartály kézi leeresztése” nyomógomb hatására T4-es tartályt le kell engedni a V5-ös szelep kinyitásával. Természetesen a versenyzők feladata leprogramozni a szükséges szelepkezelő telegramokat és a hozzájuk tartozó ütemadókat. A szelepeknek mindaddig nyitva kell maradniuk (töltés vagy leeresztés esetén) amíg a hozzá tartozó nyomógomb nyomva van. Pl.: A gomb elengedésekor a töltésnek abba kell maradnia, ismételt lenyomásakor a töltésnek újra kell indulnia. A töltéshez használt alapanyag típus tetszőlegesen kiválasztható. Figyelni kell arra is, hogy a töltés és leeresztés logikusan következzen egymás után, tehát pl. A „T4”es tartályba csak a „T1”-en vagy „T2” keresztül lehessen tölteni. Tehát pl.: ha a T1-es és T2-es tartály üres, akkor a T4-es tartályt ne lehessen tölteni, a nyomógombját megnyomva ne történjen semmi.

4.4 Automata üzemmód Automata üzemben (I1.4=1) a rendszerbe kézzel nem lehet beavatkozni. Az automatikusan elindul és elő kell, hogy állítsa a kívánt arányt a három alapanyagból a 4.5-től 4.7-es pontig leírtak alapján. Fontos kitétel, hogy automata üzemmódból a technológiának kézi üzemmódba bármikor átkapcsolhatónak kell lennie, de fordítva csak bekapcsoláskor, amikor alaphelyzetben van.

4.5 Arányképzés Az automata üzemmód célja, hogy a „T1”, ”T2” és „T3” tartályok felhasználásával 4:4:3-as (az alapanyagok sorrendjében) arányú keveréket állítsunk elő belőlük, ami azt jelenti, hogy 4 egység – „Alapanyag 1” ; 4 egység – „Alapanyag 2” majd 3 egység – „Alapanyag 3” szükséges hogy előálljon az erre a célra adott „T4”-es puffer tartályban. Fontos szempont, hogy a kiindulási anyagok egyik tartályban sem keveredhetnek össze csak és kizárólag a „T4-es” félkész terméket tároló tartályban. A csövezésekből megfigyelhető az adott tartályok közötti átjárhatóság útja. Pl. A „T1” és „T2” között vagy a „T2” és „T3” között bármikor lehet a folyadékot ide-oda mozgatni „M1-M4”-es szivattyúk segítségével, azonban a „T1” és „T3” között csak a „T2”-es tartály közbeiktatásával van lehetőségünk átjárásra. A tartályokban lévő folyadék mennyiségéről egyetlen visszajelzés a tartályok alján és tetején elhelyezett szintérzékelők, amivel csak arra van lehetőség, hogy megállapítsuk, hogy azok tele vannak-e vagy üresek, a közbenső szint értékéről nincs visszajelzés a versenyzők felé. Az alapanyag töltését minden alkalommal csak akkor lehet abbahagyni, ha egy alsó vagy felső szintérzékelő bejelzett ezzel a módszerrel kell előállítani a kívánt arányt. Pontozási szempont, hogy lehetőleg olyan aránykeverési algoritmust valósítsanak meg a versenyzők, amivel egy második ciklus is megvalósítható, tehát a folyamat újrakezdhető. A módszer a versenyzőkre van bízva, bármilyen megoldás elfogadott.

4.6 Alapanyag betöltés A 3. táblázatban megadott „Alapanyag kiválasztó” bitek (Q0.0 ; Q0.1) segítségével a versenyzők tetszőlegesen kiválasztott alapanyag típust kérhetnek be a rendszerbe a fővezetéken keresztül. Nincs meghatározva, hogy milyen sorrendben vagy milyen mennyiségben kerülhet a rendszerbe az adott ©evopro fenntartva.

systems

engineering

kft.,

Minden

jog

Oldal: 9/11


alapanyag. Továbbá az is szabadon megválasztható, hogy lehetséges „T1” vagy „T2”-es tartályok közül melyikbe szeretnénk a kiválasztott alapanyag típust beleereszteni. A versenyző feladata, hogy a szükséges algoritmust kitalálja és elkészítse azt a következő pontban ismertetett elvárt végeredményhez. Alapanyagok közötti átváltás hazárdmentes kell, hogy legyen. Ezt azt jelenti, hogy pl. az egyes alapanyag után csak úgy válthatunk át a hármasra, ha előtte egy 00 kódot küldtünk el a Q0.0 és Q0.1 kimeneteken. A kiválasztott alapanyag kódját mindaddig küldeni kell a technológia felé, amíg át nem kell váltani egy másik alapanyagra. Tehát azzal minden műveletet elvégeztünk (betöltés, áttöltés, leeresztés). Egy példa: Művelet

Q0.1 MSB

Q0.0 LSB

Alapanyag 1 kiválasztás

0

1

Felkészülés a váltásra

0

0

Alapanyag 2 kiválasztás

1

0

Itt is szükséges 100 ms-os várakozási időt betenni minden kiadott telegram – tehát a táblázat minden sora - után.

2. ábra: Aránykeverés az alapanyagokat megkülönböztetve


systems

engineering

kft.,

Minden

jog

Oldal: 10/11


4.7 Kitárolás Ha a kívánt arány előállt a „T4”-es tartályban, azt 5 s múlva a „V5”-ös szelepen keresztül le kell engedni a tartályautókba a megfelelő ütemadó által vezérelve.

4.8 Vészstop A vészstop gomb megnyomásának (I1.5=0) hatására minden technológiai egységnek azonnal le kell állnia. A tartályokat kivétel nélkül le kell engedni a „V5”-ös szelepen keresztül. Ehhez figyelni kell a szelepek és szivattyúk működtetésének sorrendjére. Pl.: A „T3”-as tartályból először a „T2”-esbe kell áttölteni a benne lévő anyagot, és csak onnan lehetséges az ürítés a „T4”-esbe, végül a „V5-ös” szelepen keresztül ki a rendszerből. Ezzel egy időben a Q1.7-es kimenetre kötött „Hibalámpa” működtetése szükséges. Ez egy villogó piros fényt jelent 1s periódusidővel 30-70%-os kitöltési tényezővel, ahol 30% a magas és 70% az alacsony szint ideje. Ha a vészstop inaktívvá válik (I1.5=1) csak az I1.6-ra kötött nyugtázó bemenet segítségével lehet a rendszert újraindítani, aminek következtében az kézi üzemmódba vált. Ezután egy átkapcsolással automata üzemmódba a keverési folyamatnak elölről kell indulnia.

4.9 Warmreset A „Warmreset” (I1.7) gombot megnyomva a technológia visszaáll alaphelyzetbe, minden bit „resetelődik”, azaz a kiindulási értékét veszi fel, ez azt is jelenti, hogy minden tartály kiürül, tehát elveszíti a szintjének értékét. A versenyzők programjának vissza kell állnia a kezdeti lépésre. (Tesztelés előtti állapot.) Ez a funkció a tesztelést hivatott megkönnyíteni, esetleg lehetőséget adni, a teszt újrakezdésére, azonban leprogramozása (minden bit alaphelyzetbe állítása) szintén a versenyzők feladata. A technológia mindössze egy magas logikai értékű bitet szolgáltat az I1.7-es bemeneten a versenyzők PLC-je felé.


systems

engineering

kft.,

Minden

jog

Oldal: 11/11

XXI. Országos Ajtonyi István Irányítástechnikai Programozó Verseny

Recommend Documents