Politechnika Białostocka

Transkrypt

1 Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Automatyki i Elektroniki Instrukcja do zajęć laboratoryjnych: 5-7 Narzędzia inżynierskie: TIA Portal dla paneli SIMATIC HMI Comfort Laboratorium z przedmiotu: Zastosowanie Sterowników Przemysłowych Kod: E Z 2 D Opracował: dr inż. Wojciech Trzasko Białystok 2017

2 1. Wprowadzenie [5] System obsługi operatorskiej HMI (Human Machine Interface) jest złożony z urządzeń wejście/wyjście odpowiedzialnych za interakcję użytkownika z procesami zachodzącymi w maszynach. Dzięki urządzeniom HMI operator ma możliwość monitorowania procesów lub integrowania w aktywny proces, sterowany przez sterownik PLC. Do systemów HMI możemy zaliczyć: - panele operatorskie, - monitory i panele PC, - komputery i panele w obudowach do zastosowań specjalnych. Wszystkie z powyższych elementów systemu różnią się między sobą wydajnością, ilością dostępnych obiektów bibliotecznych, wielkością i funkcjonalnością ekranów. Urządzenia HMI są częścią systemu sterowania procesem. Wymienione niżej dwie fazy są kluczowe, aby w pełni zintegrować urządzenia HMI z procesem: - Konfiguracja - podczas konfiguracji jest budowany interfejs użytkownika umożliwiający operowanie oraz monitoring komponentów oraz parametrów technicznych procesu. Ten etap jest wykonywany w oprogramowaniu konfiguracyjnym WinCC w TIAPotalu. Po kompilacji konfiguracji projekt zostaje przesłany do urządzenia HMI. - Zarządzanie procesem - jest możliwe dzięki dwukierunkowej komunikacji pomiędzy urządzeniem HMI a PLC. Urządzenie HMI jest więc wykorzystywane podwójnie do monitoringu i sterowania procesem Panel operatorski TP700 Comfort Panele SIMATIC HMI Comfort są urządzeniami HMI służącymi do realizacji wymagających zadań w aplikacjach z wykorzystaniem komunikacji w sieciach PROFIBUS i PROFINET. Dostępne są panele z matrycami LCD o przekątnych 4, 7, 9 i 12. Sterowanie panelem może być realizowane poprzez zintegrowane przyciski lub ekran dotykowy w dowolnej płaszczyźnie (zarówno horyzontalnej, jak i wertykalnej). Wszystkie panele Comfort oferują szerokokątne wyświetlacze o wysokiej rozdzielczości, mogące wyświetlać 16 milionów kolorów, wzbogacone o funkcjonalność regulacji natężenia oświetlenia od 0 do 100%. Jedną z wprowadzonych innowacji, jest możliwość centralnego zarządzania zużyciem energii w panelu, dzięki zintegrowanej funkcjonalności PROFIenergy. Istnieje możliwość zdalnego załączania, wyłączania panela oraz uśpienia do stanu minimalnego poboru energii elektrycznej. 2-2

3 Rys. 1. Panel operatorski TP700 Comfort firmy Siemens 1 X60 USB typ Mini B, 2 X90 Audio Line In/out, 3 X1 PROFINET (100 MB Ethernet), 4 X61/X62 USB typ A, 5 PROFIBUS (D-sub RS422/485), 6 Podłączenie wyrównawcze (uziemienie), 7 Zasilanie 24 VDC. Rys. 2. Rozmieszczenie portów [6] 2-3

4 1.2. Uruchomienie panelu Etap 1. Podłączenie - podłączyć kabel do wejścia PPOFINET, Uwaga: Urządzenia HMI posiadają wbudowany switch IE. Pozwala to na zbudowanie topologii ringu, np. z urządzeniami PLC bez dodatkowych zewnętrznych komponentów. - podłączyć terminal zasilający do zasilacza SITOP 24VDC/10A, Uwaga: Urządzenie HMI jest zabezpieczone przed podpięciem zasilania o odwrotnej polaryzacji. Etap 2. Załączenie i test urządzenia HMI - załączyć zasilanie - po załączeniu zasilania ekran rozjaśni się. Podczas uruchomienia widoczna jest animowana grafika. Po uruchomieniu systemu operacyjnego pojawi się program ładujący Leader. Rys. 3. Program ładujący: Transfer: urządzenie automatycznie przechodzi do tego trybu, gdy nie ma wgranego projektu HMI, a został skonfigurowany kanał komunikacyjny; Start: uruchamia projekt użytkownika na urządzeniu HMI; powrót do programu ładującego czerwony przycisk w prawym dolnym rogu ekranu; Control Panel: przełącza widok ekranu na panel sterowania Windows CE (podobny do znanego z systemów operacyjnych Windows PC), gdzie ustawia się parametry urządzenia HMI, aktywuje porty komunikacyjne oraz ustawia ich parametry pracy; Taskbar: otwiera pasek zadań Windows CE - Start menu. 2-4

5 Tabela 1. Zainstalowane fabrycznie programy i ich ikony [6] Etap 3. Tryby pracy Tryb Offline - w tym stanie nie ma komunikacji pomiędzy urządzeniem HMI a PLC. Pomimo że urządzeniem HMI można operować, nie wymienia ono danych z PLC sterującym procesem. Tryb Online - w tym stanie urządzenie HMI komunikuje się z PLC. Poprzez HMI można sterować pracą procesu zgodnie z przygotowaną wcześniej konfiguracją. Tryb Transfer - w tym stanie można przesyłać projekt z konfigurującego PC do urządzenia HMI, robić kopie bezpieczeństwa. Uwaga: Jeżeli na urządzeniu HMI jest załączona opcja transferu automatycznego i jest uruchomiony projekt, jeśli PC konfiguracyjny rozpocznie transfer danych to bieżąca aplikacja zostanie automatycznie zamknięta i HMI przechodzi automatycznie do trybu odbioru Transfer. Etap 4. Tryb transferu - konfigurujący PC jest podłączony do urządzenia HMI i otwarty jest projekt w WinCC, - w panelu TP700 jest załączony tryb transferu Rys. 4. Aktywacja automatycznego transferu z poziomu Control Panelu - kliknij Download" z poziomu WinCC w TIAPortalu - jeśli kompilacja przebiegła poprawnie pojawi się okno Load preview, w którym należy zaznaczyć opcję Overwrite 2-5

6 all i nacisnąć przycisk Load. Jeśli transfer przebiegł poprawnie, projekt zostaje uruchomiony w urządzeniu HMI. Etap 5. Testowanie projektu Są trzy sposoby testowania projektu: - test projektu na komputerze konfiguracyjnym PC przy użyciu symulatora klikamy prawym przyciskiem myszy na folderze panelu i wybieramy z menu kontekstowego Start Simulation lub wybieramy ikonę na głównym pasku, - test offline projektu na urządzeniu HMI - podczas testów urządzenie HMI nie jest podłączone do sterownika PLC, - test online na urządzeni HMI - podczas testów urządzenie HMI jest skomunikowane ze sterownikiem PLC. Podczas testu należy sprawdzić: 1. Poprawność i widoczność grafik na ekranach, 2. Nawigację pomiędzy ekranami, 3. Obiekty wejściowe, 4. Wpisywanie wartości dla zmiennych. Uwaga: W trybie online" należy mieć na uwadze, że zmiany wprowadzone do HMI będą przepisane do sterownika PLC. Etap 6. Regulacja natężenia podświetlenia - wyświetlacz jest wyłączony, - przejście do jasności ustawionej w systemie - dotknij ekran w dowolnym miejscu lub też naciśnij dowolny przycisk systemowy; Rys. 5. Ustawienie jasności systemowej [5] - stopniowe zwiększanie jasności wyświetlacza - dotknij ekran i przytrzymaj aż do uzyskania wymaganego poziomu. Rys. 6. Stopniowa zmiana jasności podświetlenia [5] 2-6

7 1.3. Konfiguracja panelu TP 700 Comfort Korzystając z oprogramowania TIA Portal wszystkie funkcje potrzebne do realizacji wizualizacji procesu przemysłowego posiadamy w jednym środowisku projektowym. Po ukończeniu programu sterującego procesem możemy bezpośrednio przejść do tworzenia aplikacji na panel operatorski. Etap 1. Dodanie panelu TP700 Comfort do projektu - z drzewa projektu w Portal view wybieramy funkcję Add new device, - wybieramy HMI > SMATIC Komfort Panel > 7 Display > Tp700 Comfort (patrz rys. 7), - zostaje uruchomiony HMI Device Wizard, w którym, jako krok pierwszy, mamy wybrać z jakim sterownikiem PLC ma być połączony panel Browse (patrz rys. 8). Następnie kliknąć Finisz, aby zakończyć konfigurację HMI lub Next, aby kontynuować parametryzację ustawień ekranu Screen layout dostosowanie wyglądu ekranu, Alarms dodawanie okien z alarmami, Screens dodawanie ekranów i pod ekranów w odpowiedniej hierarchii, System screens dodawanie ekranów systemowych, Buttons dodawanie przycisków systemowych. Rys. 7. Dodanie panelu TP700 do projektu 2-7

8 Rys. 8. Tworzenie połączenia pomiędzy sterownikiem S a panelem TP700 Etap 2. Ustawianie adresu urządzenia i połączenia HMI poprzez PROFINET Od WinCC V11, adres IP ustawiony w projekcie jest przypisywany do odpowiedniego urządzenia HMI podczas transferu. Adresy IP dla wszystkich urządzeń HMI nadajemy centralnie w edytorze Devices & Networks. - wybieramy zakładkę Devices & Networks i klikamy na symbol portu, - w oknie Properties ustawiamy adres IP (z tej samej grupy adresowej co sterownik PLC), - alternatywnie, istnieje możliwość ustawienia adresu IP w panelu sterowania urządzenia HMI lub serwera DHCP. W obu przypadkach należy wybrać opcję Set IP address using a different method, - wybieramy Connections i w edytorze Properties sprawdzamy (lub wybieramy) ustawienia zakładka General>Interface: PROFINET. 2-8

9 Rys. 9. Ustawienie parametrów połączenia HMI Etap 3. Wizualizacja na panelu TP700 - przechodzimy w drzewie projektu do HMI_1 [TP700 Comfort] > Screens > Root Screen - mamy dostępne następując narzędzia: Toolbox - zawiera podstawowe narzędzia, tj. rysowanie prostych kształtów, wskaźniki, przyciski, zegary, podstawową grafikę oraz rysowanie wykresów, tworzenie raportów i funkcje diagnostyczne; Animations - służy do tworzenia animacji ruchu, wyświetlania elementów umieszczanych na ekranach; Layout - pozwala na edytowaniu warstw naszych ekranów; Libraries - zawiera bibliotekę elementów graficznych, tj. przyciski i przełączniki, kontrolki, przyciski systemowe, przyciski diagnostyczne oraz elementy monitorowania i kontroli obiektów. - symulacja ekranu na komputerze PC wybieramy ikonę Start simulation. Etap 4. Wgranie programu do sterownika i panelu operatorskiego - klikamy prawym przyciskiem myszy na folderze PLC w drzewie projektu i wybieramy z menu kontekstowego Download to device -> All, - klikamy prawym przyciskiem myszy na folderze panelu i wybieramy z menu kontekstowego Download to device -> Software (all). Przy pierwszym ładowaniu z nowym adresem IP pojawi się okno Extended download to device, w którym zaznaczamy opcję Show all accessible devices i opcjonalnie Refresh. Jeśli kompilacja przebiegła poprawnie pojawi się okno Load preview, w którym należy zaznaczyć opcję Overwrite 2-9

10 all i nacisnąć przycisk Load. Jeśli transfer przebiegł poprawnie, projekt zostaje uruchomiony w urządzeniu HMI. Rys. 10. Okno przy pierwszym ładowaniu programu ustawienie nowego adresu IP Rys. 11. Okno ładowania programu 2-10

11 2. Cel ćwiczenia. Zapoznanie się ze strukturą środowiska inżynierskiego TIA Portal v11 komponent WinCC Advanced. Poznanie konstrukcji i zasad programowania paneli operatorskich SIMATIC TP700 Comfort, w tym dodawanie paneli HMI do projektu, komunikowanie ich ze sterownikami, a także wymiana danych pomiędzy stacjami operatorskimi, a sterownikami PLC S za pośrednictwem sieci Profinet. 3. Metodyka badań. Stanowisko badawcze Ćwiczenie przeprowadzane jest w dwuosobowych grupach przy stanowisku PLC - HMI. Podstawowe wyposażenie stanowiska laboratoryjnego PLC - HMI: sterownik - SIMATIC S7 1214, panel operatorski - SIMATIC TP700 Comfort, programator - komputer PC, ethernetowy kabel połączeniowy x 2, oprogramowanie TIA Portal v13, zasilacz SITOP SMART 24VDC/10A, Rys. 12. Stanowisko badawcze Przebieg ćwiczenia: Zajęcia laboratoryjne są prowadzone metodą PBL - kształcenie na bazie problemu (ang. Problem Based Learning). 4. Wymagania BHP Warunkiem przystąpienia do ćwiczenia jest zapoznanie się z instrukcją stanowiskową BHP stosowaną w Laboratorium i ogólnymi zasadami pracy przy stanowisku komputerowym. 2-11

12 Instrukcje te powinny być podane studentom podczas pierwszych zajęć laboratoryjnych i są dostępne do wglądu w Laboratorium oraz na stronie Katedry Automatyki i Elektroniki. W trakcie wykonywania ćwiczenia należy postępować zgodnie z: - instrukcją stanowiskowa BHP, - dokumentacją techniczną urządzeń wchodzących w skład stanowiska badawczego, podaną w punkcie 5 Literatury. 5. Literatura: 1. Kamiński K.: Podstawy sterowania z PLC, GRYF Kręglewska U., Ławryńczuk M., Marusak P.: Control laboratory exercises, Oficyna Wydawnicza PW, Warszawa Kwaśniewski J.: Sterowniki PLC w praktyce inżynierskiej, Wydawnictwo BTC, Legionowo Norma IEC Sterowniki programowalne. 5. Dokumentacja techniczna firmy Siemens: - Siemens S Easy book, 04/2012, - SIMATIC WinCC Advanced V11.0 SP2, v 12/2011, - S Pierwsze kroki, v 08/2010, - S oraz STEP7 Basic V10.5 Ćwiczenia, 2009, - Urządzenia HMI, Panele Comfort, v 01/