Opracowanie ćwiczenia laboratoryjnego dotyczącego wykorzystania sieci przemysłowej Profibus. DODATEK NR 4 Instrukcja laboratoryjna

Transkrypt

1 Wydział Informatyki i Zarządzania Opracowanie ćwiczenia laboratoryjnego dotyczącego wykorzystania sieci przemysłowej Profibus DODATEK NR 4 Instrukcja laboratoryjna. Opracował: Paweł Obraniak Wrocław 2014

2 INFORMATYCZNE SYSTEMY STEROWANIA INSTRUKCJA ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO Ćwiczenie nr 15 Budowa wielopoziomowego rozproszonego systemu sterowania oraz wizualizacja procesu w oprogramowaniu klasy SCADA Czas trwania: 3 x 2h I. CHARAKTERYSTYKA ĆWICZENIA Cel i zakres Współczesne systemy automatyki przemysłowej powszechnie korzystają z wielopoziomowych rozproszonych systemów sterowania. Ze względu na dużą złożoność obsługiwanych procesów wymagają one odpowiedniej dystrybucji zadań w całym systemie rozproszonym. Komunikacja w takich systemach wykorzystuje wiele różnych standardów komunikacyjnych pracujących na różnych poziomach, od poziomu procesu do poziomu zarządzania. Wiąże się to z problemem integracji współpracujących ze sobą sieci teleinformatycznych, technologii oraz urządzeń. Opracowane ćwiczenie dotyczy budowy hierarchicznego, rozproszonego systemu sterowania budynkiem inteligentnym składającym się z bramy wjazdowej, parkingu oraz budynku biurowego. Zaprojektowany system sterowania będzie integrował komunikację w sieciach AS-I, Profibus DP oraz Ethernet. W ostatnim etapie przygotujemy również wizualizację całego procesu przy wykorzystaniu oprogramowania klasy SCADA. Najważniejsze cele ćwiczenia są następujące: 1. Zapoznanie z koncepcją rozproszonego wielopoziomowego systemu sterowania, 2. Doskonalenie umiejętności odwzorowania opisu słownego założeń dotyczących działania programu w algorytm sterowania. 3. Nabycie umiejętności konfiguracji i uruchomienia sieci przemysłowej na poziomie procesowym z wykorzystaniem standardu AS-Interface, 4. Nabycie umiejętności konfiguracji i uruchomienia sieci przemysłowej na poziomie sterowania z wykorzystaniem standardu Profibus DP, 5. Nabycie umiejętności konfiguracji i uruchomienia serwera OPC, udostępniającego dane procesowe w sieci Ethernet, 6. Nabycie umiejętności przygotowania wizualizacji procesu w oprogramowaniu klasy SCADA. Zakres ćwiczenia jest ograniczony do: 1. Wykorzystania oprogramowania LOGO! Soft Comfort, 2. Wykorzystania oprogramowania Step7 Micro/WIN, 3. Wykorzystania oprogramowania Step7 Professional, 4. Wykorzystania oprogramowania Control Maestro 2008, 5. Wykorzystania oprogramowania serwera OPC IBH Softec,

3 2 Wymagane przygotowanie 1. Znajomość budowy sterowników LOGO!, S7-200 oraz S Znajomość zasad programowania w języku FBD lub drabinkowym, 3. Podstawowa znajomość środowisk inżynierskich Step7 MicroWIN oraz Step7 Professional. 4. Zapoznanie się z materiałami dydaktycznymi. Literatura 1. Materiały dydaktyczne do ćwiczenia, 2. Instrukcja obsługi sterownika logicznego LOGO!, oprac. Siemens, dostępna np. pod adresem 3. LOGO! instrukcja obsługi (podręcznik programowania), oprac. Siemens, dostępna np. pod adresem 4. Instrukcja dla systemu Control Maestro 2008 dołączona do ćwiczenia, 5. SIMATIC S7-200 Podręcznik, oprac. Siemens, dostępny pod adresem 6. SIMATIC S7. Podstawy programowania w STEP7, oprac. Siemens, dostępny pod adresem

4 3 II. ZADANIA LABORATORYJNE Zakres Zadania obejmują przygotowanie rozproszonego wielopoziomowego systemu sterowania wykorzystującego sieci AS-I, Profibus DP oraz Ethernet. Na podstawie dołączonych materiałów dydaktycznych należy skonfigurować i uruchomić sieci przemysłowe AS-I oraz Profibus. Następnie na podstawie opisu słownego założeń dla poszczególnych programów sterowania, należy zaprojektować własne algorytmy sterowania dla makiet wykorzystywanych w ćwiczeniu. Po zaprogramowaniu sterowników, należy przygotować wizualizację procesu w oprogramowaniu Control Maestro. Końcowym efektem ćwiczenia ma być działający rozproszony system sterowania z wizualizacją opartą o system SCADA Control Maestro. Zadanie 1. Konfiguracja i uruchomienie sieci AS-Interface A. Skonfigurować połączenie komputer sterownik S7-200 z wykorzystaniem protokołu PPI, B. Uruchomić środowisko STEP7-Micro/WIN i założyć nowy projekt, C. Skonfigurować typ sterownika używanego w projekcie, D. Uruchomić kreator sieci AS-i i skonfigurować sieć AS-i ze sterownikiem LOGO!, E. Utworzyć prosty program do przetestowania komunikacji S > LOGO!, F. Analogiczny program do testu komunikacji utworzyć w sterowniku LOGO!, G. Przesłać program do sterownika S7-200 i przetestować komunikację. Zadanie 2. Konfiguracja i uruchomienie sieci Profibus DP A. Uruchomić środowisko Step7 i utworzyć nowy projekt, B. Korzystając z edytora HW Config przeprowadzić konfigurację sprzętową sterownika, C. Zainstalować niezbędny plik GSD jeżeli to konieczne (nie jest już zainstalowany), D. Utworzyć konfigurację sprzętową dla sterownika, E. Skonfigurować parametry sieci Profibus, F. Dodać stację Slave EM277 do projektu. G. Zapisać i skompilować konfigurację sprzętową, H. Ustawić adres na module EM277, I. Skonfigurować połączenie komputer-sterownik S7-300 z wykorzystaniem adaptera AcconNetLink PRO, J. Skonfigurować połączenie komputer sterownik S7-200 z wykorzystaniem protokołu PPI, K. Napisać prosty program do przetestowania komunikacji dla sterownika S L. Napisać prosty program do przetestowania komunikacji dla sterownika S M. Wysłać programy do sterowników i przetestować komunikację.

5 4 Zadanie 3. Przygotowania programu sterowania automatyczną bramą wjazdową W trakcie realizacji zadania należy: A. Skonfigurować połączenie pomiędzy sterownikiem i komputerem PC. B. Uruchomić LOGO! Soft Comfort lub Step7 Micro/WIN (w zależności od wybranego wariantu ćwiczenia) i zapoznać się z interfejsem oraz funkcjonalnością oprogramowania, C. Zapoznać się z opisem słownym algorytmu sterowania bramą, D. Na podstawie opisu słownego, przygotować algorytm sterowania wykorzystując język FBD lub drabinkowy, E. Przetestować algorytm w trybie symulacji, F. Przesłać program do sterownika. Zadanie 4. Przygotowanie programu sterowania temperaturą w pomieszczeniu Realizacja zadania polega na: A. Otworzyć projekt Step7 Micro/WIN z zadania pierwszego ze skonfigurowaną komunikacją AS-I lub utworzyć nowy projekt dla sterownika LOGO (w zależności od wybranego wariantu ćwiczenia), B. Zapoznać się z opisem słownym algorytmu sterowania temperaturą, C. Na podstawie opisu słownego zaprojektować i zaimplementować algorytm sterowania temperaturą dla wybranego sterownika, D. Przetestować program. Zadanie 5. Przygotowanie programu zarządzania parkingiem Realizacja zadania polega na: A. Otworzyć projekt dla sterownika S7-300 ze skonfigurowaną komunikacją Profibus z etapu drugiego, B. Zapoznać się z opisem słownym algorytmu sterowania parkingiem, C. Na podstawie opisu słownego zaprojektować i zaimplementować algorytm sterowania parkingiem, D. Przetestować działanie programu sterowania parkingiem, E. W programie sterownika utworzyć nowy DataBlock (DB) odpowiedzialny za komunikację z systemem nadrzędnym a. W katalogu Blocks programu projektu dodać blok DB1 i nazwać go CM_Interface, b. Przeanalizować utworzone algorytmy sterowania dla wszystkich trzech makiet, zdefiniować zmienne do komunikacji z systemem nadrzędnym i na tej podstawie zaprojektować strukturę bloku DB, F. Uzupełnić program sterownika S7-300 o procedury przesyłania zmiennych w sieci Profibus do sterownika S7-200, G. Przetestować komunikację wartości procesowych: a. Pochodzących ze sterownika S7-200, przesyłanych przez sieć Profibus, b. Pochodzących ze sterownika LOGO!, przesyłanych przez sieć AS-I do S7-200 a następnie przez Profibus do S7-300.

6 5 Zadanie 6. Konfiguracja i uruchomienie serwera OPC A. Uruchomić oprogramowanie serwera OPC i założyć nowy projekt konfiguracji, B. Skonfigurować połączenie sterownika S7-300 z serwerem OPC przy użyciu adaptera AcconNetLinkPRO. C. Zaimportować program sterownika S7-300 do konfiguracji serwera, D. Zaimportować wybrane zmienne z programu sterownika do konfiguracji serwera OPC, E. Zapisać utworzoną konfigurację, F. Załadować utworzoną konfigurację do serwera OPC Zadanie 7. Przygotowanie wizualizacji procesu A. Uruchomić oprogramowanie Control Maestro i założyć nowy projekt, B. Skonfigurować podstawowe parametry projektu (ścieżki, nazwa stacji), C. Skonfigurować połączenie z serwerem OPC (driver OPC client), D. Dodać bramki (zmienne) do projektu wizualizacji, E. Utworzyć nowy obraz synoptyczny i wydzielić potrzebne strefy, F. Narysować niezbędne do wizualizacji obiekty (przyciski, kontrolki, suwaki itd.), G. Zdefiniować niezbędne obiekty dynamiczne i aktywatory, H. Zdefiniować przykładowe alarmy, I. Utworzyć przykładowy wykres (np. temperatury w pomieszczeniu), J. Przetestować sterowanie makietami z poziomu wizualizacji. Wyniki Efektem ukończonego ćwiczenia ma być działający rozproszony system sterowania o strukturze hierarchicznej. W systemie tym na poziomie nadzoru znajduje się komputer z oprogramowaniem SCADA Control Maestro (lub Wonderware Intouch), poziom sterowania stanowią sterowniki S7-200 oraz S7-300 połączone ze sobą siecią Profibus, natomiast na poziomie procesu znajdują się sterowniki LOGO pracujące w sieci AS-i ze sterownikiem S7-200 jako masterem tej sieci. Ukończenie poszczególnych zadań należy sygnalizować prowadzącemu, a następnie przedstawić wyniki zadania. Działanie kompletnego rozproszonego systemu sterowania wraz z wizualizacją należy zaprezentować prowadzącemu podczas zajęć. Programy sterowania dla wykorzystywanych sterowników należy przekazać w formie kompletnych projektów środowiska Step7 MicroWIN (dla S7-200), Step7 (dla S7-300) oraz LogoSoft Comfort 7.0 (LOGO!). Projekt wizualizacji należy przekazać w formie spakowanego katalogu projektu programu Control Maestro 2008.