miniprosjektrapport prosjekt i styresystemer gruppe 1

Transcription

MINIPROSJEKTRAPPORT
PROSJEKT I STYRESYSTEMER
GRUPPE 1
Høgskolen i Sør-Trøndelag
2015
Prosjekt i styresystemer 2015
Gruppe 1
Sammendrag
(Skrevet av ØE, AA og EB)
Miniprosjektet er et delprosjekt, hvor målet er å etablere kommunikasjon på PLS-riggen og å teste
denne. Vi har satt opp Profibus kommunikasjon slik at master PLSen kan kommunisere med to slave
PLSer. Master PLSen kommuniserer videre med en OPC-server, InTouch HMI-grensesnitt og
operatørpanel via Ethernet.
Det var gitt i prosjektoppgaven hvilke funksjoner som skulle brukes og testes. Lesing og skriving av
både digitale og analoge inn- og utganger, samt direkte fra operatørpanelet til HMI-grensesnittet.
Flere av funksjonene og programmene som ble brukt har vi måttet bruke god tid på å finne ut
hvordan de fungerte.
Presentasjon av miniprosjektet ble godkjent av veileder, Pål Gisvold, Onsdag 18.03.15.
Denne rapporten skal gi en person, uten detaljkunnskap innen faget, innsyn nok i prosjektet til å
forstå innholdet.
Gruppe 1
Forord
(Skrevet av ØE)
Miniprosjektet har vært en god start på selve hovedprosjektet i emnet Styresystemer og
Reguleringsteknikk. Alle fem på gruppa har jobbet jevnt og godt, og det har vært en bra tone innad i
gruppa. Vi har løst utfordringer ved å benytte oss av hverandres forskjellige kompetanse.
Vi har valgt å la de som har minst erfaring innen de forskjellige delene av miniprosjektet, få jobbe
med akkurat disse. Læringskurven har derfor vært bratt, og vi føler det har gitt best utbytte til hver
av prosjektdeltakerne.
Vi vil takke vår veileder, Pål Gisvold, for konstruktive tilbakemeldinger underveis.
Gruppe 1
Innholdsfortegnelse
1.0 Innledning .......................................................................................................................................... 1
1.1 Bakgrunn ....................................................................................................................................... 1
1.2 Forkortelser og definisjoner .......................................................................................................... 1
1.2.1 Forkortelser ............................................................................................................................ 1
1.2.2 Definisjoner ............................................................................................................................ 2
1.3 Utstyr ............................................................................................................................................. 3
1.4 Software ........................................................................................................................................ 3
2.0 Teknisk del ......................................................................................................................................... 4
2.1 Problemstilling ............................................................................................................................... 4
2.2 Prosessbeskrivelse ......................................................................................................................... 5
2.2.1 Flytskjema............................................................................................................................... 5
2.2.2 Bilder av systemet .................................................................................................................. 6
2.3 Delprosjektmål .............................................................................................................................. 8
2.4 Kommunikasjon ............................................................................................................................. 9
2.4.1 Skisse kommunikasjon............................................................................................................ 9
2.4.2 Oppsett Ethernet og WAN/WiFi ........................................................................................... 10
2.4.3 Oppsett Ethernet mot Master Q00 PLS ................................................................................ 10
2.4.4 Oppsett Profibus-DP ............................................................................................................. 17
2.4.5 iX TA100 Operatørpanel ....................................................................................................... 19
2.4.6 Oppsett av Beijer OPC server ............................................................................................... 22
2.5 PLS- og HMI-programmering ....................................................................................................... 24
2.5.1 PLS-program ......................................................................................................................... 24
2.5.2. HMI-program ....................................................................................................................... 29
2.6 Test av kommunikasjon og brukergrensesnitt ............................................................................ 35
3.0 Prosjektgjennomføring .................................................................................................................... 37
3.1 Prosjektdeltakere ........................................................................................................................ 37
3.1.1 Prosjektgruppe ..................................................................................................................... 37
3.1.2 Veileder ................................................................................................................................ 38
3.2 Prosjektprogresjon ...................................................................................................................... 39
3.3 Tidsfrister..................................................................................................................................... 39
Gruppe 1
4.0 Vedlegg .............................................................................................................................................. 1
4.1 PLS-programkode .......................................................................................................................... 1
4.1.1 Master-PLS – Mitsubishi Q00 ................................................................................................. 1
4.1.2 Slave 1 – FX1N ........................................................................................................................ 4
4.1.3 Slave 2 – FX1N ........................................................................................................................ 7
4.2 HMI-bilder ................................................................................................................................... 11
4.2.1 InTouch ................................................................................................................................. 11
4.2.2 iX Touchpanel ....................................................................................................................... 12
Gruppe 1
1.0 Innledning
1.1 Bakgrunn
(Skrevet av ØE)
Det har blitt en tradisjon at studenter i 4. semester ved Elektro- og datateknikk, med valgt
spesialisering automatisering, kjører et prosjekt i faget Styresystemer og reguleringsteknikk. I dette
prosjektet skal vi prøve ut teorien vi har lært tidligere i semesteret i praksis.
Prosjektet omhandler alle de tre hoveddelene i faget, reguleringsteknikk, sanntids-datateknikk og
PLS-/HMI-programmering.
Prosjektet teller 40% av karakteren i faget Styresystemer og reguleringsteknikk.
Klassen er delt inn i seks prosjektgrupper, som igjen består av fem eller seks studenter.
Miniprosjektet er et delprosjekt av selve hovedprosjektet. Her skal gruppene opprette og teste
kommunikasjon på PLS-riggen.
1.2 Forkortelser og definisjoner
(Skrevet av MB)
1.2.1 Forkortelser
HiST
OPC
PC
PLS
HMI
PID
AD
DA
mA
V
Kp
Ti
Td
HTML
WAN
Høgskolen i Sør-Trøndelag
Object Linking and Embedding for Process Control.
Personal computer
Programmerbar logisk styring
Human-Machine-Interface
Proporsjonal-, Integral- og Derivat-regulator
Analog til digital
Digital til analog
Milliampere
Volt
Forsterkning
Integrasjonstid
Derivasjonstid
HyperText Markup Language
Wide Area Network – Skolens nettverk i vårt tilfelle
Side 1 av 39
Gruppe 1
1.2.2 Definisjoner
HMI
BUS
Profibus-DP
It’sLearning
InTouch
MatLab
IEC
HTML
PID-regulator
Brukergrensesnitt for skriving og lesing til prosessen.
Kommunikasjonssystem for overføring av data.
Feltbuss kommunikasjonsstandard brukt innen automatikk
Nettportal som brukes av HiST hvor studenter og lærere kan dele
informasjon.
Verktøy for programmering av HMI.
Matematisk verktøy for PC.
International standards and conformity.
Programmeringsspråk som kan brukes for å kode hjemmesider.
 P-regulator: Sørger for å endre pådraget proporsjonalt med
avviket.
 PI-regulator: I-delen (integratordelen) har i oppgave å gjøre det
stasjonære avviket lik null.
 PD-Regulator: D-delen (derivatdelen) har i oppgave å redusere
det dynamiske avviket. Den gir ingen bidrag til stasjonært avvik.
Stasjonært avvik
Dynamisk avvik
Innsvingningsforløp
Forskjellen mellom referanse og måling ved stabilt system.
Det største avviket fra referansen i et innsvingningsforløp.
Karakteristikk på prosessverdiens forløp før systemet er stabilt. Vi
opererer hovedsakelig med tre typer innsvingningsforløp: Minimum
forstyrrelse, minimum areal eller minimum amplitude.
Referanse
Satt verdi av operatør på regulator som vi ønsker prosessverdien skal
følge.
Reguleringsstrategi for å motvirke forstyrrelser i prosessregulering.
Foroverkobling
Side 2 av 39
Gruppe 1
1.3 Utstyr
(Skrevet av ØE og MB)
Utstyr:
Mitsubishi FX1N PLS
Mitsubishi Q00CPU
Mitsubishi Q61P-A2 Powersupply modul
Mitsubishi QJ71PB92D Ethernet modul
Mitsubishi QJ71E71-100 Profibus modul
DLink AirPlus G+ Router
Mitsubishi FX0N-3A AD/DA modul
Mitsubishi FX0N-32NT-DP Profibus modul
Beijer iX Panel TA100
Beijer OPC server
PC med InTouch software
Antall:
2 stk.
1 stk.
1 stk.
1 stk.
1 stk.
1 stk.
2 stk.
2 stk.
1 stk.
1 stk.
1 stk.
1.4 Software
(Skrevet av ØE)
Software navn:
Wonderware InTouch
GX Works 2
iX Developer
GX Configurator-DP
GX IEC Developer
Benyttet til:
HMI interface
PLS programmering
iX touchpanel programmering
Oppsett Profibus-DP
Oppsett Ethernet PLS
Hjemmeside:
www.invensys.com
www.beijer.no
www.beijer.no
www.beijer.no
www.beijer.no
Side 3 av 39
Gruppe 1
2.0 Teknisk del
2.1 Problemstilling
(Skrevet av ØE)
I miniprosjektet skal vi konfigurere kommunikasjon mellom de forskjellige enhetene og teste denne
slik at alt fungerer før vi begynner på entank delen av prosjektet.
Det skal brukes Ethernet til å kommunisere mellom PC med HMI-grensesnitt, Master PLS, iX TA100
Touchpanel og skolens nettverk. I tillegg skal det benyttes WiFi til å kommunisere trådløst mot andre
PC’er. Til all denne kommunikasjonen skal det benyttes en router. Oppsett av alle enhetene, med
unntak av routeren skal gjøres som en del av miniprosjektet. Routeren er satt opp til å fungere mot
skolens nettverk fra før.
Master PLS’en skal kommunisere med to slave PLS’er via Profibus-DP. Dette er en standard feltbuss
kommunikasjonsstandard. Profibus-modulene i alle tre PLS’ene skal settes opp i prosjektet.
For å hente og skrive data til og fra master PLS’en fra operatør panelet eller PC’en må det benyttes
en OPC server som mellom-tjener. Her skal det benyttes programvare fra Beijer. Denne må settes
opp på en dedikert PC med tilhørende lisens. Gruppe 1 (og gruppe 2) skal benytte PC S03921 som
står på LAB’en.
For å teste at kommunikasjonen mellom alle enhetene fungerer skal det lages et program som tester
alle enhetene og funksjonene.
Minimum som skal testes vises av figuren under.
(Bildet er hentet fra oppgaveteksten)
Side 4 av 39
Gruppe 1
2.2 Prosessbeskrivelse
2.2.1 Flytskjema
(Laget av AA)
Side 5 av 39
Gruppe 1
2.2.2 Bilder av systemet
(Tatt av EB)
PLS-rigg
Side 6 av 39
Gruppe 1
Tankrigg
Tankrigg bakside
Side 7 av 39
Gruppe 1
2.3 Delprosjektmål
(Skrevet av ØE)


Sette opp Ethernet kommunikasjon slik at Q-PLS (master) kommuniserer med PC/Server og iX
panel
Sette opp Profibus-DP kommunikasjon mellom Q-PLS (master) og de to FX-PLSene (slave 1 og
slave 2)
Programmere PLSene slik at de kan hente ut og sende data fra bufferminnet til Profibusmodulen.
Programmere PLSene slik at data som sendes fra master PLS slår av og på utganger i hver slave
PLS.
Programmere PLSene slik at data som sendes til DA utgang blir les av AD inngangen.

Sette opp OPC server slik at verdiene fra Q-PLS kan leses av InTouch.

Programmere InTouch slik at verdiene fra Q-PLSen kan leses og skrives i det grafiske bildet.

Programmere iX TA-100 touchpanelet slik at verdiene fra Q-PLSen kan leses og skrives i det
grafiske bildet.


Teste alle funksjoner i henhold til prosjektoppgaven.
Skrive og levere rapport på miniprosjektet inne gitt frist.



Side 8 av 39
Gruppe 1
2.4 Kommunikasjon
2.4.1 Skisse kommunikasjon
Side 9 av 39
Gruppe 1
2.4.2 Oppsett Ethernet og WAN/WiFi
(Skrevet av ØE)
Routeren i riggen er satt opp på forhånd slik at den skal fungere mot skolens nett. Ved å koble
inngangen på routeren merket WAN til et nettverkspunkt på skolens nett skal PCen få Internett og
samtidig ha kontakt med PLSen og touchpanelet.
Oppsettet fungerte med engang vi koblet det i skolens nett.
Trådløs kommunikasjon (WiFi) med routeren måtte settes opp på nytt, da passordet for å logge seg
på var ukjent. Vi fikk koblet oss på routeren via IP-adressen, og default brukernavn og passord.
2.4.3 Oppsett Ethernet mot Master Q00 PLS
(Skrevet av TM og ØE)
Målet med denne bolken av miniprosjektet er å opprette en ethernetforbindelse mellom Q-PLS og PC
via ethernet-modulen. Når forbindelse er opprettet vil vi ha mulighet til å ta i bruk InTouch på PC, og
at vi i tillegg kan sende nye, eller oppdaterte program til PLS uten å være avhengig av seriellkabel.
Oversikt over IP-adressene i riggen
Komponent
Router
Master PLS
PC S03921
TA100 iX Panel
IP-adresse
192.168.1.1
192.168.1.103
192.168.1.101
192.168.1.104
Side 10 av 39
Gruppe 1
2.4.3.1 Oppsett av forbindelse med seriellkabel
Før vi får opprettet en ethernet-forbindelse med ethernetmodulen må vi konfigurere den ved å
bruke seriellkabel.
Når vi trykker på Connection Destination i sidemenyen nede til venstre, og dobbelklikk på
Connection under Current Connection. Da kommer denne ruten opp:
Når vi dobbeltklikker på Serial USB-ikonet, og deretter PLC module-ikonet, kommer disse vinduene
opp, vi fylte de ut i henhold til beskrivelsen.
Når dette er gjort skal forbindelsen med seriekabelen være oppe. Vi ønsker å gi Q-PLSen IP-adressen:
192.168.1.103, og nå som vi har mulighet til å konfigurere ethernetmodulen settes den ved å følge
stegene på neste side.
Side 11 av 39
Gruppe 1
2.4.3.2 Oppsett av Ethernetmodul
Ved å trykke på Project-knappen nederst til venstre i hovedvinduet til GX-works, og deretter utivder
Parameter, så Network Parameter og dobbelklikk på Ethernet/CC IE/ME, kommer vi inn på vinduet
vist under.
Operation Setting kommer vi innpå ved å dobbeltklikke på Operation setting-knappen med den røde
skriften vist i bildet over. Her setter vi den IP-adressen vi ønsker, som i vårt tilfelle var 192.168.1.103.
Side 12 av 39
Gruppe 1
Dobbeltklikker vi nå på PLC Parameters i menyen til venstre, og velger I/O assignment-fanen skal en
tom utgave av bildet under komme opp. Etter å ha trykket på Read PLC data vil den lese fra PLSen og
fylle ut feltene selv, så lenge forbindelsen med seriekabelen er i drift.
Side 13 av 39
Gruppe 1
2.4.3.3 Kommunikasjon direkte med Master-PLS via ethernet-modulen
Tilbake i Transfer Setup-vinduet via Connection Destination og Current Connection. Dobbeltklikker
vi på Ethernet board-ikonet. Vi vil bruke UDP-protokollen, ikke TCP som står der fra før
Forskjellen på UDP og TCP i korte trekk er at UDP er raskere enn TCP, men du har ikke den samme
garantien for at pakkene kommer fram.
Side 14 av 39
Gruppe 1
Etter protokollen er ordnet dobbeltklikker vi på
Ethernet module-knappen og fyller ut det som vist
på bildet under.
I tillegg må du velge Other station (Single network) ikonet fra Other station rekka. Til slutt velger vi
Ethernet fra Network route.
Nå skal det bare være å trykke Connection test-knappen for å se om vi har forbindelse, og om
forbindelsen er oppe og går vil denne bekreftelsen komme opp ganske raskt:
Side 15 av 39
Gruppe 1
2.4.3.4 Feilsøking
Om du ikke får oppdatert IP-adressen på PLS, er det første du bør gjøre å gå over ethernetkabelen
som går fra modulen og til datamaskinen. Er kablene i orden og fremdeles ikke får respons fra PLS
når du pinger den, må du kjøre hard reset.
Hard reset gjøres ved å holde bryteren i den grønne sirkelen til venstre i 5 sekunder, for å så sette
PLS tilbake i Run etterpå.
Dette problemet var noe vi brukte noen timer på å finne ut. Vi fikk ikke oppdatert IP-adressen som lå
på PLS fra før. Vi fikk feilmelding under Connection testen, og vi fikk ikke respons da vi pinget den.
Etter noen timer med stanging kjørte vi hard reset og fikk det til. Som første gruppe på vår rig, sparte
vi derfor den andre gruppen for en god del hodebry.
Side 16 av 39
Gruppe 1
2.4.4 Oppsett Profibus-DP
(Skrevet av AA)
Profibus DP, Process Field Bus Decentralized Peripherals, er en industriell bus som brukes som
kommunikasjon mellom Master enheter og slaver. Som navnet antyder, brukes dette til å spre
nodene ut i anlegget slik at man kun trenger å trekke en Bus kabel mellom nodene. En Master vil
normalt være en PLS, og en slave vil normalt være en annen PLS, frekvensomformer, motorstarter,
instrument, eller et operatørpanel. Man kan da tilkoble instrumenter og utstyr lokalt. Dette vil ofte
være økonomisk. Man kommuniserer normalt ikke mellom to mastere med Profibus DP. Man kan
tilkoble 32 enheter på Busèn. Profibus kabelen kjennetegnes ved at den er farget Lilla.
2.4.4.1 Master Q00 PLS
(Skrevet av AA)
For å sette opp utstyret slik at komponentene vet hvem de skal kommunisere med, og hvordan,
bruker man programvaren GX Configurator DP. Her setter man node adressen til masteren, og
forteller hvilke komponenter som er tilkoblet Profibus DP nettverket.
Profibus DP kommunikasjonsenheten er montert som en spesialmodul på Mitsubishi Q PLSèn. Slike
spesialmoduler kommuniserer ved hjelp av bufferminner. Vi konfigurerer masteren slik at den vet
hvilke bufferminneadresser den skal bruke for å nå de forskjellige slavene. Etter at man har
konfigurert utstyret i Configuratoren, genererer man
et hjelpeprogram som man skal laste inn i master
PLSèn. Dette førte til litt problemer for oss, da den
versjonen av GX Works vi skulle bruke ikke støttet
filformatet. Vi måtte da gå via GX Developer.
På samme måte må man bruke bufferminner i
slavene. Dette må gjøres for hver sending og mottak,
da det ikke er noe automatisk generering av dette i
slavene.
Side 17 av 39
Gruppe 1
Med dette oppsettet har vi muligheten til å skrive 16 ord fra masteren til hver slave, og 16 ord fra
hver slave til masteren. Et analogt signal vi oppta ett ord, mens for digitale har vi kapasitet til 16 bit
pr ord. I 2015 er dette veldig lite, men for dette prosjektet er det mer enn nok.
Master PLSèn vil i vårt miniprosjekt kun fungere som ett grensesnitt mellom ProfiBus DP og
Ethernet. Det vil ikke ligge noe annen logikk i master enn ren kommunikasjon.
2.4.4.2 Slave 1 og Slave 2 FX1n-40MR
(Skrevet av EB og AA)
All programkode for slave 1 og slave 2 er lik, derfor forklarer vi kun koden for slave 1. Forskjellen er
bare at slavene henter data fra hver sine bufferminner på Profibus.
Slave 2 får adresse 20 på bussen.
Slave 1 henter data fra bufferminner på Profibus som er sendt fra master. For at slaven skal kunne
kommunisere med Profibus må den få en adresse. Det gjøres ved å skrive adressen for slaven til et
bestemt bufferminne, BFM#27, på Profibus ved hjelp av TO-blokka.
Side 18 av 39
Gruppe 1
2.4.5 iX TA100 Operatørpanel
2.4.5.1 Bruk av Operatørpanel
(Skrevet av AA)
I en prosess som skal styres, så ønsker man ofte å ha muligheten til å endre på settpunkt eller andre
driftsparameter. Dette kan gjøre på flere måter. Man kan enten bruke knapper og potensiometer
som er direkte tilkoblet styringsorganet, eller man kan bruke ett grafisk grensesnitt på en PC eller et
operatørpanel.
Et system som kjøres på en PC har store muligheter for å presentere informasjon, logging og endring
av mange innstillinger. Man må som regel litt opp i størrelse på systemene før man bruker ett PC
basert system. Dette kommer mye av at Runtime lisenser er ganske kostbare, samt at timer
faktureres høyt ved arbeid/produksjon på slike skjermbilder.
I alle tilfeller der det brukes PC baserte operatørsystemer bør det være med ett operatørpanel. Dette
er mye på grunn av at PC-er har en tendens til å stoppe, eller få andre driftsproblemer. Et industrielt
operatørpanel har høy oppetid, og bryter sjelden sammen. Man må sikre seg at kontrollen over
anlegget til enhver tid er ivaretatt. De er også raske til å starte opp etter at de har vært strømløse.
De er som regel i industriell utførelse, normalt fra IP44 til IP66. Det gjør at et operatørpanel kan
plasseres der det er mest hensiktsmessig i forhold til maskiner og operatører. Dette bør koordineres
med operatørene, da det er de som best vet hvor de ønsker å betjene utstyret.
Når man designer bilder på ett operatørpanel er det noen momenter man bør passe på. Bildene bør
inneholde den informasjonen som trengs, men ikke for mye. Har man for mye informasjon på
bildene, så kan det føre til at man går glipp av det som er viktig. Helst bør det være ett hovedbilde
som gir deg ett overblikk over situasjonen. Dette bør være det bildet som vises når man ikke er inne i
«undermenyen» for å se på, eller gjøre endringer i spesifikke deler av prosessen.
Bildene bør lages slik at man raskt får skaffet seg ett overblikk over den viktigste informasjonen. Hold
detaljnivået nede. Mer spesifikk informasjon bør plasseres i undermenyer, eller i et eventuelt PC
basert system som lettere kan presentere store mengder informasjon.
Bruk av fargeeffekter bør tenkes nøye gjennom. Her kan man gjerne bruke gråtoner, grønn for drift,
og rød bør alltid være forbeholdt feil og alarmer.
Side 19 av 39
Gruppe 1
Testbilde for Miniprosjektet
Side 20 av 39
Gruppe 1
2.4.5.2 Tagger
(Skrevet av AA)
iX Developer er programvaren som brukes til å skape et prosjekt i operatørpanelet TA-100. Når man
oppretter ett prosjekt må man først bestemme hvilket panel som skal brukes. Deretter bestemmes IP
adressen.
Man bør ha tenkt gjennom hva som skal representeres på de forskjellige bildene før man starter
designet. Hvilke objekter som skal brukes bør også bestemmes. Dette for at man skal kunne lage en
komplett TAG-liste før man starter. En Tag er navnet på den variabelen som panelet bruker for å
skille de forskjellige objektene fra hverandre. Her er det greit å bruke logiske navn, som gjerne er lik
tag-navnet fra flytskjemaet.
Hver Tag må ha sin Controller. Dette er kan være en PLS eller andre skjermsystemer. Selve
operatørpanelet kan ha flere Controllere, men en Tag kan kun ha en Controller. Hva som er en tag`s
Controller defineres ved å gi den en IP-adresse. I dette prosjektet trenger vi ikke å gå via en OPCserver når vi bruker OP-panel. Dette er normal, da panelet kommuniserer direkte med sin master, i
vårt tilfelle Q-pls.
Tagèr kan være enten en inngang, en utgang, eller begge deler.
En Tag kan grovt deles opp i to typer variabler; Den ene er Boolsk, digital. Dette er typisk knapper for
start/stopp, øke/minke og lamper som indikerer drift, feil, alarm, etc. Her jobber man normalt med
«Bit».
Den andre er analoge Tagèr. Disse er typisk indikatorer og målere når de er innganger, og settpunkt
når de er utganger. Her kan man bruke flere datatyper avhengig av hvilken oppløsning man ønsker,
og om man har behov for negative verdier.
Eksempel på Tag-liste.
Side 21 av 39
Gruppe 1
Innganger til iX panel
For ett digitalt objekt har man mange muligheter i iX Developer. Man kan bestemme hva
som skal skje med objektet på skjermen dersom en tag skifter status. Eksempler på dette kan
være skifte av farge, størrelse, synlighet og plassering.
For analoge objekter vil vi tilsvarende kunne gi andre egenskaper. Dette kan være ny
tallverdi, pil endrer retning i en skala og nivå kan animeres opp eller ned.
Utganger fra iX panel
Fra iX panelet har vi også mange muligheter. Vi kan endre statusen til digitale bit for å starte
eller stoppe utstyr. Analogt kan vi skrive nye verdier for settpunkt, hastighet og generelle
parameter.
2.4.6 Oppsett av Beijer OPC server
(Skrevet av MB)
OPC gjør kommunikasjonen mellom produkter fra forskjellige produsenter mulig. En OPC server ble
derfor satt opp for å muliggjøre kommunikasjon mellom Mitsubishi master-PLS og
brukergrensesnittet som ble laget i Wonderware Intouch.
Det er viktig at PLS-programmet er overført til PLS’en, og at GX Works er lukket før man setter opp
OPC serveren første gang.
Det første vi gjør etter vi har åpnet OPC serveren er å konfigurere den for vår master-PLS som er en
Mitsubishi Q-E71. Vi velger merke og serie og skriver inn PLS’en sin IP-adresse. Nå vet OPC serveren
hvilken adresse den skal kommunisere med på ethernettet.
I master-PLS’en brukes bit- og ordadresser for å overføre informasjon til og fra både slaver og
brukergrensesnittene. I OPC serveren definerer vi alle de brukte adressene som tagger. Vi
spesifiserer også hva slags type adresse den skal prate med enten det er en bitadresse, for eksempel
en minnecelle, eller en ordadresse, for eksempel et dataregister. Nå vet serveren hvilke adresser den
skal kommunisere med i selve PLS’en. Taggene får samme verdi i OPC som i PLS’en, og disse endres
ettersom verdiene endres i PLS.
Side 22 av 39
Gruppe 1
Det er mulig å lage grupper og undergrupper
som taggene kan legges i for å holde bedre
oversikt. Vi valgte å lage en gruppe for hver
slave, og legge taggene som sender og mottar
data fra slavene i sine respektive grupper. Dette
blir spesielt viktig å gjøre videre i prosjektet når
vi vil få mange flere tagger.
Når vi er ferdig med å opprette alle taggene vi trenger startes OPC serveren. Den har nå forbindelse
til PLS’en og vi kan monitorere verdiene til alle adressene som vi har definert i serveren. Vi kan også
monitorere statusen på forbindelsen mellom server og PLS. Så lenge serveren er oppe og går kan vi
ikke endre de taggene vi allerede har opprettet, men vi kan opprette nye tagger og grupper.
OPC serveren er nå oppe og går, og klar til bruk. Vinduet må ikke lukkes så lenge vi skal ha
kommunikasjon mellom utstyret.
I tillegg til en OPC server trenger vi en OPC klient som er forbindelse fra utstyret inn til serveren.
Klienten som oversetter data inn fra/ut til PLS’en er innebygd i OPC serveren.
OPC klienten som forbinder OPC server og Intouch heter Wonderware OPC Link og følger med
Intouch.
OPC Serveren er oppe og går, og satt i monitorering
Når man åpner OPC Link må man opprette en konfigurasjonsfil hvor de satte innstillingene lagres.
Dette fordi Intouch skal kunne åpne OPC Link automatisk når man åpner prosjektet. Etter man har
opprettet filen definerer man hva OPC serveren heter som Intouch skal ha forbindelse med. I vårt
tilfelle «Beijer.Electronics.OPC.Server». I tillegg definerer vi hva PLS’en heter. Dette gjøres fordi man i
InTouch gjerne styrer mange forskjellige PLS’er.
Nå har vi kommunikasjon mellom Intouch og server, og videre til master-PLS.
Side 23 av 39
Gruppe 1
2.5 PLS- og HMI-programmering
2.5.1 PLS-program
(Skrevet av EB)
Både master- og slave-PLSene er programmert i GX Works 2 i funksjonsblokkdiagram (FBD). Vår
oppgave i miniprosjektet var å kunne sette en utgang høy/lav på slave 1 og slave 2, lese av status på
utgangene og skrive og lese verdier fra AD/DA-omformer på slavene via inTouch på pc, eller via
operatørpanel.
For å holde oversikt over hvilke minneceller og dataregistere som er tildelt hva, har vi laget en liste i
«Global Lable». Da kan vi referere til de respektive navnene slik at programmet blir mer forståelig, og
vi har oversikt over hva som er brukt.
For å forstå programmet må man ha noe kjennskap til de spesielle blokkene som blir brukt.
MOV-blokka
MOV-blokka brukes til å kopiere data fra en plass til en annen. Den kan for eksempel kopiere data fra
et dataregister over til et sett med minneceller. Da skrives dataregisteres på s-inngangen til blokka.
På utgangen d kan man for eksempel skrive «K4M100». Da legges de 16-bits dataene fra
dataregisteres over i 16 minneceller fra og med M100-M115. K4 betyr 4 kvartiler.
Side 24 av 39
Gruppe 1
TO- og FROM-blokkene
TO-blokka brukes for å skrive data til et bufferminne på Profibus. «s» angir hvilke data som skal
sendes, n1 forteller hvilket slotnummer enheten som skal motta dataene har, n2 forteller hvilket
bufferminne (BFM#) datene skal sendes på og n3 forteller hvor mange 16-bits ord som skal sendes.
FROM-blokka brukes til å lese data fra et bufferminne på Profibus. n1 angir slotnummeret for
enheten dataene skal leses fra, n2 angir BFM# og n3 forteller hvor mange 16-bits ord som skal leses.
Utgangen d angir hvor dataene skal leses til, for eksempel et dataregister eller et sett minneceller.
I master er det programmert et skript for å sende dataregisterne D100-D115 og D200-D215 til
henholdsvis slave 1 og slave 2, og lese dataregisterne D120-135 og D220-D235 fra slave 1 og slave 2
over Profibus. Det trengs derfor ingen programbit i hovedprogrammet for master for å kunne skrive
og lese data til og fra profibus. InTouch og operatørpanelet trenger bare å sende dataene, for
eksempel digitale data til AD/DA-omformeren nede i slaven, til de respektive adressene, så vil disse
sendes videre ned til slavene.
Vi har valgt å benytte oss av funksjonsblokker for å gjøre programmet oversiktlig og for enkelt
feilsøking. Vi gjør også programmeringsarbeidet lettere for oss selv da vi kan bruke
funksjonsblokkene flere ganger, uten å måtte lage helt ny programkode. Noen plasser hadde det dog
vært enklere for oss å ikke hatt egne funksjonsblokker der hvor det kun er enkle operasjoner som
foretas. Grunnen til at vi har funksjonsblokker for enkle operasjoner, er fordi vi i utgangspunktet
hadde en mer avansert kode, men som senere viste seg å være overflødig.
Side 25 av 39
Gruppe 1
Programkode for master
Denne delen av programmet sender beskjed til slave 1 om å sette eller resette utgang Y0, og status
for utgang Y0 leses tilbake fra slave 1 og opp i master.
Master_WRITE er en funksjonsblokk som sender enten 0 eller 1 til dataregister D100. Master_READblokka leser enten 0 eller 1 fra D120 som gir oss status på utgangen Y0. Detaljert programkode for
funksjonsblokkene ligger som vedlegg.
Programkoden for å sette utgang Y0 på slave 2 er den samme, med en forskjell, at D200 brukes til å
sette/resette utgangen og D220 brukes til å lese av status.
Side 26 av 39
Gruppe 1
Kommunikasjonsstatus for Profibus
For å holde kontroll på om kommunikasjonen mellom master og Profibus er ok, henter vi ut et
bestemt bit på bufferminne 21, herav BFM#21. Bit nummer 12 i BFM#21 gir oss 1 hvis
kommunikasjonen er oppe, 0 når den er nede. Dette gjøres med FROM-blokka.
Statussjekk kommunikasjon Profibus.
Skrive og lese til og fra Profibus
Under er programdelen for å lese fra og skrive til de forksjellige bufferminnene på Profibus.
Funksjonsblokka BUFFER_READ_1 inneholder FROM-blokker som leser fra bufferminne og legger
dataene, sendt fra master, i dataregisterene D21 og D0. WRITE_BUFFER_1-blokka inneholder TOblokker som skriver data fra D23 og D10 til bufferminner på Profibus som sendes opp til master.
Side 27 av 39
Gruppe 1
AD/DA-omformer
Denne programdelen skriver digitale verdier sendt fra inTouch (PC) eller operatørpanelet ut til
AD/DA-omformeren som er koblet til slave PLS 1, og leser analoge verdier som gjøres digitale og
legges i dataregistere inne i PLSen.
Del 1: DA-omforming. Den første TO-blokka legger digitale data som skal sendes ut analogt fra
omformeren til bufferminne 16 på AD/DA-omformeren. Den andre blokka starter omformingen av
signalet fra digitalt til analogt signal til BFM#17. BFM#17 styrer hvilken operasjon som skal foretas av
omformeren. Den siste blokka forteller hvilken analog utgang signalet skal sendes ut på.
Del 2/3: AD-omforming. Den første blokka forteller hvilken analog kanal som skal leses. Her leses det
av et strømsignal på 4-20 mA som skal omgjøres til en digital verdi 0-255 i PLS-en (8 bit). Blokk nr. 2
starter AD-omformingen, og blokk nr. 3 sender det digitale signalet til et dataregister som skal sende
sopp i master og leses av på pc eller operatørpanel.
Kommentar
Underveis i programmeringen har vi støtt på en del utfordringer knyttet til sending og motakelse av
data over Profibus. Misforståelser rundt programmeringen av master og hvordan kommunikasjonen
over bufferminnene fungerte førte til en del feilsøking underveis som tok mye tid.
Side 28 av 39
Gruppe 1
2.5.2. HMI-program
(Skrevet av MB)
Det første vi gjorde i Intouch var å opprette tagger for de adressene som brukes i PLS’en. Taggene
kan man si er et duplikat av adressene i PLS’en, og vi kan aktivere disse for å styre adressene i PLS’en.
Vi vil at taggene som brukes skal referere til de taggene vi har opprettet i OPC serveren og må derfor
bruke en modul i Intouch som heter OPC TagCreator. Etter at vi har koblet OPC serveren opp mot
Intouch med OPC Link finner vi nå de samme taggene som vi opprettet i serveren igjen i TagCreator.
Først velger vi den Topic’en vi ønsker fra OPC Link. Her finner vi igjen navnet på PLS’en. Så lager vi et
accessname for de taggene vi skal opprette. Vi laget bare ett accessname kalt ”master”, men om man
har flere PLS’er og massevis av tagger er det viktig å organisere taggene med flere accessnames. Så
oppretter vi en og en tag som deretter dukker opp i en liste i et eget vindu nederst på skjermen.
OPC TAGCREATOR I INTOUCH
Over ser vi vinduet hvor vi importerer taggene til Intouch. Vi kan se at TagCreator har importert
gruppene vi laget i OPC serveren og taggene som ligger i hver gruppe. Når vi markerer en tag kan
åpnes muligheten for å trykke ”Create Tag”. Hvis vi trykker på denne vises den nye taggen i en liste
som vist i bildet under.
TAG CREATION PROGRESS
Side 29 av 39
Gruppe 1
En liste over alle tagger finner vi under Tag Directory. Her kan man også redigere navnet på taggene,
hva slags type tag det skal være og andre detaljer.
TAGNAME DICTIONARY
Det er to slags typer tagger: I/O og memory. Memorytagger brukes kun innad i Intouch. I/O tagger
brukes for å sende data inn og ut av Intouch. De taggene vi oppretter fra OPC Link blir til I/O tagger.
De kan skrives til i Intouch, men også skrives til av utsyret som Intouch er koblet opp mot, i vårt
tilfelle master-PLS’en.
Nå har vi altså taggene som gjør at vi kan styre hva som gjøres i master-PLS’en. I Intouch kan man
være ganske kreativ med bruk av tagger ettersom nesten alt kan styre, eller styres av, en tag.
PLS programmet ble bygd steg for steg og testet hver gang vi hadde programmert ferdig en aksjon.
Dette for å enkelt kunne gå ett steg tilbake i programmeringen hvor vi visste at alt fungerte dersom
noe skulle gå skeis under selve testingen. For å gjennomføre en komplett test for hver aksjon fra
Intouch til slave-PLS, ble Intouch programmeringen utført på samme måte. Dette ble gjort ved å
bygge brukergrensesnittet opp bit for bit og teste hver nye ting vi la inn i brukergrensesnittet
sammen med OPC server, master-PLS, Profibus og slave-PLS.
Side 30 av 39
Gruppe 1
Med tanke på dette startet vi programmeringen av Intouch
meget enkelt ved å sette opp to knapper og en lampe.
Knappene skulle kunne styre en digital utgang (Y0) i slave 1,
mens lampen skulle vise statusen på utgangen. En knapp ble
satt til å styre taggen Y0_SET som setter utgangen Y0 i slaven.
Knappen ble kalt ”Sett Høy”. Den andre knappen ble satt til å
styre taggen Y0_RST som resetter utgangen Y0. Denne ble kalt
”Sett Lav”. Lampen ble satt til å vise verdien på en tag som ble
kalt Y0_INN. Y0_INN viser verdien 1 når utgangen går høy, så
lampen ble programmert til å lyse grønt når taggen Y0_INN går
høy. Taggene vi bruker på de digitale utgangene er diskrete
tagger. Det vil si at de kun kan ha enten verdien 1 eller 0.
PROGRAM FOR Å STYRE DIGITAL
UTGANG
INNSTILLINGER FOR KNAPP I INTOUCH
I vinduet for innstillinger av knappen kan man velge hvilken tag som skal styres av knappen, og hva
slags type knapp det skal være. Man kan for eksempel velge at taggen kun skal være høy så lenge
knappen trykkes ned, eller at ett trykk på knappen skal sette taggen høy. Taggen forblir da høy helt til
den blir resatt enten av en annen knapp eller av en funksjon i PLS programmet. Taggene våre for
utgangen Y0 blir satt og resatt i master-PLS’en, så i vårt tilfelle var det kun nødvendig å bruke en
knapp som påvirker taggen direkte.
Side 31 av 39
Gruppe 1
INNSTILLINGER FOR SYMBOL I INTOUCH
For å få ”lampen” vår til å lyse åpner vi vinduet for ”Fill Color”. Her bestemmer vi hvilken tag som skal
aktivere/deaktivere lampen. Vi kan også velge hvilken farge lampen skal ha når taggen er høy og når
den er lav.
LAGE ET SYMBOL
Ett tips for å gjøre ting litt enklere når man lager grafikk i Intouch er å bruke funksjonen ”Make
Symbol” så mye som mulig. Denne funksjonen kan man bruke for å lage et symbol av flere objekter.
Det gjør ting veldig lett når man skal endre plassering på ting i brukergrensesnittet sitt, eller klippe og
lime.
Side 32 av 39
Gruppe 1
Neste steg ble å utvide programmet med en
måte å styre den analoge utgangen i slave 1,
samt lese av verdien fra den analoge inngangen.
For å gjennomføre dette trengte vi en rute til å
skrive inn verdien som vi vil sette den analoge
utgangen til. I tillegg ville vi ha en grafisk visning
av verdien fra den analoge inngangen slik at
man enkelt kan se omtrentlig hvor mye vi har
satt inngangen til i forhold til maksimum verdi.
Et vindu med satt verdi i tall ble også laget.
PROGRAM FOR Å STYRE ANALOG UTGANG
Taggene som vi skriver til og leser fra her er
såkalte integer-tagger. De kan ha en verdi
mellom -32769 og 32769. Det er nødvendig å
bruke slike tagger i dette tilfellet ettersom
verdien vi skal sende ut til PLS’en ikke er enten
av eller på, men er en verdi fra 0 til 255.
Da vi skulle lage grafikk for å vise nivået på den
analoge inngangen valgte vi å bruke en
forhåndslaget grafikk i ”Wizard”. Wizardbiblioteket har mange ferdiglagede grafikker
som sparer brukeren en del tid om man bare
trenger noe enkelt å sette inn i
brukergrensesnittet sitt. Det finns for eksempel
målere, knapper, display, og rammer for å nevne
noen.
Målemeteret som vi valgte kan stilles og endres
på som man vil. Man kan sette maksimum og
minimum input verdi og hvor mange
delmålinger man trenger i grafikken.
Våre innstillinger kan sees i figur 2.5.2.9.
INNSTILLINGER FOR GRAFIKK
Feltet for digital visning av verdien på den analoge inngangen og feltet for å skrive til den analoge
utgangen ble også funnet i wizard-biblioteket. Her ble også maksimum og minimum input verdi satt
til henholdsvis 255 og 0.
Side 33 av 39
Gruppe 1
Da både digitale og analoge utganger i Slave 1 var
programmert og testet var oppgaven med å
programmere Slave 2 ganske enkel. Siden de to slave
PLS’ene er like og vi skal sette de samme utgangene,
kopierte vi hele oppsettet for Slave1. Det eneste vi
trengte å endre var selvfølgelig taggene.
Vi kjørte også de samme testene på hele slave 2
programmet for å forsikre oss om at alt fortsatt fungerte
før vi gikk videre.
SLAVE 2
I tillegg til brukergrensesnittet som ble laget i Intouch ble
det satt opp ett panel med berøringsskjerm. Det var et
krav i oppgaven at de to grensesnittene skulle ha
kommunikasjon mellom hverandre. Vi laget derfor ett
enkelt vindu hvor man kan lese og skrive fra/til panelet
på riggen.
Vi valgte å sette maksimum og minimums grense til 1000
og 0. Denne delen av oppgaven ble kun laget for å vise at
vi har kommunikasjon mellom de to HMI’ene.
KOMMUNIKASJON MED PANEL
PROFIBUS STATUS
De to rutene ble hentet fra wizard-biblioteket, og er de
samme som ble brukt ved skriving til den analoge
utgangen.
Vi valgte i tillegg å legge inn en profibus-status alarm.
Taggen STATUS_Profibus har verdien 0 så lenge
profibusnettverket er oppe og går. Så for en del av
kommunikasjonen slutter å fungere får den verdien 1. Vi
valgte en lampe i wizard-biblioteket som vi stilte inn slik
at den lyste grønt ved status ok, og rødt ved alarm.
ALARMINNSTILLINGER FOR PROFIBUS
Side 34 av 39
Gruppe 1
2.6 Test av kommunikasjon og brukergrensesnitt
(Skrevet av ØE)
Funksjon:
Dato:
OK/Not OK
Kommentar:
Ethernet kommunikasjon til
Master PLS
Seriell kommunikasjon til Slave 1
PLS
Seriell kommunikasjon til Slave 2
PLS
Ethernet kommunikasjon til OPCServer
Ethernet kommunikasjon fra iX
panel til master PLS
WAN oppsett i router mot skolens
nettverk
WiFi kommunikasjon
06.03.15
OK
04.03.15
Ok
04.03.15
Ok
10.03.15
Ok
06.03.15
Ok
06.03.15
Ok
Oppsett gjort av skolens IT-avd.
06.03.15
Ok
SSID: PLS-Rigg1
WPA-PSK: heiheihei
Profibus-DP kommunikasjon fra
master til slave1
Profibus-DP kommunikasjon fra
master til slave2
Skrive fra InTouch til DA utgang
på slave 1
Skrive fra iX panel til DA utgang på
slave 1
Skrive fra InTouch til DA utgang
på slave 2
Skrive fra iX panel til DA utgang på
slave 2
Lese fra AD inngang på slave 1 på
master PLS
Lese fra AD inngang på slave 2 på
master PLS
Sette og resette utgang Y0 på
slave 1 fra InTouch og iX panelet
Sette og resette utgang Y0 på
slave 2 fra InTouch og iX panelet
Lese status på utgangen i slave
PLSene fra master PLS
Hente og vise status på utgangene
i slave PLSene fra master PLS i
InTouch
Hente og vise status på utgangene
i slave PLSene fra master PLS i iX
panelet
Hente og vise verdiene på AD
inngangene fra master PLS, via
OPC server, i InTouch
07.03.15
Ok
07.03.15
Ok
12.03.15
Ok
13.03.15
Ok
12.03.15
Ok
13.03.15
Ok
12.03.15
Ok
12.03.15
Ok
16.03.15
Ok
16.03.15
Ok
16.03.15
Ok
16.03.15
Ok
16.03.15
Ok
16.03.15
Ok
Side 35 av 39
Gruppe 1
Hente og vise verdien på AD
inngangene fra master PLS i iX
panelet
Skrive verdi i iX panelet og lese
verdien i InTouch
Skrive verdi i InTouch og lese
verdien i iX panelet
Trendvindu i iX panelet for AD
inngangene i slavene
Lese status på Profibus
kommunikasjonen fra master PLS
Test av alle funksjoner samtidig
16.03.15
Ok
17.03.15
Ok
17.03.15
Ok
17.03.15
Ok
18.03.15
Ok
18.03.15
Ok
Demonstrasjon godkjent
18.03.15
Ok
Klar for demonstrasjon for
veileder kl. 11:00
Side 36 av 39
Gruppe 1
3.0 Prosjektgjennomføring
3.1 Prosjektdeltakere
3.1.1 Prosjektgruppe
Prosjektgruppen består av følgende medlemmer
Eyvind E. Bjørsland
Allmenn
90915799
[email protected]
Anders Aabakken
Elektriker
95992849
[email protected]
Magnus K. Bergsbakk
Fagbrev sveiser
Øyvind Eklo
Automatiker
99026094
[email protected]
92894293
[email protected]
Torbjørn Morken
Prosesstekniker
45272224
[email protected]
Side 37 av 39
Gruppe 1
3.1.2 Veileder
Pål Gisvold er veileder for prosjektgruppen
Han jobber som Høgskolelektor ved avdeling for teknologi ved HiST, ved
program for elektro- og datateknikk.
Mail: [email protected]
Side 38 av 39
Gruppe 1
3.2 Prosjektprogresjon
(Skrevet av ØE)
Miniprosjektet har blitt utført innen de tidsrammene vi har gitt i prosjektoppgaven, og innen de
tidsrammene vi selv har satt i forprosjektet. Vi har ikke fått jobbet med opptak av sprangresponser
på tank-riggen, og ikke målt støy fra måleelementene som vi hadde planlagt å starte med parallelt.
3.3 Tidsfrister
Tirsdag 24/3:
Siste frist for enkel demo og godkjenning av miniprosjektet.
Rapport for miniprosjektet leveres inn.
Her skal også en foreløpig utgave av prosjektets hjemmeside presenteres.
Side 39 av 39
Gruppe 1
4.0 Vedlegg
4.1 PLS-programkode
(Skrevet av EB)
4.1.1 Master-PLS – Mitsubishi Q00
Hovedprogram. Skriver og leser til og fra slave 1 og 2
Vedlegg 1 av 14
Gruppe 1
Funksjonsblokk: «Master_READ_slave1». Leser status Y0, slave 1.
Funksjonsblokk: «MASTER_READ_slave2». Leser status Y0, slave 2.
Funksjonsblokk: «Master_WRITE». Setter og resetter Y0, slave 1.
Vedlegg 2 av 14
Gruppe 1
Funksjonsblokk: «Master_WRITE_slave2». Setter og resetter Y0, slave 2.
Vedlegg 3 av 14
Gruppe 1
4.1.2 Slave 1 – FX1N
Hovedprogram Slave 1.
Vedlegg 4 av 14
Gruppe 1
Funksjonsblokk: «BUFFER_read_fra_master». Leser fra bufferminner på Profibus.
Funksjonsblokk: «»WRITE_buffer_til_master». Skriver til bufferminner på Profibus.
Vedlegg 5 av 14
Gruppe 1
Funksjonsblokk: «AD_DA_omforming». DA-omforming ut, AD-omforming inn på PLS 1.
Funksjonsblokk: «Utganger». Setter/resetter Y0 og sender digital verdi ut på AD/Da-omformer.
Vedlegg 6 av 14
Gruppe 1
4.1.3 Slave 2 – FX1N
Hovedprogram Slave 2.
Vedlegg 7 av 14
Gruppe 1
Funksjonsblokk: «BUFFER_read_fra_master». Leser fra bufferminner på Profibus.
Vedlegg 8 av 14
Gruppe 1
Funksjonsblokk: «»WRITE_buffer_til_master». Skriver til bufferminner på Profibus.
Funksjonsblokk: «AD_DA_omforming». DA-omforming ut, AD-omforming inn på PLS 2.
Vedlegg 9 av 14
Gruppe 1
Funksjonsblokk: «Utganger». Setter/resetter Y0 og sender digital verdi ut på AD/DA-omformer.
Vedlegg 10 av 14
Gruppe 1
4.2 HMI-bilder
4.2.1 InTouch
Vedlegg 11 av 14
Gruppe 1
4.2.2 iX Touchpanel
Vedlegg 12 av 14
Gruppe 1
Vedlegg 13 av 14
Gruppe 1
Vedlegg 14 av 14

miniprosjektrapport prosjekt i styresystemer gruppe 1

Transcription

Similar documents

Min CV - Slettvoll automasjon

Rapport - Hekta.org

Rapport - Hekta.org

Mobile varmeløsninger

Nyutdannede oppfordres også til å søke.

Rapport - Hekta.org

Rapport – Entank